Пристрій для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму

Реферат: Винахід належить до сфери дугового та плазмового зварювання на змінному струмі, а саме до пристроїв для первинного та повторних збуджень електричної зварювальної дуги. Пристрій для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму в своєму складі має джерело напруги постійного струму, два заряд-розрядних ланцюжки, кожний з яких містить у собі послідовно з'єднані зарядний діод, накопичуючий конденсатор, окрему первинну обмотку підвищуючого імпульсного трансформатора та комутуючий ключ з двосторонньою провідністю, захисний конденсатор та блок керування. Комутуючий ключ кожного заряд-розрядного ланцюжка підключено паралельно до послідовного з'єднання накопичуючого конденсатора з відповідною первинною обмоткою підвищуючого імпульсного трансформатора. Вільні електроди зарядних діодів з'єднані між собою і з одним з полюсів джерела напруги постійного струму, до другого полюсу якого підключено вільні виводи первинних обмоток підвищуючого імпульсного трансформатора, причому один вивід вторинної обмотки підключено до зварювального електрода, а другий - до одного з виходів джерела живлення дуги та до однієї з обкладок захисного конденсатора, другу обкладку якого з'єднано з другим виходом джерела живлення дуги та з виробом, що зварюється. Два виходи блока керування підключено до відповідних входів керування комутуючих ключів. В пристрій додатково введені давач струму дуги та вузол порівняння, при цьому давач струму дуги підключено між другим виводом вторинної обмотки підвищуючого імпульсного трансформатора та відповідним виходом джерела живлення дуги, інформаційний вихід давача струму дуги з'єднано з інформаційним UA 109334 C2 (12) UA 109334 C2 входом вузла порівняння, інформаційний та керуючий виходи якого підключені до відповідних входів блока керування, вхід зворотного зв'язку за напругою дуги якого підключено до обкладок захисного конденсатора, причому третій вихід блока керування з'єднано з керуючим входом джерела підвищеної напруги постійного струму. Технічний результат полягає у розширенні сфери застосування та підвищенні якості зварного з'єднання. UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до сфери дугового та плазмового зварювання на змінному струмі, а саме до пристроїв для первинного та повторних збуджень електричної зварювальної дуги. Завдяки більшим - у порівнянні зі зварюванням постійним струмом - технологічним можливостям та економічності дугове та плазмове зварювання на змінному струмі набуло широкого застосування в багатьох галузях промисловості і будівництва, особливо при зварюванні алюмінію та його сплавів. Проте основним недоліком дугового та плазмового зварювання на змінному струмі є низька стійкість дуги, що пов'язано з її періодичними погасаннями внаслідок деіонізації міжелектродного проміжку, яка виникає при кожній зміні полярності струму дуги, а саме, поблизу його нульових значень. Найпоширенішим методом безконтактного первинного збудження дуги у міжелектродному проміжку є ударна іонізація шляхом електричного пробою цього проміжку високовольтними імпульсами. Забезпечення повторних збуджень дуги змінного струму здійснюють за рахунок імпульсного підвищеної напруги на міжелектродному проміжку при зміні полярності струму дуги, тобто в періодах існування безструмових пауз поблизу нульових значень струму дуги. Численними дослідженнями встановлено, що, залежно від геометрії електродів, складу газового середовища у міжелектродному проміжку та його довжини, енергія високовольтних імпульсів, за допомогою яких здійснюють безконтактне первинне збудження дуги, має бути від 0,2 до 0,5 Дж, амплітуда напруги неробочого ходу для більшості газів - від 3,0 до 7,0 кВ (у розрахунку 2,0-2,5 кВ на один міліметр довжини міжелектродного проміжку), а при зварюванні у середовищі вуглекислого газу - від 9,0 до 16,0 кВ. Також визначено, що, в залежності від ступіню залишкової іонізації у міжелектродному проміжку, динамічних властивостей джерела живлення дуги та тих же чинників, які впливають на первинне збудження дуги, для забезпечення надійних повторних збуджень дуги енергія високовольтних імпульсів повинна становити щонайменше від 0,5 до 1,2 Дж, амплітуда напруги неробочого ходу - від 0,6 до 1,5 кВ, -3 -3 а тривалість - від 0,1·10 до 1,0·10 с. В обох випадках важливим є виконання вимог стосовно фази початку генерації високовольтних імпульсів, яка для процесу первинного збудження дуги має складати (80±5) електр. град., а для процесу повторних збуджень (68-75) електр. град, відносно моменту переходу фази напруги неробочого ходу джерела живлення дуги змінного струму через нуль. Таким чином, найраціональніший напрямок вдосконалення джерел збудження та стабілізації дуги для дугового та плазмового зварювання на змінному струмі полягає в створенні пристроїв, які можуть функціонувати як у режимі первинного збудження дуги, так і режимі повторних її збуджень, тобто у режимі стабілізації процесу горіння дуги на змінному струмі (такі пристрої отримали назву "збудники-стабілізатори дуги"). Є відомим збудник-стабілізатор дуги, який використовується в спеціалізованих промислових установках для аргонодугового зварювання на змінному струмі алюмінію та його сплавів, до складу якого входять підвищуючий трансформатор, перший струмообмежуючий резистор, випрямляючий діод, накопичуючий конденсатор, змінний резистор, електромеханічний контакт, імпульсний автотрансформатор, тиристорний комутатор зі схемою керування, другий струмообмежуючий резистор, коливальний контур, що містить у собі дросель, іскровий розрядник та контурний конденсатор, захисний ланцюжок з послідовно з'єднаних конденсатора та резистора, схема керування тиристорним комутатором з ланкою зворотного зв'язку за напругою дуги, при цьому один вивід вторинної обмотки підвищуючого трансформатора через перший струмообмежуючий резистор і випрямляючий діод підключено до однієї обкладки накопичуючого конденсатора та аноду тиристорного комутатора, друга обкладка накопичуючого конденсатора з'єднана з одним з виводів змінного резистора, вивід пересувного контакту якого підключено до пересувного контакту імпульсного автотрансформатора, один вивід імпульсного автотрансформатора з'єднано з однією обкладкою контурного конденсатора і з одним із електродів іскрового розрядника, другий електрод якого підключено до одного із виводів дроселя та до зварювального електрода, катод тиристорного комутатора через другий струмообмежуючий резистор підключено до другого виводу дроселя, одного з виводів захисного ланцюжка та одного із виводів джерела живлення дуги, другий вивід якого з'єднано з другим виводом захисного ланцюжка, другою обкладкою контурного конденсатора, другим виводом імпульсного автотрансформатора, другим виводом змінного резистора, другим виводом вторинної обмотки підвищуючого трансформатора та з виробом, що зварювається, паралельно змінному резистору підключено нормально замкнений електромеханічний контакт, ланцюг керуючого електрода тиристорного комутатора підключено до виходу його схеми керування, вхід зворотного зв'язку якої підключено паралельно захисному ланцюжку. [Оборудование для дуговой сварки:Спрвочное пособие /Под ред. В.