Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона
Предложено устройство, содержащее накопительные конденсаторы повышенной емкости; тиристорный ключ и перезаряжающийся конденсатор, два импульсных трансформатора, с последовательно соединенными первичными обмотками. В отличие от обычно применяемых на практике предложенное устройство позволяет получить...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/39092 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона / Н.А. Макаренко, В.В. Чигарев, Н.А. Грановский, А.А. Богуцкий, А.М. Кущий // Автоматическая сварка. — 2009. — № 2(670). — С. 46-48. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-39092 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Макаренко, Н.А. Чигарев, В.В. Грановский, Н.А. Богуцкий, А.А. Кущий, А.М. 2012-12-02T15:58:17Z 2012-12-02T15:58:17Z 2009 Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона / Н.А. Макаренко, В.В. Чигарев, Н.А. Грановский, А.А. Богуцкий, А.М. Кущий // Автоматическая сварка. — 2009. — № 2(670). — С. 46-48. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/39092 621.791.927.5 Предложено устройство, содержащее накопительные конденсаторы повышенной емкости; тиристорный ключ и перезаряжающийся конденсатор, два импульсных трансформатора, с последовательно соединенными первичными обмотками. В отличие от обычно применяемых на практике предложенное устройство позволяет получить 5-6 поджигающих импульсов увеличенной мощности за каждый полупериод переменного тока. The device is offered, comprising cumulative capacitors of an increased capacitance, thyristor key, recharging capacitor, and two-pulse transformers with their primary windings connected in series. Unlike those usually employed in practice, the device makes it possible to generate 5-6 start pulses of an increased intensity per half-period of the alternating current. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Краткие сообщения Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона Device for ignition of two-anode plasmatron arc Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона |
| spellingShingle |
Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона Макаренко, Н.А. Чигарев, В.В. Грановский, Н.А. Богуцкий, А.А. Кущий, А.М. Краткие сообщения |
| title_short |
Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона |
| title_full |
Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона |
| title_fullStr |
Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона |
| title_full_unstemmed |
Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона |
| title_sort |
устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона |
| author |
Макаренко, Н.А. Чигарев, В.В. Грановский, Н.А. Богуцкий, А.А. Кущий, А.М. |
| author_facet |
Макаренко, Н.А. Чигарев, В.В. Грановский, Н.А. Богуцкий, А.А. Кущий, А.М. |
| topic |
Краткие сообщения |
| topic_facet |
Краткие сообщения |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Device for ignition of two-anode plasmatron arc |
| description |
Предложено устройство, содержащее накопительные конденсаторы повышенной емкости; тиристорный ключ и перезаряжающийся конденсатор, два импульсных трансформатора, с последовательно соединенными первичными обмотками. В отличие от обычно применяемых на практике предложенное устройство позволяет получить 5-6 поджигающих импульсов увеличенной мощности за каждый полупериод переменного тока.
