Импульсные источники питания дуги (ИПИД). Часть 1

Сущность способа сварки неплавящимся электродом состоит в том, что на непрерывно горящую дугу незначительной мощности ("дежурную дугу") накладываются импульсы тока необходимой величины и продолжительности. Такой способ позволяет сваривать встык без присадки сталь толщиной менее 0,5 мм; получать сварные швы заподлицо с основным металлом; выполнять сварку швов в любом пространственном положении. Кроме того, этот способ дает возможность изменять в определенных пределах температурное поле металла в зоне сварки и ограничивать размеры сварочной ванны. Все это устраняет "провисание" металла шва, уменьшает коробление кромок и изделия в целом.

Импульсные источники питания предназначены для управления плавлением электрода, химическим составом наплавленного металла, формой и размерами швов.

Принцип действия заключается в подаче на дугу кратковременных импульсов тока большой величины - от 450 до 1200 А, длительность в микросекундах.

Дуга, горящая в импульсном режиме, нашла применение при сварке как неплавящимся электродом, так и плавящимся в среде защитных газов. Ток на дуге всегда пульсирующий.

Специфические особенности сварки импульсной дугой неплавящимся электродом предъявляют ряд новых требований к источнику питания. Источник должен обеспечивать определенную (нужную) скорость нарастания тока импульса, ионизацию дугового промежутка в моменты паузы, достаточный интервал регулирования тока импульса, возможность регулирования длительности импульса и паузы.

Исследования технологических особенностей процесса показали, что на качество сварки существенно влияет форма импульса, характеризующаяся скоростью нарастания тока импульса. Каждой свариваемой толщине соответствуют определенные параметры импульса, жесткость режима, т. е. отношение времени паузы ко времени импульса, величина тока "дежурной" дуги зависит от толщины металла. Напряжение зажигания "дежурной" дуги должно быть выше напряжения основной дуги. Следовательно, источник питания при импульсно-дуговой сварке должен состоять из маломощного источника питания "дежурной" дуги и мощного источника питания основной импульсной сварочной дуги. Оба источника должны работать одновременно и независимо друг от друга.

Трехфазный сварочный трансформатор ТрС имеет увеличенное магнитное рассеяние. Регулирование сварочного тока в трансформаторе производится с помощью обмоток подмагничивания ОП, питаемых выпрямленным током от вспомогательного трансформа-гора Tp1 через выпрямитель В3. ОП используется и для уменьшения сварочного тока при заварке кратера.

На первичную обмотку напряжение подается через прерыватель тока. Управляемые тиратроны прерывателя включаются последовательно с двумя фазами. В определенные моменты времени подаются отпирающие импульсы напряжения, которые поступают на сетки тиратронов.

Импульсные источники питания дуги (ИПИД). Часть 2

Тиратрон - управляемый ионный выпрямительный прибор с накаливаемым катодом и несамостоятельным дуговым разрядом. В тиратронах при помощи одного или нескольких управляющих электродов осуществляется управление моментом возникновения разряда. По принципу действия тиратроны отличаются от вакуумных приборов тем, что после возникновения газового разряда между катодом и анодом напряжение на сетке перестает управлять анодным током. Но, изменяя величину отрицательного напряжения на сетке, можно управлять моментом зажигания тиратрона. Таким образом, сетка в тиратроне служит только для включения анодного тока.

Тиратроны применяются в качестве управляемых вентилей в реле, генераторах электрических импульсов, в контактных электросварочных машинах, импульсных источниках питания сварочной дуги, т. е. во всех тех устройствах, где требуется за очень малый отрезок времени передать ток большой величины.

Управление зажиганием тиратронов производится специальной электронно-ионной схемой, состоящий из стабилизатора напряжения, выпрямителя, триггерной схемы и схемы связи. Управляющие импульсы формируются триггерной схемой источника, она позволяет также регулировать длительность импульса и паузы.

Фазорегулирующее устройство, входящее в схему связи, позволяет регулировать угол поджигания тиратронов, а следовательно, регулировать величину тока в ТрС и В1.

Источник питания "дежурной" дуги состоит из трехфазного трансформатора Тр2, трехфазного мостового выпрямителя В2 и регулируемого сопротивления R.

Этот источник питания работает непрерывно.

Аналогичные схемы имеют источники питания ИПИД-1 и ИПИД-300.

Импульсные источники питания дуги (ИПИД). Часть 3

Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом позволяет управлять процессом плавления и переноса электродного металла. При этом можно получить устойчивый процесс сварки при токах значительно меньших, чем критический (ток, обеспечивающий струйный перенос электродного металла). Следовательно, этот способ облегчает задачу получения швов небольших габаритов, позволяет производить сварку во всех пространственных положениях шва. Наиболее эффективна импульсно-дуговая сварка при соединении цветных металлов. При этом способе сварки на дугу подается энергия от двух источников питания. В качестве основного, сварочного источника используются сварочные выпрямители и генераторы с жесткой и пологопадающей характеристиками.

Второй источник - генератор импульсов, напр. ГИД-1, осуществляет наложение импульсов тока различной амплитуды и длительности на основной сварочный ток дуги. Параметры импульсов подбираются таким образом, чтобы обеспечить стабильный мелкокапельный перенос металла.

При работе с вращающимся преобразователем (генератором) для предотвращения шунтирования импульсов тока якорем, в сварочную цепь включается полупроводниковый вентиль, рассчитанный на сварочный ток и обратное напряжение не менее 200 В.

Генератор представляет собой однофазный управляемый вентиль и состоит из силового трансформатора ТИ, дросселя Др, кремниевых вентилей, схемы управления вентилями, пускорегулирующей и защитной аппаратуры.

Трансформатор ТИ имеет две первичные обмотки, подключенные к сети через управляемые вентили. Последние выполняют роль бесконтактного прерывателя тока в цепи первичных обмоток трансформаторов. Работа одного тиристора соответствует частоте 50 Гц, двух - частоте 100 Гц. Выпрямление импульсов тока и разделение импульсного и основного источников осуществляется вентилем на вторичной стороне трансформатора ТИ.

Генератор импульсов имеет три ступени регулирования амплитуды и длительности тока, которые осуществляются введением дросселя в сварочную цепь. Генератор импульсов имеет дополнительный зажим для подсоединения кабеля от основного отдельного сварочного источника. При этом ток источника проходит через разделительный вентиль.