Устройство для запуска и питания плазменно-дуговой установки постоянного тока

оп.исдни ИЗОБРЕТЕН ИЯ Ъъм - мнаи жъ 4 ффт но- ге) нн 1.;сит б,иК.чх "й 1"-,.Союэ Советских Социалистических республикВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Дополнительно саид.ву -( 05 У 3/06 Гооудврствоинай аоиатет Совета Маихотроа СССР пв делан изобретений в открытий(43) Опубликова 3.7 3) УДК 621.365. .22 (088.8) юллетеньб) Дата опубли вання описания,:21.02.78 2) Авторы изобретения О. А. Поп юре(7 итель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА И ПИТАН ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ УСТАНОВКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА- необходимость синхронизации работы этих блоков по времени при включении системы, либо немедленном возобновлении ее работы после срыва дуги обычнотребует вв денни дополнительных элементов обратной связи (по току и напряжению дуги) и вре менных задержек, воэдействуюших на органы управления блоков, что также связано с увеличением габаритов, массы и усложнением устройства;- наличие допментовпо пп. 1атационные сеойст 30 ресурс.Известно также устройство для запускаи питания плазменно-дуговой установки постоянного тока, содержащее индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока, выполненный в виде. ф построенных в резонанс на частоте питакьшей сети реактивных элементов-дросселя и конденсаторной батареи, выход которого подключен через выпрямитель и межэлектродному промежутку, и осциллятор, выполненный в виде трансформатора, вторичная обмото цромежутенность этих е недостатИзобретение относится к устройствам силовой электропреобразовательной техники, питающим потребители с .характерной дуговой нагрузкой, и может быть использовано во всех областях техники и технологии, где применяются плазмотроны или другие электродуговые аппараты.Известно устройство для питания и запуска плазменно-дуговой установки, состояшее из двух отдельных функциональных блоков, которые могут функционировать независимо друг от друга, собственно, преобразователя силового электропитанияимеюшего крутопадаюшую выходную:вольтампериую, .характеристику, и блока поджига-осциллятора, осушествляюшего запуск дуго-плазменного аппарата посредством электрического пробоя его межэлектродногка 11 . Функциональная обособлблоков предопределяет следующики этого устройства:-наличие в каждом иэ ,блоков своих органов коммутации и управления увеличивает габариты устройства и усложняет управленйе им; олнительных органов и элеи 2. снижают его экснлува - надежность, КПД и3ка которого включена последовательно с межэлектродным промежутком 2В этом устройстве необходим промежаточный трансформатор, который помимо согласования нагрузки, выполняет функции ог раничения режима холостого хода. Для этого его магнитопровод изготавливается из дорогих и дефицитных специальных магнитных материалов, обладаюших прямоугольной петлей гистерезиса.10Режим холостого хода, как один из рабочих режимов дуговых нагрузок, является для индактивно-емкостного преобразователя ИЕП"аварийным, поэтому указанные аст-ж15 ройства принципиально не могут работать без промежуточного трансформатора, даже когда не требается согласования нагрузки. В этом последнем слачае сам трансформатор, рассчитанный на транзит ьеей мощности дуговой нагрузки, функционирует только кратковременно, и в остальное время на рабочем режиме силового питания оказывается функционально неиспользуемым, балластным, что обуславливает лишь дополнительные потери и нереализованный .резерв уменьшения габаритов и массы устройства.Кроме того, необходимость в дополнитедьных органах коммутации и управления, а также в элементах обратной связи )и временных задержек к этим устройствам, как и к упомянутым выше их, приводит к усложнению устройства и управления им, ахадшению габаритных показателей и снижению надежности. 35С целью упрощения устройства и повышения его надежности в.предлагаемом устройстве первичная обмотка трансформатора осциллятора включена последовательно с одним из реактивных элементов преобразователя,Такое включение первичной обмотки тран- сформатора обеспечивает ограничение экстрртоков и перенапряжений в режиме ходостого хода с одновременным запуском системы и посдедаюшее автоматическое снятие 45 . этого ограничения за счет резкого уменьшения индуктивного сопротивления первичной обмотки от подмагничиваюшего действия постоянного тока дуги и от уменьшения сопротивления нагрузки во вторичной цепи; 50 оно кроме того, обеспечивает автоматический самозапаск системы после случайного срыва дуги,.На фиг. 1 изображена электрическаяЯ схема предлагаемого устройства с питанием от однофазной сети; на фиг, 2 и 3 - воз-: можные варианты включения обмоток осциллятора в цепи индактивно-емкостного преобразователя, а также в цепь силового контара выпрямленного тока. Устройство для запуска и питания плаэменно-даговой установки содержит индактивно-емкостный преобразователь ИЕП, который включает в себя резонансную цепочку,состоящую из реактивных элементов-индактивности Ь и емкости С, и индактивности .ь , численно равную индактивностии связанную с ней взаимной индактивностью /Й ; выпрямитель Ь , фильтр Ф , состоящий из емкости Сф, который сглаживает пульсации выпря ленного напряже-ния, затрудняющие горение дуги, совмешенные ограничитель режима .