Трансформатор с импульсным стабилизатором

Импульсный стабилизатор горения дуги (ИСГД) представляет собой генератор пиковых импульсов высокого напряжения, подаваемых на дугу в момент перехода тока через нуль. Благодаря этому обеспечива­ется надежное повторное зажигание дуги, что и гарантирует высокую устойчивость горения дуги переменного тока.

Рассмотрим схему стабилизатора СД-3 (рисунок. 5.31). Его основными частями являются трансформатор питания Г, коммутирующий конден­сатор С и тиристорный коммутатор VS1, VS2с системой управления А. Стабилизатор питает дугу параллельно основному источнику G — сварочному трансформатору. Сначала проанализируем его работу при хо­лостом ходе сварочного трансформатора. В начале полупериода откры­вается тиристор VS1, в результате по цепи, показанной тонкой линией, пройдет импульс тока. При этом согласно действующие ЭДС трансфор­матора T источника G создают на конденсаторе заряд с полярностью, указанной на рисунке. Ток заряда конденсатора нарастает до тех пор, пока напряжение на нем не сравняется с суммарным напряжением транс­форматора Г и источника G. После этого ток начинает спадать, что вы­зовет появление в цепи ЭДС самоиндукции, стремящейся сохранить ток неизменным. Поэтому заряд конденсатора С будет продолжаться и да­лее, пока напряжение на конденсаторе не достигнет двойного напряже­ния питания. Напряжение заряда конденсатора, приложенное к VS1в обратном направлении, закроет тиристор. Во втором полупериоде от­крывается тиристор VS2, и импульсный ток пойдет в противоположном направлении. В этом случае импульс будет уже мощнее, поскольку он вызывается согласным действием ЭДС трансформаторов T и G, а также заряда конденсатора С. В результате произойдет перезаряд конденсатора до еще более высокого уровня. Такой резонансный характер перезаряда позволяет получить на межэлектродном промежутке стабилизирующие импульсы напряжения с амплитудой около 200 В при сравнительно низком напряжении трансформатора питания около 40 В (рисунок. 5.31, б). Частота генерирования импульсов — 100 Гц. На межэлектродный проме­жуток подается также напряжение от основного источника (рисунок. 5.31, г). При указанной на рисунок. 5.31,афазировке трансформаторов T и G поляр­ности напряжений, подаваемых на межэлектродный промежуток от ос­новного источника (показано пунктирной линией) и от стабилизатора (тонкая линия), противоположны. Такое включение стабилизатора названо встречным. На рисунок. 5.31, в показано напряжение на межэлектродном промежутке при совместном действии стабилизатора и основного источника.

Рисунок. 5.31 – Импульсный стабилизатор горения дуги

Если сменить фазировку основного трансформатора G или стаби­лизатора, то полярности напряжений на дуге от основного источника и от стабилизатора будут совпадать (рисунок. 5.31, а). Такое соединение на­зывается согласным, оно используется в конструкции других стабили­заторов. Повторное зажигание происходит в момент подачи стабили­зирующего импульса, обычно время зажигания не превышает 0,1 мс.

При встречном включении стабилизирующий импульс, хоть и не совпадает по направлению с напряжением трансформатора G, также способствует повторному зажиганию (см. рисунок. 5.31, в). В то же время на рисунок. 5.31, а видно, что часть импульсного тока, проходящая по вто­ричной обмотке G (тонкая линия), совпадает с собственным током этой обмотки (пунктирная линия) и поэтому не препятствует быстро­му нарастанию ее тока до необходимой для повторного зажигания ве­личины.

Стабилизатор СД-3 может быть использован как при ручной сварке покрытым электродом, так и при сварке алюминия неплавящимся элек­тродом. Система управления запускает стабилизатор только после зажи­гания дуги. После обрыва дуги он работает не более 1 секунды, что по­вышает безопасность труда.

Описанный автономный стабилизатор может использоваться в ком­плекте с любым трансформатором для ручной сварки с напряжением холостого хода не ниже 60 В, при этом устойчивость дуги повышается настолько, что становится возможна сварка на переменном токе элек­тродами с фтористо-кальциевым покрытием, у которого стабилизирую­щие свойства считаются низкими.

Более эффективно использование стабилизаторов, встроенных в кор­пус источника. Со встроенными стабилизаторами выпускаются трансформаторы Разряд-160, Разряд-250 и ТДК-315, они имеют реактивную обмотку из трех секций. Переключатель диапазонов, обеспечивающий сначала согласное, а затем встречное соединение реактивной обмотки с первичной, позволяет увеличивать ток семью ступенями. Благодаря использованию импульсного стабилизатора стало возможным снижение напряжения холостого хода трансформаторов до 45 В. А это в свою очередь резко снизило потребляемый из сети ток и массу трансформаторов. В отличие от автономных встроенный стабилизатор запускается с помощью двойного управления — не только за счет обратной связи по напряжению, но еще и по току. Это повышает надежность его работы, в частности предотвращает ложные срабатывания при коротких замы­каниях каплями электродного металла. Со встроенным стабилизатором выпускаются трансформаторы ТДМ-402 с подвижными обмотками и ТДМ-201 с магнитным шунтом.