Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока
Рассмотрены вопросы повышения устойчивости сварочной дуги переменного тока при дуговой и плазменной сварке путем совершенствования сварочных источников питания. Отмечено, что из известных способов наибольшее распространение получили импульсное увеличение выходного напряжения источника питания при см...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146909 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока / Н.М. Махлин // Автоматическая сварка. — 2016. — № 8 (755). — С. 47-57. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-146909 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Махлин, Н.М. 2019-02-11T21:38:16Z 2019-02-11T21:38:16Z 2016 Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока / Н.М. Махлин // Автоматическая сварка. — 2016. — № 8 (755). — С. 47-57. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2016.08.08 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146909 621.791 Рассмотрены вопросы повышения устойчивости сварочной дуги переменного тока при дуговой и плазменной сварке путем совершенствования сварочных источников питания. Отмечено, что из известных способов наибольшее распространение получили импульсное увеличение выходного напряжения источника питания при смене полярности тока дуги, применение индуктивно емкостных преобразователей, использование источников питания, обеспечивающих близкую к прямоугольной форму тока дуги. Показано, что наиболее эффективным является создание сварочных источников питания переменного тока, сочетающих два или несколько таких методов и имеющих в своем составе цепи или устройства, обеспечивающие возможность функционировать как в режиме первоначального возбуждения (зажигания) дуги, так и в режиме стабилизации процесса ее горения. Это достижимо, в частности, путем выполнения этих цепей или устройств в виде генераторов импульсов высокого или повышенного напряжения с двумя независимыми формирующими контурами. Приведены и описаны несколько вариантов схемотехнических решений усовершенствованных источников питания для дуговой сварки переменным током. The work studies the problems of increase of stability of alternating current arc in arc and plasma welding by means of improvement of welding power sources. It is noted that pulse increase of power source output voltage at arc polarity change, application of inductive-capacitive converters, using the power sources providing close to rectangular current waveform acquired the widest distribution among the well-known methods. It is shown that development of alternating current welding power sources, combining two or several methods and having in its design the circuits or devices providing the possibility to function in a mode of initial arc ignition (striking) as well as in a mode of its burning stabilizing, is the most efficient method. It can be achieved, in particular, by means of building of these circuits or devices in form of generators of high or increased voltage pulses with two independent forming circuits. Several variants of circuit solutions of the improved power sources for alternating current arc welding are given and described. Автор выражает признательность д-ру техн. наук А.Е. Коротынскому и инженерам В.Ю. Буряку и Д.С. Олияненко за помощь, которую они оказали при подготовке настоящей работы. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока Improvement of welding power sources in order to increase burning stability of alternating current arc Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока |
| spellingShingle |
Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока Махлин, Н.М. Производственный раздел |
| title_short |
Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока |
| title_full |
Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока |
| title_fullStr |
Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока |
| title_full_unstemmed |
Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока |
| title_sort |
совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока |
| author |
Махлин, Н.М. |
| author_facet |
Махлин, Н.М. |
| topic |
Производственный раздел |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Improvement of welding power sources in order to increase burning stability of alternating current arc |
| description |
Рассмотрены вопросы повышения устойчивости сварочной дуги переменного тока при дуговой и плазменной сварке путем совершенствования сварочных источников питания. Отмечено, что из известных способов наибольшее распространение получили импульсное увеличение выходного напряжения источника питания при смене полярности тока дуги, применение индуктивно емкостных преобразователей, использование источников питания, обеспечивающих близкую к прямоугольной форму тока дуги. Показано, что наиболее эффективным является создание сварочных источников питания переменного тока, сочетающих два или несколько таких методов и имеющих в своем составе цепи или устройства, обеспечивающие возможность функционировать как в режиме первоначального возбуждения (зажигания) дуги, так и в режиме стабилизации процесса ее горения. Это достижимо, в частности, путем выполнения этих цепей или устройств в виде генераторов импульсов высокого или повышенного напряжения с двумя независимыми формирующими контурами. Приведены и описаны несколько вариантов схемотехнических решений усовершенствованных источников питания для дуговой сварки переменным током.
The work studies the problems of increase of stability of alternating current arc in arc and plasma welding by means of improvement of welding power sources. It is noted that pulse increase of power source output voltage at arc polarity change, application of inductive-capacitive converters, using the power sources providing close to rectangular current waveform acquired the widest distribution among the well-known methods. It is shown that development of alternating current welding power sources, combining two or several methods and having in its design the circuits or devices providing the possibility to function in a mode of initial arc ignition (striking) as well as in a mode of its burning stabilizing, is the most efficient method. It can be achieved, in particular, by means of building of these circuits or devices in form of generators of high or increased voltage pulses with two independent forming circuits. Several variants of circuit solutions of the improved power sources for alternating current arc welding are given and described.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146909 |
| citation_txt |
Совершенствование сварочных источников питания для повышения устойчивости горения дуги переменного тока / Н.М. Махлин // Автоматическая сварка. — 2016. — № 8 (755). — С. 47-57. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT mahlinnm soveršenstvovaniesvaročnyhistočnikovpitaniâdlâpovyšeniâustoičivostigoreniâdugiperemennogotoka AT mahlinnm improvementofweldingpowersourcesinordertoincreaseburningstabilityofalternatingcurrentarc |
| first_indexed |
2025-11-25T21:04:10Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:04:10Z |
| _version_ |
1850545845884157952 |
| fulltext |
П О ЗВО ТВ З
47ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
удК 621.791
сОвЕРШЕнствОванИЕ сваРОчных ИстОчнИКОв
ПИтанИя для ПОвыШЕнИя устОйчИвОстИ
гОРЕнИя дугИ ПЕРЕМЕннОгО тОКа
Н. М. МАХЛИН
гП «нИЦ сКаЭ ИЭс им. Е. О. Патона нан украины». 03680, Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11.
E-mail: electro@paton.kiev.ua
Рассмотрены вопросы повышения устойчивости сварочной дуги переменного тока при дуговой и плазменной сварке
путем совершенствования сварочных источников питания. Отмечено, что из известных способов наибольшее распро-
странение получили импульсное увеличение выходного напряжения источника питания при смене полярности тока
дуги, применение индуктивно емкостных преобразователей, использование источников питания, обеспечивающих
близкую к прямоугольной форму тока дуги. Показано, что наиболее эффективным является создание сварочных источ-
ников питания переменного тока, сочетающих два или несколько таких методов и имеющих в своем составе цепи или
устройства, обеспечивающие возможность функционировать как в режиме первоначального возбуждения (зажигания)
дуги, так и в режиме стабилизации процесса ее горения. Это достижимо, в частности, путем выполнения этих цепей
или устройств в виде генераторов импульсов высокого или повышенного напряжения с двумя независимыми форми-
рующими контурами. Приведены и описаны несколько вариантов схемотехнических решений усовершенствованных
источников питания для дуговой сварки переменным током. библиогр. 37 , рис. 7.
