Тиристорний генератор імпульсів струму

1. Тиристорний генератор импульсов тока, состоящий из источника постоянного напряжения, присоединенной к первому его выводу зарядной цепи из последовательно включенных зарядного тиристора, дросселя и конденсатора, второй вывод которого присоединен к обратному токопроводу зарядмо-раэрядной цепи, соединяющей второй вывод источника постоянного мапряжепиїтс" первым выводом нагрузки, разрядной цепи с тиристорним ключом, соединяющей первый вывод конденсатора со вторым выводом нагрузки, и перезарядного тиристора в зарядной цепи, первый вывод которого присоединен к обратному токопроводу, а второй - к точке соединения выводов зарядного тиристора и дросселя, э также из блока управления, выводы которого соединена суправляющими электродами тиристора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он содержит М идентичных параллельных ззрядно-разрядных цепей, имеющих общие обратный токопровод и нагрузку, а каждая зарядноразрядная цепь содержит N ветвей с дросселем, конденсатором и тиристорным ключом, включенными между зарядным тиристором данной зарядпо-разрчдной цепи, и общими токопроводом и нагрузкой, где М и N - целые числа. 2, Тиристорный генератор по п. Ї, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он содержит D каждой зарядной цепи дополнительный -дроссель, включенный между точкой-соединения выводов зарядного и перезарядного тиристоров и точкой соединения друг с другом первых выводов дросселей, включенных параллельно друг другу в ветвях эаряднорззрядмой цепи. о Изобретение относится к импульсной технике, а частности к генераторам электрических импульсов и может быть использовано в качестве источника питания установок электроэрозионного диспергирования металлов. Наиболее близким к заявляемому известным техническим решением является генератор импульсов для электроэрозионного диспергирования металлов [1], генератор, состоящий из источника постоянного напряжения, присоединенной к первому его эыводу зарядной цепи из последовательно включенных зарядного тиристора, дросселя и конденсатора. Второй вывод конденсатора присоединен к обратному токопроводу зарядно-разрядной цепи, соединяющему второй вывод источника постоянного напряжения с первым выводом эрозионной нагрузки. Кроме того, генератор содержит разрядную цепь с тиристорным ключом, соединяющую первый вывод конденсатора со вторым выводом нагрузки, и перезарядный тиристор в зарядной цепи, первый выоод 15699 которое присоединен к обратному токогтоводу, а второй - к точке соединения выводои зарядного тиристора и дросселя. Помимо того, генератор имеет блок управления, выводы которого соединены с управ- 5 ляющими электродами тиристоров. Недостатком описанного а прототипе известного генератора является недостаточно высокая его мощность и надежность. Это обусловлено ограничением частоты повторе- 10 нип рабочих импульсов предельно допустимой частотой тиристоров. Параллельное включение нескольких тиристоров в разрядном ключе ведет к перегрузке по току отдельных тиристоров D нем из-за разной величины 15 сопротивлений каждого тиристора (разброса сопротивлений). Это ведет к выходу из строя тирис гороц и не дает возможности повышать мощность генератора путем наращивания числа параллельно включенных разрядных 20 тиристоров. Задачей предлагаемого изобретения является повышение мощности и надежности генератора, а также расширение области использования генератора. 25 Поставленная задача достигается тем,' что и известном тиристорпом генераторе импульсоо тока, состоящем из источника постоянного напряжения, присоединенной к его выводу зарядной цепи из последовательно 30 включенных зарядного тиристора, дросселя и конденсатора, второй вывод которого присоединен к обратному токопрозоду заряднорэзрядной цепи, соединяющему второй сывод источника постоянного напряжения с первым 35 выводом нагрузки, разрядной цепи с тиристори ым ключом, соединяющей первый вывод конденсатора со вторым выводом нагручхи. и перезарядного тиристора в зарядной цепи, первый вывод которого присоединен к 40 