Устройство подавления постоянной составляющей переменного тока

В связи с различными условиями существования дугового разряда, вызванных сменой полярности переменного тока благодаря различным теплофизическим свойствам неплавящегося вольфрамового электрода и изделия, появляется постоянная составляющая тока, т.е. частичное выпрямление переменного тока. Наличие этой составляющей отрицательно сказывается, как на качество сварного шва, так и работу сварочного трансформатора.

Устройства подавления постоянной составляющей переменного тока улучшают условия работы сварочного трансформатора, при этом подавление может быть полным или частичным. Простейшее устройство подавления включает в себя диод VD и резистор R (рис. 6.10,а).

Рис.6.10. Подавление постоянной составляющей тока с помощью резистора (а), конденсатора (б) и тиристорного коммутатора (в)

Ток обратной полярности идет беспрепятственно через диод. Ток прямой полярности идет через резистор и поэтому снижается. При переходе на новый режим резистор R необходимо заново настраивать. Этот способ из-за больших потерь в резисторе рекомендуется только для маломощных источников.

Самая эффективная - полная при любом режиме - компенсация достигается при использовании конденсаторной батареи С (рис. 6.10, б). Однако батарея конденсаторов ухудшает начальное зажигание дуги, поэтому перед сваркой шунтируется ключом S. После зажигания дуги и размыкания ключа батарея начинает функционировать В полупериоды прямой полярности она заряжается, а в моменты обратной полярности - подпитывает дугу, тем самым ликвидируя постоянную составляющую. Ёмкость, достаточная для устранения постоянной составлявшей при сварке на токе 500 А, достигает 0,15 Ф, что требует громоздкой батареи специальных конденсаторов. Такое устройство использовалось ранее в сварочных установках УДГ-301 и УДГ-501, УДАР-300, УДАР-500. В настоящее время для подавления постоянной составляющей чаще использует тиристорный коммутатор, VS1, VS2 (рис. 6.10,в).

Возможны три режима работы этой схемы (рис. 6.10,в): полностью управляемый режим - ток прерывистый в каждый полупериод; полууправляемый режим - прерывистый ток в полупериоды прямой полярности; неуправляемый режим - полнофазный. При минимальном угле зажигания длительность полуволны тока прямой полярности становится равной полупериоду. При этом момент окончания тока прямой полярности совладает с моментом включения тиристора, через который проходит ток обратной полуволны, а режим прерывистого тока прекращается (рис.6.10,в).

В первых двух указанных режимах угол управления α₁ тиристора VS1,пропускающего ток прямой полярности, должен быть больше угла α₂ тиристора VS2, определяющего ток обратной полярности.

При угле зажигания α = α_пр, добиваются эффективного ограничения постоянной составляющей тока с минимальной длительностью бестоковых пауз при переходе от обратной полярности к прямой. Значение сварочного тока при этом можно регулировать любым известным способом амплитудного индуктивного управления

Поскольку тиристор, через который проходит ток полуволны обратной полярности, при критическом угле зажигания теряет управление, его можно заменить неуправляемыым диодом (рис. 6.11).Сварочный ток полуволны обратной полярности проходит через диод VD1. Ток полуволны прямой полярности проходит через тиристор VS1, который открывается спустя приблизительно 0,001 с после появления на его аноде напряжения близкого к напряжению холостого хода. Ток дуги от момента окончания полупериода обратной полярности до включения тиристора поддерживается на минимально необходимом уровне через резистор R_д. Мощность, рассеиваемая на резисторе R_д незначительна, поскольку через резистор проходит минимальный ток дуги только во время задержки включения вентилей. Конденсатор С1 заряжается до напряжения переключения U_c= ηU_п, где U_п - напряжение стабилизации стабилитрона VD3.Ток стабилитрона задан балластным резистором R2.В момент переключения однопереходного транзистора VТ1 разрядный ток конденсатора открывает вспомогательный маломощный тиристор VS2,и цепь управления тиристора VS1 поступает импульс тока необходимой длительности.

Рис.6.11. Устройство ограничения постоянной составляющей сварочного тока

Ток управления ограничен резистором R3, напряжение - стабилитроном VD2. После включения тиристора VS1 все элементы схемы управления практически обесточиваются. Малое время нагрузки на эти элементы позволяет выполнить устройство достаточно компактным.

Устройство такого типа успешно используется в установках аргоно-дуговой сварки УДГ-301-1 и УДГ-501-1 взамен конденсаторной батареи.

Вопросы для самопроверки

1. Укажите в каких случаях необходимо использовать осциллятор, а в каких - стабилизатор горения дуги.

2. Укажите регулируемый параметр осциллятора.

3. Укажите наиболее существенную разницу в электрических параметрах осциллятора и возбудителя дуги.

4. Принцип работы импульсного стабилизатора горения дуги.

5. Укажите способы подавления постоянной составляющей переменного тока.

6. Основные меры предосторожности при эксплуатации осциллятора.

7. В каких случаях сварки использование устройства снижения напряжения холостого хода источников питания обязательно?

8. Укажите причину возникновения постоянной составляющей переменного тока

9. Укажите какие источников питания обязательно комплектуются осцилляторами и стабилизаторами горения дуги?

10. Укажите каким образом обеспечивается защита сварочного источника питания от высокого напряжения осциллятора?

11. Укажите кажите негативные факторы, обусловленные наличием постоянной составляющей переменного тока.

Поиск по сайту: