Лекция 10. Источники питания специального назначения

План

10.1 Осцилляторы. Бесконтактное возбуждение дуги с помощью осциллятора. Параллельная и последовательная схемы включения осциллятора. Принцип работы осциллятора.

10.2 Импульсные стабилизаторы. Назначение, область их приложения. Принцип работы импульсного стабилизатора горения дуги переменного тока

10.3 Источники питания типа АП

10.4 Вопросы техники безопасности

10.1 Осцилляторы. Бесконтактное возбуждение дуги с помощью осциллятора. Параллельная и последовательная схемы включения осциллятора. Принцип работы осцилятора

При сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов первоначальное возбуждение дуги производится бесконтактным способом. Напряжение холостого хода источника I питания (60–80 В) недостаточно для того, чтобы вызвать электрический разряд или даже искру в промежутке между изделием и электродом, хотя промежуток может составлять лишь доли миллиметра. Для возникновения в промежутке свободных электронов И1 возбуждения дуги необходим кратковременный импульс напряжения, который обеспечил бы пробой и последовательное развитие искрового разряда вплоть до дугового. Такой импульс может быть обеспечен осциллятором.

Осциллятор представляет собой генератор затухающих по амплитуде знакопеременных импульсов высокого напряжения (около 3 кВ) и высокой частоты (порядка 100–3000 кГц). 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 сварочной дуги, питаемой от основного источника питания.

С источниками питания постоянного тока осцилляторы применяют для первоначального возбуждения дуги; с источниками переменного тока как для первоначального возбуждения дуги, так и для возбуждения дуги после смены полярности (после перехода тока через нуль). Применяют осцилляторы параллельного и по­следовательного включения.

На рис. 10.1 приведена схема осциллятора параллельного вклю­чения. Трансформатор Т1 промышленной частоты повышает на­пряжение питающей сети до 3–6 кВ. Напряжение вто­ричной обмотки Т1 подведено к разряднику F, входящему в колебательный контур С_к–L_к–F, в котором возникают вы­сокочастотные колебания. При возрастании синусоидального на­пряжения на вторичной обмотке Т1 конденсатор С_к заряжается. В его электрическом поле накапливается энергия С_кU²/2. По достижении определенной величины напряжения происходит пробой воздушного промежутка разрядника.

Рисунок 10.1 – Принципиальная электрическая схема осциллятора параллельного включения

Конденсатор С_к разряжается на индуктивность L_K, являющуюся первичной обмоткой высокоча­стотного трансформатора Т2, осуществляющего магнитную связь осциллятора со сварочным контуром. В колебательном контуре С_к –L_K–F возникает ток i. Энергия поля конденсатора, С_к при его разряде (за вычетом потерь в резистивных сопротивлениях) преоб­разуется в энергию магнитного поля индуктивности L_K, равную L_Ki²/2. В колебательном контуре возникает знакопеременный зату­хающий по амплитуде колебательный процесс с угловой частотой, зависящей от величины С_к и L_K. Трансформатор Т2 через вторичную обмотку L₀ осуществляет ввод высокочастотного высокого напря­жения на дуговой промежуток (выводы c u d). Защита источника питания ИП от воздействия этого напряжения осуществляется с помощью Г-образного фильтра, состоящего из индуктивности L_ф и емкости С_ф. Если трансформатор источника питания имеет повы­шенное магнитное рассеяние, то наличие индуктивного фильтра L_ф не обязательно. Блокировочные конденсаторы С_б создают условия безопасной работы сварщика и предотвращают повреждение источ­ника питания при пробое конденсатора С_к. В осцилляторе имеется помехозащитный фильтр ПЗФ, защищающий питающую сеть (вы­воды а и Ь) от высокочастотных колебаний. Колебания, возникшие в контуре, затухают примерно за 2 мс. Если осциллятор не отклю­чают, то импульсы колебаний периодически повторяются после восстановления электрической прочности разрядника F. Осцилля­торы параллельного включения применяют, как правило, с источ­никами питания постоянного тока.

Принципиальная электрическая схема осциллятора последова­тельного включения приведена на рис. 10.2. Катушка индуктивности L_к колебательного контура С_к– L_к –F включена последователь­но с дугой.

Рисунок 10.2 – Принципиальная электрическая схема осциллятора последовательного включения

Сечение ее обмотки рассчитывается на сварочный ток. Защита источника питания ИП от воздействия высокочастотного высокого напряжения, возникающего на индуктивности L_к при разряде конденсатора С_к, осуществляется шунтированием источника 1 конденсатором С_ф. Осцилляторы последовательного включения компактнее и проще, чем параллельного. Осцилляторы описанного вида генерируют широкий спектр частот, по­падающих в питающую сеть и мешающих радиоприему. Кроме того, искровой разряд, возникающий при пробое промежутка между изделием и электродом, также является источником помех.

В схемах источников предусмотрено автоматическое отключение осцилляторов после возбуждения сварочной дуги (на рис. 10.1 и 10.2 не показано).