обратному токопроводу, а отсрой - к точке соединения выводов зарядного тиристора и дросселя, а также из блока управления, выводы которого соединены с управляющими электродами тиристора, согласно изобрете- 45 нию содержится М идентичных параллельных ззрядно-разрядмых цепей, имеющих общие обратный токопровод и нагрузку, а каждая зарядпо-разряднзя цепь содержит N петвей с дросселем, конденсатором и тири- 50 рториым ключом, включенными между зарядным тиристором данной зарядно-разрядной цепи и общими юкопроводом и нагрузкой, где М и N - целые числа. Поставленная задача достигается также 55 тем, что тиристорный генератор содержит в каждой разрядной цепи дополнительный дроссель, включенный между точкой соединения выоодов зарядного и перезарядного тиристоров и точкой соединений друг с дру гом первых выводов дросселей, включенных параллельно друг другу о ветвях зарядноразрядной цепи. Введение нескольких (М) зарядно-раэрядпых цепой позволяет повысить мощность генератора за счет суммирования мощностей отдельных цепей, а также повысить частоту импульсов із нагрузке, если отпирать разрядные тиристоры поочередно. Наличие о каждой разрядной цепи только одного тиристора искл ючэет необходимость принимать меры к уравновешиванию токов, какие необходимы были в разрядном ключе известного генератора. Это ведет к повышению надежности и упрощению конструкции предлагаемого генератора. Наличие п каждой ззрядно-разрядной цепи нескольких (N) ветвей по предлагаемому изобретению позволяет еще больше увеличить как мощность, так и крутизну фронта импульса тока о нагрузке. Сведение а каждую зарядную цель дополнительного дросселя позволяет переложить па него функции зарядного и перезарядного дросселя, а за дросселями каждой ветви зарядно-разрядной цели, присоединенными к конденсаторам, оставить только функции токоограничипающего элемента, работающею в момент разряда конденсатора на нагрузку и преплтетоующего D это оремя быстрому перетеканию заряда с одного конденсатора на дпугой через дроссель. Поскольку оремя разряда конденсатора па нагрузку меньше времени зарядки" его, то индуктивность токоогрпничивоющих дросселей в аетвях зарядных цепей может быть меньшей, чем индуктивность дополнительного зарядно-перезарядного дросселя. Это позволяетуменьшить суммарную массу осех дросселей, а тем самым уменьшить металлоемкость конструкции и массу генератора. Предлагаемый генератор легко перестраивать с режима работы с по отдельности отпирающимися разрядными тиристорами на режим работы с одновременно или погруппоао отпираемыми. Это расширяет функциональные возможности генератора и позволяет использовать его не только для электроэрозиониого диспергирования металлов, но и в других областях. На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого генератора при N=1; на фиг.2 -другой вариант схемы предлагаемого генератора при N=1; на фиг.З - принципиальная схема предлагаемого генератора при М 5й 1 и N ?* 1; на фиг.4 - принципиальная схема предлагаемого генератора, выполненная в соответствии с п.п.1 и 2 формулы изобретения. 15699 АМ и перезарядного 8.1-8.М тиристороо и Тиристорный генератор импульсов, схеточкой соединения друг с другом первых ма которого приведена из фиг.1, состоит из выводов дросселей 5.1.1-5.M.N, включенисточника постоянного напряжения 1, к одных параллельно друг другу в оетнях зарядной из клемм которого присоединен общий обратный токопровод(шипа)2 зарядно-раз- 5 мо-разрядмой цепи. Тиристорный генератор, изображенный рядной цепи, идущий к одной из клемм эрона фиг.1, работает следующим образом. На зионной нагрузки 3. К другой клемме управляющие электроды тиристоров зарядисточника постоянного напряжения 1 приных цепей 4.1-4.М подают управляющие соединено М зарядно-рззрпдных цепей, каждая из которых содержит соединенные 10 сигналы (одновременно млн поочередно) от блока управленич 9. При этом тиристоры последовательно зарядный тиристор 4 . 1 4.1-4.М отпираются и происходит зарядка на4.М и дроссели 5.1.1-5.M.N, второй вывод копительных конденсаторов 6.1-6.