АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНТАКТИРУЮЩИЕ РАЗНОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Полезная модель относится к обработке металлов, а точнее предназначена для проведения исследований воздействия на физико-механические свойства металлов и сплавов, несмешивающихся обычными способами с помощью генерации электрических импульсов от промышленного трехфазного источника тока.
Известна установка [Патент РФ №71088, В23Н 1/02, B21D 35/00, опубл. 27.02.2008, Бюл.№6], состоящая из трансформатора тока, генератора формирования пакета импульсов, блока управления трансформатором тока, и регистрирующего устройства, при этом регистрация тока и сформирование воздействующих импульсов осуществляются программно, посредством управляющего компьютера, а для синхронизации электрических процессов установлена связь между сетевым напряжением на входе блока управления трансформатором тока и управляющим компьютером. Количество импульсов в пакете может устанавливаться исследователем и формироваться управляющим компьютером, при этом длительность каждого импульса в пакете может быть разной ширины и также устанавливается исследователем.
Однако недостатком данного устройства является низкая частота импульсов и как следствие снижение температуры образца между пиками импульсов и падение эффективности всего процесса.
Технический результат достигается автоматизированным комплексом для исследования изменений физико-химических свойств контактирующих разнородных металлов путем электроимпульсного воздействия, включающим блок управления, содержащий блок задания импульсов, блок регистрации сигналов и компьютер, и электроимпульсную установку, содержащую силовой трансформатор тока, блок управления силовым трансформатором тока, соединенный электрическими проводниками с блоком задания импульсов, и измерительный шунт, соединенный электрическими проводниками с блоком регистрации сигналов. При этом электроимпульсная установка дополнительно содержит два силовых трансформатора тока и блоки управления данными силовыми трансформаторами, соединенные электрическими проводниками с блоком задания импульсов, а также мощные диоды для сглаживания пульсации электрических импульсов, подводимых на контактирующие разнородные металлы.
В электроимпульсную установку автоматизированного комплекса добавляют два дополнительных силовых трансформатора тока мощностью по 180 КВт каждый, общая доведенная мощность электроимпульсной установки составит 540 КВт и блоки управления данными силовыми трансформаторами, соединенные электрическими проводами с блоком задания импульсов, а также мощные диоды, которые позволили сгладить пульсацию электрического импульса подводимого на контактирующие разнородные металлы. При этом в автоматизированный комплекс (с учетом введенных в систему двух дополнительных силовых трансформаторов), вводят два дополнительных электрических проводника, соединяющих силовой блок управления электроимпульсной установки с блоком задания импульсов блока управления.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется схемами и фотографиями:
- на фиг.1 показана физическая суть процесса электроимпульсного воздействия на несмешивающиеся обычным путем материалы;
на фиг.2 показана принципиальная схема подключения электроимпульсной установки к блоку управления;
- на фиг.3 представлен график цикла работы автоматизированной установки;
- на фиг.4 представлен автоматизированный комплекс;
на фиг.5 представлена блок-схема логического управления автоматизированной установки;
- на фиг.6 представлены два графика отображающие импульсы поступающие на контактирующие разнородные металлы: с использованием двух дополнительных силовых трансформаторов тока и мощных диодов (верхний график) и без них (нижний график).
Автоматизированный комплекс состоит из двух блоков (фиг.2) - блока управления 19 и электроимпульсной установки 1. Блок управления 19 состоит из блока регистрации сигналов, блока задания импульсов и компьютера 9. Электроимпульсная установка 1 состоит из силового трансформатора 2, силового блока управления трансформаторами 3, соединенного электрическими проводниками 11 с блоком задания импульсов 4 (амплитуды и длительности их импульса), мощных диодов 13, электрических проводников 5, в разрыв одного из которых включен измерительный шунт 10, электрических проводников 18, соединяющих электрический шунт 10 и один из электрических проводников 5 с блоком регистрации сигналов 8.
Автоматизированный комплекс работает следующим образом:
~
~
имп
А
А
А
В
С
имп.запуск
имп.вык.
A
С
вк
вык
имп
имп
В электроимпульсной установке 1 к первичной обмотке 16, силового трансформатора тока 2 через блок управления трансформаторами тока 3, который в исходном состоянии закрыт, подводится переменный ток U (фиг.2). Для формирования импульса тока I используется положительная волна сетевого напряжения (фиг.3). Информация о фазе φ, входящего электрического тока (фиг.3) во входной цепи 14 (фиг.2) поступает по электрическим проводникам 15 в блок задания импульсов 4. Из блока задания импульсов 4 информация о фазе φ (фиг.3) электрического тока поступает по шине 17 (фиг.2) в управляющий компьютер 9. В компьютере 9 реализована функция определения начала фаз φ, φ, φ (фиг.3) положительных полуволн сетевых напряжений трехфазной сети и происходит выработка квантированных синхроимпульсов. Задающие импульсы включения U и выключения U (фиг.3) для блоков управления трансформаторами тока 3 (фиг.2), которые формируются в соответствии с последовательностью, установленной в памяти компьютера 9 следующим образом: с момента начала фазы φ (фиг.3) сетевого тока U(фиг.3) измеряется время задержки импульсов τ и τ (фиг.3), пропорциональное установленной длительности импульса, запрограммированной в компьютере 9 (фиг.2) для каждого импульса в пакете индивидуально, которые поступают в блок задания импульсов 4 по шине 17, затем по электрическим проводникам 11 и далее в блоки управления трансформатора тока 3. Блоки управления трансформатором тока 3 открывается, и электрический ток U (фиг.3) поступает на первичную обмотку 16 (фиг.2) силового трансформатора тока 2. Напряжение U (фиг.3) снижается силовым трансформатором тока 2 (фиг.2) до нужной величины и через диоды передается по электрическим проводникам 5 к исследуемому материалу 12, закрепленному в прессе 6.
Длительность каждого импульса в пакете может варьироваться, в соответствии с требуемым характером изменения энергетического воздействия на контактирующие разнородные металлы 12.
Информация о значении и длительности импульсов тока, действующих на контактирующие разнородные металлы 12 (фиг.2), поступает по проводам 7 к блоку регистрации сигналов 8, а затем по шине 18 - в компьютер 9.
Измеренные мгновенные значения тока и напряжения регистрируются и сохраняются в оцифрованном виде в памяти компьютера и могут быть многократно воспроизведены для анализа.
Изменение физико-химических свойств контактирующих разнородных металлов происходит в результате действия кратковременных высокоэнергетических импульсов, на находящиеся в контакте разнородные материалы. Это позволяет внедрить в исходный материал, становящийся на короткое время высокопластичным, другой материал. Режим импульсного воздействия формируются в зависимости от установок, сделанных экспериментатором.
Программа, управляющая блоком регулировки длительности импульсов, позволяет создавать пакеты импульсов с произвольным числом импульсов. При этом длительность (соответственно и выделяемая мощность) каждого импульса в пакете задается персонально, вне зависимости от других импульсов в пакете.