11.2.2 Осцилляторы непрерывного действия

Осциллятор представляет собой генератор затухающих по амплитуде знакопеременных высокой частоты (порядка 100-300 кГц) импульсов высокого напряжения (несколько тысяч вольт). При подаче импульсов на промежуток между изделием и электродом происходит пробой промежутка искрой и появление свободных электронов. Кратковременный искровой разряд развивается в дуговой, создавая условия для горения дуги, питаемой от основного источника питания. Схема осциллятора приведена на рис.11.1

Рисунок 11.1 – Осциллятор непрерывного действия с искровым разрядником

Трансформатор Т1, подключенный к сети через помехозащитный фильтр повышает напряжение сети до напряжения 3-6 кV. Напряжение вторичной обмотки Т1 подведено к разряднику FV, входящему в колебательный контур FV-С_К-L_К.

При возрастании синусоидального напряжения на выходе трансформатора Т1 заряжается конденсатор С_К. В его электрическом поле накапливается энергия С_КU²/2. При достижении определенного значения напряжения (обычно 0,75-0,85 от амплитудного значения) на вторичной обмотке трансформатора Т1 происходит пробой искрой воздушного промежутка разрядника . Конденсатор С_К разряжается на индуктивность L_К, являющуюся первичной обмоткой высокочастотного трансформатора Т2. При этом энергия поля конденсатора С_К, за вычетом потерь на активных сопротивлениях обмотки трансформатора Т2 и разрядника, преобразуется в энергию магнитного поля индуктивности L_К. В колебательном контуре С_К-L_К-FV возникают затухающие колебания (рис. 11.2) с частотой, зависящей от С_К и L_К. ( ). Трансформатор Т2 через вторичную обмотку L_С осуществляет подачу высоковольтного высокочастотного напряжения на дуговой промежуток.

Рисунок 11.2-Осциллограммы напряжений осциллятора

Достоинством осцилляторов непрерывного действия является простота конструкции и схемы.

Недостатки: 1. Наличие высокого напряжения промышленной частоты, опасного для жизни обслуживающего персонала. 2. Сложность и высокая стоимость высоковольтного трансформатора. 3. Невозможность управления моментом генерирования импульсов высокого напряжения на стороне низкого напряжения. 4. Искровые генераторы генерируют широкий спектр частот, что затрудняет эффективное подавление радиопомех, посылаемых обратно в питающую сеть.

3. Возбудители дуги с импульсным питанием

В таких возбудителях энергия предварительно накапливается в конденсаторе, а затем за короткое время разряжается на первичную обмотку высоковольтного трансформатора. При этом в колебательном контуре, включенном во вторичной цепи высоковольтного трансформатора возбуждаются затухающие высокочастотные колебания.

Возбудители с импульсным питанием могут строиться с питанием либо от сети переменного тока (например возбудители типа УПД) либо с питанием от источника питания сварочной дуги (например возбудители типа ВИР и ВИС).

Возбудители дуги с питанием от сети переменного тока.

Упрощенная схема возбудителя приведена на рис. 11.3

Рисунок 11.3 – Схема устройства поджига дуги с питанием от сети

Блок фазового управления БФУ формирует импульсы управления тиристорами VS1 и VS2 с определенным, регулируемым углом сдвига  (рис. 11.4) относительно напряжения питающей сети. При подаче импульса открывается тот тиристор к аноду которого в данный полупериод приложено положительное напряжение. При этом через первичную обмотку трансформатора Т1 протекает кратковременный импульс тока заряда конденсатора С1. В колебательном контуре включающем вторичную обмотку трансформатора Т1 и конденсатор С3 происходит ударное возбуждение импульса высоковольтных высокочастотных колебаний. Эти колебания через конденсатор С4 подаются на промежуток электрод - изделие.

После заряда конденсатора С1 ток становится равным нулю и тиристор закрывается.

Рисунок 11.4 – Осцилограммы напряжений устройства поджига дуги

В следующий полупериод сетевого напряжения открывается другой тиристор. Происходит перезаряд конденсатора С1 и снова во вторичном контуре возбуждается импульс высоковольтных высокочастотных колебаний. Конденсатор С2 защищает тиристоры от перенапряжений в момент коммутаций. Дроссель L ограничивает скорость нарастания тока заряда конденсатора.

Возбудители с питанием от источника питания сварочной дуги

Пример упрощенной схемы такого возбудителя приведен на рис. 11.5.

При замыкании ключа К происходит заряд конденсатора С1. Ток заряда ограничен сопротивлением Z1. После заряда конденсатора по команде от блока управления БУ открывается тиристор VS1, происходит быстрый разряд конденсатора через первичную обмотку трансформатора Т1. На вторичной обмотке трансформатора получаем импульс высокого напряжения. Заряжается конденсатор С2. При заряде конденсатора С2 до напряжения пробоя разрядника FV в контуре С2-L1-FV возбуждаются затухающие высоковольтные высокочастотные колебания, которые подаются на дуговой промежуток. По этому принципу построены возбудители дуги типа ВИР, ВИС.

Рисунок 11.5 – Схема возбудителя с питанием от источника питания сварочной дуги