К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая и плазменная сварка, переменный ток, источники питания, первоначальное и повтор-
ные возбуждения дуги, фазовое регулирование, устойчивость дуги, электромагнитная совместимость, индуктив-
но-емкостные преобразователи
дуговая и плазменная сварка переменным током
по сравнению со сваркой постоянным током обла-
дает рядом таких технологических преимуществ,
как отсутствие магнитного дутья, возможность
формирования шва с благоприятными геометри-
ческими параметрами и профилем проплавления,
а также получение более мелкозернистой структу-
ры металла шва и зоны термического влияния, в
том числе и на более производительных режимах,
чем при сварке постоянным током. сварка пере-
менным током значительно экономичнее сварки
постоянным током — сварочные источники пи-
тания переменного тока отличаются простотой
построения и конструкции и в большинстве слу-
чаев их КПд и показатели надежности выше, чем
у источников питания постоянного тока, а расхо-
ды на их эксплуатацию и обслуживание ощутимо
ниже [1–6]. в силу этого переменный ток широко
используется во многих отраслях промышленно-
сти для осуществления ручной дуговой сварки по-
крытыми электродами (ММаW), сварки под флю-
сом (SAW), ручной и механизированной сварки
неплавящимся электродом в среде инертных газов
(TIG-AC) и других способов дуговой и плазмен-
ной сварки.
наряду с известными преимуществами свар-
ке переменным током присущи и определенные
недостатки, основной из которых заключается в
низкой устойчивости процесса горения дуги, что
особо характерно для синусоидальных сварочных
токов промышленных частот и связано с ее пери-
одическими погасаниями вследствие деиониза-
ции межэлектродного промежутка, возникающей
при каждом изменении полярности тока дуги,
т. е. вблизи его нулевых значений. Поэтому на
протяжении многих десятилетий и до настояще-
го времени учеными и специалистами сварочно-
го производства ведется поиск способов и средств
повышения устойчивости сварочных дуг перемен-
ного тока [1, 2, 4, 5, 7–26], среди которых важное
место занимает проблематика совершенствования
сварочных источников питания.
Целью настоящей работы является рассмотре-
ние и описание отдельных разработок, преиму-
щественно выполненных в ИЭс им. Е. О. Пато-
на нан украины, направленных на повышение
устойчивости дуги переменного тока путем со-
вершенствования построения и алгоритмов рабо-
ты силовой части сварочных источников питания.
Особенности и примеры построения усовер-
шенствованнных сварочных источников пи-
тания переменного тока. вопросы повышения
устойчивости дуги при смене полярности свароч-
ного тока путем совершенствования сварочных
источников питания отражены в многочисленных
монографиях, статьях и патентах. в этом направ-
лении выполнены достаточно глубокие теоретиче-
ские исследования, проведены обширные экспе-
риментальные работы, разработаны и опробованы
© н. М. Махлин, 2016
П О ЗВО ТВ З
48 ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
различные способы совершенствования источни-
ков питания и технические решения, обеспечива-
ющие реализацию этих способов [1–5, 7–21].
Проведенными исследованиями установлено,
что одним из обязательных условий обеспечения
повторных возбуждений дуги при смене поляр-
ности ее тока является выполнение требования
U2 > Uз, где U2 — напряжение, прикладываемое к
промежутку между сварочным электродом и сва-
риваемым изделием в интервалы времени, соот-
ветствующие переходам тока дуги через нулевые
значения; Uз — значение амплитуды напряжения
зажигания дуги в каждом полупериоде сварочного
тока, называемом пиком зажигания [1, 2, 4, 5, 15].
необходимо отметить, что выполнение этого тре-
бования путем повышения напряжения холостого
хода Uх.х источника питания затруднено услови-
ями безопасности, согласно которым эффектив-
ное значение Ux.x источников питания для дуговой
сварки не должно превышать 80 в, а амплитудное
значение 113 в. также установлено, что длитель-
ность бестоковой паузы при смене полярности тока
дуги определяется составом газа в межэлектродном
промежутке и потенциалом его ионизации, а также
скоростью изменения тока дуги dIа/dt, которая для
обеспечения устойчивого горения дуги должна
быть более 10 ка/с. чем больше dIа/dt, тем короче
длительность бестоковой паузы, больше время деи-
онизации и ниже значение Uз [1, 4, 5, 8]. с достаточ-
ной для практики точностью значение dIа/dt может
быть определено как
dIа/dt ≈ ∆Iа/dt = Iа0ω,
где Iа0 — амплитудное значение тока дуги; ω —
его угловая частота.
Из известных способов повышения устойчиво-
сти дуги переменного тока наиболее широкое рас-
пространение получили следующие:
– импульсное увеличение выходного напряжения
источника питания при смене полярности тока дуги,
в том числе с помощью применения специальных
вольтодобавочных устройств импульсного действия
— стабилизаторов горения дуги;
– применение индуктивно-емкостных преобра-
зователей (ИЕП);
– использование источников питания, обе-
спечивающих форму тока дуги, близкую к
прямоугольной;
– сочетание нескольких отмеченных способов.
Импульсное увеличение выходного напряже-
ния источника питания при смене полярности
тока дуги применяют, в частности, для усовер-
шенствования источников питания, построенных
на основе однофазных сварочных трансформато-
ров с механическим или электрическим регули-
рованием и предназначенных для использования
на промышленной частоте 50 (60) гц преимуще-
ственно при ММаW. хотя производство и по-
требление таких источников питания постепенно
сокращается, парк находящихся в эксплуатации
сварочных трансформаторов весьма значите-
лен и только в странах снг составляет многие
сотни тысяч штук, поэтому задача расширения
их технологических возможностей продолжает
оставаться актуальной [27]. все существующие
технические решения по реализации способа
импульсного увеличения выходного напряже-
ния сварочных трансформаторов предполага-
ют введение дополнительных блоков или цепей,
обеспечивающих формирование импульсов на-
пряжения, суммируемого при смене полярности
тока дуги с напряжением вторичной обмотки сва-
рочного трансформатора. При этом в состав этих до-
полнительных блоков или цепей обязательно входит
или вспомогательный трансформатор ограниченной
мощности, или дополнительная обмотка на магнито-
проводе сварочного трансформатора [1, 2, 4, 5, 9, 15].
в результате импульсного возрастания выходного на-
пряжения U2 источника питания до значения U2 > Uз
при смене полярности тока дуги обеспечивают-
ся повторные возбуждения дуги. К недостаткам
известных устройств, с помощью которых ре-
ализуется способ импульсного увеличения вы-
ходного напряжения источника питания, следует
отнести необходимость некоторого усложнения
и удорожания конструкции таких источников пи-
тания, отсутствие возможности осуществления
бесконтактного первоначального возбуждения
дуги, зависимость значений выходного напряже-
ния источника питания от колебаний напряже-
ния питающей сети. на рис. 1 приведена струк-
турно-функциональная схема одного из вариантов
построения усовершенствованного источника пи-
тания с импульсным увеличением выходного на-
пряжения [28].
Источник питания для сварки перемен-
ным током содержит регулируемый (преиму-
щественно механически или электромеханиче-
ски) однофазный сварочный трансформатор TV1
с силовыми первичной I и вторичной II обмот-
ками и дополнительной обмоткой III, а также
возбудитель-стабилизатор.
в его состав входят биполярный источник по-
стоянного тока 1, блок управления (бу) 2, цепь
импульсной стабилизации, включающая конден-
сатор С1, обмотку III сварочного трансформато-
ра TV1 и ключ на тиристорах VS1 и VS3, а также
цепь генерации высоковольтных импульсов, обра-
зуемая конденсатором С2, первичной обмоткой I
повышающего импульсного трансформатора TV2,
вторичная обмотка II которого включена в свароч-
ную цепь последовательно, и ключом на тиристо-
рах VS2 и VS4. Конденсатор С3 предназначен для
П О ЗВО ТВ З
49ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
обеспечения защиты сварочного трансформатора
TV1 от воздействия высоковольтных импульсов.