В. Смирнова. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд - ниє, 1986. - с. 245-246.] 1 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомий збудник - стабілізатор дуги може працювати в двох режимах: режим первинного збудження дуги і режим повторних її збуджень, при цьому в режимі первинного збудження керування тиристорним комутатором збудника-стабілізатора дуги здійснюється напругою неробочого ходу джерела живлення дуги, а в режимі стабілізації процесу горіння дуги напругою дуги. Недоліками відомого збудника-стабілізатора дуги є: - обмеження ефективності первинного збудження дуги, причиною якої є швидке затухання високочастотних коливань, викликане втратами у розряднику; - підвищення експлуатаційних затрат через необхідність періодичного регулювання розрядника та догляду за ним в процесі експлуатації; - високі рівні радіоперешкод в широкому діапазоні частот, які створюються електричною іскрою у розряднику; - обмеження технологічних можливостей обладнання, в якому застосовується відомий збудник - стабілізатор дуги з причини того, що відомий збудник - стабілізатор дуги в режимі повторних збуджень формує тільки один імпульс при зміні його полярності струму з прямої на зворотну; - низька надійність, як самого збудника - стабілізатора дуги, так і установки, в якій цей пристрій застосовується, через наявність електромеханічного контакту. Є також відомим збудник-стабілізатор дуги, що містить у собі двоканальне джерело постійного струму, зарядний діод, зарядний дросель, підвищуючий трансформатор, вторинна обмотка якого підключена послідовно в коло дуги, накопичуючий конденсатор, тиристор зі схемою керування, високовольтний контурний конденсатор та захисний ланцюжок, який складається з одного захисного конденсатора, підключеного паралельно послідовному з'єднанню другого захисного конденсатора і резистора, при цьому позитивний полюс основного каналу джерела постійного струму через зарядний діод і зарядний дросель та первинну обмотку підвищуючого трансформатора підключено до однієї обкладки накопичуючого конденсатора, другу обкладку якого та катод тиристора з'єднано з негативним полюсом основного каналу джерела постійного струму, анод тиристора підключено до точки з'єднання зарядного дроселя з первинною обмоткою підвищуючого трансформатора, один вивід вторинної обмотки якого підключено до однієї обкладки високовольтного контурного конденсатора та до зварювального електрода, другий вивід вторинної обмотки підвищуючого трансформатора з'єднано з одним виводом захисного ланцюжка та з одним виходом джерела живлення дуги, другий вивід захисного ланцюжка підключено до другої обкладки високовольтного контурного конденсатора, другого виходу джерела живлення дуги та виробу, що зварюється, вихід допоміжного каналу джерела постійного струму підключено до ланцюгів живлення схеми керування тиристора, вхід зворотного зв'язку за напругою дуги схеми керування тиристора підключено паралельно захисному ланцюжку, ланцюг керуючого електрода тиристора з'єднано з виходом його схеми керування [Оборудование для дуговой сварки. Справочное пособие /Под ред. В.В. Смирнова. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд - ниє, 1986. - с. 242-245.] Відомий збудник-стабілізатор генерує високовольтні імпульси з подвійною частотою мережі живлення, моменти початку генерації яких визначаються напругою у міжелектродному проміжку - напругою неробочого ходу джерела живлення дуги в режимі первинного збудження дуги та напругою дуги в режимі повторних збуджень (в режимі стабілізації дуги). Недоліками відомого збудника-стабілізатора дуги є: - обмеження технологічних можливостей при використанні відомого збудника-стабілізатора дуги, причиною якого є те, що збудник-стабілізатор дуги живиться безпосередньо від мережі змінного струму промислової частоти; - зростання ймовірності утворення в процесі зварювання дефектів зварного з'єднання, які можуть виникати з причини прискореної ерозії неплавкого зварювального електрода, яка виникає через однаковість амплітуди високовольтних імпульсів, які інжектуються у міжелектродний проміжок як у режимі первинного збудження дуги, так і у режимі стабілізації процесу горіння дуги; - неконтрольована зміна умов первинного збудження та стабілізації дуги з причини залежності параметрів високочастотного контуру, утвореного індуктивністю вторинної обмотки підвищуючого трансформатора та ємністю високовольтного контурного конденсатора, від параметрів зовнішнього зварювального кола (зокрема, індуктивності, активного опору та розподіленої ємності з'єднувальних дротів зварювального кола). Найбільш близьким за технічними вирішеннями до пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, що пропонується, є, вибране за прототип, імпульсне джерело плазми, до складу якого входять генератор імпульсів, джерело напруги постійного 2 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 струму, блок керування, щонайменше два заряд-розрядних ланцюжки, кожний з яких складається з зарядного резистора, конденсатора, низьковольтної обмотки імпульсного трансформатора та керуючого ключа, причому сумарне число заряд-розрядних ланцюжків є парним, один загальний вивід всіх зарядних резисторів підключений до першого виходу джерела постійного струму, кожен другий вивід зарядних резисторів підключений до одного з виводів відповідного конденсатора та до другого виводу відповідного керуючого ключа, кожен другий вивід конденсаторів підключений до відповідного другого виводу низьковольтної обмотки імпульсного трансформатора, а перші виводи низьковольтних обмоток імпульсного трансформатора та перші виводи керуючих ключів всі разом підключені до другого виходу джерела постійного струму, при цьому непарні низьковольтні обмотки імпульсного трансформатора включені в прямому напрямку, а парні - в оберненому напрямку, виводи високовольтної обмотки імпульсного трансформатора підключені безпосередньо до електродів джерела плазми, вхід блока керування підключений до виходу генератора імпульсів, а виходи блока керування підключені до відповідних входів керуючих ключів [Патент України UA 86432 С2. Коротинський О.Є., Скопюк М.І. Імпульсне джерело плазми. Бюл. № 8.2009.]