SU1255328A1 - Способ адаптивной защиты от коротких замыканий при электрических методах обработки и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электрофизи- кохимической обработке материалов и позвол ет повысить надежность защиты от коротких замыканий. В качестве информационного параметра о развитии коротких замыканий используют текущие значени  мощности высокочастотных сигналов и осуществл ют измерение текущего значени  мощности, выдел емой в межэлектродном промежутке от действи  силового тока и напр жени . Определ ют знаки производных от измеренных значений мощностей и в моменты, когда знаки производных одновременно принимают положительное значение , производ т срабатывание защиты. Устройство содержит у.множающее устройство 1, вход которого совместно с входа.ми дифференцирующих устройств 2 и 3 по току и напр жению подключен к межэлсктрод- ному промежутку 4. Дифференцирующее устройство 2 по току через диод 5 св зано с первым входом первой схемы 6 совпадений, второй вход которой через первый инвертор 7 и обратновключенный по отнощепию к диоду 5 диод 8 св зан с выходом дифференцирующего устройства 3 по напр жению. Умножающее устройство 1 одним выходом через дифференцирующее устройство 9 и параллельно включенные второй инвертор К) и ключ 11, подключенный к выходу первой схемы 6 совпадений, соединено с одним входом первого порогового устройства 12, второй вход которого подключен к задающему устройству 13. Другой выход умножающего устройства 1 через фильтр 14 высоких частот и дифференцирующее устройство 15 соединен с первым входом 1зторо- го порогового устройства 16, второй вход которого подключен к второму задающему устройству 17. Выходы пороговых устройств 12 и 16 подключены к второй схе.ме 18 совпадений , соединенной выходом с приводом 19 подачи и источником 20 питани . 2 с. п. ф-лы, 3 ил. SS СО 1чЭ СП ел со rs5 00

Description

Изобретение относитс  к области элек-г- рофизиКОХИ мической обработки материалов и может быть использовано иезаш снмо от специфики примен емых методог, обработки дл  защиты электродов и си. ювых иеточни ков питани  от действи  токов короткогч) замыкани .

Це;1ью изобретени   вл етеи нонышение надежности защиты.

Це.чь достигаетс  способом адаптивной занщты от коротких замыканий при электро-- физикохимических методах обработки, согласно которому измер ют текущ.ие знач{д-1и  монхности, выдел емой в межэлектродиом промежутке от действи  силового тока и напр жени , определ ют знаки производных от измеренной мондности и теку1;.,их значений мониюсти высокочастотных сигналов, и в моменты , когда знаки аронзволных ),м,новре- менно принимают положительное значе 1ие, нроизвод т срабатывание зан,иты.

Все многообразие известных электро- физикохимичсских методов но механизму стрема материала разделить на три небольшие группы:электрохимические

(ЭХО), э. 1ектроэрозио;1ные (ЭЭС)) и комбинированные члектроэрозио11}1о-члектрохим {- ческие (ЭЭХО) .методы.

Принцип ада.птивности зан1иты -- сносабливаемость к специфике каждой rpyii- пы .методов. Провод т эксг еримеитальные исследовани  дл  он)еделени  законо.чер- ности измерени  отделы- ых э..1ектричсских параметров, характеризующих развитие ко- )отких замыканий и  вл ющихс  общи.ми дл  всех названных i pyiin метод.)в. Установлено , что мощность Р, выдел ема  в .чеж- электродном промежутке от действи  сило , т вого тока / и напр жени  U, / .l,

i о

увеличиваетс  перед коротким за.мыкаь:иом в случае ЭХО и уменьшаетс  лри тех ж-е услови х (величина и форма приложен лого напр жени , мощность источника гнггаиии, илопхадь и .материал обрабатыв .емой детали в случа х ЭЭО и ЭЭХО.

Уменьшение мониюсти в двух нос..1С-Д1н-1х случа х объ сн етс  падаюпхик ха1)актером вольтамиерных характеристик (ВАХ) источников нитани  (эквивалентны источникам тока), примен емых дл  осу неств;1е1н;к процессов ЭЭО и ЭЭХО. Длн Э.ХО исно.-ь- зуютс  исч очники питани  с жесткой Е.Л.Х.

