Импульсные возбудители дуги
пульсные возбудители, подающие на дуговой промежуток синхрони зированные импульсы повышенного напряжения во время повтор ного возбуждения дуги при переходе сварочного тока через ноль или при изменении полярности напряжения дуги. Благодаря этому значительно облегчается повторное зажигание дуги, что позволяет, например, снизить напряжение холостого хода сварочного трансфор матора до 40—50 в при аргоно-дуговой сварке алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом.
Принципиальная схема одного из таких импульсных возбудителей дуги приведена на фиг. 116. Импульсный возбудитель ИВ подклю чается к дуге параллельно сварочному трансформатору СТ. Принцип действия возбудителя следующий. Конденсатор С заряжается от мало мощного повышающего трансформатора ПТ через выпрямитель В . В качестве выпрямителя обычно применяется электронная лампа — кенотрон. При замыкании выключателя К происходит разряд кон денсатора через дуговой промежуток в виде кратковременного им пульса, который имеет ту же полярность, что и напряжение дуги в данный полупериод. Специальное синхронизирующее устройство СУ обеспечивает замыкание выключателя в момент перехода тока через нуль, когда напряжение дуги скачком повышается до значения напряжения повторного зажигания. После подачи на дуговой про межуток импульса повышенного напряжения (250—300 в) выклю чатель К должен быть разомкнут, с тем чтобы” схема возбудителя не шунтировала дугу. Операция размыкания выключателя К также производится синхронизирующим устройством. После размыкания цепи импульсного возбудителя конденсатор будет вновь заряжен и подготовлен к подаче следующего импульса. Величина импульсного тока 1,5 —2 а . Для ограничения разрядного тока в схему вклю чено сопротивление R. Выключатель К должен быть весьма быстро действующим, так как время подачи импульса измеряется несколь кими десятками микросекунд. Поэтому в качестве выключателей применяются электронно-ионные приборы, например тиратроны. Выключением тиратрона управляет синхронизирующее устройство, которое подает на сетку тиратрона отпирающий импульс, соответ ствующий мгновенному возрастанию напряжения дуги при переходе сварочного тока через нуль. Подобные маломощные импульсные возбудители параллельного включения предназначены в основном для дуговой сварки в среде защитных газов (аргон) неплавящимся электродом. Напряжение повторного зажигания такой дуги в полупериод, когда изделие является катодом, весьма велико. Поэтому применение импульсного возбудителя, дающего импульсы на дуговой промежуток в начале тех полупериодов, когда изделие является катодом, позволяет суще ственно повысить устойчивость дуги в аргоне с неплавящимся элек тродом. Опробование опытного макета импульсного возбудителя мощ ностью около 100 em, разработанного в Лаборатории]*электрических сварочных машин АН СССР* по описанной выше схеме, дало поло жительные результаты. Устойчивый режим аргоно-дуговой сварки нержавеющей стали вольфрамовым и угольным|электродом был полу чен при напряжении холостого хода трансформатора 60 в без при менения осциллятора. Маломощные импульсные возбудители параллельного включения можно успешно применять также^при?ручнойьсварке на малых токах открытой или защищенной дугой с плавящимся электродом.
