2.4. Источники питания

Общая характеристика. В качестве источников питания (ИП) электрохимических станков используют преобразователи переменного электрического тока в постоянный, необходимый для осуществления процесса ЭХО. Несмотря на низкое применяемое при ЭХО напряжение (как правило, до 25 В), источники питания работают при значительных токовых нагрузках.

В зависимости от особенностей процессов ЭХО применяют ИП, вырабатывающие электрическое напряжение однополярное постоянное, постоянное с изменяющейся полярностью и постоянное однополярное импульсное. Первую форму напряжения (рис. 2.16, а) применяют для выполнения большинства процессов ЭХО, так как она обеспечивает наибольшую производительность. В этом случае постоянное напряжение, вырабатываемое ИП в течение времени т, несколько колеблется от U₁ до U₂, т. е. пульсирует в небольших пределах.

Вторая форма напряжения (рис. 2.16, б) отличается от предыдущей тем, что через определенный промежуток времени изменяется полярность с положительной на отрицательную. В этом случае образуется небольшая пульсация постоянного напряжения при каждой полярности. ИП с такой формой электрического напряжения используют, например, при электрохимическом травлении и электрохимическом шлифовании.

На рис. 2.16, в изображена графическая характеристика напряжения, отличающаяся от первых двух форм тем, что в течение определенного времени подача напряжения на электроды прерывается, т. е. форма напряжения импульсная. Такие ИП применяют наиболее часто при электрохимическом формообразовании.

Уменьшение пульсации положительно сказывается на производительности ЭХО. Поэтому для большинства процессов ЭХО используют ИП, вырабатывающие электрическое напряжение с наименьшей пульсацией. Этому требованию в большей мере отвечают электромеханические (машинные) ИП. Их выполняют по схеме двигатель — генератор, т. е. такие ИП выраба-

тывают постоянное напряжение с помощью генератора, который работает от электродвигателя переменного тока. Наряду с указанным достоинством — наименьшей пульсацией — электромеханические ИП имеют недостатки: шум, вибрации, низкий КПД. Указанных недостатков нет у так называемых ст а т и ч еских преобразователей переменного напряжения от электрической сети в постоянное. Статическими называют преобразователи, выпрямляющие переменное напряжение с помощью полупроводниковых приборов, а не с помощью генератора.

Технологические характеристики ЭХО (точность, производительность и качество обработанной поверхности) во многом определяются такими показателями ИП, как плавное регулирование тока и напряжения, поддержание этих параметров в процессе обработки неизменными, возможность быстрого отключения ИП от электрической сети в аварийных случаях, например при коротком замыкании. Эти показатели обеспечиваются в ИП, собранных по двум принципиально отличающимся блок-схемам. При первой блок-схеме напряжение электрической сети вначале понижается трансформаторам, а затем выпрямляется и регулируется, а во второй блок схеме напряжение электрической сети вначале стабилизируется и регулируется, а затем понижается и преобразуется (рис. 2.17).

Подводимое напряжение электрической сети 380 В (рис. 2.17, а) вначале понижается трансформатором 1 до 24 В, а затем блоком 2 одновременно с выпрямлением регулируется в пределах 24—3 В. Выпрямленное напряжение подводится к электроду-инструменту 3 и обрабатываемой заготовке 4.

В современных статических преобразователях главными элементами блока 2 являются полупроводниковые приборы — тиристоры. Особенностью этих приборов является их способность пропускать электрический ток лишь при одной полярности. При этом электрический так можно регулировать, подавая на специальный вывод тиристора управляющее напряжение от другого маломощного источника. По этой схеме выполнены источники типа ВАК — выпрямительный агрегат кремниевый. В зависимости от схемы соединения тиристоры источников этого типа могут вырабатывать любую форму электрического напряжения (см. рис. 2.16).

