Источники разнополярных импульсов

Для сварки алюминия разнополярными импульсами предназначен источник с индуктивными накопителями энергии (ИНЭ) И126 (рис. 6.23).

Рис. 6.23. Источник разнополярных импульсов И-126: а – силовая часть схемы, б – ток накопителя L1, в – ток накопителя L2, г – сварочный ток

В его состав входят два автономных источника постоянного тока – регулируемые выпрямители G1 и G2, а также индуктивные накопители – дроссели L1 и L2, разделительные диоды VD1 и VD2, тиристорный коммутатор VS1, VS2 и коммутирующий конденсатор С. Как видно, выпрямитель G1 с накопителем L1 питает дугу прямой полярности по цепи G1–L1–дуга–VD2–VS2, а выпрямитель G2 с накопителем L2 питает дугу обратной полярности по цепи G2–L2–дуга–VD1–VS1.

Рассмотрим процессы в источнике в интервале времени t₁-t₂ (рис. 6.23, б, в). В момент t₁ система управления откроет тиристор VS1, поэтому дроссель L1 будет накапливать электромагнитную энергию благодаря нарастанию тока i_L1, путь которого показан на схеме тонкой линией. В тот же момент t₁ выключается тиристор VS2. Но дроссель L2 стремится поддержать убывающий ток i_L2, отдавая ранее накопленную энергию. При этом дроссель L2 питает дугу током обратной полярности по цепи, показанной пунктирной линией. Одновременно он заряжает конденсатор С согласно полярности, указанной на схеме. В момент t₂ система управления откроет тиристор VS2. Поэтому разрядом коммутирующего конденсатора С по цепи С - VS2-VS1-С тиристор VS1 будет закрыт. С момента t₂ дроссель L2 начнет накапливать, а дроссель L1 возвращать энергию, поддерживая ток в дуге прямой полярности и перезаряжая конденсатор С до момента t₃, когда процессы в источнике повторятся.

Таким образом, ток в дуге имеет форму разнополярных импульсов (рис. 6.23, г). Длительность импульсов прямой и обратной полярности задается системой управления независимо друг от друга и регулируется в интервале 0,004–0,015 с. Ток обоих импульсов независимо и плавно настраивается с помощью выпрямителей G1 и G2. Обычно ток и время импульса обратной полярности назначают небольшими, но достаточными для эффективной очистки поверхности детали. В начале каждого импульса благодаря скачку сопротивления цепи в накопителе создается высокая ЭДС самоиндукции, обеспечивающая надежное повторное зажигание. Поэтому источник с ИНЭ не нуждается в импульсном стабилизаторе дуги. Форма импульсов тока близка к прямоугольной, потому что накопители работают в режиме неполного разряда. В описанной схеме накопитель соединен со своим выпрямителем последовательно. Здесь в отличие от параллельной схемы дуга питается суммарной ЭДС накопителя и выпрямителя, что позволяет снизить их мощность и габариты.

При колебаниях напряжения дуги ток импульса благодаря высокой электромагнитной инерции накопителей практически не меняется, следовательно, крутопадающая внешняя характеристика в источнике с ИНЭ формируется параметрически. Для начального зажигания дуги источник комплектуется осциллятором параллельного включения G3 с фильтром высоких частот. Система управления обеспечивает плавное нарастание тока в начале и плавный спад в конце сварки.

Источники с ИНЭ могут генерировать и униполярные импульсы для сварки пульсирующей дугой других металлов за исключением алюминия.