Джерело живлення дуги з багатоканальним виходом та розширеним діапазоном регулювання зварювального струму

1. Джерело живлення дуги з багатоканальним виходом та розширеним діапазоном регулювання зварювального струму, до складу якого входять некерований понижуючий силовий випрямляч з жорсткими зовнішніми характеристиками та первинним колом, під'єднаним до мережі змінного струму промислової частоти, і конвертор постійного струму понижуючого типу, у якому вихід силового напівпровідникового ключа під'єднано до силового входу вихідного каналу, що містить послідовно з'єднані вихідний дросель та давач зварювального струму, інформаційний вихід давача зварювального струму під'єднано до входу зворотного зв'язку за струмом системи керування конвертора, вихід постійного струму некерованого силового випрямляча - до силового входу конвертора, силовий вихід вихідного каналу конвертора - до однієї вихідної клеми джерела живлення дуги, інша вихідна клема якого з'єднана з іншим вихідним полюсом конвертора, яке відрізняється тим, що у джерело живлення дуги додатково введені декілька вихідних каналів, щонайменше один, кожен з яких складається з послідовно з'єднаних дроселя та давача струму, суматор вихідних інформаційних сигналів давачів струму та блок комутації з перемикачем вихідних каналів, при цьому інформаційні виходи усіх давачів струму під'єднані до входів суматора інформаційних сигналів давачів струму, вихід якого 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до галузі електрозварювальних технологій, а саме, до джерел зварювального струму для дугового зварювання, наплавлення, різання та напилення металів неплавким електродом у середовищі захисних, переважно інертних, газів. У зварювальному виробництві для живлення дуги при зварюванні (наплавленні, різанні, напиленні) металів неплавким електродом у середовищі захисних газів широке застосування отримали джерела зварювального струму, які у своєму складі мають ланку високочастотного перетворення, що послідовно з'єднана з колом передачі потоку енергії від енергетичного входу (мережі живлення) до виходу (зварювальної дуги). Такі джерела зварювального струму можуть бути побудовані як за схемою з безтрансформаторним входом і, щонайменше, чотириступеневим перетворенням напруги мережі змінного струму промислової частоти (джерела зварювального струму інверторного типу) так і за схемою з вхідним понижуючим трансформатором і триступеневим перетворенням напруги мережі змінного струму промислової частоти (джерела зварювального струму „чоперного" типу). Спільним елементом цих джерел є наявність індуктивного накопичувача (дроселя), який входить як обов'язковий елемент до складу вихідного каналу джерела зварювального струму зі ланкою високочастотного перетворення незалежно від його типу. Його основним призначенням є здійснення енергозабезпечення зварювальної дуги протягом тієї частини коленого такту перетворення, коли силові ключі конвертора або силовий ключ імпульсного перетворювача перебувають у вимкненому стані. Індуктивність дроселю вихідного каналу має бути достатньою для забезпечення розмаху пульсацій зварювального струму, сприйнятливого для створення передумов, як ефективного збудження дуги у початковій стадії процесу зварювання, так і підтримання сталого дугового розряду при найменшому значенні зварювального струму. Так як, індуктивність дроселя визначається кількістю витків обмотки та об'ємом осердя, а переріз дроту обмотки дроселя розраховується на найбільше значення зварювального струму, то маса та розміри дроселя визначають досяжний діапазон регулювання зварювального струму і загальні масогабаритні показники джерела зварювального струму зі ланкою високочастотного перетворення. Другим спільним елементом структури вихідного каналу джерел зварювального струму зі високочастотним перетворенням обох типів є також давач струму, який забезпечує можливість здійснення зворотного зв'язку за зварювальним струмом та функціонування вузлів захисту від неприпустимих значень струму у зварювальному колі. Саме давач струму забезпечує необхідне значення відношення сигнал/шум у всьому діапазоні регулювання зварювального струму стосовно вихідного інформаційного сигналу давача струму, а також рівень похибки цього сигналу відносно іс 93762 4 тинного значення зварювального струму, що, у свою чергу, визначає можливості системи керування конвертора або імпульсного перетворювача постійного струму щодо досяжного рівня найменшого значення зварювального струму. Відоме джерело зварювального струму інверторного типу, яке містить мережевий випрямляч, фільтр випрямленої мережевої напруги, однотактний конвертор зі двома силовими ключами, кожен з яких виконано у вигляді паралельно з'єднаних транзисторів, двома зворотними діодами і системою керування, високочастотний силовий трансформатор, випрямляч вторинної напруги високочастотного трансформатора, до одного із полюсів якого під'єднано ланцюг зі послідовно з'єднаними вихідним дроселем та виконаним у вигляді шунта давачем струму, а поміж полюсами випрямляча вторинної напруги високочастотного трансформатора під'єднано додатковий індуктивно-ємнісний накопичувач (Схемотехника инверторных источников питання для дуговой сварки: Учебное пособие /Е. Н. Верещало, В. Ф. Квасницкий, Л. Н. Мирошниченко, И. В. Пентегов. - Николаев: УГМТУ, 2000. с. 255-258). У цьому джерелі напруга мережі живлення промислової частоти випрямляється та фільтрується і у такому вигляді надходить до силового входу одно - або двотактного конвертора, силовий вихід якого з'єднано з первинним колом високочастотного трансформатора. Напруга вторинного кола випрямляється і за допомогою вихідного індуктивного накопичувача (дроселя) та давача струму остаточно формується як вихідна напруга джерела зварювального струму інверторного типу. Основним недоліком джерела - аналогу зварювального струму інверторного