The device is offered, comprising cumulative capacitors of an increased capacitance, thyristor key, recharging capacitor, and two-pulse transformers with their primary windings connected in series. Unlike those usually employed in practice, the device makes it possible to generate 5-6 start pulses of an increased intensity per half-period of the alternating current.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/39092 |
| citation_txt |
Устройство для поджигания дуги двуханодного плазмотрона / Н.А. Макаренко, В.В. Чигарев, Н.А. Грановский, А.А. Богуцкий, А.М. Кущий // Автоматическая сварка. — 2009. — № 2(670). — С. 46-48. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT makarenkona ustroistvodlâpodžiganiâdugidvuhanodnogoplazmotrona AT čigarevvv ustroistvodlâpodžiganiâdugidvuhanodnogoplazmotrona AT granovskiina ustroistvodlâpodžiganiâdugidvuhanodnogoplazmotrona AT boguckiiaa ustroistvodlâpodžiganiâdugidvuhanodnogoplazmotrona AT kuŝiiam ustroistvodlâpodžiganiâdugidvuhanodnogoplazmotrona AT makarenkona deviceforignitionoftwoanodeplasmatronarc AT čigarevvv deviceforignitionoftwoanodeplasmatronarc AT granovskiina deviceforignitionoftwoanodeplasmatronarc AT boguckiiaa deviceforignitionoftwoanodeplasmatronarc AT kuŝiiam deviceforignitionoftwoanodeplasmatronarc |
| first_indexed |
2025-11-24T15:56:15Z |
| last_indexed |
2025-11-24T15:56:15Z |
| _version_ |
1850849606566412288 |
| fulltext |
УДК 621.791.927.5
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЖИГАНИЯ ДУГИ
ДВУХАНОДНОГО ПЛАЗМОТРОНА
Н. А. МАКАРЕНКО, д-р техн. наук (Донбасская гос. машиностроительная акад., г. Краматорск),
В. В. ЧИГАРЕВ, д-р техн. наук, Н. А. ГРАНОВСКИЙ, инж. (Приазов. гос. техн. ун-т, г. Мариуполь),
А. А. БОГУЦКИЙ, А. М. КУЩИЙ, инженеры (Донбасская гос. машиностроительная акад., г. Краматорск)
Предложено устройство, содержащее накопительные конденсаторы повышенной емкости; тиристорный ключ и
перезаряжающийся конденсатор, два импульсных трансформатора, с последовательно соединенными первичными
обмотками. В отличие от обычно применяемых на практике предложенное устройство позволяет получить 5-6
поджигающих импульсов увеличенной мощности за каждый полупериод переменного тока.
К л ю ч е в ы е с л о в а : двуханодный плазмотрон, плазма-
МИГ сварка, импульсный трансформатор, энергия импуль-
са, устройство для поджигания, компоненты
Процессы плазма-МИГ сварки и наплавки находят
применение в промышленности [1]. Возможность
регулирования в широких пределах тепловложения
в изделия, высокая производительность процесса в
сочетании с рядом других достоинств делают его
весьма перспективным [2–4]. Плазма-МИГ сварка
нашла применение при изготовлении изделий из
меди [5] и алюминия [6], а также при наплавке
инструмента и оснастки [7, 8].
Плазма-МИГ сварка и наплавка легких метал-
лов ведется только на постоянном токе обратной
полярности плавящегося и неплавящегося элект-
родов, однако при изготовлении изделий из дру-
гих материалов в большинстве случаев рекомен-
дуется применять обратную полярность. При об-
ратной полярности неплавящийся стержневой
электрод плазмотрона является анодом, вследс-
твие чего допустимые токовые нагрузки на него
значительно ниже, чем при применении прямой
полярности, когда неплавящийся электрод явля-
ется катодом [9]. В то же время в ряде случаев
(например, при сварке и наплавке изделий из алю-
миния и сплавов на его основе) необходимо обес-
печить увеличенную мощность плазменной дуги,
при этом целесообразно применять плазмотроны,
имеющие два неплавящихся электрода — анода,
которые необходимо подключать к двум отдель-
ным источникам питания, что увеличивает сум-
марный ток плазменной дуги без превышения то-
ка, допустимого для вольфрамового электрода.
В начале процесса сварки или наплавки сле-
дует обеспечить поджиг дуговых разрядов с обоих
анодов двуханодного плазмотрона [10]. При этом
необходимо, чтобы обе дуги возбудились однов-
ременно, так как при плазма-МИГ процессе внут-
ри плазмотрона находится плавящийся электрод,
который при возбуждении одной дуги остается
неподвижным, перегревается током плазменной
дуги и расплавляется внутри плазмотрона, что
приводит к засорению сопла плазмотрона, его вы-
ходу из строя и, как следствие, к невозможности
проведения непосредственно процесса сварки или
наплавки. В связи с этим актуальной является за-
дача разработки устройства поджига дуги для дву-
ханодного плазмотрона, обеспечивающего однов-
ременный поджиг дуговых разрядов обоих анодов
плазмотрона. За основу устройства, включаемого
в схему двухэлектродного плазмотрона для плаз-
ма-МИГ сварки и наплавки, взята схема устройс-
тва для возбуждения и стабилизации процесса го-
рения дуги УПД-1 конструкции ИЭС им. Е. О.