ИП, позволяющие получать постоянное напряжение с изменяющейся полярностью (см. рис. 2.16, б), называют реверсивными. Их обозначают ВАКР— выпрямительный агрегат кремниевый реверсивный.

По этой же схеме выполнены современные тиристорные одно-полярные выпрямительные агрегаты типов: ТЕ — с естественным охлаждением тиристоров, ТВ — с водяным охлаждением тиристоров. ТЕР — тиристорные реверсивные с естественным охлаждением, ТВР — то же, с водяным охлаждением и ТВИ — тиристорные импульсные. Они снабжают электрохимическое оборудование током выпрямленного напряжения 12—115 В при силе тока от 100 до 3150 А. Агрегаты имеют три вида автоматической стабилизации: выпрямленного тока, выпрямленного напряжения и плотности тока. Они выполняются с необходимыми блокировками и световой сигнализацией; имеют возможность ручного регулирования тока и напряжения.

ИП типов ВАК и ВАКР (табл. 2.2) могут работать на двух режимах в зависимости от схемы соединения обмоток трансформатора 1 (см. рис. 2.17, а). При работе в первом режиме такие ИП обеспечивают стабилизацию электрического тока; при работе во втором режиме — стабилизацию его напряжения. Первый режим работы ИП характерен для процессов ЭХО с неподвижными электродами-инструментами, когда стабилизация электрического тока с увеличением межэлектродного промежутка не уменьшает производительность. Для процессов ЭХО с подвижными электродами - инструментами источник питания работает по второму режиму. В этом случае стабилизация электрического напряжения обеспечивает более высокую .точность обработки.

Источники питания типа ИПТУ, т. е. источники питания тиристорного управления, выполняют по блок-схеме, приведенной на рис. 2.17, б. Отличие данной блок-схемы от предыдущей заключается в том, что управление ИП, т. е. стабилизация и регулирование электрического тока и напряжения, а также аварийное отключение, осуществляется

специальным блоком 5, включенным в электрическую цепь перед понижающим трансформатором 1, а преобразование пониженного переменного напряжения в постоянное производится блоком 2. Последний состоит из полупроводниковых приборов — вентилей. Эти приборы, так же как и тиристоры, пропускают ток одной полярности, но в отличие от тиристоров не обладают способностью регулировать электрическое напряжение. Такие ИП имеют специальный блок — короткозамыкатель 6, служащий для защиты электродов-инструментов от оплавления, что может произойти при контакте их с поверхностью заготовки в процессе обработки.

Конструктивные особенности. Конструктивно источники питания просты. Они выполнены в виде одного или нескольких шкафов с одной или несколькими открывающимися дверцами или со съемными щитами. ИП типа ВАК, вырабатывающий электрический ток до 1600 А, смонтирован в одном шкафу; более мощные источники питания этого типа состоят из двух шкафов и более.

Источник питания ВАК-630-24У4 состоит из одного шкафа-корпуса с открывающейся дверцей 5 (рис. 2.18). В корпусе размещены понижающий трансформатор, блок выпрямления тока и блок управления работой ИП. В верхней части корпуса расположен пульт, на котором находятся вольтметр 1 и амперметр 3, а также кнопки включения и выключения ИП. На пульте имеются сигнальные лампочки, информирующие о включении и аварийном выключении ИП, потенциометры, посредством которых регулируют напряжение и силу тока. Переключением тумблера устанавливают способ (ручной или автоматический) стабилизации напряжения и силы тока.

В верхней части корпуса имеется отверстие 2, обеспечивающее доступ воздуха для охлаждения трансформатора и выпрямительных элементов ИП. Циркулируется воздух в шкафу вентилятором, расположенным внутри корпуса. На боковой стороне корпуса имеются две клеммы 4 положительного и отрицательного полюсов. К этим клеммам присоединяют шины-токоподводы, соединяющие источник питания с токопроводами станков.

Электроснабжение многих ИП осуществляют через отверстия в дне корпуса. Здесь же расположен крепежный болт для присоединения ИП к цеховому контуру заземления.

