Книги, научные публикации Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |

МНСТЕРСТВО ОСВТИ НАУКИ УКРАпНИ Укранський державний морський технчний унверситет мен адмрала Макарова С.В.Драган Джерела живлення для зварювання плавленням Рекомендовано Мнстерством ...

-- [ Страница 3 ] --

Рис. 5.7. Принципова електрична схема генератора мпульсв ГПИ- Керуюч мпульси, як вмикають тиристори VS1...VS4, формуються схемою фазового керування з частотою 150 мп/с. Конденсатор С8 заряд жаться вд трифазного некерованного випрямляча з нульовим виводом через змнний резистор R1. Опр резистора R1 визнача час заряду конден сатора С8 та момент вмикання додного тиристора (динстора) VS6. При вмиканн динстора конденсатор С8 розряджаться на первинну обмотку трансформатора Т2. мпульси керування з вторинних обмоток одночасно подаються на керуюч електроди тиристорв VS1...VS3. При подач мпульса вдчиняться той тиристор, який ма бльшу позитивну анодну напругу. Таким чином резистором R1 регулються напруга на виход вип рямляча.

Одночасно мпульси керування з вторинно обмотки трансформатора Т2 потрапляють на керуючий електрод тиристора VS4, що забезпечу од наков умови заряду формувально н. мпульси керування, як вмика ють розрядний тиристор VS5, формуються релаксацйним генератором.

Напруга на конденсатор С9 зроста до напруги вмикання динстора VS7.

Час наростання регулються змнним резистором R2. При вмиканн динстора VS7 конденсатор С9 розряджаться на первинну обмотку транс форматора Т3, з вторинно обмотки якого мпульс податься на керуючий електрод розрядного тиристора VS5, та формувальна ня розряджаться на зварювальну дугу. Таким чином резистором R2 можна плавно регулю вати частоту мпульсв струму, а резистором R1 - х амплтуду. Регулю вання тривалост мпульсв зварювального струму здйснються переми канням числа LС-осередкв за допомогою пакетного перемикача на чотири положення (на рис.5.7 не показаний). Технчна характеристика мпульс ного генератора ГПИ-3 наведена у дод.2 (див. табл.2.4).

5.5. мпульсн джерела живлення без нагромаджувачв енерг Генератори мпульсв ГИ-ИДС. Генератори мпульсного струму цього типу (ГИ-ИДС-1, ГИ-ИДС-2) розроблен в ЕЗ мен к. О. Патона та випускали ся у минул роки великими серями. Принципово ц генератори побудован за схемою, наведеною на рис.5.5,а. Генератор мпульсв ГИ-ИДС-1 при значений для мпульсного зварювання плавким електродом в аргон та йо го сумшах. Вн генеру мпульси частотою 50 та 100 мп/с використо вуться при спльнй робот з зварювальним джерелом живлення. Форма мпульсв - частина синусоди. Генератор мпульсв, електричну схему якого наведено на рис.5.8, призначений для роботи у закритих примщеннях.

Рис. 5.8. Спрощена принципова електрична схема генератора мпульсв ГИ-ИДС- Псля вмикання генератора напруга мереж податься на первинн об мотки силового трансформатора Т1. Напруги на вторичних обмотках трансформатора спвпадають за фазою. До вторинних обмоток пдключена мостова схема випрямляння, збрана на тиристорах VS1, VS2 та додах VD1, VD2. Команди керування тиристорами формуються у фазовому при стро. Цей пристрй складаться з знижувального трансформатора Т2, ре зисторв R1, R2, конденсаторв С1...С3, перемикача S2 на три положення, трансформатора Т3, магнитопровд якого виконаний з магнтного ма тералу з прямокутною петлею гстерезису. На вториних обмотках транс форматора Т3 формуються мпульси. Вони вдкривають тиристори VS1 та VS2 з зсувом за фазою вдносно напруги мереж. Частота мпульсв стру му у зварювальному кол визначаться положенням перемикача S3.

Амплтуда мпульсв струму регулються шляхом змни вторинно напруги трансформатора Т1 за допомогою перемикача S1 та частково шляхом змни кута вмикання тиристорв перемикачем S2. Тривалсть мпульсв ре гулються перемикачем S2 через змну мност конденсатора у фазовому пристро.

На принциповй електричнй схем генератора (див.рис.5.8) катоди додв VD1 VD2 з'днан перемичкою (затискач +). У залежност вд на явност (вдсутност) перемички та положення перемикача S3 генератор мпульсв може забезпечувати рзномантн схеми живлення зварювальних поств та режимв роботи: живлення одного зварювального поста мпульсами струму частотою 50 або 100 мп/с, одночасне або вибркове живлення двох незалежних зварювальних поств мпульсами струму часто тою 50 мп/с.

Малогабаритний генератор мпульсв ГИ-ИДС-2 призначений для ДЗПЕ в нертних газах конструкцй з алюмнвих сплавв на монтаж електростанцй, пдстанцй та розподльних пристов. Вдмтними особли востями генератора ГИ-ИДС-2 мала маса та габарити, висока манев ренсть у монтажних умовах, плавне регулювання амплтуди та тривалост мпульсв струму, автоматичне керування його роботою.

Технчна характеристика генераторв мпульсв ГИ-ИДС-1 та ГИ-ИДС-2 наведена у дод.2 (див. табл.2.4).

Генератор мпульсв ГИД-1 розроблений за часв СРСР науково дослдним нститутом ВНИИЭСО призначений для мпульсно-дугового зварювання плавким електродом в аргон та його сумшах. Будова генера тора вдповда загальнй схем, наведений на рис.5.5,б. Вн використо вуться разом з зварювальним джерелом живлення. Частота мпульсв струму, як генеруються, склада 50 або 100 мп/с, форма мпульсв - час тина синусоди. Генератор призначений для роботи у стационарних умовах та вмщу силовий трансформатор, реактор, блок кремнйових вентилв, блок керування та вентилятор. Дистанцйне керування параметрами мпульсв струму здйснються виносним змнним резистором.

Спрощену принципову електричну схему генератора показано на рис.5.9. Генератор явля собою керований випрямляч.

Рис. 5.9. Спрощена принципова електрична схема генератора мпульсв ГИД- Силовий мпульсний трансформатор Т1 мстить дв первинн обмотки, ввмкнут у мережу через тиристори VS1 та VS2. Вмикання тиристорв здйснються на спаданн пвхвил напруги мереж. Фаза вмикання тири сторв визнача амплтуду та тривалсть мпульсв струму. Вмикання од ного тиристора вдповда частот 50 мп/с, двох - 100 мп/с. Випрямлення мпульсв струму здйснються додом VD1, а захист основного джерела - додом VD2.

Генератор мпульсв ма три ступен плавного регулювання амплтуди та тривалост мпульсв, що досягаться введенням реактора L (виводи 1Ц3) у зварювальне коло. Регулювання фази вмикання тиристорв здйснються магнтним пдсилювачем А, робоч обмотки якого живляться вд транс форматора Т2. Обмотки керування магнтного пдсилювача А пдключен до випрямляча V3 через змнний резистор R1 дистанцйного керування па раметрами мпульсв струму, а обмотки змщення - через резистор R2.

Кожного пвпероду мережно напруги при наростанн струму в однй з робочих обмоток А напруга на резистор R3 або R4 збльшуться до напру ги перимикання тиристора VS3 або динстора VS4. Псля х перемикання вдбуваться розряд конденсаторв С1 та С2 через кола керуючих елек тродв тиристорв VS1 або VS2, що приводить до х вмикання. Тумблером S1 припиняться подача мпульсв струму, а тумблером S2 змнються х частота з 50 на 100 мп/с.

Подача мпульсв струму на дугу здйснються лише псля початку процесу зварювання вд основного джерела живлення ДЖ. Для цього до схеми введено реле холостого ходу К, яке при вмиканн своми контактами вмика тиристори VS1 та VS2.

Технчну характеристику генератора мпульсв ГИД-1 наведено у дод.2 (див. табл.2.4).

Випрямляч ВДГИ-301 сумщу функц основного та мпульсного дже рел живлення призначений для мпульсного зварювання плавким елек тродом у середовищ захисних газв. Джерело генеру мпульси з частотою 50 та 100 мп/с у форм частини синусоди. Випрямляч входить до ком плекту обладнання для механзованого зварювання разом з напвавтоматом ПДГИ-303, але може застосовуватися й з ншими типами напвавтоматв.

Випрямляч складаться з однофазного знижувального трансформатора, згладжуючого реактора, кремнйових додв та тиристорв, пуско регулювально та захисно апаратури. Силова схема джерела (рис.5.10) яв ля собою двопвперодний керований випрямляч з трансформатором Т.

Рис. 5.10. Силова частина принципово електрично схеми випрямляча ВДГИ- Обмотки 1, 2, 5 розмщен на одному магнитопровод трансформатора, 3, 4, 6 - на другому. Для забезпечення жорстких ВАХ трансформатора вторинн обмотки намотан помж первинними, а для зменшення пульсацй базового струму в усьому дапазон регулювання застосований нелнйний реактор L, який при малих струмах ма значно бльшу ндуктивнсть, нж при великих. Випрямляч може працювати у трьох режимах: базового струму, мпульсного струму у режим базового та мпульсного струмв.

Вид режиму визначаться порядком вдкриття тиристорв.

При робот випрямляча у режим базового струму вмикаються ти ристори VS1 та VS4 - кожний у свй пвперод - та здйснються регулю вання вторинно напруги трансформатора. Ця напруга випрямляться за допомогою випрямно схеми з нульовим виводом вторинно обмотки трансформатора, збрано на додах VD1 та VD2. Через реактор L напруга податься на вихдн клеми випрямляча. Даграму напруг на рзних еле ментах схеми при робот випрямляча у режим базового струму наведено на рис.5.11.

Схема керування да змогу змнювати нахил зовншнх харак теристик при робот випрямляча у режим базового струму. При ве ликих струмах ВАХ жорстк, а при малих - для стаблзац базового струму та запобгання обривам ду ги - крутоспадн.

При робот випрямляча у ре жим мпульсного струму вдкри ваються тиристори VS5 або VS6, Рис. 5.11. Напруга на виход схеми як шунтують реактор L, та напру випрямляння uв, на реактор uL та на га випрямляча у форм частини си вихдних клемах випрямляча uк при нусоди податься на дугу. Якщо робот випрямляча в режим одночасно вмикаються тиристори базового струму VS1 та VS5 (або VS4 та VS6), то у вдповдний пвперод мережно напруги реактор шунтуться тиристором VS5 (VS6) на дугу потрапляють мпульси струму. Такому режиму роботи вдповда дапазон мало амплтуди.

Якщо тиристори VS2 та VS5 (або VS3 та VS6) вмикаються одночасно, тиристори VS1 (VS4) вимикаються, то коефцнт трансформац транс форматора Т зменшуться випрямляч працю у дапазон мпульсв вели ко амплтуди. Напруга в дуз при робот випрямляча в режим мпульсного струму змнються вдповдно до даграми на рис.5.12.

У кожному дапазон амплтуда та тривалсть мпульсв визначаться фазо вим кутом вмикання тири сторв VS1 (VS6).

При робот випрямляча у Рис. 5.12. Змна напруги з часом в дуз у режим базового та мпульс дапазон мпульсв з малою (а) та вели ного струму вдбуваться пе кою (б) амплтудою при робот випрямля родичне перемикання режиму ча в режим мпульсного струму базового на режим мпульсного струму.

Псля вмикання тиристора VS1 (VS4) базовий струм, що тече через дод VD1 (VD2), реактор L та зварювальну дугу, почина зростати. При вмиканн тиристора VS5 (VS6) реактор шунтуться вся напруга вторинно обмотки 5 (6) трансформатора Т у вигляд мпульсу за формою, подбною до частини синусоди, податься на дугу. Струм тиристора VS5 (VS6) дорвню рзниц значень прямого струму (струму дуги) та зворотного (струму реактора). Внаслдок того, що прямий струм бльший за зворот ний, тиристор вдкритий. Але з бгом часу прямий струм зменшуться вдповдно до зменшення миттвих значень напруги пвхвил синусоди, а зворотний струм практично залишаться постйним за значенням. У той момент, коли вдбуваться рвнсть цих струмв, тиристор VS5 (VS6) за криваться випрямляч почина працювати у режим базового струму.

Таким чином, з моменту вмикання тиристора VS1 до моменту вми кання тиристора VS5 струм реактора зроста, при цьому зроста енергя реактора. Пд час мпульсу струм реактора не змнються реактор зберга запасену енергю до закнчення мпульсу. Псля закриття тиристора VS5 ця енергя вддаться у зварювальне коло у вигляд базового струму до вми кання тиристора VS4 у наступний пвперод. При перемиканн джерела на роботу в дапазон мпульсв велико амплтуди одночасно з тиристором VS5 (VS6) вмикаться VS2 (VS3), а VS1 (VS4) вимикаться завдяки докла денй до нього зворотнй напруз з обмотки 1 (4) трансформатора Т.

На рис.5.13 показан змни напруги струму з часом, що люструють роботу випрямляча у режим базового та мпульсного струму.

Частота 50 мп/с забезпечуться вмиканням лише одного тиристора VS5 (VS6) протягом пероду мережно напруги.

мпульсний пристрй живлення зварювально дуги ИУП-1 розроблений в ЕЗ мен к.О. Патона. Цей пристрй унверсальним як за призначенням, так за спо собом вмикання у зварюваль не коло. Вн може використо вуватися у рзних варантах:

для ДЗПЕ на струмах до 350 А як автономний прис трй, коли базовий струм та струм мпульсв забезпе чуться самостйно;

для ДЗПЕ на струмах бльше 350 А як генератор м пульсв при спльнй робот з серйними джерелами постй Рис. 5.13. Змна напруги на виход схеми ного струму;

випрямляння uв (а), струму Т тиристора для зварювання неплав VS5(VS6) (б), струму реактора iL (в) та струму дуги iд при робот випрямляча в ким електродом у режимах режим базового та мпульсного струму мпульсно модуляц зварю вального струму та без не;

для ручного електродугового звварювання покритими електродами в усх просторових положеннях з мпульсною модуляцю зварювального струму та без модуляц.

Техничн характеристики випрямляча ВДГИ-301 та мпульсного при строю ИУП-1 наведен у дод. 2 (див. табл.2.4).

5.6. Особливост настроювання та регулювання вихдних параметрв мпульсних джерел живлення Перед настройкою джерел вибирають параметри режиму зварювання та параметри мпульсв. Можлив два варанти завдання вихдних даних:

1) задаються параметри режиму зварювання параметри мпульсного про цесу;

2) задаються тльки параметри режиму зварювання. В останьому ви падку потрбно визначити необхдн параметри мпульсного процесу. На стройку обладнання та джерел живлення виконують на безмпульсному процес.

Джерело живлення настроються на необхдну напругу, а зварюваль ний автомат або напвавтомат - на задану швидксть подач електродного дроту, яка забезпечу необхдний зварювальний струм.

Розглянемо принципи настройки мпульсних джерел живлення з на громаджувачами та без нагромаджувачв енерг.

В мпульсних джерелах з нагромаджувачами енерг (конденсаторного типу) амплтуда мпульсв встановлються напругою заряду конденсатора, яку можна регулювати ступнчасто шляхом секцонування обмоток транс форматора, плавно - шляхом змни кута вмикання тиристорв у зарядному кол, а також спльним використанням вказаних способв. Тривалсть мпульсв встановлються параметрами розрядного кола - мнстю та ндуктивнстю, як регулюються, як правило, ступнчасто. Слд мати на уваз, що змна мност та ндуктивност приводить також до змни амплтуди мпульсв.

В мпульсних джерелах живлення без нагромаджувачв енерг мпульси струму формуються подачею на дуговий промжок трансформова но мережно напруги. Тривалсть мпульсв встановлються кутом вмикан ня тиристорв, а амплтуда - змною живильно напруги шляхом секцонування первинно або вторинно обмотки силового трансформатора.

Точна оцнка настройки джерел живлення на заданий режим при мпульсно-дуговому зварюванн може бути виконана за осцилограмами струму та напруги в дуз.