Патона. В устройстве диоды и тиристоры вклю-
чены в цепь одного из выводов первичной об-
мотки повышающего трансформатора через про-
ходной конденсатор и составляют между собой
две встречно-направленные параллельные выпря-
мительные цепи из последовательно соединенных
диода и тиристора [11]. Эти устройства являются
простыми и надежными. Многие экземпляры
УПД-1 работают в разных установках почти 30
лет без каких-либо поломок.
Для обеспечения одновременного поджига
двух дуг в схему (рисунок) ввели дополнительно
второй импульсный трансформатор Т2. Первич-
ные обмотки импульсных трансформаторов Т1 и
Т2 включены согласно последовательно, а одно-
именные концы вторичных обмоток подключа-
ются к неплавящимся электродам (анодам) плаз-
мотрона. Это позволяет избежать появления вы-
сокого напряжения между анодами плазмотрона
в момент прохождения поджигающего импульса,
что препятствует электрическому пробою зазора
между анодами плазмотрона.
Устройство работает следующим образом. В
один из полупериодов переменного напряжения
U через диод VD1 (ДЛ80) заряжается конденсатор
© Н. А. Макаренко, В. В. Чигарев, Н. А. Грановский, А. А. Богуцкий, А. М. Кущий, 2009
46 2/2009
C1, а в следующий полупериод (через диод VD2)
— конденсатор C2. Таким образом, перед началом
работы устройства конденсаторы C1 и C2
(4,0 мкФ, 450 В) заряжены напряжениями проти-
воположной полярности. При поочередной подаче
управляющих импульсов на тиристоры VS1 и VS2
(ТБ 160 А, 22 кл) тиристоры поочередно откры-
ваются, при этом происходит перезарядка кон-
денсатора C3 (4,0 мкФ, 600 В) через первичные
обмотки импульсных трансформаторов T1 и T2,
во вторичных обмотках которых генерируются
высоковольтные импульсы, поджигающие дуги
анодов плазмотрона. Конденсаторы C4 и C5 (1000
пФ, 34 кВ) служат для улучшения формы им-
пульса, поджигающего дугу, а конденсаторы C6,
C7 (4,0 мкФ, 400 В) — для защиты источников
питания, подключенных к анодам плазмотрона,
от высокого напряжения. Дроссель L1 ограничи-
вает скорость нарастания тока (di/dt) до значения,
допустимого для тиристоров VS1 и VS2.
Во время работы устройства конденсаторы C1
и C2 соответственно через диоды VD1 и VD2 за-
ряжаются в противоположной полярности пере-
менным напряжением U. Так как емкость кон-
денсаторов C1 и C2 в 10 раз выше емкости кон-
денсатора С3, то его перезарядка может быть
произведена 5...6 раз за один полупериод питаю-
щего напряжения U. Это позволяет поднять час-
тоту следования, а также частоту поджигающих
импульсов до 500…600 Гц, в то время, как час-
тота следования поджигающих импульсов уст-
ройства УПД-1 составляет 100 Гц.
С целью повышения энергии поджигающих
импульсов питание устройства осуществляется
напряжением 300 В. При этом энергия высоко-
вольтного разряда на каждом промежутке «анод–
плазмообразующее сопло» составляет около
0,6 Дж.
Исследования показали, что повышение пита-
ющего напряжения приводит к увеличению зна-
чения di/dt для тиристоров VS1 и VS2 и повыше-
нию коммутационных бросков напряжений на ти-
ристорах, что вызывает необходимость приме-
нения тиристоров серий ТБ и ТБИ, рассчитанных
на ток 160 А и имеющих 22 класс по напряжению.
Испытания показали, что устройство надежно
поджигает дежурные дуги обоих анодов плазмот-
рона (практически за один полупериод питающе-
го напряжения U, т. е. за время 0,01 с).