Опытно-промышленный образец маломощного импульсного воз будителя параллельного включения типа ГИ-1 был разработан в Институте электросварки АН УССР [45], [46]. Схема импульс ного возбудителя ГИ-1 несколько отличается от описанной выше, хотя основной принцип действия их аналогичен. Заряд емкости С в импульсном возбудителе ГИ-1 производится не от выпрямителя, а от источника переменного тока через индуктивность с насыщаю щимся магнитопроводом, что увеличивает надежность работы воз будителя. В цепь разряда, помимо активного сопротивления R f Фиг. 116. Принципиальная схема импульсного возбудителя дуги: СТ —сварочный трансформатор; ИВ — импульсный возбудитель; Д — сварочная дуга. включена еще одна емкость. Соответствующим подбором величин R и С в цепи разряда можно получить импульс заданной формы и про должительности. В качестве быстродействующего управляемого выключателя разрядной цепи использованы два тиратрона, соеди ненные встречно-параллельно. При этом обеспечивается синхрони зированная подача в дугу импульсов напряжения в оба полупериода при изменении полярности напряжения дуги во время ее повторного возбуждения. Благодаря этому устойчивость дуги будет выше, чем в случае применения однополупериодного импульсного возбудителя, описанного выше. Опробование импульсных возбудителей ГИ -1 145], [46] показало, что применение их при автоматической и полу автоматической газоэлектрической сварке позволяет снизить напря жение холостого хода трансформатора до 40 в. Также возможно производить ручную дуговую сварку на переменном токе при напря жении холостого хода трансформатора 60—65 в электродами с основ ными покрытиями (типа УОНИ-13/45 и УОНИ-13/55), предназначен ными для сварки на постоянном токе. Для сварки под флюсом необходимы импульсные возбудители зна чительно большей мощности, включаемые последовательно с дугой. Как было показано выше, дуга под флюсом в момент перехода сва рочного тока через нуль шунтируется расплавленным флюсом, имеющим малое сопротивление по сравнению с сопротивлением газового промежутка после угасания дуги. Поэтому величина тока импульсного возбудителя дуги под флюсом должна быть значительной
с тем чтобы падение напряжения от импульсного тока в шунтирую щем флюсе было достаточным для повторного зажигания дуги. В Институте электросварки АН УССР была также разработана схема импульсного возбудителя, включаемого последовательно с дугой под флюсом [46]. Этот возбудитель давал на дуговой промежуток импульсы с амплитудным значением тока до 200 а. При сопротивле нии расплавленного флюса 0,3—0,5 ом напряжение на дуговом про межутке, шунтированном оболочкой флюса, около 60—100 в. При меньших значениях импульсного тока это напряжение будет ниже, что делает действие импульсного возбудителя неэффективным. Так как для повышения устойчивости дуги под флюсом необходимы источники импульсов большой мощности, то применение их менее экономично, чем применение маломощных импульсных возбудителей параллельного включения для открытой дуги и дуги в защитных газах. Импульсные возбудители обеспечивают более надежное повтор ное зажигание дуги по сравнению с осцилляторами. Кроме того, они не вызывают значительных радиопомех, так как создают импульсы сравнительно малой частоты (50—100 импульсов в сек.) и напряже
| ния. | В случае необходимости первоначального зажигания дуги |
| без | соприкосновения электрода с изделием следует применять |
импульсный возбудитель в сочетании с осциллятором. После начала сварки осциллятор необходимо выключить во избежание радиопомех. Повторные зажигания дуги в процессе сварки будут обеспечиваться импульсным возбудителем.
УЧЕБНИК ЧАСТНОГО СВАРЩИКА (для жителей России картинки недоступны. Используйте VPN).
Импульсный возбудитель-стабилизатор сварочной дуги переменного тока (осциллятор) предназначен для бесконтактного возбуждения и стабилизации горения сварочной дуги. Может применяться в процессе сварки плавящимся и неплавящимися электродами, при аргонодуговой сварке, при плазменной сварке. В отличие от обычного осциллятора, где поджигающие импульсы не привязаны к синусоиде питающего напряжения и генерируются постоянно, импульсный возбудитель-стабилизатор подает поджигающий импульс в оптимальный момент времени, то есть близко к вершине синусоиды сварочного напряжения. Это дает возможность генерировать более мощные поджигающие и стабилизирующие импульсы.
Диоды VD 1, VD2, VD3, VD4, VD5 – любые, рассчитанные на ток не менее 0.3 А и напряжение 400 В.
Диоды VD 6, VD 7 – любые, рассчитанные на ток 10 А и напряжение не менее 400 В.
Аппаратура для ручной дуговой сварки в защитном газе
Возбудители непрерывного действия (осцилляторы) имеют несколько недостатков: высокое напряжение промышленной частоты, опасное для сварщика, высокую стоимость и др. В связи с этим используется возбудитель дуги с импульсным питанием ВИР-101 (). Он питается от цепи дуги постоянного тока через предохранитель Пр. Разрядник ФВ, конденсатор Сг и дроссель £ф образуют генератор высокой частоты. Резисторы Ru R2, конденсатор С и диодный тиристор VS1 (специальный диод, действующий как сверхбыстрый переключатель) образуют релаксатор (генератор), вырабатывающий негармонические колебания-импульсы в результате высвобождения энергии, запасенной от источника постоянного тока в конденсаторе или в индукционной катушке, при срабатывании которого конденсатор С разряжается через управляющую цепьтйристора VS2, при этом тиристор открывается и разряжает через первичную обмотку импульсного трансформатора TJ накопительный конденсатор Сн. Этот конденсатор был заряжен через дроссель L и диод УД. Предохранитель Пр и диод УД образуют защиту источника от высокого напряжения импульса. Конденсатор Сф и дроссель L$ образуют фильтр высоких частот, уменьшающий радиопомехи. Таким образом импульс высокого напряжения и частоты, зажигающий дугу, создается путем разряда емкостного накопителя С„ через импульсный трансформатор, который работает в кратковременном режиме. Возбудитель питается током напряжением 180—300 В от источника питания дуги и, как видно из схемы, подсоединен к источнику последовательно. Важнейшими показателями возбудителей являются выходное напряжение, ток возбуждаемой дуги и энергии импульса. По этим показателям возбудители различаются в зависимости от назначения. Для аргонодуговон сварки достаточны напряжение 3—4 кВ и энергия импульса 0,2—0,3 Дж. Для воздушно-плазменной резки нужны напряжение 10 — 20 кВ и ‘Энергия импульса 0,2—1 Дж. Возбудитель ВИР-101, предназначенный для плазменной резки, удовлетворяет этим требованиям.
