Для чего применяется импульсный стабилизатор горения дуги ответ

Для чего применяется импульсный стабилизатор горения дуги ответ

§ 54. Осцилляторы и импульсные возбудители дуги

Основное применение осцилляторы нашли при аргоно-дуговой сварке переменным током не плавящимся электродом металлов малой толщины и при сварке электродами с низкими ионизирующими свойствами покрытия.

Принципиальная электрическая схема осциллятора ОСПЗ-2М показана на рис. 73.

Осциллятор состоит из колебательного контура (конденсатора С₅, в качестве индукционной катушки используется подвижная обмотка трансформатора ВЧТ и разрядника Р) и двух индуктивных дроссельных катушек Д_р1 и Д_р2, повышающего трансформатора ПТ, высокочастотного трансформатора ВЧТ.

Осциллятор ОСПЗ-2М рассчитан на подключение непосредственно в двухфазную или однофазную сеть напряжением 220 В.

Схема подключения осцилляторов М-3 и ОС-1 к сварочному трансформатору типа СТЭ показана на рис. 74. Технические характеристики осцилляторов приведены в табл. 16.

16. Технические характеристики осцилляторов

Мощные возбудители последовательного включения применяют для сварки под флюсом.

Разработанный Институтом электросварки имени Е. О. Па- тона генератор импульсов ГИ-1 имеет мощность 100 Вт, его габариты 275×305×340 мм.

Стабилизатор сварочной дуги. Для повышения производительности ручной дуговой сварки и экономичного использования электроэнергии создан стабилизатор сварочной дуги С Д-2. Стабилизатор поддерживает устойчивое горение сварочной дуги при сварке переменным током плавящимся электродом путем подачи на дугу в начале каждого периода импульса напряжения. Стабилизатор расширяет технологические возможности сварочного трансформатора и позволяет выполнять сварку на переменном токе электродами УОНИ, ручную дуговую сварку не плавящимся электродом изделий из легированных сталей и алюминиевых сплавов.

Сварка с применением стабилизатора позволяет экономичнее использовать электроэнергию, расширить технологические возможности применения сварочного трансформатора, уменьшить эксплуатационные расходы, ликвидировать магнитное дутье.

Сварочное устройство «Разряд-250». Это устройство разработано на базе сварочного трансформатора ТСМ-250 и стабилизатора сварочной дуги, выдающего импульсы частотой 100 Гц.

Функциональная схема сварочного устройства и осциллограмма напряжения холостого хода на выходе устройства показаны на рис. 76, а, б.

Устройство «Разряд-250» предназначено для ручной дуговой сварки переменным током плавящимися электродами любого типа, в том числе предназначенными для сварки на постоянном токе. Устройство может использоваться при сварке не плавящимися электродами, например, при сварке алюминия.

Устойчивое горение дуги обеспечивается подачей на дугу в начале каждой половины периода переменного напряжения сварочного трансформатора импульса напряжения прямой полярности, т. е. совпадающего с полярностью указанного напряжения.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Импульсный стабилизатор

Импульсные стабилизаторы на большие мощности разрабатываются обычно на основе тиристоров или полностью управляемых вентилей, которые выполняют функции ключевого элемента схемы. Если стабилизатор выполнен на полностью управляемом вентиле, то необходимость в коммутирующем устройстве отпадает и работа схемы происходит так же, как и в импульсных транзисторных стабилизаторах. [2]

Импульсные стабилизаторы обладают необычными свойствами, которые делают их очень популярными: так как управляющий элемент либо выключен, либо насыщен, рассеивается очень маленькая мощность; таким образом, импульсные стабилизаторы чрезвычайно эффективны даже при большом падении от входа до выхода. [6]

Импульсные стабилизаторы рассеивают очень небольшую мощность, поскольку проходной транзистор то заперт, то насыщен, а Дроссель мощности не рассеивает, если не считать потерь от сопротивления обмотки и потерь в сердечнике, которые могут быть сделаны очень малыми. [7]

Импульсные стабилизаторы дуги применяют для подачи на дуговой промежуток синхронизированных импульсов повышенного напряжения в момент повторного возбуждения дуги при переходе кривой силы сварочного тока через нуль. [9]

Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения с многозвенными фильтрами представляют собой систему автоматического регулирования высокого порядка, и потому к их проектированию следует подходить с тех же позиций, что и при проектировании любых систем автоматического регулирования. [10]

Источник

Вы здесь

Осцилляторы и импульсные возбудители дуги

Осциллятор — это устройство, преобразующее ток промышленной частоты низкого напряжения в ток высокой частоты (150—500 тыс. Гц) и высокого напряжения (2000—6000 В), наложение которого на сварочную цепь облегчает возбуждение и стабилизирует дугу при сварке.