Выводы
1. В устройствах поджига дуги двуханодного
плазмотрона для плазма-МИГ сварки и наплавки
целесообразно применять два импульсных тран-
сформатора, первичные обмотки которых вклю-
чены согласно последовательно, при этом одно-
именные концы вторичных обмоток подсое-
диняются к анодам плазмотрона.
2. Применение двух отдельных накопительных
конденсаторов увеличенной емкости, заряжаемых
напряжениями противоположной полярности,
позволяет увеличить частоту поджигающих им-
пульсов от 100 до 500…600 Гц.
3. Увеличение энергии поджигающих импуль-
сов за счет повышения напряжения зарядки на-
копительных конденсаторов требует применения
тиристоров с высокими значениями di/dt, а также
с высоким классом по напряжению.
4. Разработанная схема устройства для поджи-
гания дуги двуханодного плазмотрона обеспечи-
вает надежный поджиг дуг обеих анодов плаз-
мотрона за время не более 0,01 с.
1. Сварка в машиностроении: Справочник. — Т. 1 / Под ред.
Н. А. Ольшанского. — М.: Машиностроение, 1978. —
501 с.
2. Бакурская М. А., Колосова Н. А. Процесс плазма-МИГ
и его промышленное применение за рубежом // Элект-
ротехн. пром-сть. Электросварка. — 1984. — № 6. —
С. 11–15.
3. Щицын Ю. Б., Тыткин Ю. М. Исследование процесса плаз-
менной сварки плавящимся электродом жаропрочных
сплавов // Тр. II Всесоюз. конф. «Проблемы технологии
сварки теплоустойчивых, жаростойких и жаропрочных
высоколегированных сталей и сплавов». — Киев: ИЭС им.
Е. О. Патона АН УССР, 1985. — С. 103–104.
4. Гвоздецкий В. В., Макаренко Н. А. Плазменная сварка (Об-
зор) // Автомат. сварка. — 2000. — № 12. — С. 26–30.
5. Vennekers R., Shevers A. A. Plasma MIG welding of copper
and сopper alloys // Weld. and Metal Fabr. — 1977. — 45,
№ 4. — P. 227–235.
6. Essers W. G., Willemes G. A. Plasma-MIG — schweiben von
Aluminium aufragschweiben und Zweielektadens schweiben,
von autahl // DVS-Berichte. — 1984. — № 90. — S. 9–14.
7. Данильченко Б. В., Макаренко Н. А. Плазменно-дуговая
наплавка с аксиальной подачей плавящейся порошковой
проволоки // Тр. междунар. науч.-техн. конф. «Прогресив-
на техніка і технологія машинобудування, приладобуду-
вання і зварювального виробництва». — Киев: ИЭС им.
Е. О. Патона НАН Украины, 1998. — С. 322–325.
8. Корниенко А. Н, Макаренко Н. А., Кондрашов К. А. Преи-
мущества упрочнения и восстановления пресс-форм для
стекла способом плазма-МИГ наплавки // Тр. регион. на-
уч. и науч.-техн. конф. — Мариуполь: ПГТУ, 2003. — Т. 1.
— С. 63.
9. Технология электрической сварки металлов и сплавов
плавлением / Под ред. Б. Е. Патона. — М.: Машиностро-
ение, 1974. — 767 с.
10. Макаренко Н. А. Развитие научных и технологических ос-
нов плазменной сварки и наплавки плавящимся и непла-
Устройство поджига дуги двуханодного плазмотрона
2/2009 47
вящимся электродами: Дис. … д-ра техн. наук. — Мари-
уполь, 2006. — 437 с.
11. А. с. 567563 СССР, МКИ2 В23 К 9/06. Устройство для воз-
буждения и стабилизации процесса горения дуги / Э. И.
Шмаков, В. Г. Федотенков, Г. Ф. Колесник, Н. М. Махлин,
Ю. З. Буряк. — Опубл. 05.08.77; Бюл. № 2.