Возбудитель ВМС-501, предназначенный для плазменной сварки по электрической схеме, похож на ВИР-101, но питается от источника постоянного тока напряжением 60—90 В. При этом выходное напряжение его составляет 3 кВ, а ток возбуждаемой дуги до 500 А, Технические характеристики приборов, входящих в его схему, несколько ниже, чем у ВИР-101.
Промышленностью выпускается возбудитель УПД-1 для последовательного включения. Он генерирует импульсы с частотой 100 Гц и на стороне высокого напряжения не имеет разрядника. Возбуждение контура происходит у него методом ударного возбуждения, что значительно уменьшает помехи, создаваемые разрядником. Возбудитель УПД-1 выпускается для сварки и для плазменной резки.
По конструктивному исполнению описанные выше возбудители, так же как осцилляторы, представляют собой переносные приборы, подсоединяемые к источникам тока по необходимости. Выпускаются также встраиваемые возбудители, приспособленные к источникам определенного типа, и универсальные возбудители, предназначенные как для переноски, так и для размещения внутри шкафов технологических установок. Они выполняются отдельными блоками по 1—3 шт.
Осцилляторы. Импульсные возбудители дуги. Балластные реостаты
это устройство, преобразующее ток
промышленной частоты низкого
напряжения в ток высокой частоты (150-500
кГц) и высокого напряжения (2000-6000 В),
наложение которого на сварочную цепь
облегчает возбуждение и стабилизирует дугу
при сварке, а также плавно снижает
сварочный ток по окончании сварки
3.
Принцип его действия заключается в
пробивании дугового промежутка
высоковольтным (до 3-8 кВ) и
высокочастотным (до 300 кГц)
электрическим разрядом.
4.
Осцилляторы применяют при сварке в среде
защитного газа (аргоно-дуговой сварке
неплавящимся электродом переменным током)
для первоначального возбуждения дуги
бесконтактным способом.
При сварке с осциллятором дуга возбуждается с
расстояния 1-2мм
Напряжения холостого хода источника питания
(60—80 В) недостаточно для того, чтобы вызвать
электрический разряд или даже искру в
промежутке между изделием и электродом,
поэтому необходим кратковременный импульс
напряжения, который бы обеспечил бы пробой
искрового разряда.
Для этого источники питания для сварки в среде
защитного газа снабжаются дополнительным
устройством-осцилятором.
5.
Используя осциллятор, можно сваривать металл
малой толщины при токе
от 10А и выше.
При обычном способе питания дуги током сварка
затруднена, так как при таком малом токе дуга
горит неустойчиво.
Осциллятор состоит из повышающего
трансформатора и колебательного контура.
Различают осцилляторы параллельного и
последовательного включения.
Последовательного включения более компактны.
В схеме источника питания предусмотрено
автоматическое отключение осциллятора после
зажигания дуги.
6.
1 — высокочастотный трансформатор; 2 — разрядник; 3 повышающий трансформатор; 4 — дроссель; 5 — конденсатор.
7.
8.
На рис. А показана схема осциллятора М-3. Ток
от сети сварочного трансформатора
напряжением 40—65 в поступает в первичную
обмотку повышающего трансформатора
мощностью 150 вт, в котором его напряжение
повышается до 2000 в.
Далее этот ток поступает в так называемый
колебательный контур //, состоящий из
конденсатора 1, индукционной катушки 2 и
искрового разрядника 4.