Основное применение осцилляторы нашли при аргно-дуговой сварке переменным током неплавящимся электродом металлов малой толщины и при сварке электродами с низкими ионизирующими свойствами покрытия. Принципиальная электрическая схема осциллятора ОСПЗ-2М показана на рис. 1.

Осциллятор состоит из колебательного контура (конденсатора С5, в качестве индукционной катушки используется подвижная обмотка трансформатора ВЧТ и разрядника Р) и двух индуктивных дроссельных катушек Др1 и Др2, повышающего трансформатора ПТ, высокочастотного трансформатора ВЧТ.

Колебательный контур генерирует ток высокой частоты и связан со сварочной цепью индуктивно через высокочастотный трансформатор, выводы вторичных обмоток которого присоединяются: один к заземленному зажиму выводной панели, другой — через конденсатор С6 и предохранитель Пр2 ко второму зажиму. Для защиты сварщика от поражения электрическим током в цепь включен конденсатор С6, сопротивление которого препятствует прохождению тока высокого напряжения и низкой частоты в сварочную цепь. На случай пробоя конденсатора С6 в цепь включен плавкий предохранитель Пр2. Осциллятор ОСПЗ-2М рассчитан на подключение непосредственно в двухфазную или однофазную сеть напряжением 220 В.

При нормальной работе осциллятор равномерно потрескивает, и за счет высокого напряжения происходит пробой зазора искрового разрядника. Величина искрового зазора должна быть 1,5—2 мм, которая регулируется сжатием электродов регулировочным винтом. Напряжение на элементах схемы осциллятора достигает нескольких тысяч вольт, поэтому регулирование необходимо выполнять при отключенном осцилляторе.

Осциллятор необходимо зарегистрировать в местных органах инспекции электросвязи; при эксплуатации следить за его правильным присоединением к силовой и сварочной цепи, а также за исправным состоянием контактов; работать при надетом кожухе; кожух снимать только при осмотре или ремонте и при отсоединенной сети; следить за исправным состоянием рабочих поверхностей разрядника, а при появлении нагара — зачистить их наждачной бумагой. Осцилляторы, у которых первичное напряжение 65 В, подключать к вторичным зажимам сварочных трансформаторов типа ТС, СТН, ТСД, СТАН не рекомендуется, так как в этом случае напряжение в цепи при сварке понижается. Для питания осциллятора нужно применять силовой трансформатор, имеющий вторичное напряжение 65—70 В.

Схема подключения осцилляторов М-3 и ОС-1 к сварочному трансформатору типа СТЭ показана на рис.2. Технические характеристики осцилляторов приведен в таблице.

Технические характеристики осцилляторов

Импульсные возбудители дуги

Это такие устройства, которые служат для подачи синхронизированных импульсов повышенного напряжения на сварочную дугу переменного тока в момент изменения полярности. Благодаря этому значительно облегчается повторное зажигание дуги, что позволяет снизить напряжение холостого хода трансформатора до 40—50 В.

Импульсные возбудители применяют только для дуговой сварки в среде защитных газов неплавящимся электродом. Возбудители с высокой стороны подключаются параллельно к сети питания трансформатора (380 В), а на выходе — параллельно дуге.

Мощные возбудители последовательного включения применяют для сварки под флюсом.

Импульсные возбудители дуги более устойчивы в работе, чем осцилляторы, они не создают радиопомех, но из-за недостаточного напряжения (200—300 В) не обеспечивают зажигания дуги без соприкосновения электрода с изделием. Возможны также случаи комбинированного применения осциллятора для начального зажигания дуги и импульсного возбудителя для поддержания ее последующего стабильного горения.

