РАЗДЕЛ 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРА
НАГРУЖЕНИЯ ЗАГОТОВКИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
МНОГОЭЛЕКТРОДНЫХ РАЗРЯДНЫХ БЛОКОВ
2.1. Общие положения, постановка экспериментов
Особенности постановки экспериментов, методы и способы обобщения полученных результатов и их представление для практического использования определялись, в первую очередь, целями и характером задач исследования, а также особенностями объекта исследования.
Одной из таких задач является получение экспериментальных данных для определения механизма и закономерностей процесса нагружения высоковольтным подводным разрядом деформируемой заготовки, которая представляет собой преграду для распространения гидродинамического импульса, создаваемого в жидкой среде МРБ. Ее решение достаточно сложно и требует разносторонних подходов:
Во-первых, необходимо достаточно корректно установить связи действующих факторов нагружения, их временных, силовых, энергетических характеристик с электрическими параметрами импульсов разрядного тока.
Во-вторых, следует определить картины поля нагружения на преграде при различных условиях, а также способы, позволяющие на практике управлять таким полем. Не менее важно оценить вклад или определить решающее значение того или иного фактора нагружения в зависимости от реализуемых условий и параметров деформируемого участка (участков) преграды.
Основные эксперименты выполнены на установке УЭГШ-2 в лаборатории МИНТ ХАИ, технические характеристики которой приведены в табл. 1.3, а электрические параметры контуров ? в табл.2.1.
Многоэлектродный разрядный блок установки, содержащий 19 ЭПНВ (рис.2.1), обеспечивает импульсное нагружение плоской рабочей поверхности 500х500 мм. Схема конструктивного выполнения технологического агрегата изображена на рис. 1.13. Внешний вид УЭГШ-2 показан на рис.2.2.
Таблица 2.1
Электрические параметры разрядных контуров МГИТ установки УЭГШ-2
Номер разрядного контура1 234567Емкость С, мкФ16,716,516,516,716,616,416,7Индуктивность L, мкГн5,354,815,534,525,035,305,21Длительность первого полупериода разрядного тока, ?1КЗ , мкс29,728,030,027,328,729,3 29,3
Рис. 2.2. Общий вид технологического агрегата установки УЭГШ-2
Рис.2.1. Схема расположения ЭПНВ на МРБ установки УЭГШ-2
Энергетический агрегат установки представляет собой многоконтурный генератор импульсов тока (МГИТ). Практически использовали семь разрядных контуров.
Обеспечение синхронности группового разряда МГИТ является определенной проблемой. Известно несколько схемных решений ее преодоления [80-83]. МГИТ установки УЭГШ-2 выполнен по схеме с параллельным соединением разрядных контуров (рис.2.3) и одним общим высоковольтным коммутатором (разрядником) 3. Такая схема обладает вполне удовлетворительными эксплуатационными характеристиками [84,85]. Каждая секция батареи конденсаторов 2 этого МГИТ состоит из шести силовых импульсных конденсаторов марки ИК 50-3. Электрическая проводка (ошиновка) разрядных цепей между коммутатором 3, электродом 4 и секциями батареи конденсаторов 2 (условно не показана) выполнена коаксиальным кабелем. К разрядной цепи подключен соединенный с "землей" замыкатель обкладок конденсаторов, обеспечивающий удаление остаточных зарядов после завершения рабочего разряда.
Рис.2.3. Принципиальная электрическая схема многоконтурного ГИТ
опытно-промышленной установки УЭГШ-2:
1- зарядное устройство; 2 - секции батареи конденсаторов; 3 - высоковольтный коммутатор; 4 - изолированный электрод ЭПНВ; 5 - массовый электрод; 6 - киловольтметр; 7,8 - коаксиальные кабели; 9 - рабочий промежуток; 10 - разрядный блок
Приводы механизмов высоковольтного коммутатора 3 и замыкателя пневматические (пневмоцилиндры).
Зарядка батареи конденсаторов обеспечивается зарядным устройством 1, выполненным на базе модернизированного высоковольтного источника постоянного тока АФАП-80М - с полупроводниковым выпрямителем. Контроль зарядного напряжения осуществляется с помощью киловольтметра марки С100.
Электрические параметры разрядных цепей являются важнейшими факторами, определяющими режим энерговыделения в каждой ЭПНВ и, соответственно, процесс нагружения объекта обработки. Такие параметры были определены для семи используемых в настоящих исследованиях контуров МГИТ и приведены в табл. 2.1.
Емкость разрядных контуров определяли прямым замером параметра измерительным мостом ВМ 553.
Индуктивность разрядного контура рассчитывали по длительности первого полупериода колебаний разрядного тока при короткозамкнутом режиме разряда. Значения индуктивности вычисляли, используя преобразованную формулу Томсона:
(2.1)
Параметры электроимпульсов разрядов определяли по осциллограммам, полученным на осциллографах типа С8-13. Датчиками служили: при измерении разрядных токов - воздушные трансформаторы (пояса Роговского) ПР-1 - ПР7, помещаемые в нужном месте разрядных цепей исследуемых контуров, а разрядного напряжения - делители напряжения ДН-1 - ДН-7.
Рис.2.4. Осциллограмма импульса напряжения разряда (пл. П-III-2-3);
делитель напряжения ДН-7 (коэффициент усиления К=1330); Uзар- зарядное напряжение; U0- начальное разрядное напряжение; Umn- предпробойное падение напряжения; ?nn- длительность предпробойного периода
Из условия стойкости изоляции центрального электрода рабочей пары для установки УЭГШ-2 в качестве номинального принято зарядное напряжение U3 = 25 кВ.
Типовые осциллограммы импульса разрядного напряжения при разряде на одной электродной паре показаны на рис. 2.4., а разрядного тока - на рис.2.5. Следует отметить относительно небольшие как длительность, так и потери энергии предпробойного периода этого конкретного разрядного импульса. Как известно [86,87], такие параметры, в первую очередь, определяются межэлектродным зазором ЭП, состоянием поверхностей электродов, остротой их кромок и электропроводностью