Приблизна оцнка правильност настройки джерела може бути вико нана за вдсутнстю крапл на кнц електрода, за коефцнтом втрат мета лу на угар та розбризкування, за вдсутнстю пришовних виплескв.

Режим зварювання встановлються за допомогою органв керування та настройки джерел живлення. В процес зварювання, як правило, контро люються середн значення струму та напруги дуги, яким може вдповдати рзне сполучення параметрв режиму. Тому на яксть зварного з'днання великий вплив ма досвд зварника. Для зменшення впливу суб'ктивного фактора на процес та яксть зварного з'днання ефективним засобом ав томатизаця настройки джерел живлення на оптимальний режим. При зав данн таких вихдних даних, як товщина та марка металу, що зварються, вид з'днання, просторове положення шва, система автоматично настрой ки забезпечу вибр усх параметрв. Так системи використовуються у су часних нверторних джерелах живлення з програмним керуванням на баз мкропроцесорв.

Контрольн питання 1. Як фактори впливають на стабльнсть режиму при мпульсно дуговому зварюванн плавким електродом?

2. У чому полягають особливост вимог до мпульсних джерел жив лення?

3. Як типов схеми формування мпульсного струму використову ються в сучасних джерелах живлення?

4. Чим принципово вдрзняються схеми мпульсних джерел з нагро маджувачами та без нагромаджувачв енерг? Чим вдрзняться настройка цих джерел на заданий режим зварювання?

Глава ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ ДЛЯ АРГОНОДУГОВОГО ЗВАРЮВАННЯ НЕПЛАВКИМ ЕЛЕКТРОДОМ Джерела живлення для аргонодугового зварювання неплавким елек тродом, а також унверсальн призначен для зварювання сталей з особли вими властивостями (корозйностйких, жаромцних, жаростйких) кольо рових легких металв, а також сплавв на х основ. - джерела живлення забезпечують високу яксть зварних зТднань, можливсть автоматизац та роботизац зварювального процесу. Внаслдок цього вони вдрзняються складнстю електричних схем, наявнстю зворотних звТязкв за напругою мереж живлення та параметрами зварювального кола. Тому так джерела називаються параметричними.

Характерною особливстю всх джерел живлення для зварювання не плавким електродом крутоспадна зовншня характеристика. Така ВАХ забезпечу стабльнсть сили струму при коливаннях довжини дуги та стйксть роботи енергетично системи "джерело живлення - дуга - ванна" (див. гл.1).

Для отримання спадно ВАХ ц джерела живлення мають або високу напругу холостого ходу, що у 4...6 разв перевищу робочу напругу, або глибокий зворотний звТязок за струмом. В останньому випадку мож ливсть формувати також вертикальну (УштиковуФ) зовншню характеристи ку.

У звТязку з тим, що глибина проплавлення при зварюванн неплавким електродом дуже чутлива до коливань струму, особливо при зварюванн тонких металв, при зварюванн без формуючих пристров або в рзних просторових положеннях, до джерел живлення ставляться пдвищен вимо ги щодо стаблзац струму при змн напруги мереж живлення, коливан нях температури та нших збуреннях. Точнсть стаблзац струму в деяких джерелах досяга 1...2 %.

Другою особливстю джерел живлення для зварювання неплавким електродом широкий дапазон регулювання струму. Це повТязано з не обхднстю зниження струму в 2,5...3,0 рази в кнц процесу зварювання для заповнення кратера шва, що виника пд дю тиску дуги. З цього при воду для зварювання неплавким електродом не використовують джерела живлення з ступнчастим або механчним регулюванням струму. При плавно-ступнчастому регулюванн дапазони повинн перекриватися з тим, щоб забезпечити в одному дапазон зниження струму, необхдне для заварювання кратера. Пристро для заварювання кратера мстять ус дже рела струму для цього виду зварювання.

Джерела живлення сучасних установок забезпечують також плавне зростання струму на початку процесу зварювання, що да змогу уникнути руйнування та перенесення в шов матералу електрода (вольфрама), як виникають у результат рзких кидкв струму при холодному електрод.

Деяк джерела для зварювання неплавким електродом забезпечують зварювання дугою, що пульсу. Тривалсть мпульсу та паузи змнються вд 0,01 до 1...3 с, глибина модуляц - до 10...12 разв. Використання мпульсних режимв наклада пдвищен вимоги на динамчн властивост джерела живлення, зокрема на сталу часу його кола керування.

Характерн особливост мають також джерела для аргонодугового зварювання змнним струмом.

По-перше, щоб запобгти нестйкому горнню дуги в звТязку з рзким ростом напруги повторного збудження, що виника внаслдок струмово паузи пд час змни полярност з прямо на зворотну, зварювання ведеться, як правило, у режим безперервних струмв. При цьому напруга холостого ходу ма бути не менше 70...80 В, а в деяких випадках (наприклад, при зварюванн в середовищ гелю або при зварюванн на малих струмах) до сяга 120 В. Для безпеки зварника в усх установках для зварювання не плавким електродом передбачаться вимикання холостого ходу через 1...2 с.

Для полегшення повторного збудження дуги використовуються спецальн пристро, що прискорюють перехд через нуль.

По-друге, у звТязку з великою рзницею напруг горння дуг прямо та зворотно полярност та несприятливого впливу на яксть зварювання постйно складово струму дуги (див. гл.1) у джерелах змнного зварю вального струму застосовують пристро компенсац постйно складово струму.

Таким чином, наявнсть допомжних пристров у джерелах живлення для аргонодугового зварювання вимага х розгляду як особливо групи джерел зварювального струму.

6.1. Спецалзован функцональн пристро джерел живлення 6.1. 1. Початккове запалювання дуги Пристро для початкового запалювання дуги в установках для аргоно дугового зварювання подляються на два класи: пристро пдпалювання вд короткого замикання торканням та пристро пдпалювання через газовий промжок.

При пдпалюванн коротким замиканням можливий перенос електрод ного металу в зварний шов (утворення вольфрамових включень). Для усу нення цього небажаного явища запалювання повинно здйснюватися при малому струм (5...20 А, залежно вд форми загострення кнця електрода).

Пристрй для пдпалювання пдтриму малий струм короткого замикання до того часу, коли збуджуться дуга, лише потм забезпечу його плавне наростання до робочого значення.

Але в бльшост випадкв при зварюванн неплавким електродом, а нод плавким електродом, небажано або неприпустимо запалювання дуги торканням електрода до виробу.

При збудженн дуги шляхом пробою мжелектродного промжку не тльки спрощуться технка запалювання дуги, а й значно зменшуються витрати неплавкого (вольфрамового) електрода. Пристро, призначен для безконтактного збудження дуги, за принципом д генераторами високо вольтних високочастотних мпульсв напруги та дстали назву збудникв горння дуги або осциляторв. До них ставляться так основн вимоги:

забезпечення надйного збудження дуги у всх можливих режимах ро боти зварювально установки за час, значно менший часу виконання зва рювання;

безпека роботи зварника;

вдсутнсть впливу на надйнсть роботи зварювально установки.

Збудники дуги використовуються для запалювання дуги постйного або змнного струму. В останньому випадку збудники мають забезпечува ти певну мить подач мпульсу напруги на дугу.

Збудники можуть живитися безпосередньо напругою мереж або ви користовувати напругу зварювально дуги. Останн збудники мають пере ваги перед першими: вони не потребують додаткового кола живлення, ав томатично вимикаються при подач напруги на дуговий промжок та також автоматично припиняють роботу псля збудження дуги.

Головними складовими частинами збудника джерело високо напру ги, високочастотний генератор та пристрй вводу високо напруги в коло зварювально дуги.

Численн схеми збудникв можна обТднати у дв основн групи: з без перервним та мпульсним живленням.

Збудники з безперервним живленням достатньо прост за схемою та конструкцю, але сьогодн вони можуть характеризуватися як застарл пристро. Проте вони ще використовуються у промисловост та випуска ються деякими пдпримствами.

У таких збудниках (рис.6.1) джерелом високо напруги високовольт ний трансформатор Т2 з пдвищеним електромагнтним розсюванням, розрахований на напругу мереж живлення та пдключений до не вимика чем SA1 протягом вс роботи збудника. Джерелами високо частоти в та ких збудниках , як правило, скров генератори.

Розрядник FV, конденсатор С та первинна обмотка високоча стотного вихдного трансформато ра Т3 (або обмотка вихдного дро селя) утворюють коливальний кон тур високочастотного генератора.

Вторинна обмотка вихдного трансформатора Т3 (або обмотка дроселя) може пдключатися пара лельно дуговому промжку або, як показано на рис.6.1, вмикатися Рис. 6.1. Збудник горння дуги з безперервним живленням послдовно у зварювальний контур.

Конденсатор С2 заряджаться вд трансформатора Т2 до напруги пробою розрядника, псля чого в кон тур виникають високочастотн згасаюч коливання, частота яких визна чаться параметрами контуру, а амплтуда - напругою пробою розрядника.

Частоту електромагнтних коливань можна розрахувати за формулою 1 1 Rк fк = -, (6.1) 2 LкCк 2Lк де Lк, Ск - вдповдно ндуктивнсть, Гн, та мнсть, Ф, елементв, що утво рюють коливальний контур;

Rк - активний опр контуру, Ом.

Наявнсть активного опору контуру обумовлю перодичне згасання коливань у межах кожно пвхвил змнного струму. Кожного пвпероду напруги збудник генеру 10...15 згасаючих високочастотних мпульсв з нтервалом близько 0,5 с. Частота коливань склада 200...250 кГц, напруга 3...6 кВ, енергя одного мпульсу не перевищу 0,1 Дж.

Захист джерела зварювального струму Т1 вд напруги високо частоти здйснються конденсатором фльтра С1.

Збудники з безперервним живленням мають низку недолкв. На явнсть складного та громздкого низькочастотного високовольтного трансформатора обумовлю високу матераломксть цих пристров. На явнсть високо напруги низько частоти робить так збудники джерелами пдвищено небезпеки для персоналу. Наявнсть скрового генератора, що генеру широкий спектр частот, пдвищу рвень радоперешкод, створе них збудником. Незважаючи на те, що так збудники обладнуються громздкими перешкодозахисними фльтрами ПЗФ (див.рис.6.1), рвень радоперешкод не вдаться знизити до припустимих норм. Тому час робо ти та частоту вмикання таких збудникв треба строго обмежувати - х слд вимикати одразу ж псля збудження дуги.

До розглянутого типу збудникв належать осцилятор послдовного вмикання в зварювальне коло ОСППЗ-300-М та паралельного вмикання ОСПЗ-2М.

Друга група збудникв - з мпульсним живленням - побудована на ос нов схем тиристорних формувачв мпульсв з мнсним нагромаджувачем енерг. Заряд нагромаджувача вдбуваться вд допомжного малопотуж ного джерела постйно напруги, розряд - через тиристор на первинну об мотку пдвищувального мпульсного трансформатора. Генераця мпульсв здйснються один раз у пвперод напруги мереж, причому момент гене рац строго узгоджуться з вибраною фазою напруги джерела зварюваль ного струму.

У збуднику з мпульсним живленням (рис.6.2) попередньо накопичена в нагромаджувач енергя видляться за короткий час на конденсатор Сн.

Рис. 6.2. Принципова схема збудника дуги з мпульсним живленням Збудник живиться вд кола зварювально дуги через запобжник F. Ре зистори R1, R2, конденсатор С та додний тиристор (динстор) VS1 утво рюють блок, при спрацюванн якого конденсатор С розряджаться через керуюче коло тиристора VS2. При цьому тиристор вдкриваться та роз ряджа нагромаджувальний конденсатор Сн, заряджений через дросель L та дод VD, на первинну обмотку мпульсного трансформатора Т1.

Розрядник FV, конденсатор Сг дросель Lф утворюють генератор ви соко частоти;

конденсатор Сф разом з дроселем Lф створюють фльтр ви соких частот. За такою схемою побудований збудник ВИР-101, що викори стовуться в установках для плазмового рзання.

Для зварювання використовуться мпульсний збудник послдовного вмикання УПД-1, який генеру мпульси з частотою 100 Гц. Його особ ливстю вдсутнсть комутатора (розрядника) на сторон високо напруги.

Наслдком цього низький рвень перешкод, що створюються збудником.

6.1.2. мпульсна стаблзаця горння дуги Стаблзатор горння дуги - необхдний елемент обладнання для дуго вого зварювання алюмню та його сплавв неплавким електродом на змн ному струм промислово частоти. Стаблзатор забезпечу повторне збу дження дуги пд час змни полярност з прямо на зворотну тому повинен генерувати мпульси тако енерг та тривалост, при яких жеврючий роз ряд стабльно переходить у дуговий. Рекомендован параметри мпульсв:

амплтуда напруги 500...600 В, амплтуда струму мпульсв 60...80 А, три валсть мпульсу не менше 60 мкс. мпульси повинн генеруватися через 60...100 мкс псля змни полярност зварювального струму один раз у пер од при формуванн катода на алюмн.

У схем мпульсного стаблзатора горння дуги (рис.6.3) заряд кон денсатора Сн здйснються вд вторинно обмотки трансформатора Т через дод VD та струмообмежувальний резистор Rобм. Дод VD вдверта розряд конденсатора Сн на вторинну обмотку трансформатора Т при зниженн на пруги на нй. При подач керуючого мпульсу до тиристора VS вд схеми керування (на рис.6.3 не показана) конденсатор Сн розряджаться на дуго вий промжок мж електродом Е та виробом В через коло VSЦRбаЦЕЦВ.

Вдкриття тиристора VS вдбуваться при досягненн позитивного по тенцалу на його анод вдносно катода, а закриття - псля повно розрядки конденсатора Сн.

Рис. 6.3. Електрична схема мпульсного стаблзатора горння дуги Останнм часом у бльшост установок для аргонодугового зварюван ня використовують пристро, як поднують функц збудника стаблза тора дуги.

Одним з таких пристров збудник-стаблзатор ВСД-01, який розроб лений та серйно випускаться в Рос. Вн призначений для збудження та стаблзац горння дуги при аргонодуговому зварюванн та може викори стовуватися для стаблзац горння дуги при зварюванн покритими елек тродами на постйному струм.

Збудник-стаблзатор пдключаться до мереж змнного струму пара лельно зварювальному трансформатору Т1 (рис.6.4) та керуться напру гою, що знматься з його вторинно обмотки.

Рис. 6.4. мпульсний збудник - стаблзатор горння дуги Нагромаджувальний конденсатор С3 заряджаться вд допомжного малопотужного джерела постйного струму (ДПС) через зарядний дросель L1 дод VD1. При вмиканн тиристора VS1 вдбуваться розряд конденса тора С3 на первинну обмотку високочастотного трансформатора Т2 з фе ритовим магнтопроводом. Циклчний заряд конденсатора С3 забезпечу на ньому значення напруги, яке в 4...5 разв перевищу напругу ДПС.

У звТязку з тим, що генераця мпульсв вдбуваться з частотою 100 Гц, заряд розряд конденсатора С3 здйснюються протягом одного пвпероду напруги мереж, при цьому власна частота коливань зарядного контуру в 3...4 рази перевищу частоту мереж.

Власна частота розрядного контуру близько 20 кГц. Розрядний струм ма практично синусодальну форму, напруга на обмотках трансформатора змнються за законом косинуса. Миттво зростаючий мпульс напруги на вториннй обмотц, що шунтована високочастотним конденсатором С2, за безпечу в цьому контур ударне збудження високочастотних коливань з частотою 2...3 МГц, як потрапляють до дугового промжку через конден сатор високочастотного фльтра С1.

Коло керування тиристором VS1 мстить оптронний тиристор VS2 конденсатор С4, заряджений через коло R3, VD3.

На виход транзистора VT1, який керуться операцйним пдсилювачем DA1, ввмкнутий свтлодод тиристора VS2 Прямий вхд пдсилювача пдключений до нульово точки схеми , вдповдно, пдсилювач вмикаться, коли на його нверсний вхд потрапля негативний потенцал. Стаблтрон VD2 захища вхд пдсилювача вд перенапруг.