Стабилизатор сварочной дуги

Для повышения производительности ручной дуговой сварки и экономичного использования электроэнергии создан стабилизатор сварочной дуги СД-2. Стабилизатор поддерживает устойчивое горение сварочной дуги при сварке переменным током плавящимся электродом путем подачи на дугу в начале каждого периода импульса напряжения.

Стабилизатор расширяет технологические возможности сварочного трансформатора и позволяет выполнять сварку на переменном токе электродами УОНИ, ручную дуговую сварку неплавящимся электродом изделий из легированных сталей и алюминиевых сплавов.

Схема внешних электрических соединений стабилизатора показана на рис. 3, а, осциллограмма стабилизирующего импульса — на рис. 3, б.

Сварка c применением стабилизатора позволяет экономичнее использовать электроэнергию, расширить технологические возможности применения сварочного трансформатора, уменьшить эксплуатационные расходы, ликвидировать магнитное дутье.

Сварочное устройство «Разряд-250». Это устройство разработано на базе сварочного трансформатора ТСМ-250 и стабилизатора сварочной дуги, выдающего импульсы частотой 100 Гц.

Функциональная схема сварочного устройства и осциллограмма напряжения холостого хода на выходе устройства показаны на рис. 4, а, б.

Рис. 3. Схема внешних электрических соединений стабилизатора и осциллограмма стабилизирующего импульса: а — схема: 1 — стабилизатор, 2 — трансформатор варочный, 3 — электрод, 4 — изделие; б — осцилограмма: 1 — стабилизирующий импульс, 2 — напряжение на вторичной обмотке трансформатора

Рис. 4. Сварочное устройство «Разряд-250»: а — схема устройства; б — осциллограмма напряжения холостого хода на выходе устройства

Устройство «Разряд-250» предназначено для ручной дуговой сварки переменным током плавящимися электродами любого типа, в том числе предназначенными для сварки на постоянном токе. Устройство может использоваться при сварке неплавящимися электродами, например, при сварке алюминия.

Устойчивое горение дуги обеспечивается подачей на дугу в начале каждой половины периода переменного напряжения сварочного трансформатора импульса напряжения прямой полярности, т. е. совпадающего с полярностью указанного напряжения.

Источник

Импульсный стабилизатор сварочной дуги

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при производстве или модернизации сварочных источников питания.

Целью изобретения является разработка устройства, обеспечивающего повышенную мощность и стабильность поджигающих дугу импульсов за счет изменения схемы ключевого каскада, что позволяет улучшить эксплуатационные свойства стабилизатора, расширить сферу его применения.

Для стабилизации процесса дуговой сварки на переменном токе в начале каждого полупериода сварочного напряжения на дугу подают кратковременный мощный импульс тока, сформированный за счет перезаряда конденсатора, подключаемого в цепь питания дуги с помощью тиристорных ключей. В известной схеме конденсатор не может перезарядиться до амплитудных значений питающих его напряжений, что снижает мощность импульса, поджигающего дугу. При этом на мощность этого импульса сказывается момент открывания тиристоров относительно начала полупериода напряжения, питающего дугу. Это связано с досрочным закрыванием тиристоров, так как ток зарядки конденсатора, протекающий через них, определяется реактивным сопротивлением конденсатора. Этот ток может поддерживать тиристор открытым до тех пор, пока он превышает ток удержания тиристоров в открытом состоянии. Указанное условие обеспечивается (после прихода на управляющий электрод тиристора отпирающего импульса) в течение весьма короткого времени, после чего тиристор закрывается.

На чертеже изображена электрическая схема стабилизатора.

Позициями 1 и 2 соответственно обозначены дополнительный и сварочный трансформаторы; 3 и 4 точки подключения к схемам ключевого тиристорного каскада; 5 и 6 соответственно сварочный электрод и свариваемое изделие; 7 и 8 ключевые тиристоры; 9 конденсатор; 10 и 11 силовые диоды; 12 и 13 маломощные диоды; 14 резистор. На схеме не показано устройство формирования управляющих импульсов, отпирающих тиристоры. Управляющие сигналы U_y с этого устройства поступают на соответствующие электроды тиристоров 7 и 8.

