6.2.3 Електрообладнання електроерозійних установок

За режимом роботи електроерозійне обладнання можна умовно поділити на дві групи:

• з широким діапазоном частот при відносно малій щілинності імпульсів (1,05-5,0), такий режим характерний для більшості копіювально-прошивних верстатів;

• з підвищеними та високими частотами при відносно великій щілинності імпульсів (більше 5,0), що характерно для роботи вирізних верстатів.

Для копіювально-прошивних верстатів в більшості випадків використовуються безнакопичувальні імпульсні генератори, які складаються з джерела живлення ДЖ, силового комутаційного приладу К1, частота вмикань якого визначається задавальним генератором ЗГ, та струмообмежувального елемента СО (рис. 68).

Рис. 68. Структурна схема

безнакопичувального генератора

Рис. 69. Схема широкодіапазонного

транзисторного без накопичувального

генератора імпульсів

Безнакопичувальні генератори в конструктивному виконанні розрізняються за видом джерела живлення, за типом струмообмежувального елемента в вигляді активного або індуктивного опорів, за способом ввімкнення комутаційного пристрою (послідовно або паралельно з електроерозійним проміжком ЕП).

а)

б)

Рис. 70. Структурна схема

накопичувального генератора (а) та

характер протікання розряду (б)

Виконання однієї зі схем такого генератора наведене на рис. 69. До складу генератора входять знижувальний трифазний трансформатор Т, випрямляч В, фільтр LC, комутатор , регульований опір , робоча індуктивність L_p. На неробочому ході відбувається зарядження конденсатора С до 1,7-1,9 номінальної напруги на виході випрямляча. При замиканні транзисторного комутатора відбувається пробій ЕП, і енергія, накопичена в індуктивності L_p, розряджається за колом .

Для вирізних верстатів переважно використовуються генератори з накопичувачами електричної енергії, структурна схема такого імпульсного генератора та характер протікання пробою електроерозійного проміжку наведені на рис. 70. Всі генератори імпульсів такого типу працюють за наступним циклом: від джерела електричної енергії 1 через струмообмежувальний пристрій 2 накопичувач 3 запасає електричну енергію, яка за допомогою комутаційного пристрою 4 спрямовується в міжелектродний проміжок 5, де вона імпульсно виділяється, викликаючи ерозію металу.

Струмообмежувальне коло забезпечує надходження електричної енергії в накопичувач в інтервали між робочими імпульсами. Для підвищення к.к.д. генератора втрати в струмообмежувальному пристрої необхідно зводити до мінімуму.

Як накопичувачі енергії в генераторах використовують конденсатори, які мають здатність акумулювати електричну енергію та віддавати її імпульсами великої потужності в режимі близькому до короткого замикання, мають малий об'єм, тривалий термін служби та відносно невисоку вартість.

Комутаційний пристрій на час зарядження накопичувача не повинен пропускати електричний струм в міжелектродний проміжок (бути в стані непровідності), а в момент передачі енергії міжелектродному проміжку повинен швидко переходити у стан високої провідності. В деяких генераторах спеціального комутаційного пристрою немає, його функції виконує сам міжелектродний проміжок.

а)

б)

в)

г)

Рис. 71. Схеми імпульсних генераторів з накопичувачем енергії

На рис. 66 наведені схеми імпульсних накопичувальних генераторів, які використовуються для електроерозійної обробки. Найпростішою конструкцією є генератор типу RC (рис. 71, а). Струмообмежувальний резистор обмежує величину зарядного струму.

Тривалість імпульсу залежить від ємності конденсатора та змінюється від декількох мікросекунд до десятків мікросекунд. Генератори такого типу мають низький к.к.д. (30-40 %) в результаті великих втрат в струмообмежувальному колі.

Генератор RLC (рис. 71, б) має вищий к.к.д. через можливості використання меншого за величиною обмежувального резистора. В генераторі LC (рис. 71, в) при зростаючому струмі зарядки конденсатора притягується якір вібратора, збільшуючи міжелектродний проміжок. До кінця зарядки конденсатора струм через індуктивність знижується, і якір зменшує міжелектродний проміжок до пробійної величини. З огляду на можливість появи короткого замикання в генераторах даного типу використовується швидкодіючий комутуючий пристрій, який відмикає генератор. К.к.д. генераторів досягає 90 %.

В генераторах типу СС (рис. 71, г) як струмообмежувальний пристрій використовується конденсатор С₁, частотні властивості генератора визначаються в основному частотними характеристиками діодів випрямляючого моста. К.к.д. генераторів даного типу вищий порівняно з раніше розглянутим.

Рис. 72. Високовольтний генератор з комутаційним пристроєм

1 – високовольтний генератор; 2 – струмообмежувальний дросель;

3 – накопичувальний конденсатор; 4 – триелектродна лампа;

5 – комутаційний пристрій; 6 – імпульсний знижувальний трансформатор;

7 – розрядний проміжок

В верстатах електроерозійної обробки використовуються також високовольтні генератори імпульсів (лампові та тиратронні), електрична схема генератора на базі тиратрону наведена на рис. 72. Для узгодження напруг міжелектродного проміжку та генератора у схемі передбачено знижувальний імпульсний трансформатор.

Для отримання імпульсів до 1 кГц можуть використовуватись також машинні комутаторні та індукторні генератори. Машинний комутаторний генератор має на статорі змінно-полюсну магнітну систему, обмотка якоря розподілена на вузьких частинах під полюсами, кількість яких більша, ніж у звичайних машин.

При обертанні якоря в його обмотці напроти полюсів індуктора індукується симетрична імпульсна е.р.с. Колектор на валу якоря забезпечує уніполяризацію імпульсів. Що стосується машинного індукторного генератора, то принцип його дії описано в п. 3.4.5.

Для отримання імпульсів великих енергій з частотою 50-100 Гц у верстатах електроерозійної обробки використовуються статичні генератори імпульсів – трансформатори промислової частоти з вентилем.

Більшість верстатів для електроерозійної обробки мають потужність від 0,5 до 30 кВт, для спеціальних видів верстатів їх потужність може досягати 300 кВт, напруга живлення – 220 або 380 В змінного струму, к.к.д. верстатів – до 50 %. Установки електроерозійної обробки за надійністю живлення відносяться до споживачів другої категорії.

Контрольні питання до підрозділу 6.2

1. В чому суть електроерозійної обробки металів ?

2. Які параметри імпульсних розрядів в установках електроерозійної обробки металів ?

3 Які генератори імпульсів використовуються для електроерозійних установок ?

4 Яка галузь застосування електроерозійних установок ?