Потенцал нверсного входу пдсилювача визначаться станом схеми, що збрана на транзисторах VT2, VT3, додах VD4...VD7, резисторах R6...R16. Ця схема живиться вд вторинно обмотки трансформатора Т1.

У пвпероди зворотно полярност заряджаться (або пдзаряджаться) конденсатор С5 через дод VD4 та резистори R6, R7;

транзистор VT3 при цьому вдкритий. Потенцал колектора транзистора VT3 дорвню нулю, а потенцала колектора транзистора VT2 визначаться потенцалом конденсатора С5.

У пвперод прямо полярност транзистор VT2 вдкритий, а потенцал колектора транзистора VT3 визначаться потенцалом конденсатора С6.

Напруга на нверсному вход пдсилювача в кожний пвперод визна чаться рзницею середнього та миттвого значень напруг сво пвхвил, що знмаються вдповдно з конденсатора С5 (або С6) та резисторв R11, R12. У момент порвняння цих напруг кожного пвпероду вдбуваться вмикання пдсилювача DA1 збудника-стаблзатора.

Завдяки вдсутност скрового генератора рвень перешкод радоприйому вдповда встановленим нормам, збудник-стаблзатор може працювати в тривалому режим та генерувати мпульси напругою 5 кВ, з енергю до 0,7 Дж.

6.1.3. Обмеження постйно складово змнного струму Вище (див. гл.1) розглянуто виникнення постйно складово струму при зварюванн, несприятливу дю на джерело живлення та показано не обхднсть усунення або обмеження до припустимих значень.

У минул роки в промисловост для повного або часткового усунення постйно складово змнного струму використовували два способи: вми кання послдовно у зварювальне коло конденсаторно батаре або резисто ра, зашунтованого силовим додом.

Перший спосб забезпечу повну компенсацю постйно складово струму, але вн повТязаний з значним зростанням габаритв маси зварю вально установки та, крм того, економчно недоцльним.

Другий спосб поширений головним чином при створенн збрних зва рювальних поств для аргонодугового зварювання. Полярнсть дода виби раться такою, щоб вн пропускав струм у пвпероди зворотно поляр ност. У пвперод прямо полярност дод закритий значення струму об межено резистором, що ввмкнутий паралельно доду. З тим, щоб усунути постйну складову струму при рзних режимах зварювання, резистор ма бути змнним. Недолк такого пристрою - необхднсть його перенастрой ки при змн режиму зварювання та значн енергетичн втрати при проход женн прямо пвхвил струму через резистор.

Використання в зварювальнй технц силових тиристорв привело до появи бльш ефективних та економчних способв обмеження постйно складово струму.

У сучасних установках для аргонодугового зварювання алюмню та його сплавв постйну складову струму обмежують шляхом зустрчно паралельного вмикання у зварювальне коло дода для пропускання пвхвил зворотно полярност та тиристора для пропускання пвхвил струму прямо полярност.

У пристро на рис.6.5 зварювальний струм пвхвил зворотно поляр ност проходить через дод VD1. Струм пвхвил прямо полярност прохо дить через тиристор VS1, який вдкриваться приблизно через 1 мс псля появи на його анод напруги, що дорвню рзниц мж напругою холостого ходу трансформатора Т1 та напругою в дуз. Струм дуги вд моменту закнчення пвпероду зворотно полярност до вмикання тиристора пдтримуться на мнмально необхдному рвн через резистор RД.

Витримка часу = 0,001 с забезпечуться роботою н затримки. Конденсатор С заряджаться до напруги пе ремикання, пропорцйнй на пруз стаблзац стабл трона VD3. Струм стабл трона задаться баластним резистором R2. У момент перемикання одноперехд ного транзистора VT1 роз рядний струм конденсатора вдкрива допомжний мало потужний тиристор VS2, в коло керування тиристором Рис. 6.5. Пристрй обмеження постйно складово зварювального струму VS1 потрапля мпульс стру му необхдно тривалост.

Струм керування обмежуться резистором R3, напруга - стаблтроном VD2. Псля вмикання тиристора VS1 ус елементи схеми ке рування практично позбавляються струму.

У джерелах живлення змнного струму з тиристорним регулюванням спецальний пристрй компенсац постйно складово струму не потрбний. У цих джерелах передбачаються дв окрем системи автоматич ного регулювання для струму прямо та зворотно полярност. Кожна сис тема регулювання ма свй блок завдання значення струму, датчик струму, ввмкнутий послдовно з вдповдним тиристором, та формувач мпульсв керування для цього тиристора. За допомогою блокв завдання струму прямо та зворотно полярност задаються значення полярнсть постйно складово струму або передбачаться повне усунення. При цьому пдтримка заданого значення постйно складово струму здйснються системами автоматичного регулювання незалежно вд ступеня випрямно д дуги, довжини та нших факторв режиму зварювання.

6.1.4. Заварювання кратера шва Для заварювання кратера шва в установках автоматичного аргоно дугового зварювання неплавким електродом використовують пристро плавного зниження зварювального струму в кнц зварювання.

Одним з варантв побудови регулятора зниження зварювального струму (РЗЗС) схема, наведена на рис.6.6,а. У цьому пристро використо вуться однокаскадний пдсилювач струму за схемою з cпльним емте ром. На вход транзистора VT пдключене коло R1ЦС, яке живиться вд зовншнього джерела постйного струму (на рис.6.6,а не показано) через вимикач та змнний резистор R2. Для обмеження базового струму транзи стора ввмкнутий резистор R3. Пдсилювач струму живиться вд джерела постйно напруги через резистор навантаження Rн, який мту вхдне коло регулятора джерела зварювального струму (наприклад, пдмагнчений шунт трансформатора з магнтним керуванням).

Рис. 6.6. Регулятор зниження зварювального струму на баз однокаскадного транзисторного пдсилювача струму (а) та змна колекторного базового струмв з часом (б) Струм бази визначаться вдповдно до виразу (6.2) U вх I =, б R3 + Re-б де б - струм бази транзистора, А;

Uвх - напруга на вход транзистора, В;

R3 - опр обмежувального резистора, Ом;

RеЦб - опр переходу: емтерЦбаза транзистора, Ом.

Колекторний струм транзистора VT у сталому режим залежить вд напруги живлення транзистора, опору навантаження та базового струму.

У процес зварювання вимикач К замкнений, конденсатор С заряд жаться до вхдно напруги. При цьому параметри пдсилювача струму пдбирають так, щоб забезпечити необхдний коефцнт пдсилювання при номнальному струм.

У кнц зварювання вимикач К розмикаться сигналом вд схеми керу вання джерелом живлення. Але колекторний струм не перериваться, а зменшуться плавно в результат розряду конденсатора С на вхдне коло транзистора. Постйна часу розряду конденсатора С визначаться як R1(R3 + Re-б ) = С, (6.3) R1 + R3 + Re-б де R1, R3 - вдповдно опори змнного та обмежувального резисторв, Ом, RеЦб - опр переходу емтерЦбаза транзистора, Ом;

С - мнсть конденсато ра, Ф.

За допомогою змнного резистора R1 можна плавно змнювати зварю вальний струм протягом даного часу заварювання кратера шва.

З метою забезпечення високо якост зварювання пдсилювач повинен мати нйну характеристику, тод колекторний струм так само, як базо вий струм, змнюватиметься строго за експонентою. В момент часу t (рис.6.6,б) зниження сили зварювального струму закнчуться джерело живлення зварювально дуги вдмикаться вд мереж.

Подбн пристро заварювання кратера шва в новтнх зварювальних джерелах живлення побудован на нтегральних аналогових та дискретних мкросхемах. При цьому вони разом з ншими спецалзованими пристроя ми забезпечують повну автоматизацю керування циклом зварювання: по дачу захисного газу в зону зварювання, вмикання, з певною витримкою ча су, збудника-стаблзатора горння дуги, плавне наростання зварювального струму, зварювання в безперервному або мпульсному режим, заварюван ня кратеру шва, вимикання струму, газовий захист зони шва, вимикання джерела живлення вд мереж.

6.2. Джерела живлення для зварювання змнним струмом Джерела живлення для аргонодугового зварювання змнним струмом конструктивно поднуються з пристроями збудження дуги, компенсац постйно складово струму, стаблзац горння дуги, зниження струму для заварювання кратера шва та апаратурою керування циклом зварювання подачею захисного газу, а також обладнуються зварювальними пальника ми. У такому вигляд ц вироби мстять усе необхдне для ручного або ав томатичного зварювання називаються установками для зварювання змн ним струмом.

Так установки використовуються для зварювання алюмню та його сплавв вольфрамовим електродом.

Зварювальн установки УДГ-301-1 та УДГ-501-1 призначен для руч ного дугового зварювання алюмню та його сплавв вольфрамовим елек тродом у захисному середовищ аргону, можуть використовуватися також як джерела живлення для автоматичного зварювання.

Функцональну блок-схему установки наведено на рис.6.7. Джерело живлення установки мстить однофазний силовий трансформатор Т, що викону також функцю регулятора струму за допомогою нерухомого шун та з пдмагнчуванням постйним струмом. Осердя магнтного шунта вста новлене перпендикулярно стрижням трансформатора, на яких розмщен секцонован обмотки трансформатора. На осерд розмщена обмотка керу вання, через яку тече постйний струм. Плавна змна величини цього стру му вплива на магнтний стан осердя , як наслдок, - на величину зварю вального струму. Як трансформатори сер ТДФ, установки УДГ-301-1 та УДГ-501-1 мають два дапазони регулювання струму. Змна дапазону здйснються перемиканням обмоток силового трансформатора: ступнь великих струмв - при паралельному зТднанн обмоток ступнь малих струмв - при х послдовному зТднанн.

Рис. 6.7. Функцональна блок-схема зварювальних установок типу УДГ-501- В установц УДГ-301-1 передбачена можливсть вмикання послдовно з вторинною обмоткою силового трансформатора додаткового дроселя, що да змогу отримати дапазон малих струмв (15...25 А).

Блок С (додно-тиристорний пристрй) обмежу проходження постйно складово несинусодального струму до вторинно обмотки трансформатора Т. В установках попереднх випускв (УДГ-301, УДГ-501) таку функцю виконувала батарея конденсаторв, що значно збльшувало масу та габарити джерела живлення.

Блок ЗД служить для збудження зварювально дуги за допомогою ви соковольтних високочастотних знакозмнних згасаючих мпульсв (осци ляторний режим) та пдтримки стабльного горння дуги за допомогою низьковольтних аперодичних мпульсв струму (стаблзаторний режим).

Генераця мпульсв як в осциляторному, так в стаблзаторному режимах вдбуваться один раз на перод при позитивнй полярност на електрод, але з випередженням у час на 40...60 мс вдносно нульового значення зва рювального струму.

Магнтний пдсилювач А призначений для керування струмом пдмаг нчування шунта, який регулються резистором у кол обмотки керування магнтного пдсилювача.

Блок РЗЗС також працю у кол обмотки керування пдсилювача А.

Час заварювання кратера регулються плавно вд 0 до 30 с. Псля запов нення кратера зварювальний струм автоматично вимикаться.

Роботою усх блокв установок керу апаратура керування циклом зварювання. Технчну характеристику установок УДГ-301-1 та УДГ-501- наведено в дод.2 (див. табл.2.5).

6.3. Джерела живлення для зварювання постйним струмом Для зварювання виробв з кольорових металв та х сплавв, а також корозйно-стйких сталей у середовищ захисного газу як на прямй, так на зворотнй полярност напруги дуги застосовують установки з джерела ми живлення постйного струму з зворотними звТязками за струмом та на пругою.

Залежно вд вимог, що ставляться до джерел живлення постйного струму, формуться х функцональна схема, основою яко силов схеми випрямлячв.

Прикладами таких джерел живлення джерела установок типу УДГ-101, УДГ-161, призначен для зварювання вольфрамовим електродом виробв з корозйно-стйких сталей постйним струмом у середовищ арго ну. Функцональну блок-схему джерела установки наведено на рис.6.8.

Рис. 6.8. Функцональна блок-схема джерела живлення установки типу УДГ- Силовий трифазний трансформатор Т ма жорстку зовншню характе ристику призначений для узгодження напруги мереж з напругою зварю вально дуги. Вторинна обмотка трансформатора секцонована, завдяки чому забезпечуються дв ступен регулювання зварювального струму. На вантаженням трансформатора служить магнтний пдсилювач А. За його допомогою формуться спадна зовншня характеристика джерела та здйс нються плавне регулювання зварювального струму в межах кожно сту пен пропорцйно сигналу, що потрапля з блока завдання струму БЗС. На вантаженням магнтного пдсилювача силовий випрямний блок.

Випрямний блок V збраний за трифазною мостовою схемою на пв провдникових додах. Вихд випрямного блока пдключений до зварюва льно дуги через нйний дросель L та перемикач полярност напруги зва рювально дуги К. Лнйний дросель зменшу кидки струму пд час збу дження дуги та сприя зниженню розбризкування металу в процес зварю вання.

Блок завдання струму (БЗС) форму сигнал керування для змни сили зварювального струму на пдстав завдання. Конструктивно БЗС - це змн ний резистор, ручка керування яким виведена на панель керування устано вки.

Регулятор зниження зварювального струму РЗЗС форму сигнал плав ного зниження струму в кнц зварювання за заданою програмою. У дже рел живлення застосований також осцилятор паралельного включення G, який забезпечу стабльне збудження зварювально дуги на початку зварю вання.

Технчн характеристики джерел живлення УДГ-101 та УДГ-161 наве ден у дод. 2 (див. табл.2.5).

Для автоматичного зварювання плавким або неплавким електродом у середовищ захисних газв виробв з звичайних, корозйно-стйких та жаро мцних сталей, а також алюмнвих титанових сплавв застосовують дже рела живлення постйного струму, побудован з унфкованих блокв. До та ких джерел належать джерела струму сер ВСП та ВСВ. кдина функцона льна схема таких джерел та наявнсть блокв з певними функцями да змогу керувати формою тривалстю мпульсв, що подаються на електроди керу вання тиристорв випрямного блока джерела живлення. Це да змогу регу лювати зварювальний струм напругу на виход джерела. Схеми таких дже рел забезпечують стаблзацю зварювального струму при змн напруги ме реж, довжини дуги та температури навколишнього середовища.

Структурна функцональна схема джерел сер ВСП (рис.6.9) мстить наступн блоки: силовий трансформатор Т з жорсткою вольт-амперною ха рактеристикою, керований випрямляч V, що викону функц формування зовншньо характеристики джерела та стаблзац зварювального струму, блок збудження дуги БЗД, зварювальний дросель L, блок формування м пульсв БФ, блок регулювання напруги БРН, вимрювальний елемент ВЕ, релейний блок РБ.

Рис. 6.9. Функцональна блок-схема джерела живлення сер ВСП Блок формування мпульсв виконаний за принципом вертикального керування подбно до того, що використовуться в унверсальних випрям лячах (див. гл.4).

Робота блока базуться на порвнянн пилкоподбно напруги напру ги керування з наступним формуванням прямокутних мпульсв мало три валост. Цей блок складаться з таких елементв: вхдного пристрою, що форму сигнал керування;

генератора пилкоподбно напруги, частота яко синхронзована з частотою напруги мереж;

пристрою порвняння форму вання вихдних мпульсв керування.

Блок регулювання напруги виконаний за схемою диференцального пдсилювача постйного струму, до входу якого потрапляють сигнали зво ротного звТязку за зварювальним струмом (ЗЗС) та напругою (ЗЗН) дуги, а на виход формуться сигнал керування для блока формування мпульсв.

Вимрювальний елемент явля собою трубку з корозйно-стйко стал, що охолоджуться проточною водою. До трубки приварен виводи, по яких тече струм. Сталсть електричного опору ВЕ в процес роботи забезпечу ться малим температурним коефцнтом опору матералу трубки та охо лодженням трубки водою.

Дросель L викону звичайн функц нйного дроселя, як у зварюва льних випрямлячах.

