Источники питания для интенсивных плазменных технологий и повышение их экологической безопасности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.11, кандидат технических наук в форме науч. докл. Мясников, Игорь Семенович

• Мясников, Игорь Семенович
• кандидат технических наук в форме науч. докл.
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук в форме науч. докл. Мясников, Игорь Семенович

Введение.

1. Актуальность темы и направления ее решения

2. Общая характеристика работы

2.1. Цель работы

2.2. Научная новизна

2.3. Практическая ценность

2.4. Публикации по теме диссертации

Глава I. Общая характеристика плазменной резки.

Глава I I. Энергообеспечение плазмотронов.

2.1. Вольтамперные характеристики плазменной дуги и источников питания.

2.2. Виды источников питания

2.3. Источники питания с электронными ключами. Тиристорные выпрямители. '

2.4. Сравнительный анализ пульсаций тока шристорного выпрямителя.

Глава III. Способы регулирования работы плазменной дуги

3. Два контура обратной связи по току плазменной дуги

3.1.1. Внутренний контур. Динамическая обратная связь

3.1.2. Внешний контур. Инерционная обратная связь 3.2. Циклограмма работы источника питания

Г лава IV. Экологические аспекты плазменной рез^ина повышенных шостях тока. . лючение

Льзованная литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Источники питания для интенсивных плазменных технологий и повышение их экологической безопасности»

В то же время, поюня за производительностью приводила к высокой стоимости конструкционных материалов плазмотронов, в первую очередь, меди и трансформаторного железа, к завышенным энергозатратам при использовании питающей сети (недостаточный КПД источников и cos ф). Важное значение, особенно в последнее время, имеет и недостаточный уровень экологических характеристик плазменного оборудования: загазованность окружающей среды продуктами испарения металла, интенсивное световое и акустическое; излучение.

Вследствие указанных причин основной тенденцией развития плазменных технологий явилась многофакторная оптимизация всех составляющих плазменного комплекса - от оборудования до режимов контроля и управления процессом металлообработки при особом внимании к экологическим аспектам.

Основное функциональное требование к плазменной резке на повышенных плотностях тока: уменьшение ширины реза, означающее уменьшение потерь на испарение металла, а также уменьшение допусков на разделку и получение параллельных кромок. Кроме того, требует эффективного решения и проблема оптимизации использования питающей сети и устранения влияния генерируемых электропомех на системы управления других устройств. Необходимо и дальнейшее повышение экологической безопасности всех узлов плазменного комплекса.

С учетом всем совокупности Перечисленных проблем была поставлена задача комплексной оптимизации процессов плазменной обработки металлов с внедрением нового высокотехнологичного оборудования.

В диссертации представлены различные варианты решения данной задачи. Особое внимание уделено источникам питания плазменной дуги, в частности, анализ схемы с 12-ти пульсным выпрямлением и принципиально новое решение проблемы управления выпрямителя с разделением обратных связей на: внутреннюю малоинерционную, использующую для стабилизации горения дуги мгновенные значения ток;, внешнюю, более инерционную, оптимизирующую технологический процесс и стартовые режимы плазменной дуги по среднему значению ее тока.

Основные положения, защищаемые автором. Использование плазменной резки на повышенных плотностях тока, позволившее компактизировать плазменную дугу с соответствующим уменьшением ширины реза и обеспечением параллельности его кромок. Одновременно существенно уменьшаются потерн металла на испарение и загазованность среды.

Обоснование и реализация 12-ти пульсной схемы выпрямления для снижения пульсаций тока дуги и, как следствие, увеличение плотности тока дуги. Схема обеспечивает также уменьшение акустического загрязнения атмосферы.

Введение двух контуров обратной связи по току, первый -для стабилизации горения дуги, второй - для оптимизации технологического процесса и обеспечения устойчивого стартового режима. В результате, увеличивается ресурс работы расходных узлов плазмотрона, уменьшается ширина реза и испарение металла.