При первоначальном возбуждении дуги в поло-
жительную или отрицательную полуволну напря-
жения питания сварочного трансформатора TV1
сигналами с бу 2 в моменты, близкие к достиже-
нию напряжением холостого хода Uх.х тр транс-
форматора TV1 амплитудного значения, вклю-
чится тиристор VS2 или VS4 соответственно, что
обусловит колебательный заряд или перезаряд
конденсатора С2 через обмотку I повышающего
импульсного трансформатора TV2. По заверше-
нию заряда или перезаряда конденсатора С2 ти-
ристор VS2 или VS4 автоматически выключается.
вследствие заряда или перезаряда конденсатора
С2 на обмотке II трансформатора TV2 формиру-
ется импульс высокого напряжения, инжектируе-
мый через защитный конденсатор С3 в промежу-
ток между электродом 3 и свариваемым изделием
4, что вызывает ударную ионизацию этого межэ-
лектродного промежутка, его электрический про-
бой и возникновение в нем искрового разряда,
переходящего в дуговой, при котором через меж-
электродный промежуток начнет протекать ток
дуги от обмотки II сварочного трансформатора
TV1. При возникновении в межэлектродном про-
межутке устойчивого дугового разряда по сигна-
лу обратной связи по току дуги (UОст) подача с
бу 2 сигналов включения тиристора VS2 или VS4
прекратится. Одновременно с этим в моменты,
определяемые сигналами обратной связи по на-
пряжению дуги (UОсн) и близкие к моментам сме-
ны полярности напряжения дуги, с бу 1 начнут
поступать сигналы включения тиристора VS1 или
VS3. с включением тиристора VS1 или VS3 будет
происходить заряд или перезаряд конденсатора
С1 через обмотку III сварочного трансформато-
ра TV1. вследствие этого на его обмотке II сфор-
мируется импульс повышенного напряжения, ин-
жектируемый в межэлектродный промежуток и
стабилизирующий процесс горения дуги. По за-
вершению заряда или перезаряда конденсатора С1
тиристор VS1 или VS3 автоматически выключится.
К преимуществам этого устройства можно от-
нести экономичность и сравнительную простоту
электросхемы и конструкции, амплитудное регу-
лирование сварочного тока и неизменность коэф-
фициента его формы во всем диапазоне регули-
рования, возможность использования сварочных
трансформаторов с пониженным напряжением хо-
лостого хода. недостатками устройства являются
невозможность программирования (задания) па-
раметров цикла сварки и осуществления режимов
сварки модулированным током, потери некоторой
части мощности стабилизирующих импульсов из-
за шунтирующего действия защитного конденса-
тора С3, необходимость специального выполнения
сварочного трансформатора TV1 и определенного
усложнения бу 2, обусловленного требованием раз-
дельного управления тиристорами VS1…VS4, от-
сутствие возможности исполнения возбудителя-ста-
билизатора в виде автономного устройства. тем не
менее, описанное устройство нашло применение
в универсальных установках для ММаW иTIG-
AC, например, в однофазных сварочных аппаратах
И-205 у3.1 и в других источниках питания для дуго-
вой сварки переменным током, построенных на ос-
нове сварочных трансформаторов с механическим
или электромеханическим регулированием свароч-
ного тока.
По сравнению с источниками питания пере-
менного тока, выполненными на базе сварочных
трансформаторов с механическим или электроме-
ханическим регулированием тока дуги, лучшими
массогабаритными показателями и более широки-
ми технологическими возможностями обладают
источники питания, построенные с использова-
нием сварочных трансформаторов с электриче-
ским регулированием. Это так называемые тири-
сторные трансформаторы (тт), в основу принципа
действия которых положен способ фазового регу-
лирования тока дуги [2, 4, 5, 29]. фазорегулятор
тт, как правило, состоит из двух встречно-парал-
лельно соединенных тиристоров и системы их
управления. все известные тт могут быть класси-
фицированы по двум основным признакам: спосо-
бу обеспечения непрерывности тока дуги и месту
расположения фазорегулятора — в первичной или
вторичной цепи трансформатора. в свою очередь,
Рис. 1. структурно-функциональная схема усовершенство-
ванного источника питания переменного тока на базе сва-
рочного трансформатора с амплитудным механическим или
электромеханическим регулированием (обозначения см. в
тексте)
П О ЗВО ТВ З
50 ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
по первому из этих признаков тт подразделяются
на две группы. в первую входят трансформаторы
с прерывистым током дуги, т. е. с наличием бесто-
ковых пауз в каждом полупериоде этого тока; во
вторую — тт, обеспечивающие непрерывность
протекания тока через межэлектродный промежу-
ток в течение всего процесса сварки (за исключе-
нием коротких интервалов времени при смене по-
лярности тока дуги).
на рис. 2 приведена упрощенная электриче-
ская принципиальная схема силовой части усо-
вершенствованного источника питания. схема
построена согласно [30] на базе тт, содержаще-
го в своей первичной цепи фазорегулятор на дио-
дах VD1, VD2 и тиристорах VS3, VS4, компоненты
вольтодобавочного узла (конденсаторы С1, С2 и
тиристоры VS1, VS2) и подключенную параллель-
но первичной обмотке I сварочного трансформа-
тора TV1 с развитым магнитным рассеянием цепь
формирования высоковольтных импульсов (тири-
сторы VS5, VS6, конденсатор С3 и первичная об-
мотка I импульсного трансформатора TV2), 1 —
блок управления, 2 — датчик тока дуги.
бесконтактное первоначальное возбуждение
дуги осуществляется с помощью импульсов вы-
сокого напряжения, инжектируемых в межэлект-
родный промежуток (промежуток между электро-
дом 3 и свариваемым изделием 4) через защитный
конденсатор С4. После инициирования в межэ-
лектродном промежутке искрового разряда и пе-
рехода последнего в устойчивый дуговой разряд
тиристоры VS5, VS6 выключаются и генерация
высоковольтных импульсов прекращается, а про-
цесс сварки поддерживается за счет знакопере-
менных импульсов тока дуги, следующих с ча-
стотой напряжения питающей сети. При этом
повторные возбуждения дуги обеспечиваются
тем, что в моменты включения тиристоров VS3
или VS4 к первичной обмотке I сварочного транс-
форматора TV1 прикладывается напряжение, рав-
ное сумме мгновенного значения напряжения
питающей сети и значения установившегося на-
пряжения на предварительно заряженных конден-
саторах С1 или С2 через тиристоры VS2 или VS1
соответственно. Это обусловливает импульсное
увеличение напряжения на межэлектродном про-
межутке до значения, превышающего пик зажига-
ния Uз, в моменты начала каждого импульса тока
дуги. Регулирование протекающего через межэ-
лектродный промежуток тока осуществляется пу-
тем изменения угла включения тиристоров VS3 и
VS4.
