Вспомогательное оборудование: устройства для поджига дуги (осцилляторы); стабилизаторы горения дуги; дроссели

Осцилляторы

Устройства для первоначального поджига дуги делятся на два класса: поджиг дуги от короткого замыкания и путем пробоя промежутка электрод—изделие высоковольтными импульсами.

Поджиг коротким замыканием осуществляется путем кратковременного контакта электрода и изделия и последующего их разведения. Ток, через микровыступы электрода, разогревает их до температуры кипения, а поле, возникающее при разведении электродов, обеспечивает эмиссию электронов, достаточную для возбуждения дуги. При таком поджиге возможен перенос материала электрода в сварной шов. Для устранения этого нежелательного явления зажигание должно осуществляться при малом токе, не превышающем 5—20А. Устройство для поджига должно обеспечивать малый ток короткого замыкания, поддержание тока на этом уровне до момента образования дуги и лишь затем плавное нарастание до рабочего. (УДГ-201, АДГ-201, АДГ-301).

Основные требования к устройствам для поджига через зазор (возбудителям дуги или осцилляторам):

1) должен обеспечить надежное возбуждение дуги;

2) не должен угрожать безопасности сварщика и оборудования.

Возбудители могут быть предназначены для возбуждения дуги постоянного или переменного тока. В последнем случае к возбудителям предъявляется ряд специфических требований, относящихся к моменту поджига дуги.

Схема осциллятора ОСПЗ – 2М показана на рис. 3.1.

F1 – предохранитель; ПЗФ – фильтр защиты от помех; TV1 – трансформатор повышающий; FV – разрядник; Cг – конденсатор колебательного контура; Cn – разделительный конденсатор; TV2 – высоковольтный трансформатор; F2 – предохранитель.

Рисунок 3.1 - Принципиальная электрическая схема осциллятора ОСПЗ-2М.

Конденсатор Сг заряжается от напряжения вторичной обмотки повышающего трансформатора TV1. После зарядки его до напряжения пробоя разрядника FV образуется колебательный контур, состоящий из конденсатора Сг и первичной обмотки высоковольтного трансформатора TV2. Частота колебаний этого контура примерно равна 500 – 1000 кГц. Со вторичной обмотки это напряжение частотой 500 – 1000 кГц и величиной порядка 10000 В через разделительный конденсатор Cn и предохранитель F2 подается на промежуток электрод – изделие. При этом в данном промежутке возникает искра, которая ионизирует промежуток, вследствие чего от источника питания возбуждается электрическая дуга. После возбуждения дуги осциллятор автоматически отключается.

Необходимо обратить внимание, что у осциллятора высокое напряжение. Для человека оно не опасно вследствие маломощности источника. Однако если в схеме источника имеются полупроводники (диоды, тиристоры и др.), то возможен их пробой напряжением осциллятора. Для исключения этого осциллятор необходимо подключать к источнику с использованием систем защиты (рис. 3.2).

 

Рис. 3.2. Схема подключения осциллятора к источнику питания.

Дроссель зашиты ДЗ для высокой частоты осциллятора имеет очень большое индуктивное сопротивление и не пропускает напряжение осциллятора к источнику. Защитный конденсатор СЗ, наоборот, имеет очень малое сопротивление для высокой частоты, защищая источник от высокочастотного и высоковольтного напряжения осциллятора. Разделительный конденсатор Ср защищает осциллятор от напряжения источника питания.

Стабилизаторы

Стабилизатор горения дуги является необходимым элементом оборудования для дуговой сварки неплавящимся электродом на переменном токе промышленной частоты. Его задача — обеспечение повторного возбуждения дуги при смене полярности с прямой на обратную. Стабилизатор должен генерировать импульсы достаточной энергии и длительности, чтобы обеспечить повторное возбуждение дуги. Обычно амплитуда импульса напряжения стабилизатора достигает 400—600В.

Активными называют стабилизаторы, в которых энергия импульса накоплена в каком—либо накопителе (индуктивном или емкостном) и вводится в цепь дуги по команде управляющего устройства. В пассивных стабилизаторах импульс генерируется за счет процессов, происходящих в цепи дуги. Практическое распространение получили лишь стабилизаторы активного типа.

Важнейшей частью стабилизатора является схема управления моментом генерации импульса. Импульс стабилизатора должен генерироваться после смены полярности дугового напряжения с некоторой задержкой, определяемой временем развития тлеющего разряда. Возможны два пути генерации импульса: потенциальный и дифференциальный. В первом случае импульс генерируется при достижении напряжения дуги некоторого уровня, во втором — при резком изменении напряжения дуги. В случае если запаздывание схемы невелико, не более 1-2мкс, целесообразно применять потенциальный метод. Он позволяет выделить импульс тогда, когда он необходим, т.е. при формировании аномального тлеющего разряда. При значительном запаздывании, входной сигнал схемы управления должен быть выделен в начальной стадии процесса восстановления напряжения. Здесь целесообразно применение дифференциальных схем.

Стабилизаторы являются частью установок для сварки на переменном токе и отдельно не выпускаются. На рис. 3.3 показана принципиальная схема стабилизатора горения дуги.

Рис. 3.3. Принципиальная электрическая схема стабилизатора горения дуги.

 

Конденсатор С заряжается от повышающего трансформатора ЗТ через диод Д. В нужный момент, при смене питающего напряжения (сварочный трансформатор СТ) с прямой полярности на обратную, на управляющий электрод тиристора Т подается импульс тока. Тиристор отпирается и конденсатор С разряжается на дуговой промежуток. Возникает короткий, но мощный импульс тока и дуга хорошо возбуждается при переходе сварочного тока через ноль.

 

Дроссели

Простейший дроссель насыщения (рис. 3.4) имеет стержневой или тороидальный магнитопровод, обмотку управления ОУ, питаемую постоянным током, и рабочую обмотку ОР переменного тока, подключенную в цепь нагрузки Rн через диод VD.

Рис. 3.4. Конструкция дросселя насыщения

 

Регулирование режима с помощью дросселя насыщения заключается в изменении задержки включения тока нагрузки в пределах полупериода при изменении начального намагничивания сердечника.

 

Круто падающие внешние характеристики формируются с помощью дросселя насыщения, работающего в режиме с компенсированными намагничивающими силами. Но такой выпрямитель имеет большую массу и стоимость, поэтому после появления тиристорных выпрямителей он уже не выпускается.

 

Наилучшим образом дроссель насыщения раскрыл свои возможности при работе в режиме с самоподмагничиванием, в котором формируются ломаные характеристики с жестким рабочим участком и высоким напряжением холостого хода.