. Суттєвими недоліками імпульсного джерела плазми, що вибране за прототип, є обмеження сфери його застосування, недостатня стабільність якості зварних з'єднань, низька енергетична ефективність процесу заряду конденсаторів заряд-розрядних ланцюжків. Обмеження сфери застосування імпульсного джерела плазми, яке вибране за прототип, обумовлене тим, що реально досяжні рівні енергії вихідних імпульсів цього джерела, здатні забезпечувати живлення тільки малоамперної плазми. Саме тому у всіх випадках, коли необхідна потужність дуги перевищує декілька ватів, використання цього джерела плазми неможливе. Побудова імпульсного джерела плазми, яке вибране за прототип, не передбачає можливості здійснення паралельного чи послідовного підключення вторинної обмотки його імпульсного трансформатора до зварювального кола за наявності окремого джерела живлення дуги, що характерно для переважної більшості установок для дугового та плазмового зварювання. В вибраному за прототип імпульсному джерелі плазми відсутній зворотний зв'язок за напругою дуги, що практично унеможливлює застосування цього джерела для здійснення стабілізації процесу горіння дуги змінного струму у разі наявності окремого зварювального джерела живлення. Крім цього, амплітуда імпульсів, які генерує імпульсне джерело плазми, залишається незмінною протягом всього процесу зварювання, що знижує стійкість неплавкого зварювального електрода і, таким чином, негативно впливає нестабільність якості зварних з'єднань. Причиною низької енергетичної ефективності процесу заряду конденсаторів зарядрозрядних ланцюжків імпульсного джерела плазми, яке вибране за прототип, є наявність в цих ланцюжках зарядних резисторів, що обумовлює неминучі активні втрати в процесі заряду, а також можливість взаємного впливу заряд-розрядних ланцюжків один на одний. В основу винаходу, що пропонується, поставлена задача розширення сфери застосування і підвищення стабільності якості зварного з'єднання при дуговому та плазмовому зварюванні змінним струмом за рахунок оптимізації здійснення режимів як первинного, так і повторних збуджень дуги шляхом автоматичної зміни параметрів імпульсів, що інжектуються у міжелектродний проміжок, при переході від одного режиму до іншого. Задача, що поставлена, вирішується тим, що у пристрій для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, до складу якого входять джерело напруги постійного струму, два заряд-розрядних ланцюжки, кожний з яких містить у собі послідовно з'єднані зарядний діод, накопичуючий конденсатор, окрему первинну обмотку підвищуючого імпульсного трансформатора та комутуючий ключ з двосторонньою провідністю, захисний конденсатор та блок керування, причому комутуючий ключ кожного заряд-розрядного ланцюжка підключено паралельно до послідовного з'єднання накопичуючого конденсатора з відповідною первинною обмоткою підвищуючого імпульсного трансформатора, вільні електроди зарядних діодів з'єднані між собою і з одним з полюсів джерела напруги постійного струму, до другого полюсу якого підключено вільні виводи первинних обмоток підвищуючого імпульсного трансформатора, один вивід вторинної обмотки підключено до зварювального електрода, а другий - до одного з виходів джерела живлення дуги та до однієї з обкладок захисного конденсатора, другу обкладку якого з'єднано з другим виходом джерела живлення дуги та з виробом, що зварюється, два виходи блока керування підключено до відповідних входів керування комутуючих ключів, згідно з винаходом, додатково введені давач струму дуги та вузол порівняння, при цьому давач струму дуги підключено між другим виводом вторинної обмотки підвищуючого імпульсного трансформатора та відповідним виходом джерела живлення дуги, інформаційний вихід давача струму дуги з'єднано з інформаційним входом вузла порівняння, інформаційний та керуючий 3 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 виходи вузла порівняння підключені до відповідних входів блоку керування, вхід зворотного зв'язку за напругою дуги якого підключено до обкладок захисного конденсатора, третій вихід блока керування з'єднано з керуючим входом джерела підвищеної напруги постійного струму. Згідно з п. 2 формули, джерело підвищеної напруги постійного струму пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, що пропонується, може бути виконано у вигляді вхідного випрямляча, що не регулюється, ємнісного фільтра та конвертора постійного струму підвищуючого типу, при цьому вихід постійного струму вхідного випрямляча з'єднано з входом конвертора постійного струму підвищуючого типу, паралельно виходу постійного струму вхідного випрямляча підключено ємнісний фільтр, один вихід конвертора постійного струму підключено до точки з'єднання зарядних діодів заряд-розрядних ланцюжків, другий вихід конвертора постійного струму - до вільних виводів первинних обмоток підвищуючого імпульсного трансформатора, керуючий вхід конвертора постійного струму з'єднано з третім виходом блока керування, а вхід зворотного зв'язку за вихідною напругою конвертора постійного струму підключено до його виходів. Згідно з п. 3 формули, джерело підвищеної напруги постійного струму пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, що пропонується, може бути виконано у вигляді вхідного керованого випрямляча, який містить у собі власне випрямляч та блок імпульсно-фазового керування, ємнісного фільтра та зарядного дроселя, при цьому один вихідний полюс власне випрямляча з'єднано з одним виводом зарядного дроселя, другий вивід якого підключено до точки з'єднання зарядних діодів заряд-розрядних ланцюжків, другий вихідний полюс власне випрямляча підключено до вільних виводів первинних обмоток підвищуючого імпульсного трансформатора, між вихідними полюсами власне випрямляча підключено ємнісний фільтр, керуючий вхід блока імпульсно-фазового керування підключено до третього виходу блока керування, вхід зворотного зв'язку за напругою блока імпульснофазового керування - до вихідних полюсів власне випрямляча, а виходи блоку імпульснофазового керування - до відповідних ланцюгів керування керованих вентилів власне випрямляча. Згідно з п.4 формули, вузол порівняння пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, що пропонується, може бути виконано у вигляді випрямляча середнього значення, підсилювача напруги, компаратора, логічного елемента співпадіння з перемикачем "нуль-одиниця", при цьому інформаційний вихід давача струму дуги підключено до входу випрямляча середнього значення, вихід якого з'єднано з входом підсилювача напруги, вихід підсилювача напруги підключено до одного із входів компаратора, інший вхід якого підключено до ланцюга опорної напруги, вихід компаратора підключено до інформаційного входу входу блока керування та одного із входів логічного елемента співпадіння, інший вхід якого з'єднано з перекидним контактом перемикача "нуль-одиниця", вихід логічного елемента співпадіння підключено до керуючого входу блока керування. Розширення у порівнянні з прототипом сфери застосування пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму досягається тим, що, по-перше, пристрій, який пропонується, може функціонувати при дуговому і плазмовому зварюванні як при незалежному живленні (наприклад, від мережі змінного струму промислової частоти), так і при живленні напругою змінного чи постійного струму з виходу джерела живлення дуги. По-друге, пристрій, який пропонується, здатен забезпечувати як первинне збудження дуги змінного чи постійного струму, так і повторні збудження дуги змінного струму (стабілізацію процесу її горіння), при цьому перехід від режиму