К преимуществам источников питания, по-
строенных в соответствии с приведенной на рис. 2
схемой, можно отнести их способность обеспе-
чивать как бесконтактное первоначальное воз-
буждение дуги, так и ее повторные возбуждения
в процессе сварки, возможность снижения мас-
согабаритных показателей источников питания
за счет относительно небольших размеров уста-
навливаемого в первичной цепи фазорегулятора
и использования сварочных трансформаторов с
фиксированного расположением их первичной и
вторичной обмоток и пониженным до 45…48 в
напряжением холостого хода. вместе с тем, по-
мимо недостатков (включая характерно низкие
показатели электромагнитной совместимости
(ЭМс), которые принципиально присущи всем
тт с прерывистым током дуги и фазорегулятором
в первичной цепи [2, 4, 5], описаному источнику
питания свойственны резко выраженная зависи-
мость коэффициента формы сварочного тока от
скважности его импульсов в каждом полуперио-
де и сравнительно узкий диапазон регулирования
этого тока, а необходимость использования для
построения такого источника питания несколько
увеличенного количества тиристоров приводит к
усложнению его системы управления. Исходя из
этого, подобные источники питания наиболее ра-
ционально применять при SAW, ручной сварке
покрытыми электродами больших диаметров (от
5 мм) и ограниченно при TIG-ас на токах более
чем 350 а.
Как показали исследования и опыт примене-
ния устройств с фазовым регулированием тока
дуги, более широкие технологические возможно-
сти и более высокие показатели ЭМс имеют тт,
в которых фазорегулятор размещен во вторичной
цепи сварочного трансформатора, а непрерыв-
ность протекания через межэлектродный проме-
жуток тока достигается с помощью специальной
цепи, называемой цепью подпитки и обеспечи-
вающей заполнение бестоковых пауз в интерва-
лы непроводимости тиристоров фазорегулятора.
незначительно упрощенная электрическая прин-
ципиальная схема силовой части усовершенство-
ванного источника питания этого типа приведена
на рис. 3. Основными составными частями это-
го источника питания являются нерегулируемый
Рис. 2. упрощенная электрическая принципиальная схема си-
ловой части усовершенствованного источника питания, по-
строенного на базе тт с фазорегулятором в первичной цепи
П О ЗВО ТВ З
51ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
сварочный трансформатор TV1, фазорегулятор на
тиристорах VS1 и VS2, блок управления 1, дат-
чик сварочного тока 2 и питаемый напряжением
сети возбудитель-стабилизатор, содержащий на-
копительные конденсаторы С1 и С2, импульсный
трансформатор TV2 с двумя отдельными первич-
ными обмотками I и II и выходной вторичной об-
моткой III, а также ключи с двухсторонней про-
водимостью на тиристорах VS3…VS6. сварочный
трансформатор TV1 выполнен с одной первичной
обмоткой I и двумя последовательно и согласно
соединенными вторичными обмотками II и III,
при этом обмотка II имеет нормальное магнит-
ное рассеяние, а обмотка III — повышенное. Ре-
гулирование сварочного тока, поддержание его
заданного значения неизменным при воздействии
внешних возмущений и формирование внешних
вольтамперных характеристик (вах) источника
питания производятся с помощью фазорегулятора
на тиристорах VS1, VS2 и обратных связей по току
UОст и напряжению дуги UОсн. Цепь подпитки
(ток которой составляет от 10 до 15 а) образована
вторичными обмотками сварочного трансформа-
тора TV1, причем обмотка III подключена парал-
лельно фазорегулятору на тиристорах VS1, VS2,
вследствие чего вах источника питания имеют
вид, изображенный на рис. 4.
Особенность такого построения цепи подпит-
ки заключается в том, что при переходах тока под-
питки через нулевые значения напряжение, при-
кладываемое к межэлектродному промежутку,
достигает значения Uх.х тр, равного сумме напря-
жений холостого хода на обмотках II и III свароч-
ного трансформатора TV1 (см. рис. 3).
в режиме первоначального возбуждения дуги
формирование высоковольтных импульсов в ге-
нераторе импульсов напряжения (гИн) возбуди-
теля-стабилизатора обеспечивается с помощью
контура, содержащего ключ на тиристорах VS3,
VS4, накопительный конденсатор С1 и обмотку I
импульсного трансформатора TV2. При форми-
ровании импульсов повышенного напряжения в
режиме стабилизации горения дуги используется
контур, состоящий из ключа на тиристорах VS5,
VS6, накопительного конденсатора С2 и обмотки
II импульсного трансформатора TV2, с вторичной
обмотки III которого и высоковольтные импульсы
и импульсы повышенного напряжения в проме-
жуток между сварочным электродом 3 и сварива-
емым изделием 4 инжектируются через защитный
конденсатор С3. Переключение возбудителя-ста-
билизатора из режима первоначального возбуж-
дения дуги в режим стабилизации горения дуги
и наоборот осуществляется автоматически с по-
мощью блока управления 1 за счет использова-
ния поступающих в него сигналов UОст и UОсн по
тому же алгоритму, что и для возбудителя-стаби-
лизатора источника питания, структурно-функци-
ональная схема которого приведена на рис. 1.
По сравнению с тт, построенными согласно
схемы, приведенной на рис. 2, преимуществами
источников питания, схема которых соответствует
рис. 3, являются возможность обеспечивать суще-
ственно более широкий диапазон регулирования
сварочного тока (наименьшее значение которого
может быть равно току подпитки), меньшие значе-
ния коэффициента формы сварочного тока и мень-
шее влияние этого коэффициента на стабильность
процесса сварки и другие сварочные свойства
источника питания, возможность использования
для TIG-AC (в том числе изделий из алюминия и
его сплавов) начиная с диапазона «малых» свароч-
ных токов.
Основной недостаток источников питания, схе-
ма которых приведена на рис. 3, обусловлен низ-
кой скоростью изменения тока подпитки при сме-
не его полярности, не превышающей 4 ка/с, что
приводит к сокращению времени деионизации
межэлектродного промежутка, а следовательно, к
необходимости наращивания энергии и амплиту-
Рис. 3. упрощенная электрическая принципиальная схема си-
ловой части усовершенствованного источника питания, по-
строенного на базе тт с фазорегулятором во вторичной цепи
и цепью подпитки
Рис. 4. Примеры вах усовершенствованного источника пи-
тания, построенного на базе тт с фазорегулятором во вто-
ричной цепи и цепью подпитки: 1 — цепи подпитки; 2 — в
режиме MMAW; 3 — в режиме TIG-AC
П О ЗВО ТВ З
52 ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
ды генерируемых возбудителем-стабилизатором
импульсов повышенного напряжения и экспери-
ментального определения моментов начала гене-
рации этих импульсов.
другой существенный недостаток заключается
в ограничениях глубины регулирования сварочно-
го тока, увеличение которой неизбежно связано с
ростом коэффициента его формы. Последнее не-
благоприятно отражается на стойкости покрытия
штучных и износостойкости неплавящихся элект-
родов [2]. Однако, несмотря на отмеченные недо-
статки, описанное устройство нашло применение
в универсальных установках для ММаW и TIG-
AC, например, в однофазных сварочных установ-
ках И-190 у3.1 и в других источниках питания
для дуговой сварки переменным током, постро-
енных на основе тт с цепью подпитки и импуль-
сной стабилизацией процесса горения дуги.
Помимо источников питания, схемы силовых
блоков которых приведены на рис. 1–3, в свароч-
ном производстве для осуществления ММаW,
SAW и (ограниченно)TIG-AC нашли применение
и источники питания переменного тока, содер-
жащие регулируемый сварочный трансформатор
и устройство импульсной стабилизации горения
дуги (усгд). Особенностям, схемно-конструк-
тивным решениям, методам расчета, технологиче-
ским свойствам и характеристикам промышлен-
ных образцов таких источников питания и усгд
посвящен ряд работ. наиболее подробно эти во-
просы освещены в [4, 5]. Общий недостаток всех
подобных источников питания с усгд заключа-
ется в том, что их построение принципиально ис-
ключает возможность осуществления бесконтакт-
ного первоначального возбуждения дуги. Кроме
того, такие источники питания рассчитаны на ис-
пользование синусоидального напряжения сети
только промышленной частоты 50(60) гц, в силу
чего скорость изменения сварочного тока вблизи
его нулевых значений остается относительно низ-
кой, что отрицательно сказывается на условиях,
влияющих на надежность повторных возбужде-
ний дуги.
