Резонансне джерело живлення зварювальної дуги

Резонансне джерело живлення зварювальної дуги, що містить зварювальний понижуючий трансформатор, первинна обмотка якого підключена до мережі живлення; виводи вторинної обмотки зварювального трансформатора підключені до змінного струму (АС) входів мостового випрямляча напруги через ємнісний реактор, що складається з двох однополярних електролітичних конденсаторів, виходи постійного струму мостового випрямляча підключені до входів зварювального проміжку, утворюючи разом з ним зварювальне коло, яке відрізняється тим, що плюсовий вивід першого однополярного електролітичного конденсатора U 1 3 ся, прийняте зварювальне джерело живлення постійного струму, до складу якого входить зварювальний понижуючий трансформатор, первинна обмотка якого підключена до мережі живлення; виводи вторинної обмотки зварювального трансформатора підключені до АС входів мостового випрямляча напруги через ємнісний реактор, що складається з двох однополярних електролітичних конденсаторів, DC виходи мостового випрямляча підключені до входів зварювального проміжку, утворюючи разом з ним зварювальне коло (Коротинський О.Є., Скопюк М.І., Кириченко В.В., Охрімчук С.В. Зварювальне джерело живлення постійного струму (варіанти). Позитивне рішення від 22.09.2008 про видачу патенту на винахід по заявці №а2000701115 від 05.02.2007). При підключенні цього джерела до мережі живлення напруга з виходів вторинної обмотки надходить на АС входи мостового випрямляча напруги через ємнісний реактор. Випрямлена напруга постійного струму використовується як в якості напруги підпалу електричної дуги, так і для підтримки електричної дуги в зварювальному проміжку. Завдяки резонансу в зварювальному колі за умови рівності ємнісного опору конденсаторів, з яких складається ємнісний реактор, і сумарного індуктивного опору зварювального кола здійснюється стабілізація горіння дуги та полегшується повторний підпал дуги в разі порушень горіння дуги. Недоліком джерела є зниження його функціональних можливостей в початковій фазі зварювального процесу після зберігання в знеструмленому стані, що призводить до зменшення зварювального струму, зниження коефіцієнту корисної дії джерела живлення та збільшення інтенсивності небажаного нагріву ємнісного реактора. Причиною вищевказаного недоліку є зміна ємності електролітичних однополярних конденсаторів через їх «розформування» при зберіганні зварювального джерела живлення в знеструмленому (неробочому) стані, причому спільний вплив часу зберігання та мінусових температур погіршує функціональні можливості джерела в більшій мірі, ніж кожний з вищезгаданих факторів поодинці. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення функціональних можливостей резонансного джерела живлення зварювальної дуги шляхом удосконалення його електричної схеми, зокрема введення в схему додаткових конструктивних елементів - конденсаторів, діодів і резисторів, та оптимізації зв'язків між елементами схеми джерела живлення, що забезпечує, при відсутності зварювання, можливість проходження такого однополярного пульсуючого струму через кожний з електролітичних конденсаторів, який приводить до збільшення активної поверхні конденсаторних обкладинок і підвищення рухливості електроліту. Поставлена задача досягається за рахунок того, що в резонансному джерелі живлення зварювальної дуги до складу якого входить зварювальний понижуючий трансформатор, первинна обмотка якого підключена до мережі живлення; виводи вторинної обмотки зварювального транс 44911 4 форматора підключені до АС входів мостового випрямляча напруги через ємнісний реактор, що складається з двох однополярних електролітичних конденсаторів, DC виходи мостового випрямляча підключені до входів зварювального проміжку, утворюючи разом з ним зварювальне коло згідно до першого варіанту виконання винаходу, плюсовий вивід першого однополярного електролітичного конденсатора підключений до початку вторинної обмотки зварювального трансформатора, плюсовий вивід другого однополярного електролітичного конденсатора підключений до кінця вторинної обмотки зварювального трансформатора, АС входи мостового випрямляча напруги підключені до мінусових виводів першого та другого однополярних електролітичних конденсаторів, та введені дві ланки, що складаються з послідовно з'єднаних діода та резистора, причому мінусовий вивід першого діода