М через которого присоединен к первому оыводу дроссели5.1~5.М с колебательном режиме до конденсатора 6.1.1-6.M.N, содержащегося п каждой зарядно-разрядной цепи. Второй 15 напряжения, почти рапною удвоенному напывод каждого иэ эгих конденсаторов припряжению источника 1, В результате этого соединен к оОщому токопроводу 2. От пертиристоры 4.1-4,М запираются. Затем подвого вывода к а ж д о г о к о н д е н с а т о р а ают управляющие импульсы от блока управ6.1.1-G.M.N идет разрядная цепь, содержал е н и я 9 на у п р а в л я ю щ и е э л е к т р о д ы щая тиристориый ключ 7.1.1-7.M.N. Второй 20 тиристорных ключей 7.1-7.М (одновремен[катодный) вывод каждого из этих тиристорно или поочередно а зависимости от требуных ключей присоединен ко второй клемме емого режима D н а г р у з к е ) . При этом эрозионной нагрузки 3. К точке соединения тиристоры 7.1-Y.M отпираются и через них иыводоп зарядного тиристора и дросселя и происходит разряд накопительных конденкачую нагрузку 3. из выводов перезарядного тиристора 8 . 1 Разряд конденсаторов можно осуществлять 8.М, второй вывод которого присоединен к как всех одновременно, подавая упрааляобщему обратному токопроподу 2. Генерающие импульсы из все тиристоры 7.1-7,К'1 тор содержит также блок управления 9, выодновременно, так и поочередно, или групводы которого соединены с выводами 30 нами. В первом случае импульсы электричеупраоляющих электродов тиристоров генеского тока, поступающие на эрозионную ратора. нагрузку 4 одновременно, суммируются*что Тиристорный генератор импульсоо, ведет к повышению мощности суммарного схема которого приведена на фиг.2, харакимпульса в нагрузке в М раз. Во птором теризуется встречным (обратным) подклю- 35 случае, когда импульсы тока or M разрядных чением катода и анода р а з р я д н о г о цепей поступают на нагрузку 3 с рапными тиристора 7 и зарядного тиристора А и пряинтервйлами времени между ними, происмым (совпадающим) подключением тириходит повышение суммарной частоти постор л перезарядной цепи 8 относительно вторення разрядов о нагрузке 3 а М раз. В зарядного тиристора 4. 40 третьем случае, когда импульсы тока ма наТиристорный генератор импульсов, схегрузку 3 подают группами по любому заданма которого приведена па фнг.З, характериному закону распределения интервалов зуется наличием нескольких дросселей 5 о времени между ними, получают в нагрузке каждой из параллельных друг другу зарядсоответствующее сложное распределение ных цепях. Первые выводы всех дросселей 45 во времени разрядов. D к сої-до и из этих цопей соединены вместе, В зависимости от характера погрузки 3 а ко второму выводу каждого дросселя и соотношения в пей селичии активного и 5.1.1-5.М.ГІ прмсопдииен вывод первой обреактивного сопротивлений разряды с накладки конденсатора этой иетпи зарядной грузке 3 могут носить как апериодический, цепи. При этом число конденсаторов 6.1.1- 50 так и периодический (колебательный) харак6.M.N равно числу дросселей 5.1.1-5.M.N. А • тер. Во отором случае (особенно при коротк вьшоду первой обкладки каждого конденких замыканиях п нагрузке) происходит сатора 6 присоединена сооя ветвь разрядчастичная переззрядкз конденсаторов 6 . 1 ной цепи, содержащая свой тиристорный G.M через нагрузку 3 до напряжения протиключ 7.1.7-7.ГЛ.N 55 воположиой первоначальной полярности. Тмристорнии генератор, схема котороДля снятия этого напряжения после окончания розрядоп о нагрузке 3 и запирания тиго приведена на фиг,4, характеризуется наристоров 7.1-7.М подают отпирающие личием дополнительного дросселя 1С в импульсы на тиристоры 8.1-8.М, последние каждой зарядной цепи, включенного между отпираются и происходит обратный перезаточкой соединения выводов зарядного 4 , 1 15699 ряд накопительных конденсаторов 6.1-6.М, через тиристоры 8.1-8.М и дроссели 5 . 1 5.М. По завершении перезаряда тиристоры 8.1-8.М запираются и схема оказывается готовой к следующему циклу, начинающемуся с отпирания зарядных тиристоров 4 . 1 4.