Блок збудження дуги забезпечу миттве збудження зварювально ду ги за рахунок рзкого зростання струму короткого замикання через контакт електрода з поверхнею виробу. При цьому кнець електрода швидко роз грваться, тобто вдбуваться "гарячий старт". Зростання струму коротко го замикання здйснються при змн нахилу зовншньо характеристики джерела живлення (рис.6.10).

Джерела сер ВСП забезпечують стаблзацю встановленого зварюваль ного струму в межах 2,5 % при вдхи леннях напруги мереж на 10 % та тем ператури навколишнього середовища в дапазон +5...+35 С.

Крм того, джерела сер ВСП забез печують змну амплтуди та швидкост зростання зварювального струму на по Рис. 6.10. Зовншн вольт-амперн чатку процесу зварювання та плавне йо характеристики джерела живлення го зниження в кнц зварювання. Технч ВСП- н характеристики джерел живлення ти пу ВСП наведен в дод.2 (див. табл.2.5).

Джерела сер ВСВ призначен для автоматичного зварювання вольф рамовим електродом у середовищ захисного газу виробв з звичайних, корозйно-стйких та жаромцних сталей, а також титанових сплавв.

Функцональна блок-схема джерел сер ВСВ (рис.6.11) дещо вдрзня ться вд вдповдно схеми джерел сер ВСП.

Рис. 6.11. Функцональна блок-схема джерела живлення сер ВСВ Для розширення дапазону регулювання зварювального струму до функцонально блок-схеми джерел сер ВСВ уведений блок регулювання струму БРС замсть блока регулювання напруги БРН. Блок збудника дуги замнений допомжним джерелом живлення ДДЖ.

Розглянемо роль блокв схеми. Блок регулювання струму БРС - це диференцальний пдсилювач постйного струму на транзисторах, до входу якого потрапляють сигнали зворотного звТязку за зварювальним струмом та напругою дуги, а на виход формуться сигнал керування, пропорцйний значенням вхдних сигналв. Цей блок забезпечу плавну змну зварюваль ного струму в усьому робочому дапазон, а також у кнц зварювання;

ста блзацю зварювального струму до 3 % Iзв при змн температури навко лишнього середовища вд 5 до 35 оС, при змн напруги мереж на 10 % та довжини дуги на 70 % номнального значення.

Допомжне джерело живлення ДДЖ складаться з трьох дроселв на сичення Lд та випрямляча Vд, збраного за трифазною схемою. Напруга живлення для ДДЖ потрапля вд трансформатора Т головного джерела живлення ГДЖ. Для цього на сторон низько напруги трансформатора Т додатков обмотки мало потужност в кожнй фаз, до яких пдключен дросел насичення Lд.

Допомжне джерело живлення забезпечу швидке збудження зварю вально дуги струмом не бльше 3 % встановленого значення зварювально го струму для даного технологчного режиму;

зниження пульсацй напруги дуги при малих значеннях зварювального струму;

швидке згасання автоко ливального процесу при виникненн збурень;

напругу холостого ходу при зварюванн в середовищ аргону - 100 В, у середовищ гелю 200 В;

фор мування зовншньо характеристики головного джерела живлення ГДЖ при змн зварювального струму.

Головне джерело живлення ГДЖ ма крутоспадну ("штикову") зовн шню характеристику, а допомжне джерело живлення ДДЖ - крутоспадну зовншню характеристику з широким дапазоном змни зварювального струму при вдносно малому дапазон змни напруги дуги. Слд мати на уваз, що змна зварювального струму в допомжному джерел живлення вплива на формування вертикально длянки зовншньо вольт-амперно характеристики головного джерела живлення ГДЖ. В област робочо на пруги зовншня характеристика паралельна ос напруги за рахунок д зво ротних звТязкв.

При сумщенн двох джерел з рзними зовншнми характеристиками знижуться напруга холостого ходу головного джерела ГДЖ, пдвищують ся ККД, коефцнт потужност джерел сер ВСВ , як наслдок, знижують ся х розмри маса. Технчну характеристику джерел сер ВСВ наведено в дод.2 (див. табл.2.5).

6.4. Унверсальн джерела живлення для зварювання змнним та постйним струмом Унверсальн джерела для механзованого аргонодугового зварювання призначен для виконання швв неплавким електродом у безперервному та мпульсному режим постйним струмом, змнним струмом, а також мо жуть використовуватися для ручного дугового зварювання покритими електродами. До цього типу джерел належать джерела сер ВСВУ, зварю вальн установки сер ТИР, УДГУ та нш.

Загальною рисою таких джерел широке використання зворотних звТязкв за вихдними параметрами, застосування унфкованих блокв, ви сокий ступнь автоматизац зварювального процесу. Тому електричн схе ми унверсальних джерел досить складн мстять спецалзован електрон н блоки. За допомогою цих блокв здйснються керування формою, вели чиною та тривалстю мпульсв, що подаються на силов тиристори випря мних блокв, завдяки чому здйснються регулювання вихдних струмв та (або) напруг джерел. Крм того, передбачена можливсть керування асиме трю змнного струму, що ефективно використовуться при зварюванн легких сплавв. Схеми забезпечують також стаблзацю вихдних струмв при коливанн напруги мереж живлення, довжини дуги та температури навколишнього середовища.

Джерела живлення сер ВСВУ призначен для автоматичного зварю вання вольфрамовим електродом як у безперервному, так в мпульсному режим виробв з звичайних, корозйно-стйких та жаромцних сталей, а також титанових сплавв вльною та стиснутою дугою. Джерела забезпе чують стаблзацю встановленого струму в тих самих межах, як джерела сер ВСВ. Окрм того, вони дають змогу в автоматичному режим викону вати так процеси: плавне, регульоване з бгом часу, зростання струму на початку зварювання вд мнмального до заданого значення, завдяки чому вдбуваться рвномрний розгрв кнця вольфрамового електрода та пд вищуться його стйксть;

плавне регулювання струму чергово дуги в м пульсному режим в межах вд 2 до 30 % номнального зварювального струму;

модулювання форми мпульсу вд практично прямокутно до три кутно, що да рзн швидкост змни полярност зварювального струму;

плавне, регульоване з бгом часу, зниження зварювального струму вд ро бочого до мнмального значення в кнц зварювання пд час заварювання кратера шва.

Незалежнсть зварювального струму вд температури навколишнього середовища досягаться тим, що елементи електрично схеми, чутлив до змни температури, розмщен в термостат спецально конструкц. Тер мостат входить до складу блока керування джерела.

Джерела сер ВСВУ побудован за функцональною схемою (рис.6.12), до складу яко, порвняно з функцональною блок-схемою дже рел сер ВСВ, входять два додаткових блоки - осцилятор G та тригерний блок ТБ з зберганням зворотних звТязкв, що розширю технологчн мо жливост джерел сер ВСВУ. Осцилятор викону звичайн функц збудни ка дуги. Тригерний блок форму мпульси задано амплтуди та шпарува тост, частота проходження яких кратна частот напруги мереж.

Робота блокв схеми та х взамодя здйснються та ким чином. Силовий транс форматор Т ма одну первин ну обмотку W1 та дв вторинн обмотки W2 W2д (рис.6.13).

Фази первинно й вторинно обмоток зТднан "зркою".

Напруга вд вторинно обмот ки W2 пдводиться до трифаз ного випрямляча V (головний силовий випрямляч), що з браний за мостовою схемою випрямляння на тиристорах.

Вд вторинно обмотки W2д напруга пдводиться до три фазного некерованого випря Рис. 6.12. Функцональна блок-схема джерела живлення сер ВСВУ мляча Vд, який також збра ний за трифазною схемою, входить до складу допомж ного джерела живлення ДДЖ. Це джерело пдключено до дуги паралельно з головним джерелом ГДЖ.

Головне джерело ма пологоспадну зовншню характеристику, а до помжне - крутоспадну зовншню характеристику, як в джерелах сер ВСВ. Така форма ВАХ допомжного джерела забезпечуться дю трьох однофазних некерованих нйних дроселв Lд, що мстять розТмн феро магнтн осердя. Необхдний струм збудження дуги встановлються вдпо вдним зазором у розТмному осерд дроселя. Цей струм найменшим струмом джерела. Дросел Lд виконують також функц фльтрв на малих струмах.

Допомжне джерело жив лення ДДЖ забезпечу необ хдну напругу холостого ходу та формування специ- фчно зовншньо характерис тики всього джерела (рис.6.14).

У процес зварювання го рять обидв дуги: вд головного та допомжного джерел жив лення. Малопотужна дуга за безпечу сигнали зворотного звТязку за струмом та напру гою, що потрбн для формування вертикально для нки зовншньо характеристики всього джерела до збудження Рис. 6.13. Схема побудови блокв головного основно, зварювально дуги.

та допомжного джерел живлення в установках сер ВСВУ Сумщення двох стотно рзних за формою зовншнх характе ристик забезпечу надйне збудження дуги та високу стаблзацю струму у всьому робочому дапазон.

Робота та взамодя блокв БФ, БРС та ВЕ подбна робот вдповдних блокв джерел живлення сер ВСП та ВСВ.

Тригерний блок ТБ служить для завдання мпульсного режиму джере ла живлення та забезпечу незалежне регулювання тривалост мпульсв пауз, яка кратна цлому числу перодв синусодально напруги мереж.

Тригерний блок генеру мпульси напруги, що перодично повторюються можуть регулюватися за тривалстю та частотою, як через блоки БРС та БФ задають режим роботи тиристорного блоку V. Регулювання струму чергово дуги при мпульсному зварюванн здйснються також за допомо гою цих мпульсв. Технчн характери стики джерел живлення сер ВСВУ на веден в дод. 2 (див. табл. 2.5).

Зварювальн установки ТИР-300Д та ТИР-630 конструктивно подбн призначен для зварювання виробв не плавким електродом у середовищ ар гону постйним та змнним струмом прямокутно форми, а також для ручно го дугового зварювання покритими електродами. Установки забезпечують зварювання сталей та кольорових мета в, у тому числ алюмню та його сплавв. Силова схема установки ТИР-300Д (рис.6.15, а) складаться з трансформатора з нормальним елект Рис. 6.14. Зовншн вольт ромагнтним розсюванням Т1, силово амперн характеристики джерела го тиристорного мосту VS1...VS4 з л живлення установки ВСВУ-315:

1 - ВАХ головного джерела;

2 - нйним дроселем L1 у кол постйного ВАХ допомжного джерела струму, малопотужного дроселя наси чення на магнтопроводах 1 2, робоч обмотки якого роздлен на струмов W1c W2c та обмотка напруги W1н W2н, а в коло обмоток керування W1к W2к увмкнутий дросель L2 для заглушення парних гармонк струму. Уста новки обладнан мпульсним збудником-стаблзатором горння дуги змн ного струму, блоком зниження струму для заварювання кратера шва, апа ратурою керування, захисту та охолодження.

Джерело живлення установок працю таким чином. При замиканн кола навантаження насиченому пд дю струму керування к стану магн топроводв дроселя насичення 1 2 вдповда режим вмикання по черз плечей випрямного моста на початку кожного пвпероду напруги живлен ня U20 (рис.6.15,б). Вдбуваться зростання постйного струму дроселя L та змнного струму навантаження 2. Час наростання цих струмв визнача ться ндуктивнстю дроселя L1 склада 0,3...0,4 с. Внаслдок того, що ма гнторушйн сили обмоток керування та струмово на кожному магнто провод дроселя спрямован назустрч, магнтопровд виводиться з стану насичення. У наступний черговий пвперод вдбуваться перемагнчуван ня магнтопроводу дроселя. Час, що витрачаться на перемагнчування, ви знача час затримки вмикання чергового тиристора. Тому вмикання тирис торв вдбуваться не на початку пвпероду, а з фазовим зсувом 1 та (рис.6.15,б). Значення 3, що вдповда сталому режиму, залежить вд режиму навантаження, тобто вд спввдношення величин Uд та U20.

Рис. 6.15. Спрощена схема (а) та даграми струмв напруги (б) установок типу ТИР При заданй напруз Uк або струм керування дросель насичення за безпечу стаблзацю струму навантаження в широкому дапазон змни Uд спввдношення. Якщо пд дю зовншнх факторв струм наванта U ження зменшиться, то зменшиться й ступнь розмагнчування магнтопро воду, , вдповдно, час, необхдний для його насичення. Кут зменшиться, струм навантаження знову зростатиме.

Таким чином, джерело живлення працю як стаблзатор зварювально го струму незалежно вд того, куди ввмкнуте навантаження: в коло змн ного струму, як це показано на рис.6.15,а, або в коло постйного струму послдовно з дроселем L1. Велика нерцйнсть зварювального струму дже рела живлення установки ТИР-300Д забезпечу й добр зварювальн влас тивост, особливо при зварюванн неплавким електродом у режим мпуль сного струму. Характер наростання струму при збудженн дуги також сприятливий для поступового розгрву вольфрамового електрода.

Прямокутна форма криво зварювального струму забезпечу стабль нсть процесу зварювання та полпшу технологчн властивост джерела живлення. Через сталсть амплтудного значення струму наявнсть постй но складово струму при зварюванн алюмнвих сплавв проявляться лише в рзнй тривалост пвхвиль прямо (завжди бльше) та зворотно по лярност, що приводить до пдвищення проплавлення металу та збльшен ня стйкост вольфрамового електрода.

Технчн характеристики установок ТИР-300Д та ТИР-630 наведен в дод.2 (див. табл.2.5).

Контрольн питання 1. З якою метою до схем джерел живлення вводяться допомжн при стро?

2. Якими схемними ршеннями досягаться стабльнсть збудження та горння дуги: у джерелах змнного струму;

постйного струму;

в ун- версальних джерелах?

3. Як формуться режим мпульсного струму в джерелах для аргоно дугового зварювання?

4. Як переваги забезпечу застосування унфкованих блокв у джере лах живлення для аргонодугового зварювання?

Глава СПЕЦАЛЗОВАН ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ ДЛЯ ЗВАРЮВАННЯ ТА СПОРДНЕНИХ ПРОЦЕСВ Окрм способв зварювання матералв дугою, що вльно горить у розрядному промжку мж електродом та виробом, для зТднання деталей використовуються так бездугов способи зварювання, як електрошлакове, струмом високо частоти, електронно-променеве. Також використовуться зварювання рзання металв стиснутою дугою. Для живлення цих про цесв електричним струмом застосовують спецалзован джерела, як за безпечують стйке проткання процесу, автоматизоване керування пара метрами режиму, х стаблзацю, програмування технологчного циклу об робки металу.

Особливост бездугових способв зварювання та плазмових техно логй ставлять певн вимоги до джерел живлення, тому розглянемо х схемн ршення конструкцю вдповдно до цих вимог.

7.1. Джерела живлення для електрошлакового зварювання Процес електрошлакового зварювання (ЕШЗ) починаться з наведен ня шлаково ванни, яке можна здйснювати двома способами:

1) шляхом запалювання та пдтримання потужно електрично дуги або деклькох дуг пд шаром флюсу. Дуга, що виника у початковий перод часу, розплавля флюс. Коли над поверхнею розплавленого металу утво рються достатнй шар розплавленого флюсу, дуга шунтуться розгртим флюсом (який у розплавленому стан ста провдником струму) та згаса.

Чим вище температура розплавленого флюсу-шлаку, тим менше його елек тричний опр;

2) електрод закорочуться на метал через електропровдний у твер дому стан флюс. З бгом часу обТм розплавленого флюсу-шлаку зроста через пдвищення температури шлаку почина плавитися метал, що зварю ться, та присадний метал у вигляд дроту або пластин. Спльна зварю вальна ванна металу шлаку пдтримуться за рахунок подач електродно го металу та пересування його вздовж зварюваних кромок.

Густина струму в електродах склада 15...160 А/мм2 (100...600 А на кожний дрт) або 0,3...2,5 А/мм2 (400...2500 А на одну пластину). Загальна сила струму при цьому становить 300...3000 А.