первинного збудження до режиму стабілізації процесу її горіння здійснюється автоматично за рахунок введення давача струму дуги і вузла порівняння. Відповідно до винаходу, підвищення стабільності якості зварного з'єднання при зварюванні змінним струмом забезпечується шляхом підвищення стійкості дуги змінного струму і мінімізації ймовірності утворення дефектів, головним чинником яких є ерозія неплавкого зварювального електрода, що досягається, по-перше, підвищенням при повторних збудженнях дуги точності визначення моментів початку генерації імпульсів, що інжектуються у міжелектродний проміжок, завдяки введенню до пристрою, який пропонується, кола зворотного зв'язку за напругою дуги, по-друге, автоматичним зменшенням рівня амплітуди імпульсів, що інжектуються у міжелектродний проміжок, при переході від режиму первинного збудження дуги до режиму її повторних збуджень, за рахунок введення до пристрою підключення керуючого входу джерела підвищеної напруги до відповідного виходу блоку керування, і, по-третє, забезпеченням можливості оптимізації параметрів реактивних елементів кожного із двох заряд-розрядних ланцюжків за рахунок, наприклад, виконання цих ланцюжків зі застосуванням конденсаторів різної ємності та 4 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 первинних обмоток підвищуючого імпульсного трансформатора з різним числом витків (різною індуктивністю). Виконання джерела підвищеної напруги постійного струму пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, який пропонується, у вигляді вхідного випрямляча, що не регулюється, ємнісного фільтра та конвертора постійного струму підвищуючого типу, забезпечує: - підвищення в декілька разів вихідної напруги вхідного випрямляча, на вхід якого надходить напруга мережі змінного струму або вторинної обмотки силового високочастотного трансформатора зварювального інвертора або напруга змінного чи постійного струму з виходу джерела живлення дуги, що досягається введенням конвертора постійного струму підвищуючого типу; - можливість при переході від режиму первинного збудження дуги до режиму її повторних збуджень і навпаки змінювати за сигналом блока керування пристрою рівень напруги заряду накопичуючих конденсаторів заряд-розрядних ланцюжків шляхом автоматичної зміни в конверторі постійного струму коефіцієнта підвищення його вхідної напруги; - стабілізацію за рахунок використання зворотного зв'язку за вихідною напругою конвертора постійного струму амплітуди та рівня енергії імпульсів, які формуються за допомогою зарядрозрядних ланцюжків, при виникненні збурень напруги на вході вхідного випрямляча. Виконання джерела підвищеної напруги постійного струму пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, який пропонується, у вигляді вхідного керованого випрямляча, який містить у собі власне випрямляч та блок імпульсно-фазового керування, ємнісного фільтра та зарядного дроселя у разі, якщо частота напруги на вході вхідного керованого випрямляча не перевищує 1 кГц, надає можливість: - оптимізувати схемотехнічну реалізацію джерела підвищеної напруги шляхом мінімізації кількості елементів, необхідних для його побудови; - забезпечувати підвищення вихідної напруги постійного струму власне випрямляча за методом резонансного накачування, що досягається за рахунок введення зарядного дроселя і використання зарядних діодів та перезаряду накопичуючих конденсаторів заряд-розрядних ланцюжків; - змінювати за сигналом блока керування пристрою рівень напруги заряду накопичуючих конденсаторів заряд-розрядних ланцюжків шляхом автоматичної зміни в блоці імпульснофазового керування вхідного керованого випрямляча фази генерації імпульсів керування при переході від режиму первинного збудження дуги до режиму її повторних збуджень і навпаки; - стабілізувати за рахунок використання зворотного зв'язку за вихідною напругою власне випрямляча амплітуди та рівні енергії імпульсів, які формуються за допомогою заряд-розрядних ланцюжків, при виникненні збурень напруги на вході вхідного керованого випрямляча. Виконання вузла порівняння пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, який пропонується, у вигляді випрямляча середнього значення, підсилювача напруги, компаратора, логічного елемента співпадіння з перемикачем "нуль-одиниця" забезпечує точне і достовірне визначення фактів збудження та існування сталого дугового розряду у міжелектродному проміжку, а також формування сигналів керування циклом роботи пристрою, який пропонується, незалежно від роду струму дуги (змінний чи постійний), та обумовлює можливість реалізації автоматичного переходу від режиму первинного збудження дуги до режиму її повторних збуджень і навпаки. Винахід пояснюють креслення: Фіг. 1 - функціонально-структурна схема пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму; Фіг. 2 - функціонально-структурна схема джерела підвищеної напруги постійного струму з вхідним випрямлячем, що не регулюється, пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму; Фіг. 3 - функціонально-структурна схема джерела підвищеної напруги постійного струму з вхідним керованим випрямлячем пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму; Фіг. 4 - структурна схема вузла порівняння на прикладі побудови його електричної принципової схеми. Пристрій для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму (Фіг. 1) складається з джерела 1 підвищеної напруги постійного струму, двох заряд-розрядних ланцюжків, один з яких містить у собі зарядний діод 2, накопичуючий конденсатор 3, окрему первинну обмотку 4 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 з вторинною обмоткою 6 та комутуючий ключ 7 з двосторонньою провідністю, а другий - зарядний діод 8, накопичуючий 5 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 4045 50 55 60 конденсатор 9, окрему первинну обмотку 10 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 та комутуючий ключ 11 з двосторонньою провідністю, захисного конденсатора 12, блока 13 керування з інформаційним входом 14, керуючим входом 15 та входом 16 зворотного зв'язку за напругою дуги, виходами 17 і 18 керування комутуючими ключами 7 і 11 відповідно та виходом 19 керування джерелом 1 напруги постійного струму, давача 20 струму дуги, вузла 21 порівняння. Кожен з комутуючих ключів 7 та 11 з двосторонньою провідністю може бути виконано у вигляді зустрічно-паралельного з'єднання тиристора 22 та діода 23, послідовно з яким підключено дросель 24, що не насичується. Один полюс джерела 1 підвищеної напруги постійного струму підключено через зарядні діоди 2 та 8 до послідовних з'єднань накопичуючого конденсатора 3 з окремою первинною обмоткою 4 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 та накопичуючого конденсатора 9 з окремою первинною обмоткою 10 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 відповідно. Паралельно кожному послідовному з'єднанню накопичуючого конденсатора 3 з окремою первинною обмоткою 4 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 та накопичуючого конденсатора 