ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 53
Скачиваний: 0
постоянного тока остается на определенной, заранее установленной величине. Управляемое постоянным током устройство эквива лентно трансформатору с переменным коэффициентом трансфор мации, но у него есть недостаток, который заключается в том, что ток, идущий из сети, будет более реактивным, чем ток в трансфор маторе с переменным коэффициентом трансформации. Это, в свою очередь, потребует дополнительного оборудования для повышения коэффициента мощности, если нужно избежать дополнительной платы за стоимость электроэнергии.
За последние несколько лет стоимость кремниевых вентилей снизилась, и они стали экономически выгодными для подобных систем регулирования. Кремниевые вентили или тиристоры яв ляются фактически полупроводниковыми тиратронами и обладают способностью очень быстро регулировать выходное напряжение источников питания. Максимальное время для регулирования выхода с полной до нулевой нагрузки или наоборот составляет только V 2 периода частоты питающего тока, т. е. 10 мсек, в проти воположность 100 мсек для управляемого постоянным током реак тора и 1 сек или более для трансформатора, регулируемого пере ключением. Кроме того, они компактны и легки даже тогда, когда применяют необходимые охлаждающие приспособления. Форма выходного импульса от источников, регулируемых таким образом,
однако, неблагоприятна даже по сравнению с |
регулированием |
при помощи реактора, управляемого постоянным |
током. |
Степень стабилизации, необходимая для обработки, несколько неопределенна на данном уровне развития. Можно создать обору дование, которое будет стабилизировать выходное напряжение с точностью ±0,1 % от любого заранее установленного напряжения по сравнению с обычными колебаниями в сети и изменениями в на грузке. Но это еще не означает, что действительно необходима та кая высокая степень стабилизации; однако, когда применяют элек трохимическую обработку, при которой имеется большое количе ство переменных параметров, влияющих на эффективность и каче ство обработки, нужно исключать любые влияния, которые мо гут изменить питающее напряжение. Стоимость обеспечения этой высокой степени стабилизации незначительна.
2. СТАБИЛИЗАЦИЯ ТОКА
Для определенных типов станков необходимо обеспечить ста билизацию тока вместо стабилизации напряжения. Например, в станках, которые снабжены электродами с неизменной площадью поперечного сечения для выполнения таких операций, как сверле ние или прошивка, часто желательна подача тока постоянной вели чины. На практике, однако, установили, что для отверстий диа метром более 5 мм стабилизация тока не дает хороших результатов, и следовательно, может быть так, что стабилизацию тока следует ограничить до нескольких сот ампер. Для сверления большого
146
количества отверстий требуется стабилизация тока для каждого электрода, что технически трудно осуществимо и приводит к не стабильному процессу обработки.
Методы стабилизации тока почти такие же, как и стабилизации напряжения, с соответственно реконструированными цепями об ратной связи. Для защиты от коротких замыканий между деталью и электродом должна быть предохранительная цепь низкого напря жения. Возможна подача энергии при стабилизации тока порядка
± 0 , 2 % при номинальных изменениях сети и при токах до несколь ких тысяч ампер.
Источники питания со стабилизацией тока надежнее, чем источники питания со стабилизацией напряжения, когда учиты вают, например, повреждения выпрямителей и трансформаторов.
3. ВЫПРЯМИТЕЛИ
Типы выпрямителей. Рассмотрим три основных типа выпрями телей, применяемых в источниках питания для электрохимической обработки.
Селеновые выпрямители существуют много лет и представляют самый экономичный прибор, особенно для станков небольшой мощ ности. Селеновые выпрямители, однако, имеют недостаток •— огра ниченный срок службы.
Германиевые выпрямители имеют падение напряжения в про водящем направлении не более 0,5—0,6 В при номинальном токе. Более того, можно легко изготовить единичные элементы, выдер живающие необходимое максимальное обратное напряжение. Основным недостатком германиевых выпрямителей является то,, что их редко рекомендуют для использования при температуре,, превышающей окружающую температуру на 40—50° С вследствие быстрого увеличения обратного тока или тока утечки.