Умови стйкост системи "електрошлакова ваннаЦджерело живлення" можна визначити шляхом аналзу залежностей, наведених на рис.7.1. По тужнсть Рм (крива 1), потрбна для розплавлення основного та електрод ного металв, зроста з пдвищенням температури шлаково ванни Тш. До температури плавлення основного металу залежнсть ма нйний харак тер. Подальше пдвищення Тш супроводжуться бльш рзким зростанням потужност. Це повТязано з збльшенням поверхн контактування мж ме талом шлаком при розплавленн кромок, поглинанням приховано тепло ти плавлення, розплавленням електродного металу тощо.

Рис. 7.1. Зв'язок мж потужностями шлакового процесу Рм, Рш та температурою шлаково ванни Тш:

1 - Рм = f(Tш);

2 - Рш = f(Tш) - жорстка ВАХ;

3 - Рш = f(Tш) - крутоспадна ВАХ Потужнсть, що видляться у шлаковй ванн Рш, зображуться кри вою, яка ма максимум;

вн вдповда рвност опорв навантаження (шла ково ванни) та джерела живлення. При цьому, якщо джерело живлення ма жорстку (пологоспадну) вольт-амперну характеристику (крива 2 на рис.7.1), максимум потужност припада на бльш низьку температуру шлаково ванни, нж при крутоспаднй вольт-ампернй характеристиц (крива 3).

Точки перетинання кривих А В визначають можливсть проткання процесу електрошлакового зварювання. Режим роботи буде стйким, якщо вдхилення його вд рвноважного стану в бк бльш високих температур приведе до того, що потужнсть Рш стане меншою за потужнсть Рм.

Внаслдок цього ванна охолоджуватиметься й режим вдновиться.

Вдхилення в бк бльш низьких температур приведе до зворотного явища.

Отже, стабльнсть процесу спостергатиметься лише в точках В2 та В3.

Умови стйкост процесу записуються в такому вигляд:

dPш dPм Рш=Рм;

<.

dTш dTш Змни потужност шлаково ванни при коливаннях температури бу дуть бльшими при застосуванн джерел живлення з жорсткими ВАХ. Це забезпечу швидше вдновлення рвноваги процесу. На вдмну вд дугово го зварювання в даному випадку жорстк ВАХ може мати джерело жив лення не тльки постйного, а й змнного струму, що особливо важливо.

Пояснються це тим, що електрошлакова ванна явля собою активний опр змна напряму струму в ньому не повТязана з будь-якими додатковими явищами, наприклад з повторним збудженням дуги. Крм того, при елек трошлаковому процес можлив випадки виникнення дугового процесу мж електродом та поверхнею шлаково ванни або мж електродом та поверх нею розплавленого металу, в глибин шлаково ванни. Для запобгання ду говому розряду слд застосовувати джерела, що не сприяють стаблзац цього розряду.

Таким чином, для ЕШЗ найбльш придатн джерела змнного струму з жорсткими ВАХ, мнмальною ндуктивнстю в зварювальному кол та з зниженою напругою холостого ходу.

Найбльш поширен для ЕШЗ однофазн та трифазн зварювальн трансформатори з нормальним магнтним розсюванням. Особливстю трансформаторв широкий дапазон регулювання вторинно напруги.

Вторинну напругу можна змнювати пд навантаженням як на початку зварювання пд час встановлення необхдного режиму, так в процес зва рювання за заданою програмою. Регулювання зварювально напруги здй- снються трьома способами: ступнчастим, плавним та комбнованим.

Ступнчасте регулювання застосовуться в однофазних трансформа торах ТШС-1000-1 та ТШС-3000-1 (дв ступен): грубе регулювання - у вториннй обмотц перемиканням секцй, бльш тонке - за допомогою дистанцйного керування - у первиннй обмотц, що мстить шсть секцй, зТднаних послдовно (рис.7.2,а). Така конструкця трансформаторв да змогу регулювати напругу ступенями достатньо мало величини.

Рис 7.2. Принципов схеми регулювання вихдно напруги в трансформаторах для ЕШЗ У трифазних трансформаторах для ЕШЗ регулювання фазно напруги здйснються за допомогою схеми з вольтододатковим трансформатором, потужнсть якого не перевищу 10 % потужност основного трансформато ра. Напруга регулються в кожнй фаз: грубо - перемиканням секцй пер винно обмотки, тонко - перемиканням первинно обмотки вольтододатко вого трансформатора на вдповдну фазу (рис.7.2,б). Така комутаця забез печу пТять ступенв регулювання. При вмиканн первинно обмотки воль тододаткового трансформатора на т ж фази, що й первинно обмотки ос новного трансформатора, одержують максимальну та мнмальну фазну напругу. При вмиканн первинно обмотки вольтододаткового трансфор матора на дв нш фази отримують два промжних значення фазних на пруг, а при закороченй первиннй обмотц - половинне значення фазно напруги.

Плавне регулювання зварювально напруги в трансформаторах для ЕШЗ здйснються за допомогою магнтно комутац або тиристорного ке рування.

У трансформаторах ТРМК-1000-1, ТРМК-3000-1 (рис.7.2,в) первинна обмотка W1 та близько 70 % вторинно обмотки W2 розмщен на стрижн в нижньому вкн магнтопроводу, а решта вторинно обмотки W2 знахо диться на стрижн у верхньому вкн магнтопроводу. Обмотки керування Wк1 та Wк2 розмщен вдповдно на верхньому та середньому ярмах магн топроводу. При змн постйного струму, що протка через обмотки керу вання, здйснються перерозподл основного магнтного потоку мж верх нм та середнм ярмами магнтопроводу трансформатора та регулються вихдна напруга. Трансформатори з магнтною комутацю мають високий коефцнт потужност й не бояться короткого замикання або розриву в зварювальному контур. Але одночасно вони мають бльш низьк динамч н властивост та пдвищен витрати обмоткових матералв порвняно з трансформаторами, що не мають плавного регулювання.

Тиристорне керування зварювальною напругою в трансформаторах для ЕШЗ здйснються тиристорним фазорегулятором у первинному кол (рис.7.2,г).

Щоб знизити споживану потужнсть та стаблзувати зварювальну на пругу в шлаковй ванн, в ЕЗ м. к.О. Патона розроблено тиристорний пе реривник, який здйсню дозування споживано потужност шляхом розд льно змни тривалост мпульсв керування тиристорами та паузи мж ни ми. Тиристорний переривник (рис.7.3) складаться з блока керування та тиристорного блока.

Блок керування мстить задатчики тривалост мпульсу 1 та паузи 2, тригер керування 3, задатчик-формувач ФОК, що складаться з нтегратора 6, генератора 7 пилкоподбно напруги, фазозсувного пристрою 8, пдси лювача 9, блокв 10 та 11 швидкодючого захисту, трансформатора 13 зво ротного звТязку.

Тиристорний блок ТБ вмщу зварювальний трансформатор 15, тири стори 14, трансформатор струму 16 та дросель 12.

Рис. 7.3. Структурна схема однофазного тиристорного переривника Задатчики 1 та 2 формують сигнал тривалост перемикання тригера 3, вихдний сигнал якого потрапля на вдповдн задатчики 4 та 5. До входу нтегратора 6 потрапляють два сигнали, як задають напругу мпульсу або паузи вд задатчикв-формувачв 4 та 5 напругу зворотного звТязку вд трансформатора 13. Вихдна напруга нтегратора 6, пропорцйна рзниц задано напруги та напруги зворотного звТязку, потрапля до фазозсувного пристрою 8 одночасно з пилкоподбною напругою вд генератора 7. Фазо- зсувний пристрй 8 зсува переднй фронт керуючого мпульсу вдносно початково фази напруги живлення тиристорв. Сформований керуючий мпульс пдсилються пдсилювачем 9 та потрапля до керуючого електро да тиристорв, завдяки чому змнються х кут вдкриття залежно вд рз ниц мж величиною напруги завдання та зворотного звТязку. У результат стаблзуться напруга на шлаковй ванн при змн в допустимих межах опору навантаження та напруги мереж. Блоки 10 та 11 формують сигнал зняття керуючих мпульсв протягом одного пвпероду у фазозсувному пристро 8 при перевантаженн або асиметр тиристорв. Сигнал захисту для блока 11 формуться дроселем 12, а для блоку 10 - трансформатором струму 16.

Тиристорн переривники використовуються в трансформаторах ТШС-1000-1, ТШС-1000-3, ТШС-3000-1, ТШС-3000-3 та н.

Трансформатори для ЕШЗ входять у комплект установок для ЕШЗ окремо не поставляються. Технчн характеристики найбльш розповсю джених трансформаторв наведен в дод.2 (див. табл.2.6).

В установках середньо та велико потужност (бльше 300 кВА) трансформатор зТднуться з зварювальним автоматом за допомогою спе цального кабелю. При цьому значно зростають реактивна складова повно го опору н та падння напруги в нй. З метою пдвищення технко економчних показникв електрошлакових установок застосовують так зван бфлярн схеми живлення (рис.7.4). Зварювальний трансформатор ма секцоновану вторинну обмотку, середнй вивд яко пдключений до виробу 3, а кожен з основних виводв - до рухомого 1 та нерухомого електродв. Пдключення середньо точки вторинно обмотки трансформа тора до виробу да змогу регулювати швидксть плавлення рухомих та не рухомих електродв, а в цлому бфлярна схема живлення пдвищу коеф цнт потужност вс установки для ЕШЗ.

Рис. 7.4. Бфлярна схема живлення установки для електрошлакового зварювання 7.2. Джерела живлення для зварювання струмом високо частоти Пд джерелом живлення струмом високо частоти розумють пристрй для перетворювання трифазного струму промислово частоти на однофаз ний струм високо частоти. Для високочастотного зварювання використо вуються струми частотою 8...1760 кГц, причому як джерела живлення струму частотою до 10 кГц здебльшого застосовують машинн перетво рювач частоти, а для отримання струму 66 кГц та вище - лампов генера тори. Слд мати на уваз, що машинн перетворювач частоти поступово витисняються тиристорними нверторами, як мають порвняно з машин ними перетворювачами низку переваг (бльш високий ККД, вдсутнсть шуму тощо). Розглянемо основн типи джерел високочастотного зварюва льного струму.

Високочастотний машинний перетворювач так само, як звичайний машинний зварювальний перетворювач, явля собою пристрй, який скла даться з двох електричних машин, що мають спльний вал та розташован, як правило, в спльному корпус.

Струм частотою 8...10 кГц вироблються ндукторним генератором (див. гл.3). Частота струму, яку створю генератор, визначаться виразом Zn f =, (7.1) де Z - кльксть зубцв ротора;

n - частота обертання якоря приводного двигуна, хвЦ1.

Номнальну потужнсть ндукторного генератора можна отримати лише при мнсному навантаженн. При активному, а тим бльше при нду ктивному навантаженн зовншня вольт-амперна характеристика генерато ра ма рзко спадний характер. Це пояснються тим, що при високих час тотах струму та конструктивних особливостях ндукторних машин внутр шнй опр обмотки статора дуже великий. Внаслдок цього струм коротко го замикання мало перевищу номнальний струм генератора, а для деяких типв генераторв менше за нього. Тому високочастотн ндукторн генера тори здатн вддавати номнальну потужнсть лише при активно-мнсному навантаженн.

Великий внутршнй опр ндукторних генераторв, який особливо зроста при пдвищенн частоти та потужност, приводить до того, що ЕРС генератора не забезпечу досягнення номнальних режимв через збуджен ня полюсв котушкою збудження. Тому для деяких типв ндукторних ге нераторв передбачено компенсацю внутршнього падння напруги шля хом застосування додаткового конденсатора, який вмикаться послдовно з обмоткою статора. Але при цьому виника низка проблем, яка вимага за стосування певних заходв.

По-перше, при послдовно ввмкнутому в коло генератора конденса тор напруги на навантаженн та на затискачах генератора неоднаков можуть стотно вдрзнятися одна вд одно. При цьому, якщо напруга на навантаженн, що ма мнсний характер, дорвню номнальнй, то на за тискачах генератора вона буде значно бльшою, а це не припустимо за умов електрично мцност золяц та охолодження залза статора. Тому при використанн послдовного конденсатора коефцнт потужност навантаження cos повинен мати ндуктивний характер.

По-друге, якщо для ндукторного генератора без послдовного кон денсатора безпечн коротк замикання через невелику рзницю мж значен нями струмв номнального та короткого замикання, то при використанн послдовного конденсатора струм короткого замикання стотно зроста.

Струм короткого замикання в цьому випадку розраховуться за формулою UГ к.з =, (7.2) Х0 - ХС де UГ - напруга на затискачах генератора;

Х0 - внутршнй опр генератора;

ХC = - реактивний опр послдовного конденсатора С при частот 2fC струму f.

У випадку, коли реактивний опр послдовного конденсатора буде по рвняний з внутршнм опором генератора, струм короткого замикання прямуватиме до дуже великих значень, а напруга на затискачах генератора при короткому замиканн необмежено зростатиме. У звТязку з змною ма гнтних властивостей залза магнтопроводв генератора розпочнеться про цес самозбудження генератора (процес "ферорезонансу"), який неможливо припинити навть вимиканням струму збудження. Як правило, цей процес закнчуться пробом золяц та виходом генератора з ладу. Для запоб гання цьому явищу мнсть послдовного конденсатора необхдно робити такою, щоб його реактивний опр був значно меншим за внутршнй опр генератора, тобто ХС = (0,5Е0,6)Х0. На затискачах генератора слд встано вити розрядник, що закорочу затискач генератора при напруз, яка значно перевищу номнальну напругу генератора.

Технчн характеристики деяких електромашинних перетворювачв частоти наведен в дод.2 (див. табл.2.7).

Лампов генератори це - пристро, як перетворюють струм промисло во частоти на струм високо частоти за рахунок використання багатоелек тродних (у бльшост випадкв триелектродних) вакуумних ламп та коли вальних контурв.

При високочастотному зварюванн металв лампов генератори вико ристовують головним чином для генерац струмв частотою бльше 60 кГц. До складу лампового генератора входять так вузли: вхдний при стрй комутац, анодний трансформатор, високовольтний випрямляч, блок генераторно лампи, анодний коливальний контур.

Вхдний пристрй комутац та анодний трансформатор мають кон струкцю, яка принципово не вдрзняться вд аналогчних пристров по тужних промислових електротехнчних установок.

Як випрямн елементи високовольтного випрямляча використовують ся доди або тиристори. У лампових генераторах, що живляться вд мереж 380 В, випрямляч збраний на додах, а регулювання здйснються за допо могою тиристорв з боку нижчо напруги силового (анодного) трансформа тора (рис.7.5,а).

У потужних лампових генераторах (600 кВт та бльше), що живляться вд високовольтно мереж, застосовуються тиристорн випрямляч (рис.7.5,б). Силовий блок випрямляча збраний за трифазною мостовою схемою з шстьма керованими плечима V1...V6. Ус плеч випрямляча з бран за однаковою схемою та мстять деклька десяткв послдовно ввмк нутих тиристорв.

Послдовно з кожним плечем увмкнут дросел насичення для зни ження швидкост наростання струму через тиристори пд час вмикання.

Система керування забезпечу подачу до плеча випрямляча мпульсу керування, синхронзованого з мережею високо напруги.

Рис. 7.5. Спрощен принципов схеми головних кл керованих випрямлячв по тужних лампових генераторв:

а - напвпровдников доди на сторон вищо напруги, тиристорний регулятор на сторон нижчо напруги анодного трансформатора;

б - тиристорний випрямляч при живленн високовольтною напругою: V1...V6 - високовольтн вентил;

АТ - анодний трансформатор;

ТрР - тиристорний регулятор;

L - дросель;

БК - блок керування Найбльш важливою частиною лампового генератора електронна лампа. У потужних лампових генераторах використовуються виключно триелектродн вакуумн лампи - троди. У цих лампах електрони рухають ся пд впливом результуючого поля, що визначаться потенцалами стки та анода вдносно катода, причому напруга сткаЦкатод д на потк елек- тронв сильнше, нж напруга анодЦкатод.

Принцип роботи лампового генератора можна розглянути на приклад схеми генератора з незалежним збудженням (рис.7.6).