Устройство работает следующим образом. При появлении на дуге положительной полуволны напряжения и включении в начале этого полупериода тиристора 8 конденсатор 9 мгновенно зарядится через него и диод 11. Но тиристор при этом остается открытым, так как до момента достижения на вторичной обмотке трансформатора 1 амплитудного значения напряжения ток через тиристор протекает по двум цепям: тиристор 8 диод 11 конденсатор 9 и тиристор 8 диод 13 резистор 14. Ток, протекающий по первой цепи, весьма мал (недостаточен для удержания тиристора в открытом состоянии), а по второй цепи достаточен для поддержания тиристора открытым.

По мере роста напряжения данного полупериода до амплитудного его значения конденсатор дозаряжается до суммы этого напряжения с напряжением на дуге. Далее напряжение на вторичной обмотке трансформатора 1 начнет снижаться и напряжением заряженного конденсатора 9 диод 13 закроется, что повлечет за собой запирание тиристора 8 и конденсатор 9 будет оставаться заряженным экстремальным значением суммы указанных напряжений до изменения полярности напряжения на дуге. После смены полярности в начале очередного полупериода откроется управляющим импульсом тиристор 7 и конденсатор мгновенно перезарядится до суммы действующих в этот момент напряжений на вторичных обмотках трансформаторов 1 и 2. Открывается диод 12, поддерживая тиристор 7 открытым до момента достижения амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1. Соответственно и конденсатор 9 перезаряжается до суммы амплитудного значения указанного напряжения и напряжения на дуге.

Введение указанных элементов в электрическую схему стабилизатора позволяет увеличить размах импульса по амплитуде в два и более раза и сделать его (размах) независимым от момента открывания тиристоров относительно начала полупериода напряжения на дуге.

В приведенных рассуждениях упоминается только амплитудное значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1 и ничего не говорится о характере изменения напряжения на дуге. Дело в том, что электрическая дуга обладает существенной стабилизирующей способностью и в процессе ее горения переменное напряжение на ней имеет прямоугольную форму с плоской вершиной (меандр), т.е. напряжение на дуге в течение полупериода является практически постоянным по амплитуде (не изменяется по величине) и не оказывает влияния на характер заряда конденсатора 9.

Применение изобретения позволило повысить амплитуду поджигающего дугу импульса в 1,8.2 раза, стабилизировать ее при изменении в широких пределах момента открывания тиристоров относительно начала полупериода переменного напряже- ния на дуге. За счет обеспечения указанных эффектов обеспечена возможность интенсивного разрушения окисной пленки при аргонодуговой сварке алюминия и его сплавов, стабилизировать процесс горения дуги в широком диапазоне сварочных токов, особенно в сторону его снижения. Отмечено высокое качество формирования сварочного шва.

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР СВАРОЧНОЙ ДУГИ, включающий последовательно соединенные вторичную обмотку сварочного трансформатора, цепь из встречно параллельно включенных тиристоров со схемой их управления, конденсатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора, включенной согласно вторичной обмотке сварочного трансформатора, которая соединена со сварочными электродами, отличающийся тем, что в него введены два силовых и два маломощных диода и резистор, причем силовые диоды включены последовательно согласно тиристорам, точка соединения одного тиристора и катода первого силового диода подключена к катоду первого маломощного диода, а точка соединения катода другого тиристора и анода второго силового диода подключена к аноду второго маломощного диода, анод и катод соответственно первого и второго маломощных диодов подключены через резистор к обкладке конденсатора, соединенной с вторичной обмоткой дополнительного трансформатора.

Источник

Аппаратура для возбуждения и стабилизации дуги при ручной сварке

Для возбуждения и стабилизации дуги применяют­ся специальные аппараты (устройства), приспособлен­ные для работы с серийными источниками питания переменного и постоянного тока.