типу є його обмежені технологічні можливості, які пов'язані з тим, що у відомому джерелі зварювального струму максимальне значення відносної тривалості замикання транзисторних ключів конвертора принципово не може перевищувати 0,5. Це зумовлює не тільки обмеження досяжного максимального значення зварювального струму, а і ускладнює (а у більшості випадків робить неможливим) ефективне збудження дуги та підтримання сталого дугового розряду при наднизьких значеннях - (0,4...1,0)А - зварювального струму, необхідних для здійснення процесів зварювання і наплавлення низькоенергетичною дугою. Відоме джерело зварювального струму „чоперного,, типу, до складу якого входять некерований понижуючий силовий випрямляч з жорсткими зовнішніми характеристиками, первинне коло якого під'єднано до мережі живлення промислової частоти, і, виконаний у вигляді транзисторного однотактного перетворювача постійного струму понижуючого типу, імпульсний регулятор режимів дугового зварювання, що містить вхідний ємнісний фільтр, силовий ключ, виконаний з паралельно з'єднаних транзисторів, емітери яких з'єднані між собою через вирівнюючі резистори, а бази через запобіжники під'єднані до виходу блоку широтноімпульсної модуляції, паралельно з'єднані зворот 5 93762 6 ні діоди та вихідний повітряний дросель, при цьовертора, вихід постійного струму некерованого му інформаційний вхід блоку широтно-імпульсної силового випрямляча - до силового входу конвермодуляції контуру зворотного зв'язку за струмом тора, силовий вихід вихідного каналу конвертора під'єднано до одного з вирівнюючи резисторів традо однієї вихідної клеми джерела живлення дуги, нзисторів силового ключа (Регулирование режиінша вихідна клема якого з'єднана з іншим вихідмов механизированной сварки в СО2 при испольним полюсом конвертора (Н. М. Махлин, А. Е. Козовании многопостовых источников тока / Ю. И. ротинский, В. А. Богдановский, А. Г. Скирта, М. И. Драбович, А. В. Лебедев, В. В. Кравченко и др.// Скопюк, В. Ю. Буряк. Электронные регуляторы Автоматическая сварка. - 1987. - № 10. - с. 70-71). сварочного тока для многопостовых сварочных В цьому джерелі зварювального струму „чопесистем. // Сварочное производство. - № 5. - с. 13рного" типу напруга мережі живлення промислової 18). частоти понижується за допомогою мережевого Основним недоліком джерела живлення дуги, силового трансформатора, напруга вторинного яке прийняте за прототип винаходу, що пропонукола якого випрямляється та фільтрується і після ється, є обмежені технологічні можливості щодо цього надходить до силового входу імпульсного зварювання або наплавлення у діапазоні малоамперетворювача постійного струму понижуючого перних дугових розрядів. типу, що, крім силового транзисторного ключа та Причиною цього є те, що малоамперна дуга у силового зворотного діода, містить у своєму складі діапазоні зварювальних струмів від найменших вихідний індуктивний накопичувач (дросель). Вихізначень (сотен міліампер) до кількох (5...8) ампедна напруга перетворювача постійного струму є рів має спадну вольтамперну характеристику гіпевихідною напругою джерела зварювального струрболічного типу, у якої dUд / dIд  0 , де U д і Iд му „чоперного" струму. напруга і струм дуги відповідно, при цьому навіть Основним недоліком цього джерела зварювамалі флуктуації струму дуги викликають досить льного струму „чоперного" типу є неможливість суттєві коливання її напруги. Відомо, що для зазабезпечення рівня безперервного зварювального безпечення стійкості малоамперної дуги в умовах струму меншого (15...20)А, при ефективному збуколивань пераметрів U д і Iд або при внесенні дження дуги та підтримання сталого дугового розряду у процесі зварювання неплавким електродом зовнішніх збуджень в систему „джерело живлення у середовищі інертних газів. Це зумовлено тим, що - дуга " дуговий процес має відповідати критерію, індуктивним накопичувачем імпульсного регулятоза яким ра режимів дугового зварювання є повітряний  dU dUn   0, kу     дросель, індуктивність якого при його реально мо dI dI Io    жливих розмірах принципово неспроможна забезпечити режим безперервних струмів при понижеде k у - критерій стійкості (що співпадає з криних значеннях зварювального струму. терієм стійкості Гурвиця), Іод - зварювальний струм Іншим суттєвим недоліком відомого джерела у робочій точці (точці стійкої рівноваги) вольтамзварювального струму „чоперного" типу є недостаперної характеристики дуги. З урахуванням цього тня надійність його системи керування, що зумовякісний процес зварювання або наплавлення малено відсутністю у вихідному каналі виділеного лоамперного низькоенергетичною дугою є приндавача зварювального струму, а використанням у ципово можливим лише у разі, якщо джерело живякості такого давача вирівнюючого резистора одлення дуги відповідає таким вимогам: ного з паралельно з'єднаних транзисторів силово1) напруга неробочого ходу джерела живлення го ключа імпульсного регулятора режимів дугового щонайменше у 2 рази перевищує найбільше техзварювання. У разі відмови цього транзистора, нологічно обґрунтоване значення напруги дуги при наприклад, електричного пробою або вигорання найменшому значенні зварювального струму; його р-n переходів, зворотний зв'язок за струмом у 2) джерело живлення забезпечує режим безсистемі керування відомого джерела зварювальперервних зварювальних струмів; ного струму стає неможливим, відповідно стає 3) джерело живлення має круто спадні зовнінеможливим і формування зовнішніх вольтшні вольт-амперні характеристики „вертикального" амперних характеристик джерела зварювального типу. струму, необхідних для здійснення зварювання Джерело живлення дуги, яке прийняте за пронеплавким електродом у середовищі інертних гатотип, відповідає лише першій з цих вимог. Викозів. нання вимоги забезпечення безперервності зваЗа прототип винаходу, що пропонується, прирювальних струмів для їх значень (0,5...1,5)А у йнято джерело живлення дуги, до складу якого джерелі живлення дуги, яке прийняте за прототип, входять некерований понижуючий силовий випряможе бути здійснене тільки за умови значного мляч з жорсткими зовнішніми характеристиками та (щонайменше у 8-10 разів) збільшення індуктивнопервинним колом, під'єднаним до мережі живленсті дроселю вихідного каналу, що неминуче мало б ня промислової частоти, і конвертор постійного викликати таке збільшення малогабаритних та струму понижуючого типу, вихід силового напівпвартісних показників дроселю, які є несприйнятлировідникового ключа якого під'єднано до силового ві з конструктивних та економічних міркувань. Для входу вихідного каналу, що містить послідовно забезпечення формування зовнішніх крутоспадних з'єднані вихідний дросель та виділений давач зва(„вертикальних") характеристик у всьому діапазоні рювального струму, інформаційний вихід давача регулювання зварювального струму давач струму зварювального струму під'єднано до входу звороконтуру зворотного зв'язку джерела живлення має тного зв'язку за струмом системи керування конбути розрахований щонайменше на максимальне 7 93762 8 значення зварювального струму. Досягнутий сувертора, а силові виходи усіх вихідних каналів - до часний рівень точності відомих здавачів струму входів блоку комутації з перемикачем вихідних становить у кращому разі 0,8 % від граничного каналів, вихід якого з'єднано з однією вихідною значення струму, що вимірюється давачем. Внаклемою джерела живлення дуги. слідок цього давач струму джерела живлення дуЗгідно п. 2 формули винаходу, джерело живги, яке прийнято за прототип, принципово неспролення дуги з багатоканальним виходом та розшиможний забезпечити як точність вимірювання реним діапазоном регулювання зварювального струму, яка необхідна як для формування крутосструму, що пропонується, може бути виконано падних („вертикальних") зовнішніх вольтамперних таким чином, що усі вихідні канали з'єднані між характеристик у діапазоні наднизьких значень звасобою послідовно, при цьому вхід першого додатрювального струму, так і виконання вимог за крикового каналу з'єднано з силовим виходом основтерієм стійкості. (Наприклад, якщо граничне знаного каналу. чення діапазону регулювання зварювального Згідно п. 3 формули винаходу, джерело живструму складає 200 А, то похибка давача струму у лення дуги з багатоканальним виходом та розшивсьому діапазоні вимірювання зварювального реним діапазоном регулювання зварювального струму може досягати 1,6 А). Крім цього, оскільки струму, що пропонується, може містити у своєму рівень вихідного інформаційного давача струму складі блок комутації з перемикачем вихідних капропорційний зварювальному струму, то при надналів, який складається з власне перемикача, блонизьких значеннях струму дуги цей рівень буде ку збудження дуги з високовольтним вихідним імскладати від сотень мікровольтів до одиниць міліпульсним трансформатором та блокуючого вольтів для здавачів струму з потенційним вихоконденсатора, при цьому вихід перемикача і одна дом або ж від десятків до сотень мікроамперів для з обкладинок блокуючого конденсатора під'єднані здавачів струму зі струмовим виходом, тобто у до одного з виводів вторинної обмотки вихідного цьому випадку вихідні інформаційні сигнали даваімпульсного трансформатора блоку збудження ча струму можуть бути на рівні шумів або ж сигнадуги, другий вивід якої з'єднано з виходом блока лів, пов'язаних з випадковими чинниками, що унекомутації, інша обкладинка блокуючого конденсаможливлює функціювання системи керування тора під'єднана до іншої вихідної клеми джерела джерела живлення без її вельми суттєвого усклаживлення дуги. днення. Згідно п. 4 формули винаходу, блок комутації з Задачею винаходу, що пропонується, є розперемикачем вихідних каналів джерела живлення ширення технологічних можливостей джерела з багатоканальним виходом та розширеним діапаживлення дуги шляхом розширення діапазону резоном регулювання зварювального струму може гулювання зварювального струму у бік наднизьких бути виконано у вигляді пристрою, який складайого значень без суттєвого збільшення матеріалоється з власне перемикача, блоку збудження дуги ємності та вартості джерела живлення. з високовольтним вихідним імпульсним трансфоПоставлена задача вирішується, в межах п. 1 рматором, двох блокуючих конденсаторів, блоку формули, за рахунок того, що в джерело живлення живлення допоміжної дуги та вихідної клеми під'єдуги, до складу якого входять некерований пониднання сопла плазмотрона, при цьому вихід пережуючий силовий випрямляч з жорсткими зовнішнімикача вихідних каналів, один з полюсів блоку ми характеристиками первинне коло якого, під'єддопоміжної дуги та кожний блокуючий конденсатор нане до мережі змінного струму промислової однією обкладинкою під'єднано до одного з вивочастоти, і конвертор постійного струму понижуючодів вторинної обмотки вихідного імпульсного транго типу, у якому вихід силового напівпровідниковосформатора блоку збудження дуги, другий вивід го ключа під'єднано до силового входу вихідного якої з'єднано з виходом блоку комутації, інша обканалу, що містить послідовно з'єднані вихідний кладинка одного з блокуючих конденсаторів під'єдросель та давач зварювального струму, інфорднана до іншої вихідної клеми джерела живлення маційний вихід давача зварювального струму підуги, а інша обкладинка другого блокуючого конд'єднано до входу зворотного зв'язку за струмом денсатора з'єднана з іншим полюсом блоку живсистеми керування конвертора, вихід постійного лення допоміжної дуги та з вихідною клемою під'єструму некерованого силового випрямляча — до днання сопла плазмотрона. силового входу конвертора, силовий вихід вихідВведення у джерело живлення дуги з багатоного каналу конвертора - до однієї вихідної клеми канальним виходом та розширеним діапазоном джерела живлення дуги, інша вихідна клема