Ес..пи инвертировать значени  мон.и-юсти Р в случа х ЭЭО и ЭЭХО, то одной из закономерностей дл  всех rpviHi мслздсм  вл етс  увеличение MOHUIOCTH Р перед коротким замыканием. Как нсжачали экене- римеитальные нсследснишии, измерение ria- раметра Р  в.ч етс  необход,ил1ым, но недостаточным условие. реа;|иза1и-1и иринн.ииа адагггивности заниггы. Недоетаточисеть св зана с паразитной зависимостью данного параметра от площади обработки (ЭХО) и чистоты оабочей жидкости (ЭЭО, ЭЭ.КО).

5

0

0

0

Дл  того, чтобы в полной мере выполн лс  принцип адаптивности защиты необходимо из.мерение MOLUHOCTH высокочастотных сигналов /Л ., возникающих в цепи силового тока (напр жени ) в любом из названных методов, несмотр  на разную природу возникновени  в каждом из .методов обработки . Оби1.ей закономерностью выеокочас- тотны.х сигналов  вл етс  рост их мощности перед коротким замыканием. В отличие от .мощности Я, мощность Рач и.меет паразитные зависимости от силового напр жени  и давлени  рабочей жидкости.

Таким образо1М, одь овременное И31мере- ние параметров Р и Рач позвол ет компенсировать недостатки, нрисущие каждому параметру в отдельности и обеспечить реализацию принципа адаптивности защиты.

Способ реализуетс  устройством, содержащим два ди-фферен.шрующих устройства, подсоединенных ко входам обратно вклю- qeHfibLx диодов, фильтр высоких частот, за- даюн ие устройства, подсоединенные к одним входам двух пороговых устройств, ключ, схему совладений, привод подачи и источник питани . подк;1ючеь ные к межэлектродному промежутку. В него введены третье и четвертое допо;| Петельные дифференцирующие устройства, два инвертора и втора  схема совнадений, при этом входы умножаюн его устройства и первых двух дифференцирующих устройств, параллельно св занных выходом одного из диодов с одним входом первой схемы совиаде жй, а выходом второго диода через первый инвертор со вторым входом первой схе.мы совпадений, подключены к межэлектродному промежутку, один выход умножающего устройства соединен со входом фильтра высоких частот, а другой выход через третье дифференцирующее устройство, второй инвертор и включенный параллельно ему KJIIOM, св занный с выходом первой схемы совпадений, подсоединен к другому входу первого порогового устрой- лва, выход которог о подключен к одно.му входу второй схемы совпадений, другой вход которой через второе пороговое устройство li четвертое ди.фференпирующее устройство с в зан с выхо.аом фильтра высоких частот, выход второй схемы совиадений подсоединен к приводу подачи и источнику гп-1тани .

На фиг. показаны временные диаграммы , гю сп ющие принцип способа; на фиг . 2 -- блок-схема устройства; на фиг. 3 - характерные г)сциллограм.мы токов i и напр жений и.

Пример. В зависимости от используе.мого метода электрофизикохимической обработки (ЭХО, ЭЭО, ЭЭХО) произво.д т пр .мое (случай ЭХО) или обратное (случай ЭЭО и ЭЭХО) измерение текуищх З11ачений мощ- ноети Я, выдел емой в межэлектродиом промежутке , от действи  силового тока / и иа- ип жепий и.

Дл  ЭХО Р - W-iat,

о

где Т- период силового напр жени . Дл  ЭЭО и ЭЭХО Я 4-У

Затем определ ют знак производной

Р -- (или Р ) от измеренной мощ-

ности. Положительный знак Р(Р) соответствует уменьшению межэлектродного проме- жутка, отрицательный - увеличению. J3 св зи с тем, что на установление знака Р(Р) также оказывают вли ние изменение площади обработки (ЭХО) и чистоты рабочей жидкости (ЭЭО, ЭЭХО), одновременно с измерением Р(Р) производ т измерение мощ- ности высокочастотных сигналов

. IDS

РВЧ ij {/вч гвча/,

.184

где 7вч - период колебаний высокочастот- ных сигналов, причем 7вч (2- 5)10 с;

(пч, UB - ток И напр жение высокочастотных сигналов (измер ютс  посредством фильтрации соответственно в цел х силового тока и напр жени ),