Эти аппараты обеспечивают наложение тока высо­кого напряжения и высокой частоты на сварочную цепь. Они разделяются на два типа: возбудители не­прерывного действия и возбудители импульсного пи­тания. К первым относятся осцилляторы, которые, ра­ботая совместно с источниками питания дуги, обеспе­чивают ее возбуждение наложением на сварочные провода тока высокого напряжения (3000—-6000 В) и высокой частоты (150—250 кГц). Такой ток не пред­ставляет большой опасности для сварщика при соблю­дении им правил электробезопасностн, но дает воз­можность возбуждать дугу, не касаясь электродом из­делия. Высокая частота обеспечивает спокойное горение дуги даже при малых сварочных токах основ­ного источника. Электрическая схема осциллятора ОСПЗ-201 приведена на рис. 4.11. Как видно из схемы,

Рве. 4.11, Электрическая схема осциллятора, включенного в сварочную Цепь параллельно

осциллятор включен в сварочную цепь параллельно и в цепь переменного тока напряжением 220 В и час­тотой 50 Гц. Предохранитель Пр обеспечивает без­аварийную работу помехозащитного фильтра ПЗ, со­стоящего из батареи конденсаторов. Высоковольтный низкочастотный трансформатор 77 повышает напря­жение до 6 кВ. На стороне высокого напряжения трансформатора 77 находится высокочастотный ис­кровой генератор, состоящий из разрядника ФВ, кон­денсатора Сг и первичной обмотки трансформатора высокой частоты и напряжения Т2. Этот генератор является колебательным контуром, в котором беспре­рывно, с большой скоростью, накапливаются в кон­денсаторе и разряжаются через искровой разрядник импульсы тока высокого напряжения, создавая высо­кочастотную характеристику трансформатора Т2. Для защиты источника от гока высокого напряжения слу­жит фильтр в виде конденсатора Сп, а предохранитель Прч защищает обмотку трансформатора Т2 от пробоев фильтра Сп. Осциллятор может питаться не от сети, а непосредственно от сварочной цепи, что улучшает его свойства.

Осцилляторы последовательного включения (рис. 4.12) считаются более эффективными, так как не тре­

буют установки в цепи источника специальной защи­ты от высокого напряжения. Как видно из схемы, ка­тушка LK включена последовательно со сварочной ду­гой, остальные обозначения схемы аналогичны рис. 4.11. При работе осциллятора разрядник издает тихое потрескивание; искровой зазор величиной 1,6—2 мм может быть установлен регулировочным винтом, но только при отключенном от сети осцилляторе. Следу­ет иметь в виду, что установка и ремонт осцилляторов требуют более высокой квалификации электротехни­ческого персонала. Основные типы применяемых ос­цилляторов и их характеристики приведены в табл. 4.2.

При сварке переменным током требуются возбуди­тели с импульсным питанием, которые наряду с пер­воначальным возбуждением дуги должны способство­вать ее зажиганию при смене полярности переменного тока. Казалось бы, что осцилляторы отвечают этому требованию. Однако они неудовлетворительно выпол­няют повторные зажигания при смене полярности пе­ременного тока источника, в результате чего действу­ющий сварочный ток колеблется и ухудшается каче­ство сварки. Кроме того, несинхронизированные ос­цилляторы создают значительные радиопомехи. Для стабилизации дуги переменного тока используются возбудители-стабилизаторы с импульсным питанием, управляемые напряжением дуги. Как правило, они являются частью установки для сварки на перемен­ном токе. Так, в комплекте со сварочным трансфор­матором ТДМ-503-4 промышленность выпускает воз­будитель-стабилизатор, управляемый напряжением дуги ВСД-01.УЗ, Амплитуда импульса стабилизатора достигает 400—600 В. Энергия импульса накаплива­ется в накопителе, обычно емкостном. Импульс вво­дится в цепь дуги по команде управляющего устрой­ства. Такой тип стабилизатора называется активным в отличие от пассивных стабилизаторов, в которых им­пульс генерируется за счет процессов, происходящих в цепи дуги. Промышленностью используются стаби­лизаторы активного типа как более надежные. Уп­равляющее устройство стабилизатора задерживает импульс на 60—100 мкс, что вместе с запозданием срабатываемых коммутаторов обеспечивает наиболее эффективное время ввода импульса для стабилизации дуги. Стабилизировать процесс сварки переменным

Источник