якого регулювання зварювального струму додаткових з'єднана з іншим вихідним полюсом конвертора вихідних каналів, кожен з яких містить дросель та згідно винаходу додатково введені декілька вихіддавач струму, що розраховані на свій діапазон них каналів, щонайменше один, кожен з яких скларегулювання зварювального струму, а також сумадається з послідовно з'єднаних дроселя та давача тора інформаційних сигналів давачів струму і блоструму, суматор вихідних інформаційних сигналів ка комутації з перемикачем вихідних каналів, доздавачів струму та блок комутації з перемикачем зволяє, по - перше, у кожному піддіапазоні вихідних каналів, при цьому інформаційні виходи регулювання зварювального струму, включаючи усіх давачів струму під'єднані до входів суматора піддіапазон наднизьких зварювальних струмів, при інформаційних сигналів давачів струму, вихід якосприйнятливих малогабаритних та вартісних покаго з'єднано зі входом зворотного зв'язку за струзниках відповідного вихідного дроселя забезпечимом системи керування конвертора, входи додатти не тільки режим безперервних зварювальних кових вихідних каналів під'єднані до силового струмів, але й можливість зниження пульсацій виходу силового напівпровідникового ключа конзварювального струму, які неминуче виникають 9 93762 10 при функціюванні конвертора постійного струму Джерело живлення з багатоканальним вихопонижуючого типу, до будь-якого малого рівня. Подом та розширеним діапазоном регулювання звадруге, відповідність приведеної похибки, рівня вирювального струму (Фіг. 1) складається з некерохідного інформаційного сигналу та співвідношення ваного понижуючого силового випрямляча 1 з сигналу до рівня шумів давача струму значенням жорсткими зовнішніми характеристиками, конверзварювального струму у кожному піддіапазоні його тора 2 постійного струму понижуючого типу з сисрегулювання, забезпечує надійне функціювання темою 3 керування, силовим напівпровідниковим системи керування конвертора без будь-яких її ключем 4 і, принаймні, двома вихідними каналами, ускладнень та без обмежень можливого діапазону основний з яких містить послідовно з'єднані дрорегулювання зварювального струму. Це, у свою сель 5 та давач 6 струму, а додатковий - послідовчергу, надає можливість забезпечення стійкості но з'єднані дросель 7 та давач 8 струму, суматора дугового розряду та формування необхідних для 9 інформаційних сигналів з давачів струму, блока якісного зварювання або наплавлення зовнішніх 10 комутації з перемикачем 11 вихідних каналів. вольтамперних характеристик джерела живлення Індуктивність дроселя 5 основного вихідного канадуги у всьому діапазоні регулювання зварювальлу забезпечує відповідність вимогам безперервноного струму, у тому числі у піддіапазоні наднизьких сті зварювального струму з припустимим рівнем його значень. його пульсацій у піддіапазоні найбільших зварюПослідовне з'єднання додаткових вихідних кавальних струмів. Давач 6 струму основного вихідналів і їх під'єднання до виходу силового напівпного каналу розраховано щонайменше на максировідникового ключа конвертора через основний мальне значення зварювального струму у вихідний канал сприяє зменшенню загальної маси піддіапазоні найбільших зварювальних струмів. дроселів додаткових вихідних каналів, хоча при Індуктивність дроселя 7 додаткового вихідного цьому має враховуватись порядок її з'єднання каналу значно більша за індуктивність дроселя 5 і тобто основний вихідний канал обов'язково повивідповідає вимогам безперервності зварювального нен відповідати піддіапазону найбільших зварюструму з припустимим рівнем його пульсацій у вальних струмів, перший додатковий вихідний подціапазоні низьких та наднизьких зварювальних канал, що послідовно з'єднаний з основним вихідструмів. Давач 8 струму розраховано на максиманим каналом, - піддіапазону низьких зварювальних льне значення зварювального струму, яке дорівструмів і так далі. нює або дещо перевищує мінімальне значення Виконання у джерелі живлення дуги з багатозварювального струму у піддіапазоні найбільших канальним виходом та розширеним діапазоном зварювальних струмів. регулювання зварювального струму блока комутаВихід постійного струму понижуючого силового ції з перемикачем вихідних каналів у вигляді привипрямляча 1, первинне коло якого під'єднано до строю, до складу якого, крім власне перемикача, мережі змінного струму промислової частоти, півходить блок збудження дуги з високовольтним д'єднано до силового входу конвертора 2, вихід вихідним імпульсним трансформатором не тільки силового напівпровідникового ключа 4 конвертора забезпечує безконтактне первісне збудження дуги, 2 з'єднано з відповідними виводами дроселів 5 і 7 але й виключає можливість неприпустимих вкрапвихідних каналів конвертора 2, інформаційні вихолень вольфраму у зварне з'єднання, яке характеди давачів 6 і 8 струму під'єднано до входів сумарне для контактного способу збудження дуги, що тора 9 інформаційних сигналів давачів струму, створює умови для автоматизації процесу зварювихід якого з'єднано зі входом зворотного зв'язку вання або наплавлення. за струмом системи З керування конвертора 2, Виконання блоку комутації з перемикачем висилові виходи вихідних каналів під'єднано до вхохідних каналів у вигляді пристрою, що крім власне дів блоку 10 комутації, які відповідно з'єднані зі перемикача і блока збудження дуги також містить входами перемикача 11 вихідних каналів, вихід блок живлення допоміжної дуги надає можливість перемикача 11 вихідних каналів під'єднано до виздійснення мікроплазмового та плазмового зварюходу блоку 10 комутації, з'єднаним з однією вихідвання або наплавлення металевих виробів і консною клемою 12 джерела живлення дуги, інша вихітрукцій, в тому числі і над малої товщини. дна клема 13 якого з'єднана з іншим вихідним Винахід пояснюють схеми : полюсом конвертора 2. Фіг. 1 - структурно-функціональна схема джеВ залежності