и определ ютс  знак производной Ач

at

Положительный знак Рвч соответствует уменьшению межэлектродного промежутка, отрицательный - увеличению. Срабатывание заидиты производ т в моменты времени (например, мо.меут 4 фиг. 1), когда знаки производных Р(Р) и РВЧ одновременно принимают положительное значение. Экспери- ментально установлен о,что положительные знаки производных Р(Р) и Рвч, если они устанавливаютс  не одновременно, не св заны с развитием коротких замыканий в зоне обработки. Так, положительный знак Р (момент ) может иметь место при уве- личении площади обработки (ЭХО). Соответственно положительный знак Р может устанавливатьс  при загр знении рабочей жидкости, когда высока веро тность пробоев столба жидкости через частицы (ЭЭО, ЭЭХО). При этом РВЧ, если не происходит изменени  промежутка, будет иметь нулевое значение .(интервал /i-/5)- Положительный знак Рвч (интервал О-1) может устанавливатьс  из-за повышени  напр жени  на промежутке , а также уменьшени  давлени  рабочей жидкости в нем. При этом же производна  Р(Р), если не происходит уменьшени  промежутка, будет иметь нулевое значение (интервалы и )- Очевидно , что только одновременна  устанрв1 а положительных знаков производных Р(Р) и Рвч однозначно характеризует уменьшение межэлектродного промежутка, т. е. развитие короткого замыкани  в зоне обработки.

Одновременное измерение параметров Р(Р) и РВЧ повышает надежность защиты не .менее 4eiM в 2 раза, так как исключаютс  паразитные св зи, вли ющие на каждый пара.метр в отдельности. Кроме того, однр- временное использование параметров Р(Р) и РВЧ расшир ет функциональные возможности защиты, так как она без перенастройки аппаратной части (без изменени  принципа действи ) может быть использована дл  любого из электрофизикохимических методов обработки.

Таким образом, одновременна  регистраци  знаков параметров Р(Р) и Рвч обеспечивает адаптивность защиты к специфике используемых методов обработки и тем самым обеспечивает сверхсум.марный эффект от их использовани .

Устройство, реализующее способ адаптивной защиты от коротких замыканий при электрофизикохи.мических методах обработки , содержит умножающее устройство 1, вход которого совместно со входами дифференцирующих устройств по току 2 и напр жению 3 подключен к межэлектродному промежутку 4. Дифференцирующее устройство по току 2 через диод 5 св зано с первым входом первой схе.мы 6 совпадений, второй вход которой через первый инвертор 7 и обратно включенный по отношению к диоду 5 диод 8 св зан с выходом дифференцирую- щего устройства по напр жению 3. Умножающее устройство 1 одним выходом через третье дифференцирующее устройство 9 и параллельно включенные второй инвертор 10 и ключ 11, подключенный к выходу первой схе.мы б совпадений, соединено с одним входом первого порогового устройства 12, второй вход которого подключен к задающему устройству 13. Второй выход умножающего устройства 1 через фильтр 14 высоких частот и четвертое дифференцирующее устройство 15 соединен с одним входом второго порогового устройства 16, второй вход которого подключен ко второму задающему устройству 17. Выходы пороговых устройств 12 и 16 подключены ко второй схеме 18 совпадений, соединенной выходом с приводом 19 подачи и источником 20 питани .

Устройство работает следующим образом.

После начала процесса обработки технологический ток / и напр жение U (фиг. 2) поступают на входы умножающего устройства 1 и соответственно дифференцирующих устройств по току 2 и напр жению 3.

Если обработка ведетс  методом ЭХО (фиг. 3), дл  которого характерно синхронное из.менение тока i относительно напр жени  и, на выходе дифференцирующих устройств 2 и 3 будут присутствовать сигналы всегда одинакового знака. Унипол рные сигналы одним из обратно включенных диодов 5 или 8 не будут пропускатьс  на один

5

из входов схемы 6 совпадений. В результате ключ И будет оставатьс  включенным на весь период обработки. Сигналы, пропорциональные мощности Р, выдел емой в межэлектродном промежутке 4, с выхода умно- жаюи1его устройства 1 поступают на входы дифференцирующего устройства 9 и фильтра 14 высоких частот. В св зи с тем, что ключ 11 при обработке методом ЭХО остаетс  включенным в процесс обработки, сигналы Р с выхода дифференцирующего уст- ройства 9 минуют инвертор 10 и через ключ 11 поступают на вход порогового устройства 12. ЕСЛИ уровень сигнала Р превышает величину опорного напр жени  Рза.1, генерируемого задающим устройством 13, то на выходе порогового устройства 12 форми- руетс  сигнал А (фиг. 1).

