Застосування квазірезонансних принципів комутації в джерелах живлення, що працюють на дугове навантаження. Розробка математичної, комп"ютерної, схемотехнической, імітаційної моделей, що описують режими плазмової різки з погоджувальним управлінням.
Аннотация к работе
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукОсновним компонентом комплексів для повітряно-плазмового різання (ППР) є джерело живлення (ДЖ), від властивостей і характеристик якого безпосередньо залежить стабільність процесу різання, а отже, якість і точність вирізуваних заготівок і деталей (якість кінцевого продукту), техніко-економічні, енергетичні характеристики технологічного процесу (ККД, енергетика споживання), питомі витрати енергії, праці, маса і габарити встановленого обладнання, собівартість готової продукції, відповідність правилам техніки безпеки тощо. Аналіз номенклатури ДЖ для плазмового різання, що випускаються підприємствами України і країнами ближнього зарубіжжя показує, що їх продукція істотно відстає за своїми динамічними і статичними властивостями, технологічними можливостями від наявного рівня розробок в даній області. Результати наукових досліджень використані в держбюджетних науково-дослідницьких роботах: «Розробка нових джерел живлення інверторного типу для мікроплазмового різання металів» (тема № 1574, шифр 6.05.73); «Резонансні перетворювачі постійної напруги для живлення суднових систем автоматики і спеціальних систем» (№ ДР - 0104U003097); «Суднові резонансні та квазірезонансні перетворювачі постійної напруги з фазовим та широтно-частотним регулюванням» (№ ДР - 0109U002219), де здобувач приймав участь як виконавець. При вирішенні поставлених в дисертації задач використовувалися методи лінійної алгебри, теорія електричних ланцюгів, положення фундаментальної теорії лінійних і нелінійних імпульсних систем, операторний метод, математичне і фізичне моделювання, чисельні методи математики та експериментальні дослідження з використанням спеціалізованої системи наукових досліджень на основі персонального компютера на макеті і промислових зразках комплексу для плазмового різання. побудовані еквівалентні схеми заміщення і фізико-математичні моделі електромагнітних компонентів ДЖ і системи «ДЖ-плазмова дуга» при плазмовому різанні з лінійним і нелінійним дроселями, які враховують нестійкість горіння дуги при малих струмах, процес виходу дуги на робочий режим та її нестаціонарність, отримані їх передатні функції з числовими значеннями коефіцієнтів і в символьному вигляді, що створює основу для символьного і числового аналізу процесів та розрахунку характеристик;В першому розділі на основі комплексної оцінки конкуруючих технологій розподілу матеріалів вибрано раціональний високоефективний технологічний процес - повітряно-плазмове різання на підвищеній густині струму, що забезпечує високу якість виробів при мінімальному рівні часових і матеріальних витрат, проведено аналіз науково-технічної літератури, присвяченої питанням створення джерел живлення для плазмового різання. Проведений аналіз дозволив зробити висновок, що поряд зі статичною (формула 1) та динамічною стійкістю (формула 2) ДЖ повинно забезпечувати просторову стійкість, технологічну стійкість системи «джерело - дуга» і усувати нестійкість, обумовлену двозначністю та розривністю вольтамперної характеристики дуги (формула 3): , (1) де А - кінцева величина, що залежить від умов горіння дуги; У цьому випадку ідеальна (найкраща) складнокомбінована ВАХ ДЖ містить в загальному випадку три ділянки: пологозрастаючий по напрузі на коротких дугах; штиковий або жорсткий по струму (|?и|=40 В/А) - при середніх дугах; зростаючий (|?и|=0,3 В/А) - при довгих дугах. Показано, що для усунення недоліків типового повномостового фазозсувного конвертора з перемиканням в нулі напруги (Full Bridge Zero Voltage Switched Phase Shift DC-DC Converter - FB-ZVS-PS DC-DC) - розширення ZVS діапазону без властивих типовому конвертору втрат в робочому циклі - до останнього слід ввести LCC-контури, як показано на рис. 5, звідки видно, що зовнішня характеристика перетворювача має три характерні ділянки: I - ділянка малих навантажень, яка характеризується збільшенням вихідної напруги при зменшенні струму навантаження; II - ділянка стабілізації вихідного струму, на якій параметр D змінюється від 1 до 5; III - ділянка, де перетворювач знову переходить в нерегульований режим, який характеризується плавним спадом вихідної напруги.У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та нове рішення завдання побудови нового джерела живлення з квазірезонансними принципами комутації для плазмового різання металів і сплавів, що дозволяє значно покращити техніко-економічні характеристики технологічного устаткування для повітряно-плазмового різання і його електромагнітну сумісність з мережею живлення. Виконаний огляд сучасних способів регулювання вихідної потужності резонансних перетворювачів постійної напруги для зварювання і споріднених процесів і технологій дозволив виявити переваги і недоліки частотного і широтного способів регулювання, вибрати спосіб регулювання і стабілізації вихідних параметрів технологічного комплексу.