Из анализа современных тенденций разви-
тия сварочного оборудования следует, что одним
из перспективных направлений совершенство-
вания источников питания переменного тока для
ММаW, SAW и TIG-AC является использование
в качестве силовых модулей этих источников пи-
тания ИЕП [14, 27]. наибольшее применение в
сварочных источниках питания получили ИЕП с
последовательно соединенными индуктивностью
и емкостью. Эффект повышения устойчивости
сварочной дуги при использовании таких источ-
ников питания обусловлен тем, что при переходе
сварочного тока через нулевое значение напряже-
ние UC на емкости ИЕП достигает своего наиболь-
шего значения, которое в Q раз (Q — добротность
сварочного контура) превышает значение Эдс си-
ловой вторичной обмотки сварочного трансфор-
матора (равное напряжению дуги Uд). вследствие
этого суммарное напряжение UC + Uд и скорость
изменения тока дуги dIа/dt в окрестностях точки
перехода тока дуги через нулевое значение суще-
ственно возрастают [32]. Одной из важных осо-
бенностей источников питания с ИЕП является
отсутствие в сварочном токе постоянной состав-
ляющей, что оказывает благоприятное влияние на
режимы работы сварочного трансформатора и его
массогабаритные показатели, а также на стабиль-
ность процесса TIG-AC алюминия и его сплавов.
другая особенность таких источников питания за-
ключается в том, что среди всех известных сва-
рочных источников питания источники питания с
ИЕП обладают наилучшими показателями ЭМс.
теоретическим и экспериментальным исследова-
ниям по изучению и определению сварочно-тех-
нологических свойств источников питания с ИЕП,
анализу электромагнитных процессов в таких
источниках питания и методике их расчета, раз-
личным аспектам выбора и применения элемент-
ной базы (в частности, конденсаторов) в ИЕП по-
священо множество работ, например [31–35], но
наиболее полно и подробно эти вопросы, а также
ряд оригинальных технических решений рассмо-
трены в фундаментальной работе [14].
на рис. 5 приведена структурно-функциональ-
ная схема усовершенствованного источника пи-
тания переменного тока, построенного на основе
ИЕП (заявка UA а2015 10697. джерело живлення
для дугового зварювання змінним струмом / н. М.
Махлін, О. Є. Коротинський, М. І. скопюк. – за-
явл. 03.11.2015). Этот источник питания состоит
из нерегулируемого сварочного трансформатора
TV1 с первичной обмоткой I и вторичными об-
моткой II c нормальным магнитным рассеянием и
Рис. 5. упрощенная электрическая принципиальная схема си-
ловой части усовершенствованного источника питания с фа-
зорегулятором во вторичной цепи и цепью подпитки, постро-
енного на базе ИЕП
П О ЗВО ТВ З
53ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
обмоткой III c развитым магнитным рассеянием,
фазорегулятора сварочного тока 1, блока управле-
ния 2, индуктивного реактора (дросселя) L1, ем-
костных реакторов С1 и С2, датчиков сварочного
тока 3 и тока подпитки 4, асинхронного возбуди-
теля-стабилизатора 5 с выходным импульсным
трансформатором, вторичная обмотка которо-
го включена последовательно в сварочную цепь,
двухпозиционного двухполюсного коммутатора
SA1 питающего возбудитель-стабилизатор 5 на-
пряжения, защитного конденсатора С3. фазорегу-
лятор 1 может быть выполнен в виде двух встреч-
но-параллельно включенных силовых тиристоров,
а коммутатор SA1 в виде двух независимых оптоэ-
лектронных реле переменного тока.
на начальной стадии сварки тиристоры фазо-
регулятора 1 выключены и напряжение холосто-
го хода источника питания определяется напря-
жением холостого хода цепи подпитки, в состав
которой входят последовательно и согласно сое-
диненные вторичные обмотки II и III сварочного
трансформатора TV1, вспомогательные индуктив-
ный реактор L1 и емкостной реактор С2, а также
датчик тока подпитки 4. двухпозиционный двух-
полюсный коммутатор SA1 находится в состоя-
нии, обеспечивающем поступление в цепь пита-
ния асинхронного возбудителя-стабилизатора 5
напряжения с обмотки I сварочного трансформа-
тора TV1 (напряжения питающей сети). Осущест-
вление кратковременного замыкания промежутка
между сварочным электродом 6 и свариваемым
изделием 7 при MMAW или нажатие установлен-
ного на горелке микропереключателя при TIG-AC
или при MIG/MAG или нажатие соответствую-
щей кнопки системы управления при SAW вызо-
вет формирование в блоке управления 2 источни-
ка питания сигнала разрешения.
вследствие этого в моменты времени, соответ-
ствующие фазе (80±5) электр. град, напряжения
питающей сети переменного тока или напряжения
холостого хода цепи подпитки источника питания
и определяемые блоком управления 2 с помощью
поступающих с защитного конденсатора С3 сиг-
налов обратной связи по напряжению на один из
управляющих входов возбудителя-стабилизатора
5 с блока управления 2 будут поступать сигналы
включения ключа того контура возбудителя-ста-
билизатора, который обеспечивает генерацию вы-
соковольтных импульсов, вызывающих электри-
ческий пробой межэлектродного промежутка и
возникновение в нем искрового разряда. в резуль-
тате этого происходит ударная ионизация меж-
электродного промежутка и создаются условия
для возбуждения в этом промежутке устойчиво-
го дугового разряда с током практически равным
току подпитки.
с момента появления в межэлектродном про-
межутке устойчивого дугового разряда с инфор-
мационного выхода датчика тока подпитки 4 на
соответствующий информационный вход блока
управления 2 начнет поступать сигнал, уровень
которого пропорционален току подпитки, что об-
условит формирование в блоке управления 2 со-
ответствующих управляющих сигналов и их по-
ступление на управляющие входы фазорегулятора
1, коммутатора SA1 и возбудителя-стабилизатора
5. Это приведет к автоматическому прекращению
поступления с блока управления 2 сигналов вклю-
чения ключа контура возбудителя-стабилизатора
5, обеспечивающего генерацию высоковольтных
импульсов, и к переключению коммутатора SA1 в
состояние, при котором в цепь питания возбуди-
теля-стабилизатора 5 будет поступать напряжение
со вторичной обмотки II сварочного трансфор-
матора TV1. вслед за этим в моменты времени,
определяемые блоком управления 2 с помощью
поступающих с защитного конденсатора С3 сиг-
налов обратной связи по напряжению и поступа-
ющих с информационного выхода датчика тока
подпитки 4 сигналов обратной связи по току, на
соответствующий управляющий вход возбудите-
ля-стабилизатора 5 с блока управления 2 начнут
подаваться сигналы включения ключа того конту-
ра возбудителя-стабилизатора 5, который обеспе-
чивает генерацию стабилизирующих импульсов
повышенного напряжения.