Разработка циклограммы поэтапного запуска плазменной дуги с выходом на заданное значение путем использования промежуточной дуги, что полностью ликвидирует броски тока.

Предложенный режим увеличиваетресурс работы расходных медных элементов плазмотрона (катода и сопла).

Таким образом, в работе реализуется комплексный подход, учитывающий развитие систем управления силовыми выпрямителями. оптимизацию используемых плазменных процессов и растущие экологические требования к интенсивным промышленным технологиям.

Заключение диссертации по теме «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», Мясников, Игорь Семенович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, выполненные исследования позволили решить ряд задач в области развития плазменных технологий.

Прежде всего, это касается многофакторной оптимизации составляющих плазменного комплекса - от оборудования до режимов контроля и управления процессом металлообработки. В частности, обоснована и осуществлена 12-ти пульсная система выпрямления для снижения пульсаций тока дуги и, как следствие, увеличения плотности тока дуги и уменьшения расходов на металл. Введение двух контуров обратной связи по току обеспечило стабилизацию горения дуги и устойчивость стартового режима.

Существенной представляется также разработка циклограммы i поэтапного запуска плазменной дуги с выходом на заданную I величину путем использования промежуточной дуги, что позволило полностью ликвидировать броски тока.

Результатом указанных разработок явилось создание, с участием автора, перспективной плазменной установки для резки на повышенных плотностях тока АПРМ -414.

Особое значение имеет существенное улучшение экологических характеристик плазменного оборудования нового поколе■ '.я, позволяющее снизить газопылевое загрязнение среды и акустический шум, генерируемый при эксплуатации плазмотронов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук в форме науч. докл. Мясников, Игорь Семенович, 2000 год

1. Богородский Ю.А., Мациевский Р.С., Хамитов Г.К. Опыт организации участка воздушно-плазменной резки на ленинградском >аводе •'Электрик" им. Н.М. Шверника.-Л. ЛДНТП, 1988.

2. Быховский Д.Г. Плазменная технология. Опыт разработки и внедрения. Л. Машиностроение, 1980 г.

3. Погребенский Д.М. Плазменная сварка, резка и напыление. -Киев. ИЭС им. Е.О. Патона, 1990 г.

4. Быховский Д.Г. Плазменная резка. Л. Машиностроение, 1972г.

5. Ковалев Ф.И., Мостков Г.П. Полупроводниковые выпрямители. М. Энергия, 1967 г.

6. Г1.А. Новыш, А.В. Пилипенко, И.С. Мясников. Авторское свидетельство СССР № 1626932 А1, 14.12.88. Источник питания постоянного тока.

7. И.С. Мясников, П.А. Новыш, А.В. Пилипенко, С.Н. Ружанский. Ав горское свидетельство СССР № 1718466, 06.06.90. Установка для плазменной об ,,ки изделий.

8. Д.Г Г- лий, И.С. Мясников, А.В. Пилипенко, А.Ф. Соболев,

9. B. С.ов. Датчик тока. Авторское свидетельство СССР SU14881ч/, 03.11.86.

10. П.А. Новыш, А.В. Пилипенко, И.С. Мясников. Авторское свидетельство СССР№ 1607850, 14.12.88. Устройство для контроля состояния тиристора.

11. И.С. Мясников, П.А. Новыш, А.В. Пилипенко, С.Н. Ружанский,

12. C.А. Бухтин. Способ возбуждения дуги плазмотрона. Авторское свидетельство № 1773635, 1990.

13. И.С. Мясников, П.А. Новыш, А.В. Пилипенко, С.Н. Ружанский. Авторское свидетельство СССР № 1731526, 1990. Установка для плазменной обработки изделий.

14. Д.Г. Быховский, И.С. Мясников, П.А. Новыш, А.В. Пилипенко, Авторское свидетельство SU 1660301, 27.07.89. Источник питания электрической дуги

15. Санитарные правила на устройство и эксплуатацию оборудования для плазменной обработки материалов М. Минздрав СССР, 1986 г.