від верхнього граничного знарела живлення дуги з багатоканальним виходом чення діапазону регулювання зварювального та розширеним діапазоном регулювання зварюваструму у джерелі живлення дуги, що пропонується, льного струму; кількість піддіапазонів регулювання може бути Фіг. 2 - структурно - функціональна схема джезбільшена за рахунок введення додаткових вихідрела живлення дуги з багатоканальним виходом них каналів, наприклад, третього, що містить поста розширеним діапазоном регулювання зварювалідовно з'єднані дросель 14 і давач 15 струму, льного струму з послідовним під'єднанням вихідінформаційний вихід якого під'єднується до відпоних каналів; відного входу суматора 9 інформаційних сигналів Фіг. 3 - структурно - функціональна схема блодавачів струму, а силовий вихід цього додаткового ку комутації з перемикачем вихідних каналів і бловихідного каналу з'єднується з відповідним входом ком збудження дуги; блока 10 комутації, а відтак і з відповідним входом Фіг. 4 - структурно - функціональна схема блоперемикача 11 вихідних каналів. ку комутації з перемикачем вихідних каналів, блоЗа складом та алгоритмом функціювання джеком збудження дуги і блоком допоміжної дуги. рело живлення дуги з багатоканальним виходом та розширеним діапазоном регулювання зварюва 11 93762 12 льного струму, структурно-функціональна схема L дкн  L др14  L др5  L др7 , якого наведена на Фіг. 2, аналогічне до джерела де L др14 - індуктивність дроселю 14, виходячи живлення дуги, структурно - функціональна схема якого наведена на Фіг. 1, і відрізняється від останз чого у джерелі живлення дуги, структурно - фуннього лише тим, що вихідні канали конвертора 2 кціональна схема якого наведена на Фіг. 2, індукз'єднані послідовно у певному порядку. тивності дроселів 5 і 7, а відтак і їх маса та габариВихід силового напівпровідникового ключа 4 тні розміри, дещо менші у порівнянні з конвертора 2 (Фіг. 2) під'єднано до силового входу аналогічними показниками дроселів 5 і 7 у джерелі основного вихідного каналу, що містить послідовживлення дуги, структурно - функціональна схема но з'єднані дросель 5 та давач 6 струму. Силовий якого наведена на Фіг. 1. вихід основного вихідного каналу під'єднано до До складу блоку 10 комутації з перемикачем одного з входів блоку 10 комутації з перемикачем вихідних каналів, структурно - функціональна схе11 вихідних каналів та до силового входу додаткома якого наведена на Фіг. 3, входять власне перевого вихідного каналу, до складу якого входять микач 11, блок 16 збудження дуги з високовольтпослідовно з'єднані дросель 7 та давач 8 струму і ним вихідним імпульсним трансформатором 17 та силовий вихід якого під'єднано до відповідного блокуючий конденсатор 18. Входи блоку 10 комувходу блоку 10 комутації з перемикачем 11 вихідтації під'єднані до відповідних входів перемикача них каналів. 11 вихідних каналів, вихід якого з'єднано з одним У джерелі живлення дуги з багатоканальним виводом вторинної обмотки вихідного імпульсного виходом та розширеним діапазоном регулювання трансформатора 17 блоку 16 збудження дуги та з зварювального струму, структурно - функціональоднією обкладинкою блокуючого конденсатора 18. на схема якого наведена на Фіг. 2, індуктивність Другий вивід вторинної обмотки вихідного імпульвихідного каналу, який розраховано на піддіапазон сного трансформатора 17 блоку 16 збудження наднизьких зварювальних струмів, становить суму дуги під'єднано до виходу блоку 10 комутації, з'єдіндуктивностей усіх послідовно з'єднаних каналів наного з однією вихідною клемою 12 джерела жиконвертора 2. При послідовному з'єднанні основвлення дуги з багатоканальним виходом та розного та додаткового вихідних каналів конвертора 2 ширеним діапазоном регулювання зварювального струму, інша обкладинка блокуючого конденсато(Фіг. 2) індуктивність L дкн додаткового вихідного ра 18 під'єднана до іншої вихідної клеми 13 джеканалу визначається як рела живлення дуги. L дкн  L др5  L др7 , Блок 10 комутації з перемикачем вихідних каналів, структурно - функціональна схема якого де L др5 і L др7 - індуктивності дроселів 5 і 7 вінаведена на Фіг. 4, у своєму складі містить власне дповідно. перемикач 11, блок 16 збудження дуги з високовоУ разі збільшення у джерелі живлення дуги з льтним вихідним імпульсним трансформатором багатоканальним виходом та розширеним діапа17, два блокуючи конденсатори 18 і 19, блок 20 зоном регулювання зварювального струму, струкживлення допоміжної дуги та вихідну клему 21 турно - функціональна схема якого наведена на під'єднання сопла плазмотрона. Вихід перемикача Фіг. 2, кількості під діапазонів регулювання за ра11 вихідних каналів, один з полюсів блоку 20 живхунок введення додаткових вихідних послідовне лення допоміжної дуги та обидва блокуючі конденз'єднання цих додаткових вихідних каналів під'єдсатори 18 і 19 однією обкладинкою під'єднані до нується у конверторі 2 між точками  і b , при одного з виводів вторинної обмотки вихідного імцьому вихід силового напівпровідникового ключа 4 пульсного трансформатора 17 блоку 16 збудження з'єднується з силовим входом того вихідного канадуги, другий вивід якої з'єднано з виходом блоку лу, який розраховано на піддіапазон максималь10 комутації. Вихід блоку 10 комутації під'єднано них значень зварювального струму джерела живдо однієї вихідної клеми 12 джерела живлення лення дуги, а інформаційні виходи здавачів дуги. Інша обкладинка блокуючого конденсатора струму, що входять до складу введених додатко18 під'єднана до іншої вихідної клеми 13 джерела вих вихідних каналів, під'єднуються до відповідних живлення дуги, а інша обкладинка блокуючого входів суматора 9 інформаційних сигналів давачів конденсатора 19 з'єднана з іншим полюсом блоку струму. На Фіг. 2 наведено приклад введення до20 допоміжної дуги та з вихідною клемою 21 під'єдаткового вихідного каналу, що містить послідовно днання сопла плазмотрона. з'єднані