9 з окремою первинною обмоткою 10 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 підключено один із комутуючих ключів 7 чи 11 відповідно. Вільні виводи первинних обмоток 4 і 10 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 з'єднані між собою та з другим полюсом джерела 1 підвищеної напруги постійного струму. Один вивід вторинної обмотки 6 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 підключено до зварювального електроду 25, а другий - до однієї обкладки захисного конденсатора 12 та через давач 20 струму дуги до одного із виходів джерела 26 живлення дуги. Другу обкладку захисного конденсатора 12 підключено до другого виходу джерела 26 живлення дуги та до виробу 27, що зварюється. Інформаційний вихід давача 20 струму дуги з'єднано з інформаційним входом вузла 21 порівняння, інформаційний та керуючий виходи якого підключено до інформаційного входу 14 та керуючого входу 15 блока 13 керування відповідно. Вхід 16 зворотного зв'язку за напругою дуги блока 13 керування підключено до обкладок захисного конденсатора 12. Виходи 17 і 18 блоку 13 керування з'єднано з входами керування комутуючих ключів 7 111 відповідно, а вихід 19 блока 13 керування - з керуючим входом джерела 1 підвищеної напруги постійного струму. До складу джерела 1 підвищеної напруги постійного струму, функціонально-структурна схема якого наведена на Фіг. 2, входять вхідний випрямляч 28, що не регулюється, ємнісний фільтр 29 та конвертор 30 постійного струму підвищуючого типу. Вихід постійного струму вхідного випрямляча 28 з'єднано з входом конвертора 30 постійного струму. Паралельно виходу постійного струму вхідного випрямляча 28 підключено ємнісний фільтр 29. Один вихід конвертора 30 постійного струму підключено до точки з'єднання зарядних діодів 2 та 8 зарядрозрядних ланцюжків, а другий вихід конвертора 30 постійного струму - до вільних виводів первинних обмоток 4 і 10 підвищуючого імпульсного трансформатора 5. Керуючий вхід конвертора 30 постійного струму з'єднано з виходом 19 блока 13 керування, а вхід зворотного зв'язку за вихідною напругою конвертора 30 постійного струму підключено до його виходів. Джерело 1 підвищеної напруги постійного струму, функціонально-структурна схема якого наведена на Фіг. 3, містить у собі вхідний керований випрямляч 31, який складається з власне випрямляча 32 та блока 33 імпульсно-фазового керування, ємнісний фільтр 34 та зарядний дросель 35. Один вихідний полюс власне випрямляча 32 з'єднано з одним виводом зарядного дроселя 35, другий вивід якого підключено до точки з'єднання зарядних діодів 2 та 8 зарядрозрядних ланцюжків, а другий вихідний полюс власне випрямляча 32 - до вільних виводів первинних обмоток 4 і 10 підвищуючого імпульсного трансформатора 5. Між вихідними полюсами власне випрямляча 32 підключено ємнісний фільтр 34. Керуючий вхід блока 33 імпульсно-фазового керування з'єднано з виходом 19 блока 13 керування. Вхід зворотного зв'язку за напругою блока 33 імпульсно-фазового керування підключено до вихідних полюсів власне випрямляча 32, а виходи блока 33 імпульсно-фазового керування - до відповідних ланцюгів керування керованих вентилів власне випрямляча 32. До складу вузла 21 порівняння, структурна схема на прикладі побудови електричної принципової схеми, який наведений на Фіг. 4, входять випрямляч 36 середнього значення, підсилювач 37 напруги, компаратор 38, логічний елемент 39 співпадіння з перемикачем 40 "нуль-одиниця".Вхід випрямляча 36 середнього значення з'єднано з інформаційним виходом давача 20 струму дуги, а вихід випрямляча 36 середнього значення - з входом підсилювача 37 напруги, вихід якого підключено до одного із входів компаратора 38. Інший вхід компаратора 38 підключено до ланцюга опорної напруги, а вихід компаратора 38 - до інформаційного входу 14 блока 13 керування та до одного із входів логічного елемента 39 співпадіння. Інший вхід логічного елементу 39 співпадіння з'єднано з перекидним контактом перемикача 40 "нульодиниця". Вихід логічного елемента 39 підключено до керуючого входу 15 блока керування. 6 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Опис роботи пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму. Пристрій для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, функціонально-структурна схема якого наведена на Фіг. 1, працює наступним чином. На початковій стадії реалізації режиму первинного збудження дуги комутуючі ключі 7 та 11 вимкнені, з вузла 21 порівняння до керуючого входу 15 блока 13 керування надходить сигнал дозволу функціонування цього блока, а на керуючий вхід джерела 1 підвищеної напруги постійного струму - відповідний режиму первинного збудження дуги сигнал з виходу 19 блока 13 керування. Напруга, що надходить до входу джерела 1 підвищеної напруги постійного струму від мережі змінного струму або від вторинної обмотки силового трансформатору джерела живлення дуги або з виходу змінного чи постійного струму такого джерела живлення, зазнає в джерелі 1 підвищеної напруги постійного струму випрямлення, зглажування та фільтрації і підвищення до рівня, необхідного для заряду накопичуючих конденсаторів З і 9 через зарядні діоди 2 і 8 відповідно. По завершенні заряду накопичуючих конденсаторів 3 і 9 в момент часу, що відповідає фазовому куту (80±5) електр. град, відносно напруги мережі змінного струму або напруги неробочого ходу вторинної обмотки силового трансформатора джерела живлення дуги або напруги неробочого ходу на виході джерела живлення дуги змінного струму і визначається блоком 13 керування за допомогою сигналів зворотного зв'язку за напругою, які надходять на його вхід 16 зі захисного конденсатора 12, починається генерація імпульсу керування комутуючим ключем 7. Цей імпульс з виходу 17 блока 13 керування надійде до входу керування комутуючого ключа 7, що викличе його замикання, яке спричинить перезаряд накопичуючого конденсатора 3 через первинну обмотку 4 підвищуючого імпульсного трансформатора 5. При перезарядці накопичуючого конденсатора 3 за умови двостороньої провідності комутуючого ключа 7 в контурі конденсатор 3 - комутуючий ключ 7 - первинна обмотка 4 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 виникнуть затухаючі високочастотні коливання, внаслідок чого на первинній обмотці 4 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 сформується імпульс високочастотної напруги, обвідна якого має спадну експоненціальну форму, а на вторинній обмотці 6 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 - відповідний імпульс високої напруги тієї ж форми. При цьому двостороння провідність комутуючого ключа 7 може бути досягнута за рахунок зустрічно-паралельного з'єднання тиристора 22 та діода 23, а надійність функціонування тиристора 22 при вмиканні - за рахунок обмеження швидкості наростання його прямого струму за допомогою дроселя 24. Після завершення перезаряду накопичуючого конденсатора З комутуючий ключ 7 вимикається і з моменту цього вимикання відновлюється процес заряду накопичуючого конденсатора 3. Далі всі