першої ланки підключений до початку вторинної обмотки зварювального трансформатора, а його плюсовий вивід через перший резистор підключений до мінусового виводу другого електролітичного однополярного конденсатора; мінусовий вивід другого діода другої ланки підключений до кінця вторинної обмотки зварювального трансформатора, а його плюсовий вивід через другий резистор підключений до мінусового виводу першого електролітичного однополярного конденсатора. Вказаний вище технічний результат, який досягається в процесі експлуатації запропонованих варіантів виконання пристрою, обумовлений ознаками, які відрізняють їх від описаних згідно відомого технічного рівня, зокрема, описаних в технічному рішенні, взятому за прототип. Відомо, що наявність конденсатора в колі змінного струму зварювальних джерел живлення як змінного так і постійного струму дозволяє згладжувати коливання зварювального струму, підвищуючи, тим самим, якість формування зварювальних швів. Крім того, опір зварювального кола, до складу якого входять зварювальний понижуючий трансформатор, мостовий випрямляч напруги та зварювальний проміжок, змінює свій характер з чисто індуктивного на індуктивно-ємнісний. При виконанні умови резонансу в колі, що складається з індуктивності та ємності, відбуваються наступні явища та процеси. По-перше, в моменти переходу зварювального струму через нуль амплітуда напруги на вході та виході мостового випрямляча напруги підвищується в 1,5-2 рази у порівнянні з величиною напруги на вторинній обмотці зварювального трансформатора. За рахунок цієї напруги відбувається початковий та повторний підпали електричної дуги в зварювальному проміжку, причому включення конденсаторів послідовно з вторинною обмоткою зварювального понижуючого трансформатора згладжує, в моменти підпалу дуги, різкі зміни струму, що, в свою чергу, зменшує розбризкування металу під час зварювання. Це підвищення амплітуди напруги (в 1,5-2 рази) триває незначний час і не підвищує середнє значення напруги холостого ходу зверх допустимого. По друге, ємнісний опір конденсатора зрівнюється з 5 сумарним індуктивним опором зварювального кола. В результаті цього зменшується реактивна складова потужності (збільшується коефіцієнт потужності), що підвищує енергетичну ефективність зварювального джерела живлення в цілому. Але, в зв'язку з тим, що у зварювальному джерелі живлення постійного струму використані однополярні електролітичні конденсатори, то на початкових етапах зварювання (безпосередньо після зберігання джерела живлення в знеструмленому стані) під час горіння зварювальної дуги, умови резонансу можуть не виконуватися. Це пов'язано з втратою конденсатором своєї ємності (розформування) під час його зберігання. В цьому випадку необхідно створити такі умови, за яких можна було б відновити ємність конденсаторів. Експериментально було встановлено, що при пропусканні через кожний з двох однополярних конденсаторів однополярного пульсуючого або змінного струму величиною не більше однієї сотої долі від номінального зварювального струму в проміжки часу, коли резонансне зварювальне джерело живлення знаходиться під напругою, але зварювання не відбувається (зварювальний проміжок розімкнутий) негативний вплив відсутності резонансу виключається. Цей струм виконує формування вищезгаданих конденсаторів (збільшує активну поверхню конденсаторних обкладок та підвищує рухливість електроліту), що через деякий час призводить до відновлення величини ємності ємнісного реактора і необхідного підвищення (в 1,5 рази) напруги на зварювальному проміжку, не викликаючи при цьому нагрівання ємнісного реактора (тепло, що виділяється, встигає розсіятися через поверхню конденсатора). Забезпечення необхідних умов для резонансу при роботі резонансного джерела живлення зварювальної дуги досягається удосконаленням його конструктивного виконання, а саме введенням до складу електричної схеми додаткових елементів, таких, як діоди та резистори, і узгодження взаємозв'язку між всіма елементами схеми джерела живлення. Послідовність спрацьовування окремих ланок схеми, які в кожному варіанті конструктивного виконання пристрою мають свої особливості, створюють умови резонансного функціонування джерела живлення. Запропонований пристрій пояснюють наведене креслення, де на Фіг.1 зображена функціональна схема резонансного зварювального джерела живлення, що заявляється. Згідно корисної