М. Тиристорный генератор, схема которого изображена на фиг.2, работает следующим образом. На управляющие электроды зарядных тиристоров 4.1-4. М подают(одновременно или поочередно) управляющие сигналы от блока управления 9. При этом тиристоры 4.1-4,М отпираются и происходит зарядка накопктепьных конденсаторов 6.1-6.М через дроссели 5.1-5-М в колебательном режиме до напряжения источника 1. А затем подают отпирающие импульсы с блока упрапления 9 на управляющие электроды тиристоров перезарядных цепей 8 . 1 8.М (одновременно все или поочередно). Эти тиристоры отпираются и происходит перезаряд накопительных конденсаторов 6.1-6.М через перезарядные цепочки из тиристоров 8.1-8.М и дросселей 5.1-5.М в колебательмом режиме до напряжения противоположной полярности, но практически почти той же величины. В результате перезаряда тиристоры 8.1-8.М запираются. После этого подают отпирающие импульсы с блока управления 8 на управляющие электроды тиристорных ключей 7Д-7.М (одногременно или поочередно или комбинируя их группами). Тиристоры 7.1-7.М отпираются, и конденсаторы 6.1-6.М разряжаются через них на эрозионную нагрузку 3. При колебательном характере разрядов в нагрузке 3 конденсаторы G.1-6.M могут частично перезарядиться до напряжения противоположной полярности, но теперь полярность этого напряжения совпадает с полярностью напряжения на клеммах источника 1. поэтому генератор готов к следующему циклу работы сразу же после завершения разрядов в нагрузке 3 и залирания тиристорных ключей 7.1-7.М. Такой генератор рекомендуется использовать для питания такой электроэрозионной нагрузка, в которой возможны частые короткие замыкания. В тириторном генераторе, схема которого приведена на фиг.З, разряди на эрози 5 10 15 20 25 30 35 40 45 8 онную нагрузку 3 й группах ветвей разрядных цепей, присоединенных к одной и той же зарядной цепи, осуществляют одновременно или почти одновременно. Для этого на группу тиристорных ключей 7,1.1-7.1.N подают отпирающие импульсы от блока управления 9 все одновременно. А на группу тиристоров 7.2.1-7.2.N управляющие импульсы (тоже на псе вместе) можно подавать как одновременно с импульсами группы 7.1.1-7.1.N, так и в другое время. Это необходимо для того, чтобы избежать существенного перетекания заряда с конденсатора водной ветвизарядно-разрядной цепи в такой же конденсатор соседней ветви ззрядно-раэрядной цепи через два дросселя. Роль этих дросселей при разряде конденсаторов G.1-6.M на нагрузку 3 сводится к тому, чтобы исключить перегрузку одного тиристорного ключа 7 и недогрузку другого, наблюдающуюся в схемах с параллельно включенными тиристорами разрядного ключа (например, в прототипе). Схема тиристорного генератора, изображенная на фиг.З, позволяет работать и о несколько ином режиме, а именно с генерацией М-образных импульсов тока в нагрузке 3. Для этого на половину тиристорных ключей группы 7.1.1-7.1.N подают от блока 9 управляющие импульсы спустя несколько микросекунд (примерно 0.5 времени продолжительности импульса тока разряда о нагрузке) после подачи таких же отпирающих импульсов на другую половину той же группы тиристориых ключей 7.1.1-7,1.N. Суперпозиция двух импульсов тока разряда о нагрузке 3 даст М-обраэный импульс. Но при таком режиме работы часть заряда с половины соответствующей группы конденсаторов 6..1.1-6.1.N успеет перетечь через дроссели 5.1.1-5.1.N на вторую половину той же группы конденсаторов 6.T.1-G.1.N, что приведет к потере части мощности. Тиристорный генератор, схема которого приведена на фш\4. работает так же, как вышеописанный генератор, схема которого приведена на фиг.З. Но на этом генераторе не рекомендуется получать М-образные им50 пульсы в нагрузке 3 из-за потерьчасти заряда на конденсаторах 6.1.N-6.M.N при таком режиме работы. 15699 5-У Г 5-2 -be 4-/U 7-Мы N. p 1 -/ГЧІ 8 S »*• ^ Ґ 9 Фиг Л 5-/ 1 > 7-/^ 7-2 U 4 s . r 5-Af И !-2 = f£-A7 2 і ,-.•..• » Фиг ,2 5-M'N 9 Фиг.З -. ftl 15699 ff-J-ЛГ •щ Фиг Упорядник Замоелєкня 4196 Техред М.Моргентал Коректор А. Обручор Тираж Підписне Державно патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Льпівська пл,, 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, пул.Гагаріна, 101