177806. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés szikraforgácsoló berendezés impulzusgenerátorához
3 177806 4 lémákat okoz és technológiai hátrányokat jelent az, hogy ebben a kapcsolásban a rövidzárási áram kétszerese is lehet a normális szikraáramnak, és a statikus íven is lényegesen nagyobb áram folyik. Ez elősegíti a statikus ív kialakulását, ami a szikraforgácsolási folyamat megszakadását és az elektródák tönkremenetelét eredményezi. Az említett hátrányok megszüntetésére az utóbbi időben olyan statikus nagyfeszültségű impulzusgenerátorokat dolgoztak ki, amelyek a szikraköz áramának csúcsértékét egy önindukciós tekercs és a vele sorbakötött kapcsolóüzemű szabályozó segítségével állandó értékre szabályozzák. Ilyen megoldást ismertet többek között az 1 432 045 sz. angol szabadalmi leírás. Ebben a megoldásban az önindukciós tekercset és szabályozó áramkört egy vezérelt kapcsolóval — mint a statikus generátoroknál általában — szabályozott időközökben és időtartammal a szikraközre kapcsolják, ezzel biztosítva a szikraköz feszültség és áramimpulzusainak szabályozott értékeit. Ezekben az áramkörökben a(szikraáram az eddig szokásos egy kapcsolóeszköz helyett több kapcsoló elemen és félrevezető eszközön (diódákon és tranzisztorokon) folyik keresztül. Az általánosan alkalmazott nagy szikraáramok miatt ezek a félvezető eszközök jelentős menynyiségű energiát disszipálnak, amit nagy hőfejlődés kísér, az így felépített áramkörök helyigénye még mindig nem elég kicsi. A félvezető eszközökön disszipált energia, a sorosan kapcsolt nagyszámú félvezető eszköz, továbbá az áramkör helyigénye miatt szükséges huzalozás azt okozza, hogy az áramkör szórt induktivitásainak és kapacitásainak nagysága nem csökkenthető le tetszőlegesen. A szórt paraméterek olyan mértékben korlátozzák az áramkör kapcsolási sebességét, hogy az így elérhető kapcsolási idők a kapcsolótranzisztorokkal eltérő időknél több mint tízszer hosszabbak lehetnek. Ezen túlmenően az előbbiekben ismertetett megoldásokhoz képest a nagyoló és középsímító fokozatokban lényegesen csökkenthető az elektródafogyás, ha a szikraköz áramának felfutási idejét növeljük. A szikraköz áramának optimális felfutása azonban nem lineáris és függ az alkalmazott elektródák anyagától, a forgácsoló áram csúcsértékétől, az áramimpulzus idejétől és a folyamat véletlenszerűen változó paramétereitől is. Ezért nem lehet egy előre meghatározott, a folyamat közben állandó áramfelfutási időt választani. A találmány célja olyan kapcsolási elrendezés létrehozása szikraforgácsoló berendezés impulzusgenerátorához, amely az előbbiekben ismertetett megoldások említett hátrányos tulajdonságait kiküszöböli, azzal, hogy mind a szikraáram csúcsértékének stabilitását és felfutási meredekségének szabályozását, mind az alacsony energiadisszipációt és ennek következtében, a koncentrált elhelyezés miatt a gyors kapcsolási időket is lehetővé teszi. A találmány alapja az a felismerés, hogy a szikraforgácsoló berendezésekhez alkalmazott impulzusgenerátor létrehozható vezéreit áramgenerátorral létesített kapcsolási elrendezésben, amikor a találmányi gondolat szerint a vezérelt áramgenerátort a szikraköz és viszonylag kis (előnyösen a szikraköz feszültségétől függően szabályozott 30...60 V tartományba eső) értékű egyenfeszültséget biztosító áramforrás közé kapcsoljuk. A vezérelt áramgenerátor az eddig alkalmazott vezérelt kapcsolót és áramkorlátozó elemet váltja fel. Ez az alapkapcsolás kedvező hatásfokú megoldást, kis kapcsolási időket és a szikraáram szabályozott felfutását biztosítja. A szikraforgácsolás stabilitását viszont kedvezően befolyásolja, ha a szikraköz feszültsége 100 és 300 V közötti érték. Éppen ezért további célunk az alapkapcsolás említett előnyeinek megtartása és egyúttal a szikraköz feszültségének növelése. Ez lehetséges, ha az ismert elrendezésű alapkapcsolást a szikraközön keresztül megfelelő módon a találmány szerinti alapkapcsolással összekötjük. Kitűzött célunkat oly módon érjük el, hogy szikraforgácsoló berendezéshez olyan kapcsolási elrendezést hozunk létre, amely előnyösen 30...60 V egyenfeszültségű áramforrást és egyik sarkával az egyenfeszültségű áramforrásra csatlakoztatott szikraközt tartalmaz és a találmány szerint a szikraköz másik sarka és az áramforrás közé vezérelt áramgenerátor van kapcsolva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakjában a szikraköz és a vezérelt áramgenerátor között diódát tartalmaz és a szikraközzel párhuzamosan előnyösen 100...300 V egyenfeszültséggel működtetett nagyfeszültségű impulzusgenerátor van csatlakoztatva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy különösen előnyös kiviteli alakjában az egyenfeszültségű áramforrás a szikraköz feszültségétől függően szabályozott kivitelű. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésben a szikraáram csúcsértéke független a szikraköz feszültségétől, ezért az egyenfeszültségű áramforrás kapocsfeszültsége lecsökkenthető egy, a szikra átütése után megjelenő ívfeszültségnél néhány volttal nagyobb értékig. Ebből következik, hogy az áramkörben az energiadisszipáció alacsony, ami lehetővé teszi, hogy a kapcsolás koncentráltabban, kisebb helyen legyen megépíthető. Ezzel a szórt paraméterek csökkennek, ami miatt a szikraáram fel és lefutási idői csökkenthetők, a kapcsolási sebesség növelhető. Az energiadisszipáció csökkenése egyúttal a megbízhatóságot is javítja. A szíkraáram nagy fel- és lefutási meredeksége a generátor simító fokozataiban növeli a teljesítményt, lehetővé teszi a folyamat stabilizálását kedvezőtlen munkafeltételek mellett is. Ezáltal növeli a szikraforgácsolt felület finomságát és homogenitását. A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra az ismert alapkapcsolás egyik típusának vázlata, a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés nagyfeszültségű impulzusgenerátort tartalmazó kiviteli alakja, a 3. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés vázlata, a 4. ábra a 3. ábra szerinti kapcsolási elrendezés feszültség-áram karakterisztikája az áramgenerátoron, az 5. ábra a 3. ábra szerinti kapcsolási elrendezés egyik megvalósítási lehetősége, a 6, ábra a 3. ábra szerinti kapcsolási elrendezés egy további megvalósítási lehetősége, míg a 7. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezésben megfigyelhető impulzusalakok. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