Уровень Рзад выбирают из услови  ком- пенсаци и слабых паразитных колебаний сигнала Р, инициируемых нестабильностью работь электронных узлов устройства защиты . Сигнал, пропорциональный мощности высокочастотных колебаний Рвч, с выхода фильтра 14 высоких частот через дифференцирующее устройство 15 поступает на вход порогового устройства 16. Если уровень сигнала Рвч превыщает величину опорного напр жени  Рвч зад, генерируемого задающим устройством 17, то на выходе порогового устройства 16 формируетс  сигнал В (фиг. 1). Уровень Рвч зад выбирают из того же услови , что уровень Рзад. Сигналы А и В, если они поступают одновременно, произ- вод т срабатывание схемы 18 совпадений, Последн   формирует сигнал Д (фиг. 1) и осуществл ет останов (реверс) привода 19 подачи и выключение источника 20 питани .

Если обработка ведетс  методом ЭЭО или ЭЭХО, дл  которых характерны моменты времени (фиг. 3), когда наруашетс  синхронное изменение тока / относительно U (спаду напр жени  U соответствует рост /, моменты 1, t-2, 1з и т. д.), на Е ыходе дифференцирующих устройств 2 и 3 будут возникать разнопол рные сигналы. Они про- пускаютс  обратно включенными диодами 5 и 8, и после инвертировани  инвертором 7 одного из сигналов одновременно одной пол рности (положительной) поступают на вход схемы совпадений 6. Последн   срабатывает и выключает ключ 11, после чего сигнал Р с выхода дифференцирующего устройства 9 поступает на вход порогового устройства 12 через инвертор 0. Инвертированный сигнал Р будет положительным, если в зоне обработки имеет место умень- шение межэлектродного зазора. В остально.м работа устройства полностью аналогична работе устройства в рассмотренном примере, когда обработка производилась методом ЭХО.

6

Таким образом, Г1)едлагаемое устройст.во позвол ет без изменени  аппаратной части автоматически приспосабливатьс  (адаптироватьс ) к специфике любого из электрофизико-химических методов обработки, что существенно расп:ир ет его ф нхциональр5ые возможности.

Q 5

0 о

Q

5

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   . Способ адйптиБной защиты от коротких замыканий при электрических методах обработки, согласно которому в качестве информационного параметра о развитии коротких замыканий используют текущие значени  мощности высокочастотных сигналов , отличающийс  то.м, что, с це..1ью новышени  нал.е.жности , допол1 и- тельно измер ют текуп1ие значе1-1и  мощности , выдел емой в межзлектп-удном промежутке от действи  си. ;ово1 о тока и напр жени , опреде:: ют знаки 1 роизоОдных от измеренных знамений моп1нос 1 сй и в моменты , когда знаки производных од озрегн енно принимают положительное значение, осуществл ют срабатывание защиты.
2. 2. Устройство адаптивной защиты от коротких за.мыканий при электрических .методах обработки, содержащее умножающее и два дифференцируютцкх устоойства, фильтр высоких частот, устройства , подключенные к входам ЯР.УХ пороговых устройств, ключ, первую c.. совпадений , а также приво. л подач; и 1-:сточник питани , подключенные к ме кэле -: родному нро.межутку, отличаюш,(;ес  тем, что, с целью новыи ени  надежтюстк за1Г,)1 ь него дополнительно введены т рет)е и четвертое дифференцирующие устройства, два инвертора и втора  схема сонпадениГк при этом первые два дифференцирую1цих устройства параллельно св заны с входами первой схемы совпадений через диод и через диод и первый инвертор соответственно, а входы этих дифференцирующих устройств и входы умножающего устройства подключены к межэлектродному промежутку, один вьгход умножающего устройства соединен с входом фильтра высоких частот, другой его выход через третье дифференцирующее устройство, второй инвертор и включенный параллельно ему ключ, св занный с выходом первой схемы совпадений, подсоеди11ен к свободному Е;ходу первого тюрогового устройства, выход которого подключен к одному входу второй схемы совпадений, другой вход которой -;ерез второе пороговое и четвертое дифсреренцирую- |цее устройства св зан с выходом фильтра высоких частот, а выход второй схемы совпадений подключен к приводу гклчачк и источнику питани .

   Р{Р)

   /.V чзад

   В

   и

   3X0

   I

   Составитель И. Комарова

   Редактор Н. ЕгороваТехред И. ВересКорректор Т. Колб

   Заказ 4756/13Тираж 1001Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий

   113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   2Т-3

   фиг 3