The device is offered, comprising cumulative capacitors of an increased capacitance, thyristor key, recharging capacitor,
and two-pulse transformers with their primary windings connected in series. Unlike those usually employed in practice,
the device makes it possible to generate 5-6 start pulses of an increased intensity per half-period of the alternating current.
Поступила в редакцию 07.07.2008
УДК 621.791.927.93
О РОЛИ КОНТАКТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ
ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКИ
К. А. ЦЫКУЛЕНКО, канд. техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Показано, что при разработке технологии электрошлаковой наплавки без проплавления в токоподводящем
кристаллизаторе, а также при проектировании его новых конструкций необходимо учитывать роль контактных
сопротивлений. Критерием при определении требуемого оплавления наплавляемой (свариваемой) поверхности
может служить температура шлакового расплава, при этом следует установить зависимость между ней и темпе-
ратурой на контактной наплавляемой поверхности.
К л ю ч е в ы е с л о в а : электрошлаковая наплавка, контак-
тное сопротивление, температура шлаковой ванны, проп-
лавление
Современная теория электрических контактов
еще находится в стадии разработки, в связи с этим
не все происходящие между контактами физичес-
кие явления до конца исследованы и объяснены.
Указанная теория основывается на понятиях, свя-
занных с контактной поверхностью, областью и
сопротивлением стягивания, пленками потускне-
ния, контактным давлением, контактной раз-
ностью потенциалов, тепловыми эффектами и
другими положениями, характеризующими рабо-
ту контактов различного рода.
Сварщики давно используют такое свойство
электрических контактов, как повышенное (по
сравнению с электрическим сопротивлением ма-
териалов соединяемых деталей) электросопротив-
ление. Прежде всего это электрическая сварка
сопротивлением, которую часто называют контак-
тной, подчеркивая тем самым важную роль элек-
трического контакта между свариваемыми дета-
лями для данного процесса. Применительно к
электрошлаковым процессам такими контактами
являются поверхность электрода, погруженного
в шлаковую ванну, ограничивающая поверхность
кристаллизатора, свариваемые или наплавляемые
поверхности заготовок на участке контакта со
шлаковой ванной, а также поверхность раздела
шлаковой и металлической ванн. Исследованию
процессов и явлений, происходящих в шлаковой
ванне, посвящено множество работ, однако роль
контактных сопротивлений практически в них не
рассматривалась. В основном внимание уделялось
явлениям, происходящим на границах раздела
шлаковой ванны, и поверхностям кристаллизато-
ра электрода, осуществляющего к ней токопод-
вод. Исследования проводили с целью изучения
вопроса повышения стойкости оборудования
(кристаллизатора [1], нерасходуемого электрода
[2, 3]) или повышения эффективности электрош-
лакового процесса [4, 5]. При этом изучали такое
явление, как выпрямление переменного тока при
электрошлаковом процессе [6–8], особенности
распределения тока в шлаковой ванне [9] и крис-
таллизаторе [10] и др. Различные математические
модели распределения тепла в шлаковой ванне,
процесса плавления электрода, теплопередачи че-
рез поверхность шлаковой ванны не учитывают
возникающую на границе раздела шлак–рассмат-
риваемая поверхность разность потенциалов, а
следовательно, и дополнительное тепловыделе-
ние (см., например, [11–15]). Только в работе [16]
отмечено, что нагрев электрода в электрошлако-
вых процессах происходит главным образом
именно за счет его контакта с расплавленным
шлаком (следует еще раз обратить внимание, что
именно за счет контакта). При этом электрод на
участке, выступающем за контакты токоподводя-
щего устройства, нагревается за счет проходящего
по нему электрического тока, а также тепловы-
деления на контактной поверхности со шлаковой
ванной и теплоплопередачи от шлаковой ванны,
разогретой проходящим электрическим током.
Электрошлаковую сварку (наплавку) можно в ка-
кой-то мере рассматривать как сварку сопротив-© К. А. Цыкуленко, 2009
48 2/2009
|