Одновременно с этим в соответствии с избран-
ным циклом сварки начинается его выполнение
и на управляющий вход фазорегулятора 1 с бло-
ка управления 2 начнут поступать сигналы вклю-
чения тиристоров этого фазорегулятора, причем
указанные сигналы являются результатом обра-
ботки в блоке управления 2 поступающих с ин-
формационного выхода датчика сварочного тока
3 сигналов обратной связи по току, поступающих
с защитного конденсатора С3 сигналов обрат-
ной связи по напряжению и сигналов (уставок),
определяющих значения параметров выбранно-
го режима сварки. в момент полного завершения
процесса сварки автоматически прекращается по-
ступление на соответствующие информационные
входы блока управления 2 сигналов с информаци-
онных выходов датчика тока подпитки 4 и датчи-
ка сварочного тока 3, на защитном конденсаторе
С3 снова устанавливается напряжение холостого
хода цепи подпитки. При этом в блоке управле-
ния 2 прекращается генерация сигнала разреше-
ния и формируется сигнал запрета, что приводит к
прекращению поступления на управляющие вхо-
ды возбудителя-стабилизатора 5 и переключению
коммутатора SA1 в состояние, обеспечивающее
подачу в цепь питания возбудителя-стабилизатора
П О ЗВО ТВ З
54 ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
5 напряжения с обмотки I сварочного трансфор-
матора TV1, после чего источник питания готов к
осуществлению очередного цикла сварки.
По сравнению с источником переменного тока,
схема которого приведена на рис. 3, усовершен-
ствованный источник питания с ИЕП, постро-
енный в соответствии со схемой, представлен-
ной на рис. 5, обладает такими существенными
преимуществами, как улучшение коэффициента
формы сварочного тока и отсутствие зависимо-
сти этого коэффициента от угла включения тири-
сторов фазорегулятора, а также гораздо более вы-
сокой скоростью изменения тока подпитки при
смене его полярности, что обеспечивает намного
более высокую устойчивость дуги в расширен-
ном в области малых токов диапазоне регулирова-
ния сварочного тока и, следовательно, более ши-
рокие технологические возможности. внешние
вах усовершенствованного источника питания
с ИЕП качественно близки к изображенным на
рис. 4. Испытания опытных образцов источника
питания, структура которого соответствует при-
веденной на рис. 5, показали способность такого
источника питания обеспечивать устойчивость
дуги переменного тока и стабильность ее горения
при сварке штучными электродами практически с
любым типом покрытия и при сварке плавящимся
электродом под слоем флюса, заметно повысить
качество осуществляемых способом TIG сварных
соединений за счет повышения стойкости непла-
вящегося электрода и снижения вероятности об-
разования дефектов, обусловленных его эрози-
ей, получать удовлетворительные результаты при
TIG-AC алюминия и его сплавов.
вместе с тем установлено, что в ряде важных
случаев для реализации высокой степени стабиль-
ности процесса TIG-AC алюминия и его сплавов
достижимая в усовершенствованном и рассчитан-
ном на использование напряжения сети промыш-
ленных частот источнике питания с ИЕП скорость
изменения тока подпитки при смене его полярно-
сти недостаточна. но этот недостаток может быть
устранен путем либо повышения в 8...10 раз ча-
стоты питающего источник напряжения, либо
увеличения уровня энергии стабилизирующих
импульсов повышенного напряжения. другой су-
щественный недостаток усовершенствованного
источника питания с ИЕП обусловлен проблема-
ми, характерными для ИЕП большой мощности и
связанными с надежностью их емкостных реак-
торов. Однако влияние этих проблем может быть
сведено к приемлемому уровню применением ме-
тодов, средств и рекомендаций, приведенных в ра-
ботах [14].
в целом, проведенные обширные теоретиче-
ские и экспериментальные исследования, опыт
практического применения различных моделей
источников питания с ИЕП, успехи современно-
го конденсаторостроения, особенно в части созда-
ния и освоения промышленного производства (на
основе использования нанотехнологий) конден-
саторов сверхбольшой емкости, а также наметив-
шийся в последние годы прогресс в направлении
создания новых ферромагнитных материалов с
высокой индукцией насыщения дают все основа-
ния полагать, что в ближайшем будущем постро-
енные на основе ИЕП сварочные источники пита-
ния составят серьезную конкуренцию сварочным
источникам питания инверторного типа, а в неко-
торых случаях вытеснят последние.
наряду с удовлетворением требования U2 > Uз
другой кардинальной мерой повышения устойчи-
вости дуги переменного тока, особенно при TIG-
AC алюминия и его сплавов, является увеличение
dIа/dt до 500...800 ка/с и более вблизи точки пере-
хода тока дуги через нулевое значение путем обе-
спечения прямоугольной или близкой к ней фор-
мы этого тока. на протяжении ряда прошедших
десятилетий такая форма тока дуги достигалась
применением либо силовых трансформаторов с
нормальным магнитным рассеянием в комплекте
с дросселями насыщения, работающими в режиме
Рис. 6. упрощенная структурно-функциональная схема
источников питания инверторного типа с практически пря-
моугольной формой переменного сварочного тока (описание
а–б см. в тексте): 1 — входной (сетевой) выпрямитель; 2 —
высокочастотный преобразователь; 3 — блок управления; 4
— выходной высокочастотный выпрямитель; 5 — двуполяр-
ный выходной высокочастотный выпрямитель (со средней
точкой)
П О ЗВО ТВ З
55ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
вынужденного намагничивания (например, уни-
версальный источник питания тИР-300д), либо
таких же трансформаторов, содержащих в своей
вторичной цепи мостовой фазорегулятор, в диа-
гональ постоянного тока которого включен сило-
вой дроссель большой индуктивности (например,
импульсный универсальный источник питания
Исву-315-1) [2, 36].
Из-за высокой материалоемкости и низких энер-
гетических показателей промышленное изготовле-
ние подобных источников было прекращено еще в
70–80-е годы прошлого столетия, однако некоторое
их количество продолжает находиться в эксплуата-
ции. в настоящее время для TIG-AC довольно щи-
роко используются универсальные источники пи-
тания инверторного типа, в которых практически
прямоугольная форма сварочного тока частотой
100...400 гц достигается или с помощью выходно-
го силового транзисторного моста (рис. 6, а), или с
помощью двуполярного высокочастотного выпрями-
теля и двух силовых транзисторных ключей с раз-
личным типом проводимости (рис. 6, б). характер-
ные для таких источников питания значения dIа/dt в
сочетании с импульсным увеличением напряжения
на межэлектродном промежутке при смене поляр-
ности тока дуги обеспечивают высокую устойчи-
вость горения дуги переменного тока (в том чис-
ле при TIG-AC алюминия и его сплавов) во всех
технологически обоснованных диапазонах дли-
ны дуги и регулирования сварочного тока. Однако
при этом возможно некоторое снижение износо-
стойкости неплавящегося электрода, что, видимо,
объясняется ударными электродинамическими
нагрузками, которым при прямоугольной фор-
ме сварочного тока подвергается неплавящийся
электрод при каждой смене полярности тока дуги.
Кроме того, построение приведенных на рис. 6
источников питания для формирования перемен-
ного тока дуги требует обязательного использо-
вания дополнительных силовых транзисторных
ключей, каждый из которых должен допускать
пропускание через себя тока, составляющего не
менее 60 % от значения наибольшего сварочного
тока, что усложняет силовую часть источника пи-
тания, повышает его стоимость и снижает КПд.
вместе с тем известно, что если переменный ток
дуги достигает значения 5...6 а при MMAW или
3...5 а при TIG, то дуговой разряд в межэлектрод-
ном промежутке можно считать установившимся
[1, 4, 5].
