Возбудитель - стабилизатор (рис. 6.8) спроектирован так, чтобы удовлетворить условиям как начального так и повторного зажигания дуги. Он включается последовательно в цепь вторичной обмотки сварочного источника G. Возбудитель запитывается напряжением сети через трансформатор TI и выпрямительный блок VD1 с фильтром СI.
В первом цикле накопительный конденсатор С2 заряжается по цепи, указанной сплошной линией, такой полярностью, которая изображена + и - без скобок. В начале каждого полупериода сварочного напряжения система управления откроет тиристор VS в результате чего по короткой цепи, показанной сплошной тонкой линией, пройдет мощный импульс разряда конденсатор C2 на первичную обмотку повышающего трансформатора Т2. При этом конденсатор С2 перезарядится полярностью, показанной знаками (+) и (-) со скобками, а тиристор VS к концу перезаряда запрется. В результате потенциалы блокаVD1 и конденсатора С2 складываются. Поэтому в следующем цикле конденсатор зарядится до более высокого напряжения. Такой характер перезаряда С2 приводит к тому, что его напряжение вчетверо превысит напряжение питания.
Импульс перезарядки конденсатора С2 трансформируется во вторичную обмотку Т2, что приводит к возбуждению высокочастотного контура Т2-С3-С4.Разряд конденсатора С4 подается на межэлектродный промежуток, возбуждает дугу или (при горящей дуге) стабилизирует ее в начале обоих полупериодов. Частота следования таких серий высокочастотных импульсов 100 Гц. Момент генерации разряда может быть настроен системой управления так, чтобы совместить его с переходом сварочного напряжения через нуль или выполнять с небольшой задержкой.
6.8. Стабилизатор источника”Разряд”
Этот стабилизатор посылает в дугу импульсы энергии c частотой 100 Гц/с в моменты прохождения кривой тока и напряжения через нулевую линию, не реагируетна понижение напряжения в промежутке до нулевых значений вследствие коротких замыканий каплями расплавленного металла. Такая избирательность позволяет избежать передачи энергии в дуговой промежуток в моменты, когда она там практически не нужна и сохранить эту энергию до момента погасания дуги при прохождении кривых тока и напряжения через нуль. Достигается это управлением стабилизатора по току. Однако при обрывах дуги в случае переноса капель, превышающих по размеру критические, или обрывах, вызванных другими причинами, в том числе случайными, имеет место разрыв токовой цепи и управление по току становится несущественным. Это указывает на необходимость управления стабилизатором по току и напряжению дуги. Схема стабилизатора с двойным управлением приведена на рис. 6.9.
Рис.6.9. Принципиальная электрическая схема источника типа "Разряд" со встроенным стабилизатором горения дуги
Сварочный трансформатор ТЗ имеет обмотки W3,3и W3,4 для питания коммутирующего конденсатора С2 стабилизатора, а также обмоткуW3,5 для питания схемы управления тиристорами VS1,VS2. ОбмоткаW3,5 выполнена на путях потока рассеяния, что дает возможность автоматически отключать стабилизатор дуги поcле окончания сварки. Стабилизатор дуги состоит из силовой части и системы управления тиристорами. Силовая часть содержит последовательно включенные коммутатор, состоящий из тиристоров VS1,VS2 коммутирующих конденсатора С2 и обмоток питанияW3,2, W3,3,W3,4.Основная обмоткаW3,3питания коммутирующего конденсатора С2 намотана на том же стержне, что и обмоткаW3,1. Обмотка W3,4создает в силовой цепи стабилизатора индуктивность для защиты тиристоров VS1,VS2 от перегрузок. Импульсы разряда и перезаряди С2 через обмоткуW3,2стабилизируют горение дуги.
Система управления стабилизатора содержит блок питания, включающий в себя обмоткуW3,5 трансформатора ТЗ, резисторR7, диоды VD1и VD2, конденсаторы C3 и C4; формирователь импульсов управления тиристорамиVS1иVS2, состоящий из транзисторовVT3 и VT4, конденсатора CI, трансформатора TI; нуль-орган схемы управления, включающий в себя транзисторыVT1 и VT2, на базу которых черезR1,R2подается суммарное напряжение от вторичной обмоткиW3,2сварочного трансформатора ТЗ и трансформатора тока Т2, чем достигается управление стабилизатором по току и напряжению дуги.
При подаче напряжения на конденсаторы СЗ и С4, что случается когда электрод накоротко замыкается на изделие, в также при подаче на вход схемы управления суммарного напряжения от сварочного трансформатора ТЗ и трансформатора тока Т2 схема управления начинает открываться, в зависимости от знака результирующего входного сигнала, тиристоры VS1 и VS2. Если на вход схемы управления придет напряжение со знаком минус со стороны электрона, откроется VT2, и ток, протекающий через этот транзистор и резисторы R5 и R6, создаст падение напряжения на резистореR6, которое в свою очередь откроет транзистор VT4 .В цепи С4 - первичная обмотка W1.1 T1-C1-VT4-C4 потечет ток заряда конденсатора CI, который наведет ЭДС в обмотке W1.3TI, открывающей тиристорVS1. Коммутирующий конденсатор С2 при этим разрядится и перезарядится через дуговой промежуток и обмоткуW3,2сварочного трансформатора ТЗ, поддерживая горение дуги.
В следующий полупериод, при смене полярности на электроде с минуса на плюс, откроется транзистор VT1, и по цепиC3-R3-R4-VT1 -СЗ потечет ток, создающий падение напряжения наR3, которое откроет транзистор VТ3, что дает возможность CI разрядиться по цепи CI-первичная обмотка T1-C3-VT3-CI. В обмоткеW1.2TI наводится ЭДС, открывающаяVS2,и в дугу будет послан второй стабилизирующий импульс, вследствие разряде конденсатора С2, по цепи С2-обмоткаW3.2-VS2-C2.
УправлениеVS1 и VS2 по току осуществляется с помощью Т2, подключенного на вход схемы управления черезR1, а управление по напряжению на дуге - путем подключения входа схемы управления черезR2 к дуговому промежутку. Трансформатор тока Т2 работает в режиме пик трансформатора и выдает импульс при каждом переходе тока через нулевое значение. Резистор R2 подобран так, что он может запуститьVT1 и VT2 только при достижении на дуговом промежутке близкого к амплитудному значению напряжения трансформатора.
В настоящее время в промышленности применяются несколько типов устройств стабилизации горения дуги (УСГД) для параллельного подключения Они выпускаются в двух исполнениях: автономные и встроенные в сварочный источник питания. УСГД типа СД-2 и СД-100М. Изготавливаются только в автономном исполнении в виде отдельных приборов. Они могут быть подключены к любому стандартному трансформатору для ручной дуговой сварки. УСГД типа СД-3 выпускаются в автономном и во встроенном исполнении.
Все УСГД, кроме УСГД-1У2, предназначены для работы с трансформаторами, имеющими напряжение холостого хода, не ниже 60 В. УСГД-1У2 рассчитан на работусо сварочными трансформаторами с пониженным (до 45 В) напряжением холостого хода. В настоящее время такие трансформаторы серийно не выпускаются, поэтому они изготавливаютсякаквстраиваемые приборы для комплектации вновь создаваемых трансформаторов.
Со встроенными УСГД выпускаются источники типа И-120УЗ (“Разряд-250" и "Разряд-160"), трансформатор дуговой комбинированный типа ТДК-315У2 и установка дуговая специальная типа УДС-251У2.