Кремниевые выпрямители можно использовать при температуре выше максимальной окружающей температуры, рекомендуемой для германиевых выпрямителей, хотя падение напряжения в проводя щем направлении 1,1—1,2 В при номинальном токе делает крем ниевые выпрямители менее эффективными по сравнению с герма ниевыми. Вследствие легкости управления кремниевые вентили возможно станут основными в источниках для электрохимических станков.
Охлаждение. Способ охлаждения выпрямителя определяется частично окружающей средой, в которой он будет работать, и частично типом выпрямителя. Трудно, например, осуществить, водяное охлаждение селенового выпрямителя вследствие его кон струкции, и в этом случае чаще всего используют масляное охла ждение и воздушное (естественное или принудительное). Водяное охлаждение можно применять для германиевых или кремниевых выпрямителей; элементы выпрямителей закрепляют на сборных шинах, которые имеют каналы для охлаждения.
10* |
147- |
В условиях цеха и при отсутствии затруднений с производ ственными площадями самым простым методом является естествен ное охлаждение, но этот метод может привести к быстрой коррозии элементов выпрямителя и арматуры, если окружающая среда со держит пары используемого электролита.
Падение напряжения. Без стабилизации напряжения или тока падение напряжения для различных типов выпрямителей одина ково и составляет 10%. Может показаться, что это противоречит изложенному выше, но при больших токах, при которых германие вые и кремниевые выпрямители более экономичны, необходимо иметь трансформаторы с относительно высокой реактивностью, чтобы ограничить токи короткого замыкания, что влияет на паде ние напряжения.
Защита выпрямителей от сверхтоков и перенапряжений важна во всех случаях. У селеновых выпрямителей, для которых харак терна высокая теплостойкость, защита обычно достигается путем использования плавких предохранителей и коммутационной аппа ратуры. При использовании кремниевых или германиевых выпря мителей защитные элементы от сверхтоков должны быть более чувствительными вследствие низкой теплостойкости этих выпрями телей; поэтому для защиты германиевых и кремниевых выпрями телей были разработаны специальные плавкие предохранители с известной токовременной характеристикой. При выборе такого плавкого предохранителя важно, чтобы он имел токовременную характеристику, которая обеспечивала разрыв цепи до поврежде ния присоединенных выпрямителей. Для выбора плавких предо хранителей изготовители обычно рекомендуют максимальные ве личины тока в различные периоды премени. Все элементы парал лельного выпрямительного устройства должны иметь свои быстро действующие плавкие предохранители, обычно разрывающие цепь в том случае, когда происходит повреждение выпрямителя, с кото рым он соединен. Это устройство должно предотвращать поврежде ние других выпрямителей. Потребность в таком устройстве стано вится очевидной для мощных источников питания с большим коли чеством выпрямительных элементов, каждый из которых имеет быстродействующую плавкую вставку.
Необходима дополнительная защита всего выпрямителя на случай несрабатывания индивидуальных предохранителей. Следо вательно, желательно иметь систему индикации разрыва цепи в эле ментах выпрямителя, так как в противном случае на остальные элементы налагается перегрузка при отборе от источника питания полного тока нагрузки. Специальные быстродействующие плавкие предохранители для полупроводниковых диодов могут быть снаб жены устройствами, приводящими в действие микровыключатель или другое независимое устройство, имеющее звуковую или све товую сигнализацию срабатывания плавкого предохранителя. Применение реле перегрузки или длительных перегрузок, линейных плавких предохранителей в комбинации с авто148
матическими выключателями приведет к значительным повреж дениям.
Импульсные перенапряжения, далее при незначительной дли тельности, являются серьезной опасностью, особенно когда исполь зуются германиевые и кремниевые выпрямители, хотя вновь разра ботанные выпрямители типа лавинных, имеют гораздо лучшую перегрузочную способность вследствие особенностей их производ ства и характеристик. В обычных условиях импульсы перенапря жения могут поддерживаться на удовлетворительных уровнях с помощью цепочек сопротивления RC или цепочек LC.
4. НАПРЯЖЕНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ
Большинство источников питания, которые используют для электрохимической обработки, имеют небольшую пульсацию вы ходного напряжения, но эту пульсацию по экономическим причи нам нецелесообразно сглаживать вследствие весьма низкого вну треннего сопротивления выпрямителя. Величина пульсаций зави сит от формы соединений в выпрямительном блоке; самой обычной формой соединения является трехфазный мост, иногда называемый шестифазным выпрямлением. Иногда на мощных источниках пита ния (превышающих 2000 А, где многие выпрямительные элементы расположены параллельно) более экономично использовать двенадцатифазное выпрямление, для которого характерно более низкое напряжение пульсации по сравнению с шестифазным выпрямле нием.
Хотя существуют определенные теоретические суждения, пола гающие, что любая пульсация может плохо влиять на производи тельность обработки и шероховатость поверхности, практические доказательства этого отсутствуют.
5.ОБНАРУЖЕНИЕ ИСКРЫ
Вхорошо контролируемой операции электрохимической обра ботки искрения между инструментом и деталью не происходит. Существуют, однако, случаи, когда вследствие отсутствия или не
достаточного контроля, особенно во время настройки станка, а иногда и во время процесса обработки может наступить искрение. Для предотвращения искрового повреждения важно выявить условия, предшествующие искрению. Прежде всего нужно устра нить причину искрения. Устройства для защиты от искрения сле дует рассматривать как дополнительные меры предосторожности, а не как основной фактор в процессе обработки.
Повреждение, вызванное искрой, возрастает с ее длитель ностью, и обнаружение искры может быть полезным только на ран ней стадии ее появления. С целью предотвращения или ограниче ния повреждения электрический ток может быть отключен.
Переходные явления в электрических параметрах процесса, появляющиеся в начале искры, обеспечивают необходимые сред ства для обнаружения искры. Изучение характера этих переходных явлений поможет определить электронную схему, необходимую для их обнаружения. Например, когда проводящие частицы в электро лите или острые выступы на поверхности детали вызывают искре ние, переходный процесс проявляется в виде импульса на основной форме волны напряжения постоянного тока. Если этому не препят ствовать, то искры продолжают образовываться с частотой не сколько сот раз в секунду.
Искровой датчик, с успехом использовавшийся в течение неко торого времени, состоит из регистрирующего устройства, настроен ного на частоту колебаний искрового разряда, который не реаги рует на низкочастотную пульсацию сети. Сигнал усиливается и используется для отключения основного источника питания. Хотя эта система обнаруживает искры на очень ранней стадии, в на стоящее время применяют электронную схему, которая обнаружи вает первый «пиковый» импульс искрения. Обе системы регистри руют изменения напряжения в рабочем зазоре и для максимальной чувствительности провода от электронного устройства подсоеди няют к инструменту и детали.
В процессе обработки возможны случаи частичного или пол ного прекращения анодного растворения. Причиной этого может быть грязная или окисленная поверхность детали, неметалличе ские включения в материале, неэлектропроводные частицы в по токе электролита или пассивация поверхности детали вследствие нестабильного потока электролита. На этих участках детали искре ния не будет даже при контакте с электродом.
В некоторых случаях, особенно там, где произошла пассивация поверхности детали, сопротивление изоляционной пленки на необ работанной поверхности уменьшается, так как давление в точке контакта увеличивается с подачей инструмента. Таким образом, на этой поверхности происходит равномерное накапливание энер гии до такой степени, что деталь плавится, прежде чем появится искра. В этих условиях инструмент и деталь сильно повреждаются даже при использовании устройства защиты от искрения. В это время происходит незначительное, но быстрое падение рабочего тока до того как необработанная площадь детали коснется инструмента.
Обычно это падение тока обнаруживается с помощью контура, размещенного на токоведущих линиях. Сигналы, получаемые в контуре в результате изменений магнитных силовых линий, уси ливаются и используются для отключения источника питания от сети.
Использование этих двух типов электронных устройств для регистрации переходных процессов позволяет обнаруживать боль шинство возмущений, которые могут произойти в рабочем зазоре. Существует, однако, много неисследованных факторов, так что необходимость дальнейшего развития систем защиты остается.
150