ИП типа ВАК предназначены для питания электромеханических станков током более 1600 А и, как правило, имеют многокорпусную конструкцию. В отдельных шкафах размещены трансформатор, выпрямители и системы управления.

ИП типа ИПТУ независимо от их мощности имеют шкаф, в котором расположены трансформатор, выпрямитель, тиристорный регулятор напряжения, короткозамыкатель и блоки управ

ления. Контрольная, измерительная и сигнальная аппаратура, а также элементы управления размещены на пульте.

Охлаждение трансформаторов и полупроводниковых приборов (вентилей и тиристоров) может быть естественное или принудительное воздухом, водой или маслом, а также комбинированное. Для подвода и отвода воды в нижней части корпуса ИП имеются штуцера.

Токоподводы. Для подвода электрического тока от ИП к элементам станка и заготовкам применяют токоподводы, которые должны обеспечивать минимальные потери электроэнергии, быть стойкими к воздействию паров электролитов и обеспечивать безопасность эксплуатации. Особое внимание при обеспечении этих требований придается выбору конструкции и материала токоподводов, а также надежности их соединения с ИП и станком. При этом учитывают, что токоподводы в процессе эксплуатации нагреваются; превышение температуры их нагрева (свыше 40—50°С) вызывает дополнительный нагрев электролита и элементов станка.

В качестве материалов для токоподводов наиболее часто применяют медь, латунь и алюминий. Токоподводы выполняют в виде проводов, кабелей и шин прямоугольного сечения, расположенных на высоте, превышающей 2 м. Для передачи токов свыше 5000 А используют водоохлаждаемые токоподводы (рис. 2.19), выполненные из проводов марки МГГ, смонтированных в резиновых шлангах; в полости шлангов циркулирует охлаждающая вода. Чаще такие токоподводы используют для подачи электрического тока в пределах станка. При значительной длине таких токоподводов резко возрастают электрические потери.

На рис. 2.20 приведены конструкции некоторых соединений неразъемных и разъемных токоподводов. Неразъемные соединения токоподводов более надежны; их выполняют сваркой (рис. 2.20, а) или пайкой (рис. 2.20, б). Однако такие соединения нельзя быстро заменить, смонтировать и демонтировать. В этом отношении более удобны разъемные соединения (рис. 2.20, в,г).

Особенности эксплуатации. От правильной эксплуатации ИП во многом зависят производительность, качество и точность ЭХО. Правила и порядок эксплуатации ИП подробно излагаются

в технических описаниях и инструкциях по их эксплуатации. Прежде чем приступить к эксплуатации станка для ЭХО, необходимо тщательно изучить эти документы и работать с ИП в строгом соответствии с их указаниями.

Для предотвращения поражения электрическим током необходимо выполнять измерение электрической изоляции токоведущих частей относительно корпуса и устранять замеченные неисправности. Перед началом работы с ИП необходимо проверить исправность его заземления и в случае обнаружения повреждений сообщить об этом мастеру или бригадиру.

При подготовке ИП к работе необходимо проверить исправность и надежность крепления токоподводящих проводов, кабелей и шин; подтянуть при необходимости болты и гайки крепления. Проверить у ИП с водяным охлаждением надежность крепления на штуцерах водопроводящих шлангов и при необходимости устранить обнаруженные недостатки. Отрегулировать краном напор воды в соответствии с указаниями руководства по эксплуатации. При недостаточном напоре воды не срабатывает соответствующая блокировка. Заключительным этапом подготовки ИП к работе является его включение в электрическую сеть и установка нужного напряжения на электродах.

При нарушении установленных технологических режимов обработки ИП отключается. В этих случаях нельзя самостоятельно ремонтировать или устранять неисправности; необходимо отключить ИП от электрической сети и сообщить о случившемся мастеру, бригадиру или дежурному электрику.