Из этого следует, что альтернативой инвертор-
ным источникам питания с высокой скоростью из-
менения тока дуги при смене его полярности мо-
гут служить источники питания, в которых при
переходе сварочного тока через нулевое значение
высокие значения dIа/dt обеспечиваются лишь в
диапазоне ±4...6 а. Примером такого альтернатив-
ного источника питания может быть источник пи-
тания переменного тока (например, тт) с цепью
подпитки, формирующей переменный ток пря-
моугольной формы. структурно-функциональная
схема подобного источника питания, построенно-
го согласно [37], показана на рис. 7, а. в состав
этого источника питания входят сварочный транс-
форматор 1, фазорегулятор сварочного тока на си-
ловых управляемых полупроводниковых ключах
(например, на встречно-параллельно включен-
ных тиристорах VS1 и VS2), защитный конденса-
тор С1, мощные транзисторные ключи 2 и 3, вспо-
могательные нерегулируемые источники питания
постоянного тока 4 и 5 относительно небольшой
мощности (до 0,45 квт каждый) и с крутопадаю-
щей вах, блок управления 6, датчик сварочного
тока 7, асинхронный возбудитель-стабилизатор 8
с выходным импульсным трансформатором, вто-
ричная обмотка которого включена последователь-
но в сварочную цепь. в начальной стадии сварки
алгоритм работы и процессы в источнике питания
аналогичны алгоритмам и процессам, осуществля-
емым в источниках питания, структурно-функцио-
нальные схемы которых показаны на рис. 3 и 5. с
момента установления в промежутке между свароч-
ным электродом 9 и свариваемым изделием 10 ду-
гового разряда на соответствующие управляющие
входы фазорегулятора сварочного тока, транзистор-
ного ключа 2 (в положительную полуволну напря-
жения Uсети) или 3 (в отрицательную полуволну
напряжения Uсети) и возбудителя-стабилизатора
Рис. 7. усовершенствованный источник питания с фазорегу-
лятором и цепью подпитки с током практически прямоуголь-
ной формы: а — упрощенная структурно-функциональная
схема; б — эпюры сварочного тока
П О ЗВО ТВ З
56 ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
8 начнут подаваться импульсные сигналы с бло-
ка управления 6, на который с датчика сварочно-
го тока 7 поступают сигналы обратной связи по
сварочному току, а с защитного конденсатора С1
— сигналы обратной связи по напряжению дуги.
При этом возбудитель-стабилизатор 8 автоматиче-
ски перейдет из режима генерации высоковольт-
ных импульсов для первоначального возбужде-
ния дуги в режим генерации стабилизирующих
импульсов повышенного напряжения. включение
тиристоров фазорегулятора вызывает протекание
через межэлектродный промежуток сварочного
тока, представляющего собой токовые знакопе-
ременные импульсы, амплитуда и длительность
которых определяются углом (фазой) включения
тиристоров.
бестоковые паузы между этими импульсами
заполнены током подпитки, поддерживаемым в за-
висимости от его полярности с помощью источни-
ка постоянного тока 4 и ключа 2 или источника по-
стоянного тока 5 и ключа 3. быстрые переключения
транзисторных ключей 2 и 3 происходят только при
смене полярности сварочного тока и практически
одновременно с этими переключениями осущест-
вляется ввод в межэлектродный промежуток стаби-
лизирующих импульсов повышенного напряжения.
тем самым при смене полярности тока подпитки до-
стигаются его практически прямоугольная форма, а
следовательно, и высокая скорость его изменения,
что в сочетании с импульсным увеличением напря-
жения в межэлектродном промежутке обеспечивает
надежные повторные возбуждения дуги (в том числе
при TIG-AC алюминия и его сплавов).
характерные для этого случая эпюры свароч-
ного тока приведены на рис. 7, б. несмотря на
некоторое усложнение силовой части описанно-
го источника питания с прямоугольной формой
тока подпитки по сравнению с другими извест-
ными традиционными источниками питания пе-
ременного тока, к его достоинствам можно отне-
сти возможность надежного функционирования
при частоте напряжения Uсети, равной 50...500 гц,
а также возможность использования без серьез-
ных затруднений такого же подхода к архитектуре
цепи подпитки при построении тт с фазорегуля-
тором в первичной цепи или источников питания
на основе ИЕП. Основные структурно-схемные
решения, приведенные на рис. 7, а, нашли при-
менение при построении установки удг-301М1
ухл4, аппарата н-155 и других установок и
источников питания переменного тока для дуго-
вой, плазменной и микроплазменной сварки.
Выводы
1. Расширение технологических возможностей и
повышение устойчивости сварочной дуги пере-
менного тока могут быть достигнуты путем ис-
пользования усовершенствованных источников
питания, снабженных возбудителями-стабилиза-
торами (преимущественно асинхронного типа с
двухконтурным гИн и последовательным вклю-
чением в сварочную цепь), имеющих в своем со-
ставе цепь подпитки с током прямоугольной фор-
мы и обеспечивающих при смене полярности тока
дуги dIа/dt ≥ 100 ка/с.
2. системы управления усовершенствованных
источников питания должны содержать в своем
составе контуры обратной связи по току и напря-
жению дуги.
3. наиболее перспективными для дальнейше-
го совершенствования технологических и массо-
габаритных характеристик представляются тт с
прямоугольной формой тока подпитки, источники
питания на основе ИЕП и сварочные источники
питания инверторного типа.
Автор выражает признательность д-ру техн.
наук А. Е. Коротынскому и инженерам В. Ю. Бу-
ряку и Д. С. Олияненко за помощь, которую они
оказали при подготовке настоящей работы.
1. лесков г. И. Электрическая сварочная дуга / г. И. лесков.
– М.: Машиностроение, 1970. – 335 с.
2. Оборудование для дуговой сварки: справ. пособие /
с. М. белинский, а. ф. гарбуль, в. г. гусаковский [и др.];
под ред. в. в.смирнова. – л.: Энергоатомиздат, 1986. –
656 с.
3. технология электрической сварки металлов и сплавов
плавлением; под ред. б. Е. Патона. – М.: Машинострое-
ние, 1974. – 768 с.
4. дыменко в. в. Повышение стабильности процесса и
расширение технологических возможностей сварки пе-
ременным током плавящимся электродом: дис. … канд.
техн. наук / в. в. дыменко. – К.: 1985. – 277 с.
5. сварочные источники питания с импульсной стабили-
зацией горения дуги / б. Е. Патон, И. И. заруба, в. в.
дыменко [и др.]. – К.: Екотехнологія, 2007. – 218 с.
6. Применение переменного тока для сварки низкоуглеро-
дистых и легированных сталей, алюминия и его сплавов
/ Э. И. Шмаков, н. М. Махлин, в. г. федотенков [и др.]
//Монтажные и специальные работы в строительстве. –
1978. – № 4. – с. 20–22.
7. Патон б. Е. Импульсное зажигание дуги при газоэлектри-
ческой и ручной дуговой сварке / б. Е. Патон, в. а. завад-
ский // автоматическая сварка. – 1956. – № 3. – с. 26–35.
8. лаужадис а. И. влияние частоты тока на стабильность
дуги и процесса ручной дуговой сварки / а. И. лаужадис
// автоматическая сварка. – 1967. – № 9. – с. 29–32.