9.
Разрядник состоит из трех вольфрамовых
пластин, расстояние между которыми
равно 0,25 мм.
Между этими пластинами проскакивает
искра, вследствие чего во второй обмотке
индукционной катушки 2 возбуждается
ток высокого напряжения в 2500 в и
высокой частоты, достигающей 250 000
гц (периодов в секунду).
Конденсатор 3 служит для защиты
сварщика от поражения током низкой
частоты и высокого напряжения при порче
осциллятора.
10.
При включении осциллятора в цепь к
клемме В подключают электрод, а к
клемме Ч — свариваемую деталь.
Провод, идущий от клеммы В к
электрододержателю, должен
соединяться с последним после дросселя,
так как иначе высокочастотный ток не
сможет пройти через обмотку дросселя,
которая представляет для него большое
сопротивление.
На рис. б дана схема включения
осциллятора, сварочного трансформатора
и дросселя при сварке.
11.
Первичная обмотка повышающего
трансформатора осциллятора
подключается ко вторичной обмотке
сварочного трансформатора двойным
проводом сечения 1,5 мм2.
К электроду и свариваемой детали
осциллятор подключается проводом
сечения 1,5 мм2 с высокочастотной
изоляцией и металлической оплеткой
(экраном) для уменьшения радиопомех.
С этой же целью корпус осциллятора
делается металлическим.
Около сварщика ставят рубильник, при
помощи которого осциллятор может быть
включен в нужный момент.
12.
13. Правила обслуживания осцилляторов
а) сначала включают осциллятор, потом
основной трансформатор
б) после окончания работы осциллятор должен
быть выключен
в) один раз в месяц рабочие поверхности
разрядника чистятся шкуркой № 00
г) следует предохранять осциллятор от толчков,
ударов и не вскрывать его ящик без особой
необходимости
д) панель осциллятора протирают чистой
тряпкой один раз в пять дней
14. Балластный реостат
Служит для формирования падающей характеристики
источника питания и ступенчатого регулирования
сварочного тока на каждом посту при питании их от
многопостового источника постоянного тока.
Он состоит из набора нихромовых проволок различного
сопротивления, соединенных паралельно и включенных
в сварочную цепь с помощью рубильников.
Балластные реостаты позволяют дискретно, подбором
нужного числа работающих секций, выбрать
оптимальный режим сварки и регулировать его через
10 А ,15А и 25А
Балластный реостат включается в сварочную цепь
последовательно с электродом.
15.
1. Корпус;
2. Тумблеры диапазонов;
3. Рубильники секций сопротивления;
4. Клеммы для сварочного кабеля.
16.
Схема наиболее распространенного
балластного реостата РБ-300 показана на
рис. Балластным реостатом РБ-300
сварочный ток регулируется в пределах от
15 до 300 А. Если для сварки требуется
величина тока более 300 А, то следует
включать параллельно два балластных
реостата. При параллельном соединении
двух реостатов сила тока увеличивается в
два раза, т. е. для двух реостатов РБ-300
максимальный ток будет 600 А.
Если требуется ток меньше, сопротивление
балластных реостатов следует увеличить.
17.
Схема балластного реостата РБ-300:
R1-R5 — сопротивления, 1-5 — номера
рубильников. Минимальное значение сварочного
тока обеспечивается включением 1 рубильника, а
максимальное – всех 5
18.
19. Импульсные стабилизаторы дуги
Основным недостатком работы трансформатора является
невысокая стабильность горения дуги. Для ликвидации
этого недостатка применяют импульсные стабилизаторы
дуги. (УСГД)
Это такие устройства, которые служат для подачи
синхронизированных (кратковременных) импульсов
повышенного напряжения(200-300В) 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, повышается
устойчивость горения дуги и улучшается процесс переноса
капель расплавленного металла в сварочную ванну.
20. Импульсные стабилизаторы дуги
Стабилизаторы подключаются параллельно к сети
питания трансформатора (380 В), а на выходе параллельно дуге.
Серийно начато производство трансформаторов с
встроенными в них УСГД
Применение УСГД позволяют:
Увеличить время горения дуги на 10-15%
Уменьшить расход электродов и увеличить
коэффициент наплавки за счет стабильности
процесса и уменьшения разбрызгивания металла.
21. 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 случаи комбинированного
применения осциллятора для начального
зажигания дуги и импульсного возбудителя
для поддержания ее последующего
стабильного горения.