Рис. 7.6. Схема генератора з незалежним збудженням В анодне коло трода ввмкнут коливальний контур та джерело по стйного струму Еа, зашунтоване мнстю. До стки подано постйну напру гу змщення Ез та змнну високочастотну напругу збудження uзб = = Uзб sin t. Залежнсть миттвих значень анодного струму а вд значення напруги мж сткою та катодом ес = Ез + Uзб cos t визначатиметься за ст ковою характеристикою лампи при вдповднй аноднй напруз Еа.

Залежно вд значення сткового змщення Ез та амплтуди напруги збудження Uзб можлив два режими коливань:

1. Режим коливань першого роду (рис.7.7,а). У цьому випадку Ез пдбираться так, що робоча точка лежить на висхднй длянц стково ха рактеристики трода, а амплтуда Uзб така, що стков напруги не виходять за меж стково характеристики по ос абсцис. Характер змни анодного струму та форма його криво вдповдають характеру змни та форм криво напруги збудження. Анодний струм може розглядатися як сума двох скла дових: постйно а0 та змнно з амплтудою а1.

Коливання першого роду неекономчн, тому такий режим у потужних генераторах не використовуться.

2. Режим коливань другого роду (рис.7.7,б). Величини Ез та Uзб спввдносяться мж собою так, що сткова напруга виходить улво за меж висхдно частини стково характеристики анодного струму. При цьому анодний струм ма вигляд послдовних мпульсв косинусодально форми.

Залежно вд спввдношення Ез та напруги зсуву статично характеристики трода Ез' кут вдсчки анодного струму може змнюватися в достатньо широких межах:

cos = Е з - Е з'. (7.3) U зб Рис. 7.7. Форма анодного струму та напруги:

а - режим першого роду;

б - режим другого роду з цього спввдношення видно, що з зменшенням Uзб кут вдсчки збльшуться при Uзб = Ез - Ез' ста рвним 180 ел. град, тобто лампа пе реходить у режим коливань першого роду.

Форма криво анодного струму ма достатньо складний характер, який можна представити у вигляд суми постйно та гармончних складових.

Для забезпечення оптимальних кутв вдсчки анодного струму, при яких досягаться найбльший ККД генератора, необхдно правильно пд брати значення сткового змщення Ез. Встановлено, що оптимальний кут вдсчки = 65Е80 ел. град, тому для його досягнення слд зсунути робо чу точку на стковй характеристиц генераторно лампи влво (див.

рис.7.7). Це можна зробити за допомогою спецального активного опору (гридлка), ввмкнутого в коло, або подачею постйно напруги вд окремо го джерела. Внаслдок того, що стковий струм мстить постйну складову, протка по зовншньому колу вд виводв стки до катода, проходження ц складово через гридлк забезпечу появу негативно вдносно катода напруги на стц. Сткове змщення автоматично регулюватиметься залеж но вд значення сткового струму. Це особливо важливо для генераторв з самозбудженням, як головним чином застосовуються для зварювання.

У цих генераторах частина напруги анодного контуру податься назад до стки за допомогою зворотного звТязку. Внаслдок того, що при зварю ванн, термообробц та спорднених процесах активний та реактивний опр навантаження , вдповдно, всього коливального контуру змнюються, вд буваться змна резонансно частоти контуру. За рахунок зворотного звТязку частота коливань автоматично змнються так, що пдтримуться оптимальний режим роботи генераторно лампи.

Залежно вд будови генератора анодний контур може виконувати од ночасно функц й навантажувального: це так звана одноконтурна схема;

якщо струм високо частоти вд анодного контуру податься до навантажу вального контуру, то мамо двоконтурну схему конструктивного виконан ня генератора.

Для живлення лампових генераторв принципово можливе застосу вання також двох схем: послдовно та паралельно. Послдовна схема жи влення (див. рис.7.6) характеризуться тим, що в нй шляхи постйних та змнних струмв не роздлен.

Оскльки випрямляч, який живить схему, ввмкнутий послдовно з ко ливальним контуром, то через нього протка не тльки постйна, а й висо кочастотна складов анодного струму, що неприпустимо. Тому джерело живлення лампи обовТязково повинно шунтуватися достатньо великою м нстю. Послдовна схема проста, але в джерелах живлення для високочас тотного зварювання не використовують через те, що коливальний контур (як частина зварювального нструмента) в такй схем перебува пд по вною постйною напругою вдносно корпусу, а це небезпечно для обслуго вуючого персоналу.

В установках для високочастотного зварювання застосовують парале льну схему, в якй шляхи постйно та змнно складово струму роздлен.

Генератори випускаються за одноконтурною або двоконтурною схемами (рис.7.8).

Рис. 7.8. Одноконтурна (а) та двоконтурна (б) схеми лампових генераторв для зварювання струмом високо частоти У цих схемах постйна складова анодного струму не заходить у коли вальний контур, тому що протка вд джерела живлення (випрямляча) че рез дросель Lб та лампу, а змнн складов проходять через розподльний конденсатор Ср, коливальний контур та лампу. Шлях до випрямляча м пе рекрива дросель Lб з великою ндуктивнстю.

В одноконтурнй схем (рис.7.8,а) коливальний контур складаться з котушки ндуктивност L1 та конденсатора С1. Котушка ндуктивност L одночасно первинною обмоткою високочастотного зварювального трансформатора. Вторинною обмоткою цього трансформатора служить ко тушка ндуктивност L2. До виводв вторинно обмотки пдключаться зва рювальний ндуктор. Виводи з котушки L1 призначен для добору оптима льного екввалентного опору контуру та коефцнта зворотного звТязку.

Таку схему доцльно використовувати у випадку, коли зварювальний пристрй-ндуктор розмщуться безпосередньо поблизу лампового генера тора, тому що вихдн параметри коливального контуру значною мрою за лежать вд параметрв навантаження.

У двоконтурнй схем генератор значно менше чутливий до змни па раметрв навантаження в процес зварювання та допуска вддалення зва рювального пристрою на 10...15 м вд генератора. Але так схеми бльш складн, а вдповдно й дорожч. У двоконтурнй схем на рис.7.8,б плавне регулювання коефцнта зворотного звТязку забезпечуться шляхом засто сування трансформаторв зворотного звТязку Lз.з з рухомими одна вдносно друго обмотками та плавним регулюванням звТязку мж контурами за ра хунок використання рухомо короткозамкнено котушки Lк. Це да змогу досягти достатньо точно настройки режиму генератора при змн наванта ження в широких межах, але при цьому ускладнються конструкця гене ратора.

Наведен на рис.7.8 схеми не вичерпують усх можливих варантв ви конання, але вони принциповими для бльшост генераторв, як викорис товуються в промисловост. Технчн характеристики лампових генерато рв, що серйно випускаються та використовуються для зварювання стру мом високо частоти, наведен в дод.2 (див. табл.2.7).

Останнм часом для отримання струму частотою до 10 кГц для цлей електротермчно обробки металв промисловсть випуска тиристорн пе ретворювач високо потужност.

До складу тиристорного перетворювача входять напвпровдниковий випрямляч, а також апаратура керування та комутац, тиристорний нвер тор, до виходу якого пдключаться навантажувальний контур з зварюва льним ндуктором.

Головною частиною тиристорного перетворювача тиристорний н вертор, який перетворю постйний струм у струм високо частоти (доклад но роботу нверторного перетворювача розглянуто в гл.8).

У промисловй практиц застосовують достатньо велику кльксть електричних схем тиристорних перетворювачв частоти. Одню з них мостова схема з подвонням частоти, на основ яко серйно випускаться генератор СУГЗ-100/10 потужнстю 100 кВт, частотою 10 кГц. Функцона льну схему цього перетворювача наведено на рис.7.9.

Рис. 7.9. Функцональна схема генератора середньо частоти СУГЗ - 100/10:

ПК - пристрй керування;

БГП - блок готовност та пуску;

БВК - блок вихдних каскадв;

БЗГ - блок генератора, що зада сигнал;

БТ - блок трансформаторв;

БР - блок регулювання.

Схема складаться з таких функцональних частин: силово схеми, яка вмщу керований випрямляч та нвертор, кола комутац, пристро керу вання, регулювання та захисту. Напруга 380 В промислово частоти через рубильник Q та автомат F податься до входу керованого випрямляча В.

Випрямлена напруга 485...520 В через дросель фльтра L податься до вхо ду нвертора, в якому вона перетворються в змнну напругу пдвищено частоти. нвертор складаться з двох однофазних моств 1 та 2, ввмкну тих паралельно. Навантаження Н пдключаться через розподльний кон денсатор Ср у коло подвоння частоти.

мпульси керування на тиристори двох моств нвертування подаються з зсувом, що регулються в межах 0...180 ел. град, завдяки чому можна плавно змнювати вихдну напругу (потужнсть) генератора при постйнй напруз випрямляча.

Розглянемо роботу одного мосту, що нверту.

В одну дагональ мосту 1 увмкнутий контур комутац, що склада ться з котушки ндуктивност Lк та конденсатора комутац Cк. У другу д агональ мосту через розподльний конденсатор Ср увмкнуте навантажен ня. Власна частота контуру, що утворений котушкою ндуктивност Lк та конденсаторами Ск Ср, близька до подвйно частоти перемикання тирис торв (частоти завдання).

Перед подачею мпульсв керування на тиристори нвертора розпод льний конденсатор Ср заряджений до напруги випрямляча за рахунок того, що подача мпульсв керування на тиристори нвертора вдбуваться авто матично з певною часовою затримкою.

мпульс вдкриття податься до тиристорв VS1, VS4 мосту, що нвер ту. У контур "LкЦCкЦCp - навантаження" вдбуваться коливальний про цес. Зворотна пвхвиля струму протягом деякого часу t0 замикаться через той самий контур "LкЦCкЦCp - навантаження" та через зворотн доди VD1, VD4. При цьому забезпечуться закриття тиристорв, що робить неможли вим подальший розвиток коливального процесу.

У кнц нтервалу провдност конденсатор комутац Ск перезарядить ся полярнсть напруги на ньому змниться на зворотну вдносно початко во. У момент часу t = T/2 (половина пероду частоти завдання) подаються мпульси вдкриття на тиристори VS2, VS3 через коло "LкЦCкЦCpЦ навантаження" знову проходить струм. Наприкнц цього пвпероду стан схеми вдповдатиме початковому.

Таким чином, частота струму навантаження вдвч вища за частоту подач мпульсв керування нвертором.

Форма напруги на навантаженн близька до синусодально, а зна чення залежить вд куту зсуву фаз моств, що нвертують, та опору наван таження.

Трансформатор струму Т4 та трансформатор напруги Т5 забезпечують зворотний звТязок вдповдно за струмом та напругою.

До головних переваг тиристорних перетворювачв частоти порвняно з електромашинними перетворювачами належать: високий ККД, який мало залежить вд завантаження перетворювача, та вдсутнсть рухомих частин повТязаного з цим шуму, а також постйна готовнсть до роботи.

7.3. Джерела живлення для електронно-променевого зварювання Джерело живлення для електронно-променевого зварювання (ЕПЗ) входить до складу енергетичного комплексу установки поряд з ншою апа ратурою, призначеною для формування пучка електронв з заданими па раметрами та керування його потужнстю й положенням вдносно зварю вального стику.

Для живлення електронних гармат застосовують деклька автономних джерел (рис.7.10): високовольтне (10...100 кВ) - для подач на прожектор гармати та вирб напруги прискорення;

живлення розжарювання катода;

живлення прикатодного електрода;

живлення нзи фокусування;

живлен ня системи, що вдхиля електронний струмнь.

Рис. 7.10. Загальна принципова електрична схема джерела живлення електронно гармати:

РН - регулятор напруги;

ВБВ - високовольтний блок випрямляча напруги при скорення;

БР - блок розжарювання;

БЕК - блок електроду керування;

БЛФ, БЛВ - блоки нз фокусування та вдхилення електронного струменя До кожного з цих джерел ставляться специфчн вимоги, обумовлен технологчним процесом ЕПЗ.

Головна вимога до високовольтних джерел поляга в отриманн стаб зованих вихдних параметрв, зокрема напруги прискорення. Припустиме вдхилення ц напруги вд номнального значення не повинно перевищу вати 3 %. Для забезпечення таких умов зварювання високовольтн дже рела обладнують стаблзаторами напруги, як знижують коливання напру ги прискорення.

Процес ЕПЗ також чутливим до пульсац випрямлено напруги. За лежно вд типу гармати коефцнт пульсацй не повинен перевищувати 0,1...5 %. Для випрямляння струму у високовольтних джерелах використа но головним чином трифазну мостову схему.

З точки зору технолог, джерело живлення зварювально електронно гармати повинне забезпечувати плавне регулювання потужност електрон ного пучка. Найбльш припустиме регулювання шляхом змни напруги прискорення. Для цього в джерелах застосовують регулятори напруги рз них типв, наприклад автотрансформатори.

Електрична схема джерела розжарювання катода визначаться спосо бом його нагрвання. Для регулювання потужност електронного пучка ви користовують подвйну настройку: змною напруги прискорення та вста новленням рзно температури пдгрву катода.

Джерело живлення прикатодного електрода (модулятор) призначене для регулювання струму електронного пучка, роботи гармати в мпульс ному режим, плавного зниження струму пучка при заварюванн кратера шва тощо. Як модулятор часто використовують напвпровдников випря мляч з високою стаблзацю напруги ( 1,5 %) та мнмальною пульсац ю (0,3...0,5 %). Вихдна напруга в таких джерелах плавно регулються вд нуля до номнального значення.

Для перодичного запирання гармати в мпульсному режим роботи в коло живлення прикатодного електрода вмикаться переривник, наприклад мультивбратор. Внаслдок того, що розмри зварювально ванни шва при ЕПЗ залежать вд стабльност струму в нз фокусування, навть мала зм на його приводить до змни фокусно вдстан електронного пучка. Крм того, висока стабльнсть струму в нз вдхилення необхдна для забезпе чення пересування електронного пучка строго по ос стику.

Тому головн вимоги до джерела живлення електромагнтних нз мають бути такими: висока стаблзаця вихдно напруги з мнмальною пульсацю;

можливсть регулювання струму в нзах у широких межах;

можливсть застосування систем слдкування за густиною струму в плям нагрву та спрямуванням пучка електронв по стику.

Для живлення електромагнтних нз широко застосовують малопо тужн стаблзован випрямляч з мнмальною пульсацю. Стаблзатори дають змогу плавно регулювати силу струму в нз в межах 15...250 мА.

При коливаннях напруги в мереж живлення 220 10 В точнсть стаблза ц струму склада 0,05 %.

7.4. Джерела живлення для плазмових технологй обробки матералв Спецалзован джерела живлення для плазмових процесв (мкроплаз мового зварювання, рзання, напилення) повинн забезпечувати стйке го рння дуги, сталсть робочих параметрв. Горння стиснуто дуги супро воджуться пульсацями струму й напруги, що викликан рзними термо динамчними коливаннями, схемою випрямляння та ншими збуреннями.

Тому ВАХ тако дуги явля собою не ню, а смугу, ширину яко визна чають амплтуди коливань, що мають мсце. У звТязку з цим дйсна зовн шня ВАХ джерела живлення (з урахуванням пульсац струму) також не ню, а смугою, ширина яко залежить вд схеми випрямляння.

Специфка технолог мкроплазмового зварювання ставить до джере ла живлення так основн вимоги: надйне збудження та горння зварюва льно дуги як у безперервному, так в мпульсному режимах на прямй та зворотнй полярност в широкому дапазон зварювальних струмв, почи наючи з 0,3...0,5 А, з регулюванням частоти та скважност. Джерела жив лення повинн мати гперболчну або пологоспадну зовншню характерис тику.

В ЕЗ м.к.О.Патона розроблен унверсальн джерела живлення для мкроплазмового зварювання з унфкованих блокв. Структурн схеми цих джерел подбн до структурних схем джерел живлення для аргонодугового зварювання вдрзняються тльки вхдними та вихдними параметрами, а також габаритними розмрами та масою.

Джерело живлення МПА-80 унверсального типу призначене для мк роплазмового зварювання як у режим постйного струму, так в мпульс ному режим мпульсами прямо полярност виробв з корозйно-стйких сталей. Амплтуда та тривалсть мпульсв встановлються залежно вд ви мог технолог зварювального процесу. Для забезпечення мпульсного ре жиму джерело обладнане керованим тиристорним блоком, який збраний за двопвперодною схемою. Кожного пвпероду ввмкнутий один з тири сторв.