дросель 14 та давач 15 струму. Силовий Джерело живлення дуги з багатоканальним вхід цього вихідного каналу у точці  з'єднується виходом та розширеним діапазоном регулювання з виходом силового напівпровідникового ключа 4, зварювального струму, структурно - функціональсиловий вихід у точці b під'єднується до силового на схема якого наведена на Фіг. 1, працює наступвходу вихідного каналу, який містить послідовно ним чином (робота джерела живлення дуги розгз'єднані дросель 5 та давач 6 струму, і до відповілядається на прикладі двох вихідних каналів). дного входу блоку 10 комутації з перемикачем 11 Напруга мережі змінного струму промислової вихідних каналів, а інформаційний вихід давача 15 частоти понижується та випрямляється некероваструму з'єднується з відповідним входом суматора ним понижуючим силовим випрямлячем 1 з жорст9 інформаційних сигналів давачів струму. При кими зовнішніми характеристиками. З виходу посцьому індуктивність L дкн , додаткового вихідного тійного струму понижуючого силового випрямляча 1 випрямлена напруга надходить до силового вхоканалу, що розрахований на наднизькі значення ду конвертора 2 постійного струму понижуючого зварювального струму і містить послідовно з'єднатипу. Система 3 керування конвертора 2 формує ні дросель 7 та давач 8 струму, визначається як 13 93762 14 інтервали часу та сигнали, що визначають паравходів суматора 9 інформаційних сигналів давачів метри зовнішніх вольтамперних характеристик струму одночасно надходять пропорційні зварюконвертора 2, які відповідають кожній стадії провальному струму сигнали з інформаційних виходів цесу зварювання або наплавлення. При цьому давачів струму усіх послідовно з'єднаних вихідних формування крутоспадних („вертикальних") зовніканалів конвертора 2, через які, в залежності від шніх вольтамперних характеристик забезпечуєтьвибраного піддіапазону регулювання, протікає ся завдяки наявності у конверторі 2 контура зворозварювальний струм. При цьому суматор 9 інфортного зв'язку за струмом. Вихідні сигнали системи маційних сигналів давачів струму здійснює функ3 керування надходять до керуючого входу силоцію вибору найбільшого значення рівней сигналів, вого напівпровідникового ключа 4 і визначають що одночасно надходять до його входів, і тому до тривалість його вимкненого стану протягом кожновходу зворотного зв'язку за струмом системи 3 го періоду частоти перетворення, яка становить керування конвертора 2 з виходу суматора 9 надщонайменше 16 кілогерців. Вибір піддіапазону ходить пропорційний зварювальному струму сигзварювальних струмів джерела живлення дуги нал лише того давача струму, рівень інформаційпровадиться до початку процесу зварювання або ного сигналу якого має найбільше значення. Якщо наплавлення, згідно з чим виконується встановвибраним піддіапазоном регулювання зварювальлення перемикача 11 вихідних каналів блоку 10 ного струму є піддіапазон наднизьких зварювалькомутації у відповідне положення. Якщо вибраним них струмів, то зварювальний струм буде протікапіддіапазоном є піддіапазон найбільших зварювати через дроселі 7 і 5 та давачі 8 і 6 струму, з льних струмів, то вихід перемикача 11 буде з'єдінформаційних виходів яких сигнали пропорційні наним з тим його входом, до якого під'єднано сизварювальному струму будуть одночасно надхоловий вихід вихідного каналу, що містить дросель дити до відповідних входів суматора 9 інформа5 та давач 6 струму. У цьому разі після збудження ційних сигналів давачів струмів. Рівень цих сигнау міжелектродному зварювальному проміжку елеклів буде відрізнятися один від одного, оскільки тричної дуги зварювальний струм протікає по колу: давачі 6 і 8 мають як різні граничні значення діапа„позитивний" полюс конвертора 2 - вихідна клема зону вимірювання струму, так й різні коефіцієнти 13 джерела живлення дуги - міжелектродний зваперетворення (пропорційності інформаційного рювальний проміжок - вихідна клема 12 джерела сигналу зварювальному струму). Наприклад, якщо живлення дуги - вихід блоку 10 комутації - вихід / при граничних значеннях своїх діапазонів вимірювхід перемикача 11 вихідних каналів - давач 6 вання давачі 6 і 8 струму мають однаковий унорструму - дросель 5 - силовий вихід напівпровіднимований рівень вихідного інформаційного сигналу, кового ключа 4 конвертора 2. Сигнал, пропорційскажімо 1,25В, при цьому граничне значення діаний зварювальному струму, з інформаційного випазону вимірювання давача 6 струму 250 А, даваходу давача 6 струму надходить до відповідного ча 8 струму - 12,5 А, а зварювальний струм становходу суматора 9 інформаційних сигналів здавачів вить 5 А, то рівень вихідного інформаційного струму, а з його виходу - до входу зворотного зв'ясигналу давача 6 струму буде складати 25 мВ, а зку за струмом системи 3 керування конвертора 2, давача 8 струму – 500 мВ, і тому з виходу суматоза рахунок чого забезпечується функціювання ра 9 інформаційних сигналів давачів струму до конвертора 2 у режимі стабілізації зварювального входу зворотного зв'язку за струмом системи З струму відносно попередньо визначеної робочої керування конвертора 2 буде надходити інформаточки зовнішньої вольтамперної характеристики ційний сигнал з рівнем 500 мВ. У всьому іншому джерела живлення дуги. У разі, якщо вибраним робота джерела живлення з багатоканальним випіддіапазоном є піддіапазон наднизьких зварюваходом та розширеним діапазоном регулювання льних струмів, то вихід перемикача 11 буде з'єдзварювального струму, структурно - функціональнано з тим його входом, до якого під'єднано силона схема якого наведена на Фіг. 2, повністю аналовий вихід вихідного каналу, що містить дросель 7 гічна до роботи джерела живлення дуги, структурта давач 8 струму. При цьому після збудження но - функціональна схема якого наведена на Фіг. 1. дуги зварювальний струм буде протікати по колу : Блок 10 комутації з перемикачем 11 вихідних „позитивний" полюс