холостого хода и осциллятор ОС, который подавляет экстратоки и перенапряжения во входной цепи устройства в режиме холостого хода и одновременно осаществляетзапаск плаэменно-дуговой установки, Первичная обмотка Ъ трансформатора включена последовательнэ с индактивностью Ь преобразователя ИЕП, а вторичная обмотка Ю включена последова -ельно с межэлектродным промежутком плазменно-дуговой .установки Д. Устройство работает следующим образом. При подаче на вход устройства переменного напряжения 0 частотой 1, когда в отсутствие дуги выход преобразователя ИЕПоказывается в режиме холостого хода, практически все напряжение сети прикладывается к обмотке М 4 трансформатора Т, поскольку в этом случае общее реактивное сопротивление Ь - С цепочки равно нулю, а активное - очень мало, При этом величины входного тока и напряжений на элементахи С будут ограниченными и целиком определяться входным сопротивлением трансформатора Т, Одновременно с этиМвысокое напряжение, развиваемое во вторичной обмотке трансформатора %2, вызывает электрический пробой межалектродногопромежутка Д и возникновение постоянного тока дуги, который в свою очередь начнет подмагничивать сердечник трансформатора Т . 3 результате резкого аменьшения входного сопротивления трансформатора, происходяшего при этом, ограничение снимается, и практически все напряжение сети прикладывается к преобразователюИЕП, обеспечивая работа системы в стационарном режиме. В случае срыва горения дуги, процесс запуска возобновляется в. том же порядке сразу, автоматически и самопроизвольно.В схеме устройства (фиг, 2), предназначенного для питания от 3-х фазной сети, показаны вариант включения первичных обмоток Я трансформатора последовательно конденсаторам С преобразователя ИЕП и характерный способ соединения вторичныхет )уменьшенные на 25-ЭОЪсуммарные объеми массу всех электрических элементов устройства. Проведенные также испьггания припитании лабораторного воздушного плазмо трона подтвердили работоспособность устройства; вместе с тем устойчивость и автостабилизация режима дуги наблюдалась прирасходе воздуха на 15-40% больших, чемпри питании этого же плазмотрона от уст- О ройства с отдельным осцилляторэм, чтосвидетельствует о более высокой надежности работы системы, особенно в условияхбольших флуктуаций расхэда газа,Устройство для запуска и питания плазменно-дуговой установки постоянного тока,содержащее индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источниктока, выполненный в виде настроенных врезонанс на частоте питавшей сети реактивных элементов-дросселя и конденсаторной батареи, выход которого подключен через выпрямитель к межэпектродному промежутку, к осциллятор, выполненный в виде трансформатора, вторичная обмотка которого включена последовательно с межэлектродным промежутком, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, первичнаяобмотка трансформатора осциллятора включена последовательно с одним из реактивныхэлементов преобразовате я.35 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:,1. Коротеев А. С. Генераторы низкотемпературной плазмы, М., "Наука", 1969,с, 56,2. Эсибян Э, Я, и др, Устройство для питания сварочной дуги .стабилизированньм, током с применением индуктивноемкостного резонансного контура, "Автоматическая т;варка,Э, 1962, с. 18-21. обмоток Ф, при котором общее напряжение на его выходе равно удвоенному фазному напряжению. А представленный вариантвключения вторичных обмоток. эсциллятэрачерез резистор К параллельно дросселю14 ф фильтра Ф позволяет снизить тэкчерез них и уменьшить сечение их провода,Кроме того, пу .ктирэм на фиг. 2 показаны.способ возможного включения шунтируюшегоконденсатора С улучшающего условия. 1пробоя межэлектродного промежутка, и способ возможного включения элементов интегрирующей цепочки - конденсатора С и идиода Д повышающих, надежность запуска. 15формула изобретенияВ схеме устройства (фиг, Э) для грехфазного питания, отличающегося уменьшенными пульсациями на выходе, изображенвариант включения первичных обмоток Итрансформатора последовательно с реактивными элементами запаралпеленныхрезонансных 1, -С цепочек, Так же показан осциллятор ОС, выполненный на трах однофазньтрансформаторах, что исключает неодинаковость подмагничивая различных стержней вслучае одного трехфазного трансформатора ивызываемую этим (котя и небольшую) фазовую ассиметрию в стационарном режиме.Совмещение функций ограничителя режимхолостого хода и осциллятора посредствомуказанной схемы включения его обмоток позволяет исключить из схемы промежуточныйтрансформатор и отдельные элементы управления осциллятором, что упрощает самоустройство и управление им, а также даетвыигрыш в весе и габаритах. Кроме того,это повышает надежность устройства, обеспечивает более высокую устойчивость иавтостабилизацию режима дугоплазменногоаппарата,Опьггный образец предложенного устройства, изготовленный на предприятии-заявителе по схеме фиг. 1 с питанием от сети115 В, 400 Гц, в расчете на максимальную мощность 500 вт, за счет исключенияпромежуточного трансформатора и отдель.ных элементов коммутации и управления имеИ