процеси заряду та перезаряду цього конденсатора і формування імпульсів високочастотної напруги повторюються таким же чином, як наведено вище. З вторинної обмотки 6 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 високовольтні імпульси високочастотної напруги через захисний конденсатор 12 надходять до міжелектродного проміжку і викликають в ньому іскровий розряд, що забезпечує ударну іонізацію міжелектродного проміжку і створює умови для збудження в цьому проміжку сталого дугового розряду за допомогою джерела 26 живлення дуги. З моменту появи у міжелектродному проміжку сталого дугового розряду з інформаційного виходу давача 20 струму дуги до інформаційного входу вузла 21 порівняння почне надходити сигнал, рівень якого пропорційний струму дуги, що обумовить формування відповідних сигналів на інформаційному та керуючому виходах вузла 21 порівняння і надходження цих сигналів до інформаційного входу 14 та керуючого входу 15 блока 13 керування. У разі збудження дуги постійного струму з керуючого виходу вузла 21 порівняння до керуючого входу 15 блока 13 керування надійде сигнал заборони, через що в блоці 13 керування повністю припиниться генерація його будь яких вихідних сигналів (незалежно від рівня сигналу на його інформаційному вході 14) і, внаслідок цього, припиниться і інжекція у міжелектродний проміжок високовольтних імпульсів високочастотної напруги. У випадках застосування пристрою для збудження дуги на змінному струмі з моменту появи у міжелектродному проміжку сталого дугового розряду з керуючого виходу вузла 21 порівняння до керуючого входу 15 блока 13 керування буде продовжувати надходити сигнал дозволу, а з інформаційного виходу вузла 21 порівняння до інформаційного входу 14 блока 13 керування почне надходити сигнал, що відповідає режиму повторних збуджень дуги (режиму стабілізації процесу її горіння). В результаті цього на виході 19 блока 13 керування сформується сигнал, надходження якого до керуючого входу джерела 1 підвищеної напруги постійного струму викличе у цьому джерелі автоматичне зниження його вихідної напруги за рахунок зменшення коефіцієнту підвищення випрямленої вхідної напруги. Одночасно з цим в блоці 13 керування буде заблоковано вихід 17, що унеможливить подальші вмикання комутуючого ключа 7. В 7 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 момент часу, що відповідає зсуву фази на (68-75) електр. град, відносно нульової фази напруги неробочого ходу джерела 26 живлення дуги і визначається блоком 13 керування за допомогою сигналів зворотного зв'язку за напругою дуги, які надходять на його вхід 16, почнеться генерація імпульсу керування комутуючим ключем 11. Цей імпульс з виходу 18 блоку 13 керування надійде до входу керування комутуючого ключа 11, що викличе його вмикання, яке обумовить перезаряд накопичуючого конденсатора 9 через первинну обмотку 10 підвищуючого імпульсного трансформатора 5. При перезаряді накопичуючого конденсатора 9 за умови двосторонньої провідності комутуючого ключа 11 в контурі конденсатор 9 - комутуючий ключ 11 - первинна обмотка 10 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 також виникнуть затухаючі високочастотні коливання. При цьому через те, що ємність накопичуючого конденсатора 9 та кількість витків первинної обмотки 10 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 перевищують аналогічні показники накопичуючого конденсатора 3 і первинної обмотки 4 підвищуючого імпульсного трансформатора 5, на його вторинній обмотці 6 сформується високочастотний імпульс підвищеної напруги, амплітуда і частота високочастотних коливань якого значно менші, а тривалість більша, ніж при перезаряді накопичуючого конденсатора 3. Після завершення перезаряду накопичуючого конденсатора 9 комутуючий ключ 11 вимикається і з моменту його вимикання відновлюється процес заряду накопичуючого конденсатора 9. Далі всі процеси заряду та перезаряду цього конденсатора і формування високочастотних імпульсів підвищеної напруги повторюються таким же чином, як наведено вище. З вторинної обмотки 6 підвищуючого імпульсного трансформатора 5 високочастотні імпульси підвищеної напруги через захисний конденсатор 12 надходять до міжелектродного проміжку (утвореного шпариною між зварювальним електродом 25 та виробом 27, що зварюється), викликаючи при цьому різке підвищення його провідності в інтервалах безструмових пауз, які неминуче виникають при зміні полярності струму дуги, і тим самим створюючи умови для безперешкодного збудження кожної чергової півхвилі струму дуги. Якщо у процесі зварювання виникне перерва в існуванні сталої дуги змінного струму, то це викличе припинення надходження сигналу з інформаційного виходу давача 20 струму дуги, що обумовить зміну стану інформаційного та керуючого виходів вузла 21 порівняння і відповідну зміну стану виходів 17, 18 та 19 блока 13 керування. Внаслідок цього пристрій для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму (Фіг. 1) автоматично повернеться до функціонування в режимі первинного збудження дуги, а після повторного встановлення у міжелектродному проміжку сталого дугового розряду знову автоматично перейде до відтворення режиму повторних збуджень дуги змінного струму. У джерелі 1 підвищеної напруги постійного струму, функціонально-структурна схема якого наведена на Фіг. 2, вхідна напруга, що надходить від мережі змінного струму або від вторинної обмотки силового трансформатора джерела живлення дуги або з виходу змінного чи постійного струму такого джерела живлення, перетворюється в напругу постійного струму за допомогою випрямляча 28, що не регулюється. Вихідна напруга постійного струму випрямляча 28, що не регулюється, зазнає фільтрування та згладження за допомогою ємнісного фільтра 29 і у такому вигляді надходить до входу конвертора 30 постійного струму підвищуючого типу. Вихідна напруга постійного струму конвертора 30, рівень якої у (2-5) разів перевищує рівень його вхідної напруги, забезпечує заряд накопичуючих конденсаторів 3 та 9 заряд-розрядних ланцюжків пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму. Регулювання коефіцієнту підвищення вхідної напруги конвертора 30 та стабілізація рівня його вихідної напруги з використанням сигналів зворотного зв'язку за цією напругою у переважній більшості випадків забезпечуються застосуванням широтно-імпульсного або частотно-імпульсного керування тривалістю вмикненого стану основного потужного напівпровідникового ключа конвертора постійного струму. Зміни рівня вихідної напруги конвертора 30 відбуваються відповідно до сигналів, які надходять до керуючого входу конвертора 30 з виходу 19 блока 13 керування. У джерелі 1 підвищеної напруги постійного струму, функціонально-структурна схема якого наведена на Фіг. 3, вхідна напруга, що надходить від мережі змінного струму або з виходу змінного струму джерела живлення дуги, перетворюється в напругу постійного струму за допомогою керованого випрямляча 31, при цьому виконуються регулювання і стабілізація рівня його вихідної напруги шляхом