конвертора 2 - вихідна клема каналів, структурно - функціональна схема якого 13 джерела живлення дуги - міжелектродний званаведена на Фіг. 3, крім можливості комутації вихірювальний проміжок - вихідна клема 12 джерела дних каналів в залежності від вибраного піддіапаживлення дуги - вихід блоку 10 комутації - вихід / зону зварювального струму, також забезпечує мовхід перемикача 11 вихідних каналів - давач 8 жливість безконтактного збудження дуги у струму - дросель 7 - силовий вихід напівпровіднипочатковій стадії процесу зварювання або наплавкового ключа 4 конвертора 2. Сигнал, пропорційлення шляхом інжектування у міжелектродний ний зварювальному струму, з інформаційного визварювальний проміжок імпульсів високої напруги ходу давача 8 струму буде надходити до з високочастотним наповненням, які генеруються відповідного входу суматора 9 інформаційних сигблоком 16 збудження дуги і остаточно формуютьналів давачів струму, а з його виходу - до входу ся вторинною обмоткою його високовольтного визворотного зв'язку за струмом системи 3 керуванхідного імпульсного трансформатора 17. Врахоня конвертора 2. вуючи, що для високочастотного наповнення Особливістю роботи джерела живлення з баімпульсів високої напруги, сформованих вторингатоканальним виходом та розширеним діапазоною обмоткою вихідного імпульсного трансформаном регулювання зварювального струму, структутора 17, точка з'єднання виходу перемикача 11 рно - функціональна схема якого наведена на Фіг. вихідних каналів і однієї обкладинки блокуючого 2, є те, що при існуванні зварювальної дуги до конденсатора 18 з одним виводом вторинної об 15 93762 16 мотки вихідного імпульсного трансформатора 17 - розширенням діапазону регулювання зварюта точка з'єднання іншої обкладинки блокуючого вального струму у бік наднизьких його значень конденсатора 18 з вихідною клемою 13 джерела шляхом введення додаткових вихідних каналів, живлення дуги є еквіпотенціальними, блокуючий перемикача цих каналів та суматора інформаційконденсатор 18 забезпечує захист вихідних ланних давачів струму усіх вихідних каналів без сутцюгів конвертора джерела живлення дуги від петєвого збільшення маси та габаритних розмірів ревантажень за високою напругою імпульсів, що індуктивних елементів конвертора джерела живінжектуються у міжелектродний зварювальний лення дуги та його вартості; проміжок. - забезпеченням умов стійкості дугового розБлок 10 комутації з перемикачем 11 вихідних ряду, стабілізації визначеного значення зварюваканалів, структурно - функціональна схема якого льного струму, його безперервності та припустинаведена на Фіг. 4, надає можливість не тільки мого рівня його пульсацій при наднизьких забезпечувати комутацію вихідних каналів в залезначеннях зварювального струму; жності від вибраного піддіапазону зварювального - створенням можливості безконтактного збуструму та безконтактне збудження зварювальної дження дуги у початковій стадії процесу зварюдуги при дуговому зварюванні або наплавленні, вання або наплавлення за рахунок виконання блоале й здійснювати безконтактне збудження та фоку комутації вихідних каналів джерела живлення рмування допоміжної дуги у плазмотроні для мікдуги, що пропонується, у вигляді пристрою, до роплазмового або плазмового зварювання або складу якого входить блок збудження дуги; наплавлення, який під'єднується до вихідної клеми - забезпеченням можливості здійснення про12 джерела живлення дуги та до вихідної клеми 21 цесу мікроплазмового або плазмового зварювання під'єднання сопла плазмотрона. При виконанні або наплавлення завдяки виконанню блока комудугового зварювання або наплавлення блок 10 тації вихідних каналів, за яким до його складу крім комутації з перемикачем 11 вихідних каналів, струблоку збудження дуги також входить блок живленктурно - функціональна схема якого наведена на ня допоміжної дуги. Фіг. 4, працює аналогічно блоку 10 комутації, струВідомо, що у джерелах зварювального струму ктурно - функціональна схема якого наведена на з ланкою високочастотного перетворення прямоФіг. 3. На початку процесу мікроплазмового або ходового типу (яким є і джерело живлення дуги, плазмового зварювання або наплавлення здійсщо прийняте за прототип, і джерело живлення нюється безконтактне збудження допоміжної дуги дуги, що пропонується згідно винаходу) для досягу проміжку електрод - сопло плазмотрона шляхом нення сприйнятливого значення розмаху пульсаінжектування у цей проміжок імпульсів високої цій зварювального струму Iзв індуктивність L напруги з високочастотним наповненням, які геневихідного дроселю джерела живлення дуги має руються блоком 16 збудження дуги і остаточно задовольняти умові, за якою формуються вторинною обмоткою його вихідного 1   U , імпульсного трансформатора 17. ЕнергозабезпеL Iззв чення допоміжної дуги, що формується у плазмотде  - відносна тривалість вимкненого стану роні, забезпечується блоком 20 живлення допоміжної дуги. Після збудження допоміжної дуги її силових ключів або силового напівпровідникового струм протікає по колу: „позитивний" полюс блоку ключа високочастотного перетворювача джерела 20 допоміжної дуги - вихідна клема 21 під'єднання живлення дуги протягом періоду частоти перетвосопла плазмотрона - сопло плазмотрона - електрення, U - найбільше технологічно обґрунтоване род плазмотрона - вихідна клема 12 джерела живзначення напруги дуги у робочій точці зовнішньої лення дуги - вторинна обмотка вихідного імпульсвольтамперної характеристики джерела живлення ного трансформатора 17 - „негативний" полюс дуги, f - частота перетворення. блоку 20 допоміжної дуги. Оскільки точки з'єднанДжерело живлення дуги, яке прийняте за проня обкладинок блокуючого конденсатора 19 з пототип, має діапазон регулювання зварювального люсами блоку 20 допоміжної дуги для високочасструму у межах від 8 до 200 А, а індуктивність його тотного наповнення імпульсів високої напруги, вихідного дроселя