Джерело живлення МПУ-5 також унверсальне. Його особливстю можливсть зварювання постйним струмом, в мпульсному режим на прямй та зворотнй полярност та змнним струмом, а також мкроплазмо вого зварювання легких сплавв постйним струмом мпульсами зворотно полярност. Для цього передбачен два тиристорних комутатори, як вми каються до роботи перемикачем прямо та зворотно полярност, розташо ваним на панел керування. Джерело МПУ-5 ма розширений дапазон зва рювального струму (2...100 А).

Дослдження встановили: найкращими зовншнми статичними ВАХ джерела живлення для плазмового рзання та напилення крутоспадн або "штиков", адже при таких характеристиках при змн напруги дуги не вд буваться помтних коливань сили струму. Це значно пдвищу стабль нсть технологчного процесу. Тому для живлення плазмотронв викорис товують джерела живлення, як повинн вдповдати низц специфчних вимог, повТязаних з х динамчними властивостями.

По-перше, електромагнтна стала зварювального кола ма бути доста тньою з тим, щоб усунути рзк стрибки струму, як виникають пд час ко ливань напруги дуги. Одночасно електромагнтна стала кола керування повинна бути якнайменшою, щоб була можливсть автоматичного регулю вання сили струму, наприклад, за будь-яким технологчним параметром.

По-друге, джерела живлення повинн забезпечувати плавне регульо ване з бгом часу наростання струму на початку процесу вд мнмального до заданого та плавне зниження його в кнц.

По-трет, крм цих, специфчних, вимог ставляться й загальн: висок значення ККД та коефцнта потужност, найменш габарити, маса тощо.

Крутоспадн та "штиков" зовншн ВАХ у випрямлячах для плазмо вих технологй формуються шляхом застосування таких же технчних р шень, як в джерелах для аргонодугового зварювання: використанням дро селв насичення, схем з тиристорними випрямними блоками, зворотних звТязкв за струмом, трансформаторв з спадною зовншньою характерис тикою та нших.

Для плазмового рзання та напилення серйно випускаються в Укран та кранах СНД установки таких типв: АПР, ВПР, АВПР, ИПР, ВПТМ, "Украна-2" та подбн. Технчн характеристики деяких джерел наведено в дод.2 (див. табл.2.8).

Джерело живлення ИПР-120/600 (рис.7.11) явля собою випрямляч з дроселем насичення, призначений для плазмового рзання металу. Стрижн дроселв L намагнчуються робочим струмом, який ма один напрямок.

Дросел насичення обладнан двома обмотками керування. Обмотка керу вання дроселя L2 живиться вд незалежного джерела пдмагнчу дросель насичення. Обмотка L1, яка розмагнчу дросель, живиться вд двох дже рел: випрямляча U, напруга якого пропорцйна сил струму дуги, та випрямного моста VD1...VD6, напруга якого пропорцйна напруз дуги.

Обидва джерела ввмкнут вдповдно. Ампер-витки L2 бльше за L1. Регу лятором струму змнний резистор R1.

У початковий момент часу з ростом струму та паднням вихдно напруги джерела зменшуться сила струму в обмотц L1 та зб льшуться дя пдмагнчу вання обмотки L2. Джере ло живлення в цю мить ма жорстку характеристику, тобто величина напруги мало залежить вд сили струму. При подальшому зростанн сили струму на пруга, що живить обмотку L1, зроста пропорцйно сил струму дуги дросель насичення розмагнчуть ся, внаслдок чого зовнш ня характеристика джерела ста круто спадною. Дро Рис. 7.11. Спрощена принципова електрична сель у процес розрзуван схема випрямляча ИПР 120/ ня металу постйно пд триму величину струму.

Параметрична стабл заця випрямленого струму в дапазон змни напруги дуги використовуть ся у випрямлячах ВПР-602, ВПР-403. Але для збльшення довжини круто спадно длянки зовншньо ВАХ у цих джерелах разом з обмоткою керу вання намотано деклька виткв, що ввмкнут в зварювальне коло та вико нують роль негативного зворотного звТязку за струмом.

Загальним недолком джерел з дроселями насичення велика маса та низький коефцнт потужност. У тиристорних випрямлячах, наприклад ти пу ВПТМ, ц недолки усунут. Випрямляч (рис.7.12) складаться з силового знижувального трансформатора Т з жорсткою ВАХ, двох випрямних моств (головного, збраного на тиристорах VS1...VS6, та допомжного - на додах VD1...VD6), згладжувального дроселя з додом VD7, блока фазового керу вання тиристорами (БФК), блока зворотних звТязкв (БЗЗ) блока пдпалю вання плазмотрона (БП).

Рис. 7.12. Схема тиристорного випрявляча типу ВПТМ Допомжна (чергова) дуга збуджуться за допомогою осцилятора бло ка БП та живиться вд допомжного моста через резистор обмеження R1.

Допомжна дуга, що горить мж катодом К та соплом С, одразу ж переки даться до виробу, який обробляться, В утворю "пдкладку" головно робочо дуги. Ця дуга живиться вд некерованого допомжного моста через баластний резистор R2. При подальшому зростанн струму БФК вдкрива тиристорний мст, який прийма на себе живлення робочо стиснено дуги.

Силу робочого струму визнача кут вмикання тиристорв. Зовншн ВАХ джерела форму БЗЗ так само, як в тиристорних зварювальних випрямля чах. За такою схемою побудован тиристорн апарати, АПР-402, УПР-201, "Кив-2" та нш.

Для установок плазмового напилення типу "Украна-2" використову ться тиристорне джерело живлення з напругою холостого ходу 470 В та номнальною силою струму 320 А (рис.7.13,а).

У джерел живлення застосовано унверсальну блочну систему регу лювання, подбну до випрямлячв типу ВДУ. Блоки фазового керування тиристорами (БФК), регулятор струму (РС) та датчик струму (ДС) вико нують так ж функц. Блок керування (БК) керу послдовнстю робт бло кв установки. Блоки регулювання виконан на мкросхемах. Для пдви щення надйност роботи джерела живлення у схему введений блок захисту (БЗ).

Чергова дуга збуджуться мж катодом К (див. рис.7.13,а) та першим анодом А1, а робоча - мж катодом К та другим анодом - А2 (соплом). Та ким чином, перший анод гра роль мжелектродно вставки, яка розтягу робочу дугу та пдвищу напругу в нй.

Розглянемо принципову електричну схему пуску цього плазмотрона (рис.7.13,б). Псля вмикання автоматичного вмикача QF та кл керування натисканням пусково кнопки S1 замикаться коло котушки контактора К1, який контактами К1:1пдключа джерело живлення (ДЖ) до плазмотрона, а блок-контактами К1:2 шунту кнопку S1. Кнопкою S2 ("Пдпал") замика ться коло котушки контактора К2, який контактами К2:2 замика коло чергово дуги. Контакти К2:3 вимикають вольтметр PV (з метою його за хисту вд високочастотного розряду), К2:1 вмикають осцилятор паралель ного вмикання G.

Рис. 7.13. Функцональна схема тиристорного джерела живлення установки пла змового напилення "Украна-2" (а) та схема керування плазмотроном з двома анодами (б) Вдбуваться скровий розряд 1 (див. рис.7.13,б) мж катодом К та пер шим анодом А1, який збуджу чергову дугу 2, що живиться джерелом ДЖ, мж катодом К та першим анодом А1. Силу струму чергово дуги обмежу резистор R. Чергова дуга 2 збуджу робочу (основну) 3, яка горить мж ка тодом К та другим анодом А2.

Коли сила струму робочо дуги досягне величини спрацювання стру мового реле КА, останн своми контактами КА:1 розрве коло котушки контактора К2. Внаслдок цього вимикаться осцилятор G, коло чергово дуги та вимикаться вольтметр PV. З виходом на заданий режим роботи в плазмовий струмнь 4 податься порошок та розпочинаться процес напи лення поверхн 5. Процес напилення припиняться натисканням кнопки S3, яка розрива коло котушки контактора К1. Перед натисканням кнопки S слд знизити силу струму дуги за допомогою регулятора струму.

Джерело живлення установки "Украна-2" захищене вд розряду осци лятора дроселем L та конденсаторами С1, С2. Дросель L, крм того, змен шу стрибки струму пд час перехдних режимв роботи.

Контрольн питання 1. Чим принципово вдрзняються умови стйко роботи енергетично системи при електрошлаковому зварюванн вд роботи системи при дуго вому зварюванн?

2. Як регулюються вихдн параметри джерел живлення для елект рошлакового зварювання?

3. З яких функцональних блокв складаються джерела живлення для зварювання струмом високо частоти?

4. За допомогою яких схемних ршень генеруться струм високо частоти?

5. У чому полягають особливост джерел живлення для електронно променевого зварювання, плазмових технологй обробки металв?

Глава НВЕРТОРН ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ ДЛЯ ДУГОВОГО ЗВАРЮВАННЯ нверторн джерела живлення для зварювання (ДЖ) останнм часом використовуються достатньо широко у свтовй зварювальнй технц. Мал розмри та маса, мала нерцйнсть, полпшен динамчн властивост ДЖ вигдно вдрзняють х вд традицйних технчних ршень джерел живлен ня. Поняття "нвертор" походить вд латинського inverto - перевертаю, змнюю. нвертори використовують у багатьох галузях технки, у тому числ у рзних радо- та електротехнчних промислових установках та сис темах. Так, у радотехнц нвертор - це електричне коло або електронний пристрй, на виход якого амплтуда, полярнсть або фаза електричних сиг налв протилежн вхдним (наприклад, фазонвертор). В обчислювальнй технц нвертор - елемент ЕОМ, що реалзу логчну операцю заперечен ня (не "А"), або розвязувальний пдсилювач, який викону математичну операцю нвертування (множення на "Ц1"). нвертор в електротехнц - це пристрй для перетворення постйного струму в змнний. нвертори вико ристовують для живлення споживачв змнного струму в умовах, коли диним джерелом енерг акумуляторна батарея (наприклад, бортов дже рела живлення);

у керованому електропривод змнного струму з частот ним керуванням;

на електротранспорт (залзничний, метро);

для живлення рзних технологчних установок, як споживають нестандартну частоту (електротермя, ультразвукова обробка, електромагнтне перемшування рзних металв тощо). пх застосовують також для перетворення постйного струму одного рвня у постйний струм ншого рвня. Зварювальн нвертори умовно належать до ц групи перетворювачв.

нверторн джерела живлення набули останнм часом широкого за стосування при дуговому зварюванн плавким та неплавким електродами, ультразвуковому та мкроплазмовому зварюванн, контактному зварюванн деталей мало та середньо товщини. У перспектив можливе використання джерел живлення на основ потужних високочастотних нверторних пере творювачв для електрошлакового зварювання та зварювання пд флюсом.

8.1. Принцип роботи та схемн ршення нверторв струму напруги нвертором струму називаться нвертор, повТязаний з джерелом живлення через згладжувальний дросель так, що ключ нвертора переми кають струм. Як ключ в нверторах струму використовують тиристори або транзистори. Для комутац ключв-тиристорв паралельно навантаженню пдключаться комутуючий конденсатор. За способом пдключення кон денсатора до навантаження так нвертори називаються також паралельни ми.

На рис.8.1,а наведено схему однофазного мостового паралельного нвертора стуму. Через велику ндуктивнсть згладжувального дроселя Ld вхдний струм нвертора id (струм джерела E) будемо вважати деально згладженим. При вмиканн тиристорв VS1 та VS4 за допомогою мпульсв вд системи фазового керування, не показано на рисунку, утворються контур проткання струму EdЦLdЦVS1ЦRнЦVS4Ц -Ed. Спрямування струму у дагонал мосту показано на рисунку. При вмиканн VS2 VS3 струм змню сво спрямування. Вхдний струм нвертора d завдяки перодичному перемиканню, що здйснються тиристорами, перетво рються в дагонал мосту в змнний струм прямокутно форми (рис.8.1,б).

Рис. 8.1. Схема (а) та часов даграми (б) однофазного паралельного мостового нвертора струму При активному характер навантаження Rн напруга на конденсатор UС = Uн внаслдок постйност струму i = Id змнються за експо ненцальним законом з постйною часу = RнC в кнц нтервалу, коли ти ристори VS1 таVS4 вдкрит, ма полярнсть, вказану на рис.8.1,а. У мо мент t2 сигнал керування податься на керуюч електроди тиристорв VS та VS3.При х вдкритт комутуючий конденсатор С ста пдключеним па ралельно до обох тиристорв VS1 та VS4, як ранше проводили струм. По лярнсть напруги на конденсатор така, що напруга на вентилях при цьому ста зворотною, струм через VS1 та VS4 припиняться й тиристори вдновлюють сво замикаюч властивост. При t > t3 напруга ua мж анодом й катодом вентилв через перезарядку конденсатора знову ста позитив ною.

При t = t4 знову вдбуваться вмикання тиристорв VS1 та VS4 ви микання VS2 та VS3. У данй схем ма мсце одноступенева комутаця струму, коли струм з одного силового тиристора одразу ж переводиться на другий.

Форма й величина вихдно напруги нвертора та час закриття тири сторв залежать вд режиму нвертора, що визначаться постйною часу.

Чим бльше, тим повльнше змнються напруга на навантаженн, закон змни наближаться до нйного, а форма напруги uн наближаться до трикутно. Напруга ud на дагонал мосту у будь-який момент часу дорвню напруз на закритому вентил. Пд час роботи вентиля VS2 ud дорвню ua1, тобто напруз на вентил VS1, а при вдкритому тиристор VS4 ud = ua3.

Середн значення ud, якщо знехтувати втратами в дросел, дорвню E. При збльшенн (наприклад, при зростанн Rн) збльшуться вдТмна площадка криво ua (штрихова ня на рис.8.1,б) , внаслдок того, що Ed = const, спостергаться зростання додатно площадки та збльшення на пруги uн на навантаженн. Тому зовншня характеристика uн = f(Iн) нвертора струму крутоспадною.

Сильна залежнсть напруги на навантаженн вд навантаження не долком нверторв струму. Для стаблзац напруги на навантаженн викори стовують рзн схемн ршення, серед яких найбльш поширена схема нвертора струму з так званим ндуктивно-тиристорним регулятором (рис.8.2).

У схему однофазного мостового паралельного нвер тора струму додатково введе ний перетворювач, що регулю змнну напругу з ндуктивним навантаженням (елементи VS5, VS6, L).

Якщо змнювати струм IL за допомогою системи керу вання тиристорами VS5 VS Рис. 8.2. нвертор струму з ндуктивно таким чином, щоб кут зсуву тиристорним регулятором мж струмом i та напругою uн залишався постйним, то на пруга на навантаженн Rн буде незмнною при змн струму навантаження.

нвертори струму з ндуктивно-тиристорним регулятором широко ви користовуються у промисловост, вони забезпечують передачу потужност до сотн кловат. Форма вихдно напруги близька до синусодально, за вдяки чому х можна використовувати без фльтрв на сторон змнного струму. При створенн нверторв струму з змнною вихдною частотою виникають труднощ при робот на низьких частотах тому, що з знижен ням частоти необхдно збльшувати мнсть комутуючих конденсаторв.

Для подолання цих труднощв розроблен модифкован схеми нверторв струму, у яких комутаця струму одного тиристора на нший вдбуваться у два етапи. З цю метою у схему вводяться допомжн вентил, але це ускладню електричну схему нверторного перетворювача.

Проте бльш прост ршення у цих випадках забезпечують нвертори напруги.

нвертором напруги називаться автономний перетворювач, у якому змнна напруга на навантаженн утворються в результат його перодичного пдключення за допомогою ключв до джерела постйного струму, причому за допомогою ключв забезпечуться полярнсть мпульсв напруги, що чергуються, на навантаженн. нвертори напруги виконуються на повнстю керованих приладах (транзисторах, двохопе рацйних тиристорах, однооперацйних тиристорах, як обладнан колами комутац).

На рис.8.3,а наведено схему однофазного мостового нвертора на пруги, збраного на повнстю керованих вентилях (звернть увагу на зо- браження тиристора, що запираться).

Рис. 8.3. Схема (а) та часов даграми (б) однофазного мостового нвертора напруги При увмкнутих тиристорах VS1 VS4 та вимкнутих VS2 VS3 на вантаження пдключаться вим кнцем до позитивно шини живлення, а правим - до негативно струм н тече, як показано на рисунку. Якщо VS та VS4 вимкнути, а VS2 та VS3 ввмкнути, то напруга й струм навантажен ня змнять напрям. При активному навантаженн (Lн = 0) струм наванта ження н повторю за формою напругу на навантаженн uн. На рис.8.3,б штриховою ню показан крива струму навантаження iн та вхдного струму нвертора при Lн = 0. Струм iн та напруга uн мають прямокутну форму.

При активно-ндуктивному навантаженн (Lн 0 ) струм навантажен L н ня н змнються за експоненцальним законом з постйною часу =.

R н При запиранн VS1 та VS4 у момент t2, незважаючи на потрапляння вдпираючих мпульсв на VS2 та VS3, струм навантаження iн через при сутнсть ндуктивност Lн прагне зберегти свй напрямок. Для того, щоб псля запирання VS1 та VS4 вдкрити шлях струму навантаження, тири стори шунтують додами VD10...VD40. Тому струм навантаження iн при t2 < t < t3 тече через VD20 та VD30 поверта частку енерг, яка запасена в ндуктивност, назад у джерело Е.

У момент часу t = t3 струм навантаження iн ста рвним нулю, а при t > t3 почина текти у протилежному напрям через VS2 та VS3, на керую чих електродах яких продовжують снувати сигнали вдпирання. Подбно на нтервал t0 < t < t1, тобто псля запирання VS2 та VS3, струм наванта ження тече через VD10, VD40.

Вихдна напруга нвертора напруги через вдносно малу тривалсть процесу комутац (запирання вентилв, навть з урахуванням процесв у комутацйних вузлах, якщо нвертор виконаний на однооперацйних тири сторах, трива не бльше 200 мкс) за формою близька до прямокутно не залежить вд струму навантаження. У звТязку з цим зовншня характери стика нвертора напруги Uн = f(Iн) - жорстка, з малим кутом нахилу.

Вхдний струм нвертора i (рис.8.3,б) при Lн 0 ста знакозмнним, що говорить про перодичний енергообмн мж колом навантаження та джерелом живлення нвертора: нагромаджування енерг в ндуктивност навантаження пд час роботи тиристорв та повернення енерг в джерело на нтервал роботи зворотних додв. Якщо джерело живлення Е явля со бою випрямляч (а саме це ма мсце у зварювальних нверторних джерелах живлення), то для утворення в ньому зворотно провдност, що да змогу прийняти енергю з нвертора, його шунтують конденсатором С велико мност, як показано на рис.8.3,а.

Для регулювання вихдно напруги нверторв напруги або змнюють ЕРС напруги живлення Е, або використовують так зван внутршн засоби.

З цю метою у схем на рис.8.3,а зсувають керуюч мпульси на VS3 та VS4 вдносно керуючих мпульсв на VS1 та VS2 на кут керування (на часових даграмах рис.8.4 наведен нтервали провдност усх тиристорв та форма струму напруги на навантаженн).

На нтервал t0 < t < t1 вдкрит тиристори VS1 та VS4, напруга на на вантаженн uн = E. У момент t1 тиристор VS1 запираться та податься ке руючий мпульс на VS2, в результат чого струм iн замикаться у контур VS4ЦVD20ЦRнLн, а напруга на навантаженн, яке закорочене тиристором VS4 додом VD20, uн = 0. У момент t2 потрапля вдпираючий мпульс на тиристор VS3, VS4 припиня роботу навантаження пдключаться до джерела живлення: uн = ЦE. Внаслдок ндуктивност навантаження деякий час на нтервал t2Еt3 струм iн тече в попередньому напрям по контуру RнLнЦVD30ЦEЦVD20, потм псля спаду струму до нуля при t = t3 вн змню свй напрям тече у контур EЦVS3ЦRнLнЦVS2. Таким чином, у кривй uн(t) зТявляться керована пауза.

Рис. 8.4. Часов даграми струму, напруги та нтервалу провдного стану вентилв у схем на рис.8.3 при регулюванн вихдно напруги Резонансн нвертори використовуються для формування змнно на пруги частотою 0,5...10 кГц. Так нвертори працюють, як правило, на од нофазне навантаження. Схему мостового однофазного резонансного нвертора наведено на рис.8.5,а. У коло навантаження RнLн послдовно ввмкнутий конденсатор С, тому такий нвертор називаться послдовним.

Коло RнLнC явля собою послдовний коливальний контур з резонансною 1 частотою f0 =. Запирання однооперацйних тиристорв у такому 2 LнС нвертор вдбуваться при спаданн струму до нуля в коливальному контур.

Рис. 8.5. Резонансний нвертор з зворотними додами (а) та часов даграми струмв напруги у режим безперервного (б) та перервного (в) струмв У момент t1 (рис.8.5,б) подаються мпульси керування до тиристорв VS1 та VS4, напрямок струму iн у коливальному контур показаний на ри сунку. Конденсатор С заряджаться до напруги Umax, полярнсть яко пока зано на рис.8.5,а. У момент часу t2 струм н контуру, що змнювався за си нусодальним законом, спада до нуля, при цьому VS1 та VS4 запирають ся. Потм напрям струму н змнються на протилежний, цей струм почина текти по контуру ЦЕЦVD40ЦRнLнCЦVD10Ц+E, напруга на конденсатор зменшуться. На нтервал t2...t3 до VS1 та VS4 докладена невелика зворот на напруга, яка дорвню спаду напруги на додах VD10 та VD40, що про водять струм. На цьому нтервал вдновлюються запираюч властивост тиристорв VS1 та VS4. Тривалсть нтервалу t2...t3 ма бути не менше часу вимикання тиристорв. Дал, у момент t3 подаються мпульси керування до тиристорв VS2 та VS3 й струм переходить з додв на ц тиристори. На нтервал t3...t4 струм iн тече по контуру +EЦVS3ЦRнLнCЦVS2Ц ЦE, напруга на конденсатор змню свй знак досяга максимального значення у мо мент t4, коли струм iн зменшуться до нуля. На нтервал t4...t5 струм iн тече через VD20 та VD30, потм процес повторються.

Найбльша потужнсть видляться в навантаженн при частот керу вання нвертора f, що максимально близька до резонансно частоти конту ру f0, але завжди повинна виконуватися нервнсть f0 > f, бо якщо три валсть нтервалв t2...t3 та t4...t5 буде меншою за мнмальну, необхдну для вимикання вентилв, то запирання тиристорв буде недостатньо надйним.

При зменшенн частоти мпульсв керування тиристорв, потужнсть, яка вддаться у навантаження, знижуться. При подальшому зменшенн час тоти f нтервали проткання струму через контур чергуються з безструмо вими паузами (режим перервного струму). Часов даграми у цьому режим наведено на рис.8.5,в. На нтервал t1...t2 працюють тиристори VS1 та VS4, напрям струму вказано стрлкою на рис.8.5,а, потужнсть з джерела живлення передаться до навантаження. У момент t2 струм у контур змню свй знак тече через зворотн доди по контуру ЦЕЦVD40ЦRнLнCЦVD10Ц+E. При цьому навантаження поверта частку енерг, нагромаджено в реактивних елементах, у джерело живлення. На пруга на конденсатор uС зменшуться, але через втрати в контур вона не досяга нульового значення.

У момент t2 струм через доди спада до нуля. Безструмова пауза трива доти, поки у момент t3 не будуть подан мпульси керування на си лов тиристори VS2 та VS3. Пд час безструмово паузи напруга на конден сатор незмнна. У момент t3 розпочинаться формування друго половини пероду вихдно частоти нвертора. При такому режим перервного струму потужнсть у навантаженн менше, а крив струму й напруги на наванта женн бльше вдрзняються вд синусоди, нж у режим безперервного струму. Тому режим перервного струму використовують рдко. Для того, щоб наблизити криву напруги на навантаженн до синусодально, часто паралельно навантаженню вмикають конденсатор. Такий нвертор нази ваться послдовно-паралельним.

Головним недолком тиристорних нверторв порвняно низька час тота перетворювання, яка залежить вд часу вимикання тиристорв. Су часн швидкодюч тиристори з мнмальним часом вимикання 20 мкс до- зволяють отримати граничну частоту лише 5 кГц. нвертування на вищй частот неможливе через ймоврнсть виникнення аварйного режиму, який називаться перекиданням нвертора (коротке замикання на виход нверторного перетворювача). Робочу частоту тиристорного нвертора можна пдвищити, якщо зробити його багатокльцевим. Але цей шлях не можна визнати ефективним, оскльки стотно ускладнються схема нвертора вдповдно знижуться його надйнсть. Тому на провдних свтових фрмах, як випускають зварювальн джерела живлення, вддають перевагу бльш швидкодючим транзисторним нверторам.

Сучасн потужн транзистори в порвнянн з тиристорами мають вищ комутуюч властивост й можуть забезпечити частоту нвертуючо напруги й струму до 100 кГц. У табл.8.1 наведено порвняльну характери стику силових напвпровдникових приладв, як можуть бути використан як ключ для нверторних джерел живлення.

Найкращ характеристики в цлому мають транзистори IGBT, що ви пускаються багатьма провдними фрмами свту. пх широко застосовують в нверторнй технц завдяки легкост керування, здатност стйко працюва ти з пковими струмовими навантаженнями, широкй област безпечно ро боти, стйкост до перенапружень.

Таблиця 8.1 Основн параметри напвпровдникових приладв Транзистори Бполярний Польовий Бполярний з Параметри Тиристор ВJТ MOSFET зольованим за твором IGBT Струм, А 400(4) 600(4) 100(3) 600(4) Робоча напруга, В 2500(4) 1200(4) 500(3) 1200(4) Час вимикання, мкс 20(3) 5(4) 0,3(5) 1(5) Легксть керування (3) (4) (5) (5) Примтка. У дужках наведен умовн оцнки характеристик за 5-бальною шкалою.

8.2. Схеми нверторних перетворювачв зварювальних джерел живлення Транзисторн нвертори як сучасн потужн перетворювач струму в зварювальних джерелах живлення за принципом побудови розподляються на однотактн та двотактн. В однотактних перетворювачах енергя з ме реж постйного струму передаться навантаженню протягом одного з двох тактв його роботи. У двотактних схемах ця енергя потрапля протягом обох тактв роботи перетворювача. У найпростшому вигляд однотактний нвертор явля собою послдовне зТднання транзистора та навантаження (наприклад, первинна обмотка трансформатора). Транзистор працю у ре жим перемикання з коефцнтом заповнення, який дорвню вдноснй тривалост вдкритого стану транзистора (звичайно = 0,5). При вдкритому транзистор до навантаження прикладено постйну напругу в намагнчувальному контур трансформатора нагромаджуться реактивна енергя. Коли транзистор закритий, ця енергя передаться навантаженню, формуючи мпульс напруги зворотно полярност. Головним недолком од нотактних нверторв несиметрична форма вихдно напруги , як наслдок, пдмагнчування трансформатора постйною складовою струму, що призводить до зростання його габаритних розмрв пдвищених втрат потужност в ньому. Тому область застосування однотактних схем обме жена малопотужними джерелами живлення (десятки ват).

У потужних зварювальних джерелах живлення застосовують дво тактн схеми нверторв. На рис. 8.6,а показано одну з поширених схем си лово частини нверторних джерел живлення з двотактним мостовим пере творювачем.

Рис.8.6. Джерело живлення на баз мостового нвертора (а) та часов даграми напруги на виход нвертора струму навантаження (б) Керування транзисторами VT1...VT4 здйснються таким чином, що одночасно вдкрита одна пара транзисторв, наприклад VT1 та VT4 або VT2 та VT3. При перемиканн цих пар (одна пара закриваться, друга - вдкриваться з зсувом за фазою на кут вдносно першо пари - рис.8.6,б) вдбуваться змна полярност на первиннй обмотц трансфор матора. В кожнй пар транзистори вдкрит пвпероду. В результат вихдна напруга нвертора ма вигляд прямокутникв з паузою на нульово му рвн тривалстю (1Ц ) (див. рис.8.6,б).

Якщо в нтервал (0... ) вдкрит транзистори VT1 та VT4, то на длянц вд 0 до н енергя, нагромаджена в попередньому перод в на магнчувальному контур трансформатора, повертаться у джерело через доди VD1, VD4, а на длянц вд н до струм iн змню напрям потра пля з джерела постйно напруги на навантаження. У момент часу, коли =, вдбуваться вмикання транзисторв VT2, VT3 утворються коло, яке накоротко замика вихдн виводи нвертора, що вдповда нульовому рвню напруги на виход нвертора (див. рис.8.6,б). Це коло складаться з дода VD3 та транзистора VT1, який ще не закрився. Струм навантаження зменшуться тому, що енергя, нагромаджена в ндуктивност трансформа тора, витрачаться на опор контуру та на навантаження (дугу). У момент часу, коли 1 =, вмикаються транзистори VT2,VT3 та розпочинаться другий пвперод, процеси якого подбн до розглянутих вище вдрзняються лише тим, що струм н ма зворотний знак. За формою струм н бльш схожий на синусоду, нж напруга, завдяки фльтруючй д ндуктивност трансформатора.

Пвмостова схема з мнсним подльником напруги та двома транзи сторами (рис.8.7,а) достатньо часто зустрчаться в нверторних джерелах живлення. Спльна точка конденсаторв С1 С2 у цй схем утворю штуч ний вивд потенцалу вхдного випрямляча, що живить нвертор. У пвперод, коли вдкритий транзистор VT1, вдбуваться заряд конденсато ра С2 розряд С1. У другий пвперод, коли вдкритий транзистор VT2, за ряджаться С1 розряджаться С2. Таким чином, за допомогою ключв Uн VT1 та VT2 напруга кожно половини мнсного подльника докла даться поперемнно з полярнстю, що чергуться, до первинно обмотки силового трансформатора.

Рис. 8.7. Схеми силового контуру напвмостового нвертора з мнсним по дльником напруги (а) напвмостового нвертора з розподльним конденсатором (б) та джерела живлення на основ двотактного нвертора з нульовим виводом (в) У другому варант пвмостово схеми (рис.8.7,б) застосований роз подльний конденсатор Ср, який заряджаться, коли транзистор VT вдкритий (VT2 - закритий), розряджаться протягом наступного пвпероду, коли вдкритий транзистор VT2 (VT1 - закритий). Завдяки то му, що конденсатор пропуска лише змнну складову струму, до наванта ження (первинна обмотка трансформатора) докладаться змнна напруга, а Uн на конденсатор видляться постйна складова напруги, яка дорвню.

Отже, амплтуда змнно напруги на навантаженн, як в нших Uн пвмостових схемах, буде дорвнювати, а форма наближатиметься до прямокутно.

Можливсть обТднання в спльну точку одного з виводв джерела, що живить нвертор, та одного з вхдних затискачв навантаження нале жить до особливостей схеми, наведено на рис.8.7,б. Це да змогу спрости ти монтаж пристрою. Таку ж позитивну властивсть ма й двотактна схема нвертора з нульовим виводом (рис.8.7,в), яка мстить два транзистори (VT1 та VT2). У даному випадку колектор кожного транзистора пдключений до вдповдного виводу первинно обмотки трансформатора, а точка зТднання емтерв - до негативного виводу випрямляча живлення.

При комутац транзисторв VT1 та VT2 по черз постйна напруга докла даться вдповдно то до одн, то до друго половини первинно обмотки трансформатора утворю в його магнтопровод змнний магнтний потк.

Напруга, що докладаться до закритого транзистора в цй схем, дорвню подвйнй напруз джерела, яке живить нвертор, а в нших розглянутих схемах - одинарному значенню.

Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |    Книги, научные публикации