моделі (Фіг.1) резонансне джерело живлення зварювальної дуги містить зварювальний понижуючий трансформатор 1 з первинною обмоткою 2 та вторинною обмоткою 3, причому обмотка 2 підключена до мережі змінного струму 4. Виводи вторинної обмотки 3 підключені до через конденсатори 5, 6 до АС входів мостового випрямляча напруги 7, a DC виходи мостового випрямляча напруги 7 підключені до входів зварювального проміжку 8 причому плюсовий вивід першого однополярного електролітичного конденсатора 5 підключений до початку вторинної обмотки 3 зварювального понижуючого трансформатора 44911 6 1, плюсовий вивід другого однополярного електролітичного конденсатора 6 підключений до кінця вторинної обмотки 3 зварювального понижуючого трансформатора 1, АС входи мостового випрямляча напруги 7 підключені до мінусових виводів першого та другого однополярних електролітичних конденсаторів 5, 6. Дві ланки, що складаються з послідовно з'єднаних діодів 9, 10 та резисторів 11,12 підключені в наступному порядку: мінусовий вивід діода 9 підключений до початку вторинної обмотки 3 зварювального понижуючого трансформатора 1, а його плюсовий вивід, через резистор 11, підключений до мінусового виводу другого електролітичного однополярного конденсатора 6; мінусовий вивід діода 10 підключений до кінця вторинної обмотки 3 зварювального понижуючого трансформатора 1, а його плюсовий вивід через резистор 12 підключений до мінусового виводу електролітичного однополярного конденсатора 5. Зварювальне джерело живлення, що показане на Фіг.1, функціонує наступним чином: При підключенні джерела до електричної мережі 4 і відсутності безпосередньо процесу зварювання на виводах вторинної обмотки 3 встановлюється напруга холостого ходу, яка в першому напівперіоді спричиняє проходження струму по колу: кінець вторинної обмотки 3 - діод 10 - резистор 12 - електролітичний однополярний конденсатор 5 – початок вторинної обмотки 3. Коло, в яке входить діод 9, в цьому напівперіоді електричний струм не проводить через відсутність провідності діода 9. В наступному напівперіоді струм проходить по колу: - початок вторинної обмотки 3 - діод 9 - резистор 11 - електролітичний однополярний конденсатор 6 - кінець вторинної обмотки 3. При цьому в попередньому колі електричний струм відсутній через відсутність провідності діода 10. Таким чином, навіть при відсутності зварювання через кожний з електролітичних конденсаторів 5, 6 проходить однополярний пульсуючий струм, який, не нагріваючи конденсатори, збільшує активну поверхню конденсаторних обкладок та підвищує рухливість електроліту, що приводить, через деякий час, до відновлення величини ємності ємнісного реактора. Одночасно напруга холостого ходу подається на АС входи мостового випрямляча напруги 7. Випрямлена напруга з DC виходів мостового випрямляча напруги 7 подається до зварювального проміжку 8. З початком процесу зварювання, який починається в момент торкання штучним електродом зварювальної деталі, струм через зварювальний проміжок 8 попрямує до нуля, що спричинить підвищення напруги на конденсаторах в 1,5-2 рази (при умові, що їх ємність відновилась). Ця напруга, будучи прикладена послідовно з напругою вторинної обмотки 3 полегшить підпал дуги на початку процесу зварювання. Якщо дуга випадково погасне повторний підпал дуги відбудеться в порядку, який описаний вище. Слід зазначити, що при зварюванні через кожний з електролітичних конденсаторів 5, 6 проходить однополярний пульсуючий струм такої величини (рівний зварювальному струму), здатний вивести з ладу не відформований електролітичний конден 7 44911 сатор, який використовується в даній корисній моделі. Таким чином, резонансне зварювальне джерело постійного струму, що пропонується, на відміну від описаних згідно відомого технічного рівня, вирізняється можливістю автоматичного формування ємнісних властивостей конденсаторів, що забезпечує більш якісніше виконання зварюваль Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 них робіт в початковій фазі зварювального процесу, після зберігання джерела в знеструмленому стані, через поліпшення процесу початкового підпалу дуги за рахунок того, що відновлення величини ємності ємнісного реактора відбувається при підключенні джерела до мережі живлення в ті проміжки часу, коли безпосередньо зварювання не відбувається. Підписне Тираж 28 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