складає 120 мкГн, що при найсформованих вторинною обмоткою вихідного імменшому значенні зварювального струму (8 А), пульсного трансформатора 17, є еквіпотенціальчастоті перетворення 20 кГц і вхідній напрузі конними, блокуючий конденсатор 19 забезпечує завертора 70 В забезпечує розмах пульсацій зварюхист вихідних ланцюгів блоку 20 допоміжної дуги вального струму 4,7 А. Для забезпечення умов від перевантажень за високою напругою імпульсів, стійкості дугового розряду та безперервності зващо інжектуються у проміжок електрод - сопло пларювального струму у діапазоні наднизьких його змотрона. За рахунок струменя плазмоутворюючозначень, наприклад починаючи з 0,5 А розмах го газу факел допоміжної дуги видувається поза пульсацій зварювального струму має не перевимежі плазмоутворюючого каналу плазмотрона. щувати 0,25 А. Ця умова може бути виконана, якПри наближенні цього факелу до виробу, що зващо індуктивність вихідного дроселя джерела живрюється або наплавляється, між електродом плалення дуги буде становити щонайменше 2,7 мГн. змотрона і виробом збуджується основна зварюУ свою чергу, збільшення індуктивності вихідного вальна дуга. дроселя джерела живлення дуги, що прийняте за У порівнянні з прототипом джерело живлення прототип, до цього значення викликало б необхіддуги, що пропонується згідно винаходу, має розність збільшення щонайменше у 4,75 разів числа ширені технологічні можливості, які досягаються: витків обмотки вихідного дроселя, площа поперечного перерізу яких розрахована на найбільше 17 93762 18 значення зварювального струму, що було б пов'яРозширення меж регулювання зварювального зано як з неминучим зростанням маси вихідного струму, у тому числі у бік його наднизьких значень, дроселя щонайменше у 7 разів (з 3,75 до 26 кг), у джерелі живлення дуги, що пропонується, забезтак і з відповідним зростанням його габаритних печує можливість виконувати зварювання або нарозмірів. плавлення виробів у доволі широкому діапазоні їх У джерелі живлення дуги, що пропонується товщин, здійснювати низькоенергетичне прецизійзгідно винаходу, за рахунок введення додаткового не зварювання тонких та надтонких виробів та вихідного каналу, розрахованого на піддіапазон наплавлення тонких шарів захисних або композинаднизьких зварювальних струмів, можливе викоційних покриттів. нання дроселя цього додаткового каналу з індукПри застосуванні джерела живлення дуги, що тивністю, яка відповідає умовам стійкості дугового прийняте за прототип, збудження дуги на початку розряду, безперервності зварювального струму та процесу зварювання або наплавлення можливо прийнятливого розмаху його пульсацій, без суттєздійснювати тільки контактними способами - метового збільшення маси джерела живлення дуги. дом короткого замикання міжелектродного зварюНаприклад, якщо піддіапазон наднизьких зварювального проміжку або методом торкання електвальних струмів складає від 0,5 до 8,0 А, провід роду до виробу, який підлягає зварюванню. На обмотки дроселя додаткового вихідного каналу відміну від джерела живлення дуги, що прийняте має площу поперечного перерізу, яка розрахована за прототип, джерело живлення дуги, яке пропонуна найбільше значення зварювального струму у ється згідно винаходу, спроможне забезпечувати цьому піддіапазоні (8,0 А), що дає змогу виконати здійснення безконтактного збудження дуги шляхом дросель цього додаткового вихідного каналу з інінжектування у міжелектродний зварювальний дуктивністю 2,7 мГн і масою лише 0,98 кг. У порівпроміжок високовольтних імпульсів з високочастонянні з цим маса дроселя аналогічного додатковотним наповненням і тим самим забезпечувати мого вихідного каналу у джерелі живлення дуги, де жливість підвищення якості зварних з'єднань за згідно винаходу усі вихідні канали з'єднані послірахунок виключення проникнення нерозчинних довно, буде на (5...10) % ще меншою. вкраплень вольфраму у зварний шов, які з висоНа відміну від джерела живлення дуги,яке кою вірогідністю можуть виникати при контактних прийняте за прототип, у джерелі живлення дуги, способах збудження дуги. що пропонується, забезпечується можливість фуПеревага джерела живлення дуги, яке пропонкціювання контуру зворотного зв'язку за струмом нується, полягає також у тому, що згідно винаходу і при наднизьких значеннях зварювального струму забезпечується можливість здійснення мікроплазбез будь-якого суттєвого ускладнення системи мового або плазмового зварювання, наплавлення керування конвертора джерела живлення дуги. Це або різання металів. Це не тільки розширює техдосягається тим, що діапазон вимірювання струму нологічні можливості джерела живлення дуги, але та коефіцієнт перетворення давача струму кожной надає можливість зменшення собівартості зваго вихідного каналу запропонованого джерела рювальних робіт за рахунок використання однієї живлення дуги розраховані на відповідний піддіаодиниці зварювального обладнання замість декіпазон регулювання зварювального струму і таким лькох. чином забезпечуються умови формування крутосВипробування створених згідно з винаходом у падних („вертикальних") зовнішніх вольтамперних ІЕЗ ім. Є. О. Патона натурних макетів джерела характеристик джерела живлення дуги та стабіліживлення дуги з багатоканальним виходом та розації зварювального струму у їх робочих точках у зширеним діапазоном регулювання зварювальновсьому діапазоні регулювання зварювального го струму надали підтвердження його технологічструму з піддіапазоном його наднизьких значень них та функціональних переваг у порівнянні з включно. При цьому інформаційні сигнали, що джерелом живлення дуги, що прийняте за протозабезпечують функціювання контуру зворотного тип. зв'язку за струмом системи керування конвертора, мають сприятливе співвідношення сигнал / шум. 19 93762 20 21 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 93762 Підписне 22 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601