9. Пентегов И. в. Исследование условий горения дуги си-
нусоидального тока с помощью математической модели
динамической дуги / И. в. Пентегов // автоматическая
сварка. 1977. – № 3. – с. 8–11.
10. троицкий в. а. влияние параметров электрической цепи
на повторное возбуждение дуги переменного тока / в. а.
троицкий // автоматическая сварка. – 1975. – № 11. –
с. 6–10.
11. лугин в. П. сравнительная оценка стабильности горения
дуги при сварке штучными электродами переменным то-
ком / в. П. лугин // сварочное производство. – 1975. –
№ 1. – с. 39–40.
12. Методика определения стабильности дуги переменного
тока / И. К. Походня, в. н. горпенюк, а. Е. Марченко [и
др.] // автоматическая сварка. – 1979. – № 12. – с. 16–18.
П О ЗВО ТВ З
57ISS 0005 111 ВТО Т В , 755 , 01
13. Arc initiation in gas metal arc welding / D. Farson, C.
Courardy, J. Talkington [et al.] // Welding Journal. – 1998. –
№ 8. – P. 315–321.
14. Коротинський О. Є. високоефективні джерела живлення
для дугового зварювання на основі індуктивно-ємнісних
перетворювачів: дис. … д-ра техн. наук / Олександр Єв-
тихійович Коротинський. – К., 2007. – 392 с.
15. Патон б. Е. Электрооборудование для дуговой и шлако-
вой сварки / б. Е. Патон, в. К. лебедев. – М.: Машино-
строение, 1966. – 359 с.
16. Походня И. К. Плавление электрода и взаимодействие
металла с газами при дуговой сварке: дис. … д-ра техн.
наук / Игорь Константинович Походня. – К., 1967. – 434
с.
17. Pat. 3328637 а1, USA. Alternating current arc power source
/ B. J. Aldenhoff. – June 1967.
18. новиков О. я. устойчивость электрической дуги / О. я.
новиков. – л.: Энергия, 1978. – 160 с.
19. Пентегов И. в. выбор напряжения холостого хода в
источниках для ручной дуговой сварки переменным то-
ком / И. в. Пентегов, в. в. дыменко, с. в. Рымар //авто-
матическая сварка. – 1995. – № 5. – с. 35–40.
20. андрианов а. а. Оптимизация режимов стабилизации
сварочной дуги переменного тока / а. а. андрианов,
в. н.сидорец // Електротехніка і електромеханіка. –
2009. – № 2. – с. 5–8.
21. Махлин н. М. Особенности бесконтактного возбуждения
дуги переменного тока / н. М. Махлин // автоматическая
сварка. – 2015. – № 10 – с. 30–37.
22. темкин б. я. теория и расчет возбудителей сварочной
дуги: автореф. на соискание научной степени канд. техн.
наук / б. я. темкин. – л., 1981. – 16 с.
23. зажигание дуги при сварке плавящимся электродом / в.
а. ленивкин, г. г. Кленов, х. н. сагиров [и др.] // авто-
матическая сварка. – 1986. – № 2. – с. 30–34.
24. Махлин н. М. анализ и методика расчета электронных
устройств последовательного включения для бесконтакт-
ного возбуждения дуги / н. М. Махлин, а. Е. Коротын-
ский // автоматическая сварка. – 2014. – №1. – с. 34–44.
25. Махлин н. М. асинхронные возбудители и стабилизато-
ры дуги: анализ и методика расчета. часть 1 / н. М. Мах-
лин, а. Е. Коротынский // автоматическая сварка. – 2015.
– № 3 – 4. – с. 25–36.
26. Махлин н. М. асинхронные возбудители и стабилизато-
ры дуги: анализ и методика расчета. часть 2 / н. М. Мах-
лин, а. Е. Коротынский // автоматическая сварка. – 2015.
– № 7. – с. 28–40.
27. лебедев в. К. тенденции развития источников питания
для дуговой сварки / в. К. лебедев // автоматическая
сварка. – 1995. – № 5. – с. 3–6.
28. а. с. SU 1668068 A1, МКИ: в23 К 9/06. устройство для
сварки переменным током / в. г. федотенков, н. М. Мах-
лин, в. я. Иванов. – Опубл. 07.08.1991. – бюл. № 29.
29. Иванов г. П. тиристорные регуляторы тока сварочных
трансформаторов / г. П. Иванов, з. Е. Рожанский, н. а.
сердюк // автоматическая сварка. – 1973. – № 11. –
с. 65–69.
30. а. с. SU 935225, МКИ: в23 К 9/06, в23 К 9/00. устрой-
ство для сварки переменным током / д. а. дудко, в. г.
федотенков, н. М. Махлин [и др.]. – Опубл. 15.06.1982.
– бюл. № 22.
31. Исследование эластичности сварочной дуги, питаемой
от источника с индуктивностью и емкостью / в. ю. ар-
лаускас, И. Р. нарушкявичус, в. н. дубашинский ф. ф.
николаев [и др.] // сварочное производство. – 1974. –
№ 10. – с. 14–16.
32. лебедев в. К. устойчивость горения дуги переменного
тока в цепи с конденсатором / И. К. лебедев, И. Р. наруш-
кявичус // автоматическая сварка. – 1971. – № 4. – с. 3–5.
33. нарушкявичус И. Р. Исследование многопостового сва-
рочного источника с индуктивностью и емкостью для
сварки легированных сталей / И. Р. нарушкявичус, И. М.
наркявичюс, И. с. вишняк // тезисы докл. всесоюз. на-
уч.-техн. конф.: Разработка, исследование и внедрение
новых источников питания сварочной дуги (21–22 мая
1981). – ч.2. – 1981. – с. 9–14.
34. троицкий в. а. способ плавного регулирования источ-
ников питания, содержащих продольно-емкостную ком-
пенсацию / в.а. троицкий // автоматическая сварка. –
1981. – № 5. – с. 8–12.
35. лебедев в. К. дуга переменного тока в цепи с последо-
вательно соединенными индуктивностью и емкостью
/ в. К. лебедев, а. Е. Коротынский // автоматическая
сварка. – 1994. – № 12. – с. 47–48.
36. голошубов в. І. зварювальні джерела живлення: на-
вчальний посібник / в. І. голошубов. – К.: арістей, 2005.
– 448 с.
37. а. с. SU 1299725 а1, МКИ: в23 К 9/00, 9/06. устрой-
ство для дуговой сварки переменным током / в. г. федо-
тенков, н. М. Махлин, а. я. яшунский [и др.]. – Опубл.
30.03.1987. – бюл. № 12.
Поступила в редакцию 28.12.2015
Производство стали в Украине
Как сообщают металлурги страны, производство
стали в Украине выросло на 14 % в течение первых
пяти месяцев 2016 г. (до 10,6 млн т), в основном,
благодаря увеличению спроса со стороны мест-
ного рынка и экспортеров. До этого производ-
ство стали в Украине в 2015 г. упало на 16 % (до
22,9 млн т), в основном, из-за военного конфлик-
та на востоке страны, где сосредоточено боль-
шинство металлургических заводов. Металлурги-
ческие заводы ожидают, что производство чугуна
сможет оставаться стабильным в июне на уровне
2,1 млн т, а выпуск проката — 1,9 млн т. Произ-
водство украинской стали в июле, вероятно, оста-
нется также на высоком уровне — около 2,2 млн т. Сталь, химикаты и сельскохозяйственные
товары составляют большую часть экспорта Украины.
http://www.azovpromstal.com/news
|