імпульсно-фазового керування керованих вентилів власне випрямляча 32. Власне випрямляч 32 може бути виконано у вигляді однофазної напівкерованої мостової схеми, до складу якої входять два діода 41 і 42, а також два керовані вентилі (тиристори) 43 і 44. Вихідна напруга постійного струму власне випрямляча 32, яка є вихідною напругою керованого випрямляча 31, фільтрується та згладжується за допомогою ємнісного фільтра 34 і через зарядний дросель 35 надходить до заряд-розрядних ланцюжків пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму. Регулювання рівня вихідної 8 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 напруги власне випрямляча 32 здійснюються за допомогою блока 33 імпульсно-фазового керування, при цьому середні значення вихідної напруги власне випрямляча 32 визначаються фазою генерації імпульсів, які з виходів блоку 33 імпульсно-фазового керування надходять до відповідних ланцюгів керування керованих вентилів власне випрямляча 32. Стабілізація середніх значень рівня вихідної напруги власне випрямляча 32 забезпечується шляхом використання сигналів зворотного зв'язку за тією напругою, яка надходять з виводів ємнісного фільтра до входу зворотного зв'язку блока 33 імпульсно-фазового керування. Зміни рівня вихідної напруги керованого випрямляча 31 відбуваються відповідно до сигналів, які надходять до керуючого входу блока 33 імпульсно-фазового керування з виходу 19 блока 13 керування. Підвищення у (2-5) разів вихідної напруги керованого випрямляча 31 здійснюються методом резонансного накачування за рахунок використання зарядного дроселя 35 та компонентів заряд-розрядних ланцюжків - зарядних діодів 2 і 8, накопичуючих конденсаторів 3 і 9 та комутуючих ключів 7 і 11 - у відповідності до режимів функціонування пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму. Приклад електричної принципової схеми вузла 21 порівняння наведено на Фіг. 4. Випрямляч 36 середнього значення містить у собі лінійні підсилювачі 45 і 46, діоди 47 і 48 та резистори 49-51. До складу підсилювача 37 напруги входять інтегруючий ланцюжок, утворений резистором 52 і конденсатором 53, лінійний підсилювач 54 та резистори 55-57. Компаратор 38 складається з власне компаратора 58, резисторів 59-63 та діоду 64. В логічному елементі 39 співпадіння використано двовходові логічні елементи 65 і 66 типу И - НЕ, резистори 67 і 68 та двопозиційний перемикач 40 "нуль-одиниця". За відсутності у міжелектродному проміжку струму сталого дугового розряду рівень сигналу на інформаційному виході давача 20 струму дуги має практично нульове значення і, відповідно до цього, такий же рівень сигналу буде на виході компаратора 38, тобто і на інформаційному виході вузла 21 порівняння і на інформаційному вході 14 блока 13 керування, а також на одному із входів двовходового логічного елемента 65 типу І-НІ. З огляду на це, незалежно від положення перекидного контакту двопозиційного перемикача 40 "нуль-одиниця", на виході двовходового логічного елемента 65, тобто на прямому виході логічного елемента 39 співпадіння, буде рівеньлогічної "одиниці", а на виході логічного інвертора 66, тобто на інверсному виході логічного елемента 39 співпадіння, - рівень логічного "нуля", і, таким чином, в залежності від алгоритму функціонування блоку 13 керування, до його керуючого входу 15 в якості сигналу дозволу може надходити або логічна "одиниця" або логічний "нуль". Надходження до керуючого входу 15 блока 13 керування сигналу дозволу забезпечить можливість функціонування цього блока в режимі первинного збудження дуги. З моменту встановлення у міжелектродному проміжку струму сталого дугового розряду з інформаційного виходу давача 20 струму дуги до входу випрямляча 36 середнього значення почне надходити сигнал, рівень якого пропорційний рівню струму дуги, а форма сигналу повністю відтворює форму цього струму. Напруга позитивної полярності на виході випрямляча 36 середнього значення формується протягом тривалості півхвилі його вхідної напруги позитивної полярності за допомогою лінійного підсилювача 46 та резистора 50, а протягом тривалості півхвилі вхідної напруги негативної полярності - за допомогою лінійних підсилювачів 45 і 46, діодів 47 і 48 та резисторів 49 і 51. Вихідна напруга випрямляча 36 середнього значення надходить до входу підсилювача 37 напруги, де зазнає фільтрування та згладження за допомогою резистора 52 і конденсатора 53. Проінтегрована вхідна напруга підсилювача 37 напруги через резистор 55 надходить до неінвертуючого входу лінійного підсилювача 54, коефіцієнт підсилення якого залежить від співвідношення опорів резисторів 57 і 56. З виходу лінійного підсилювача 54 (що є виходом підсилювача 37 напруги) напруга, підсилена до рівня, який досягає або перевищує поріг спрацювання компаратора 38, через резистор 61 надходить до неінвертуючого входу власне компаратора 58, на інвертуючий вхід якого з резистора 60 надходить опорна напруга. Рівень опорної напруги визначає поріг спрацювання цього компаратора і залежить від співвідношення опорів резисторів 59 і 60. Резистор 62 забезпечує реалізацію позитивного зворотного зв'язку при спрацюванні власне компаратора 58, а діод 64 формування на резисторі 63 сигналу виключно позитивної полярності, що особливо необхідно при застосуванні двополярного живлення власне компаратора 58. В момент часу, коли рівень напруги на неінвертуючому вході власне компаратора 58 досягне або перевищить рівень опорної напруги на його інвертуючому вході, вихід власне компаратора 58 стрибкоподібно змінить свій стан і на резисторі 63 з'явиться сигнал з рівнем логічної "одиниці", який з виходу компаратора 38 (що є інформаційним виходом вузла 21 порівняння) надійде до інформаційного входу 14 блока 13 керування. Одночасно з цим рівень логічної "одиниці" через резистор 67 надійде до одного із входів двовходового логічнного елемента 65 типу І-НІ, який входить до 9 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 складу логічного елемента 39 співпадіння. Якщо при цьому перекидний контакт двопозиційного перемикача 40 "нуль-одиниця" буде в положенні, що за родом струму дуги відповідає змінному струму і забезпечує надходження до другого входу логічного елементу 65 рівня логічного "нуля", то стан виходів логічних елементів 65 і 66 не зміниться і на прямому виході логічного елемента 39 співпадіння буде залишатися рівень логічної "одиниці", а на інверсному - рівень логічного "нуля", тобто до керуючого входу 15 блока 13 керування продовжуватиме надходити сигнал дозволу. У разі, якщо перекидний контакт двопозиційного перемикача 40 "нуль-одиниця" буде в положенні, що відповідає постійному струму дуги і забезпечує надходження через резистор 68 до другого входу логічного елемента 65 рівня логічної "одиниці", то при надходженні до одного із входів логічного елементу 65 типу И - НЕ рівня логічної "одиниці" на його виході (прямому виході логічного елементу 39 співпадіння) встановиться рівень логічного "нуля", а на виході логічного елемента 66 (інверсному виході логічного елемента 39 співпадіння) - рівень логічної "одиниці", тобто до керуючого входу 15 блоку 13 керування буде надходити сигнал заборони. Ознаки, які відрізняють пристрій для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, що пропонується, від пристрою - прототипу та інших подібних пристроїв аналогічного призначення, існуючих згідно з відомим рівнем техніки, обумовлюють технічний результат, за яким досягається розширення сфери застосування шляхом надання можливості здійснення як первинного збудження дуги змінного або постійного струму, так і повторних її збуджень у процесі зварювання змінним струмом, та можливості живлення пристрою, що пропонується, від мережі змінного струму або напругою змінного чи постійного струму з виходу джерела живлення дуги, а також забезпечується підвищення стабільності якості зварного з'єднання при зварюванні змінним струмом за рахунок підвищення стійкості дуги змінного струму і мінімізації вірогідності утворення дефектів, головним чинником яких є ерозія неплавкого зварювального електрода. Запропоновані варіанти побудови джерела підвищеної напруги постійного струму, яке входить до складу пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, що пропонується, забезпечують можливість автоматично змінювати рівень їх вихідної напруги при переході від режиму первинного збудження дуги до режиму її повторних збуджень і навпаки, а також за рахунок використання зворотного зв'язку за вихідною напругою цих джерел підвищеної напруги стабілізувати амплітуди та рівні енергії імпульсів, які формуються пристроєм, що пропонується, при виникненні збурень напруги живлення запропонованого пристрою. Запропонована побудова вузла порівняння, який також входить до складу пристрою для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, що пропонується, не тільки забезпечує вироблення інформаційних та керуючих сигналів щодо наявності чи відсутності сталого дугового розряду у міжелектродному проміжку, необхідних для реалізації алгоритму функціонування блока керування пристрою, який пропонується, але й швидкодію та завадостійкість самого вузла порівняння, а також надає можливість використання будь - якого з двох його керуючих виходів - в залежності від організації керуючого входу блока керування пристрою, що пропонується. 40 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 60 1. Пристрій для збудження та стабілізації процесу горіння дуги змінного струму, до складу якого входять джерело підвищеної напруги постійного струму, два заряд-розрядних ланцюги, кожний з яких містить у собі послідовно з'єднані зарядний діод, накопичуючий конденсатор, окрему первинну обмотку підвищуючого імпульсного трансформатора та комутуючий ключ з двосторонньою провідністю, захисний конденсатор та блок керування, причому комутуючий ключ кожного заряд-розрядного ланцюга підключено паралельно до послідовного з'єднання накопичуючого конденсатора з відповідною первинною обмоткою підвищуючого імпульсного трансформатора, при цьому вільні електроди зарядних діодів з'єднані між собою і з одним полюсом джерела підвищеної напруги постійного струму, до другого полюсу якого підключено вільні виводи первинних обмоток підвищуючого імпульсного трансформатора, один вивід вторинної обмотки якого підключено до зварювального електрода, а другий - до одного з виходів джерела живлення дуги та до однієї з обкладок захисного конденсатора, другу обкладку якого з'єднано з другим виходом джерела живлення дуги та з виробом, що зварюється, при цьому два виходи блока керування підключено до відповідних входів керування комутуючих ключів, який відрізняється тим, що в пристрій додатково введені давач струму дуги та вузол порівняння, при цьому давач струму дуги підключено між другим виводом вторинної обмотки підвищуючого імпульсного трансформатора та відповідним виходом джерела живлення дуги, а інформаційний вихід давача струму дуги з'єднано з інформаційним входом вузла порівняння, 10 UA 109334 C2 5 10 15 20 25 30 35 інформаційний та керуючий виходи якого підключені до відповідних входів блока керування, вхід зворотного зв'язку за напругою дуги якого підключено до обкладок захисного конденсатора, при цьому третій вихід блока керування з'єднано з керуючим входом джерела підвищення напруги постійного струму. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що джерело підвищеної напруги постійного струму складається з вхідного випрямляча, що не регулюється, ємнісного фільтра та конвертора постійного струму підвищуючого типу, при цьому вихід постійного струму вхідного випрямляча з'єднано з входом конвертора постійного струму підвищуючого типу, паралельно виходу постійного струму вхідного випрямляча підключено ємнісний фільтр, один вихід конвертора постійного струму підключено до точки з'єднання зарядних діодів заряд-розрядних ланцюгів, другий вихід конвертора постійного струму - до вільних виводів первинних обмоток підвищуючого імпульсного трансформатора, керуючий вхід конвертора постійного струму з'єднано з третім виходом блока керування, а вхід зворотного зв'язку за вихідною напругою конвертора постійного струму підключено до його виходів. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що джерело підвищеної напруги постійного струму складається з вхідного керованого випрямляча, який містить у собі власне випрямляч та блок імпульсно-фазового керування, ємнісного фільтра та зарядного дроселя, при цьому один вихідний полюс власне випрямляча з'єднано з одним виводом зарядного дроселя, другий вивід якого підключено до точки з'єднання зарядних діодів заряд-розрядних ланцюгів, при цьому другий вихідний полюс власне випрямляча підключено до вільних виводів первинних обмоток підвищуючого імпульсного трансформатора, між вихідними полюсами власне випрямляча підключено ємнісний фільтр, керуючий вхід блока імпульсно-фазового керування підключено до третього виходу блока керування, вхід зворотного зв'язку за напругою блока імпульснофазового керування - до вихідних полюсів власне випрямляча, а виходи блока імпульснофазового керування - до відповідних ланцюгів керування керованих вентилів власне випрямляча. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що вузол порівняння складається з випрямляча середнього значення, підсилювача напруги, компаратора, логічного елемента співпадіння з перемикачем "нуль-одиниця", при цьому інформаційний вихід давача струму дуги підключено до входу випрямляча середнього значення, вихід якого з'єднано з входом підсилювача напруги, вихід підсилювача напруги підключено до одного із входів компаратора, інший вхід якого підключено до ланцюга опорної напруги, вихід компаратора підключено до інформаційного входу блока керування та одного із входів логічного елемента співпадіння, інший вхід якого з'єднано з перекидним контактом перемикача "нуль-одиниця", вихід логічного елемента співпадіння підключено до керуючого входу блока керування. 11 UA 109334 C2 12 UA 109334 C2 13 UA 109334 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 14