УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ
WELDING UNIT

Устройство относится к технологическим процессам, в частности, к электродуговой сварке плавлением.
Известно устройство для сварки [АС №1238919, №23, 23.06.86], содержащее источник постоянного тока, к первому выводу которого подключены анод блокирующего диода, вывод сварочного дросселя и катод первого диода, анод которого через силовой тиристор и коммутирующий дроссель, шунтирующий резистор соединен с другим выводом резистора, обкладкой фильтрующего конденсатора, анодом второго диода, обкладкой коммутирующего конденсатора, другая обкладка которого соединена с выводом зарядного дросселя и через вспомогательный тиристор и блок управления тиристорами, причем катод блокирующего диода соединен с другой обкладкой фильтрующего конденсатора и через зарядный тиристор - с катодом второго диода и другим выводом зарядного дросселя.
Недостатками устройства является влияние зарядного контура на устойчивость горения дуги, т.к. при включении зарядного тиристора контур оказывается подключенным параллельно источнику и дуге, что приводит к резкому уменьшению сварочного тока и вероятностным обрывом дуги.
Известно устройство для сварки [АС №1738525. БИ. №21. 07.06.92], содержащее источник постоянного тока, к положительному выводу которого подключены включенные последовательно коммутирующий дроссель и силовой тиристор, зашунтированные резистором, и сварочный дроссель. Параллельно коммутирующему дросселю включены последовательно соединенные вспомогательный тиристор и коммутирующий конденсатор, соединенный параллельно с цепью из зарядного дросселя и первого диода и последовательно через зарядный дроссель и зарядный тиристор к минусу источника питания. К положительному выводу источника питания подключен фильтрующий конденсатор, соединенный с катодом второго диода, анод которого подключен к минусу источника, а с катодом силового тиристора - через третий диод.
Недостатком устройства также является влияние зарядного контура на устойчивость горения дуги, т.к. при включении зарядного тиристора контур оказывается подключенным параллельно источнику и дуге, что приводит к резкому уменьшению сварочного тока и вероятным отрывом дуги. Кроме того, заряд-перезаряд фильтрующего конденсатора через дуговой промежуток нежелателен при сварке неплавящимся электродом.
Наиболее близким к устройству является устройство для сварки (АС №1779506, 07.12.92, БИ №45), содержащее источник питания постоянного тока, к положительному выводу которого подсоединены первая обкладка фильтрующего конденсатора, включенные последовательно коммутирующий дроссель и силовой тиристор, зашунтированные резистором, а также дроссель и первый диод, включенные в сварочную цепь. Параллельно коммутирующему дросселю включены последовательно соединенные вспомогательный тиристор и коммутирующий конденсатор, соединенный параллельно с цепью из зарядного дросселя и второго диода и последовательно с тем же зарядным дросселем третьим диодом и зарядным тиристором и четвертый диод, анод которого подключен к катоду третьего диода, второй обкладке фильтрующего конденсатора и аноду зарядного тиристора, а катод - к катоду силового тиристора.
Недостатком устройства является то, что в режиме нагрузки перезаряд коммутирующего конденсатора от источника питания осуществляется через четвертый диод и дуговой промежуток, что по технологическим соображениям нежелательно. При этом зарядный тиристор необходим только для перезаряда коммутирующего конденсатора и только в режиме холостого хода. Но зарядный тиристор, третий и четвертый диоды выбираются на значение номинального тока по максимальному току перезаряда коммутирующего конденсатора, что ухудшает массогабаритные и энергетические показатели устройства. Кроме того, поскольку перезаряд коммутирующего конденсатора происходит через последовательно включенные третий и четвертый диоды, то исключается возможность стабилизации напряжения на нем, что ухудшает физическую устойчивость горения дуги, а также возможно протекание сквозного тока через эти диоды и зарядный тиристор от источника питания. Это приводит к срыву работы устройства и прожогу в изделии.
Задача - повышение физической устойчивости горения дуги и повышение энергетических показателей устройства.
Устройство для сварки содержит источник питания постоянного тока, к положительному выводу которого подсоединены: последовательно соединенные коммутирующий дроссель и силовой тиристор, зашунтированный резистором. Дроссель и первый диод включены в сварочную цепь, причем параллельно коммутирующему дросселю включены последовательно соединенные вспомогательный тиристор и коммутирующий конденсатор, соединенный параллельно с цепью последовательно соединенных зарядного дросселя и второго диода и последовательно с тем же зарядным  дросселем и зарядным тиристором, фильтрующий конденсатор и блокирующий диод. Резистор подключен к плюсу источника питания через блокирующий диод, а к точке соединения катода блокирующего диода и резистора подключена обкладка фильтрующего конденсатора, а вторая обкладка фильтрующего конденсатора подключена к минусу источника питания.
На фиг. 1 показана схема устройства для сварки.
Устройство состоит из источника питания 1, к положительному выводу которого подсоединены последовательно включенные коммутирующий дроссель 2, силовой тиристор 3, зашунтированные последовательно включенными блокирующим диодом 4 и резистором 5, причем к точке соединения катода блокирующего диода 4 и резистора 5 подключена обкладка фильтрующего конденсатора 6, а вторая его обкладка подключена к минусу источника 1. Дроссель 7 и диод 8 включены в сварочную цепь, причем параллельно коммутирующему дросселю 2 включены последовательно соединенные вспомогательный тиристор 9 и коммутирующий конденсатор 10, соединенный параллельно с цепью из зарядного дросселя 11 и диода 12 и последовательно с тем же зарядным дросселем 11 и зарядным тиристором 13.
Работа схемы происходит следующим образом.
При выключенном силовом тиристоре 3 протекает ток паузы по цепи: плюс источника питания 1 - диод 4 - резистор 5 - дроссель 7 - дуга 14 - минус источника питания 1. При этом фильтрующий конденсатор 6 заряжен до напряжения источника питания 1, а коммутирующий конденсатор 10 предварительно резонансно заряжен до двойного напряжения источника питания 1.
При включении силового тиристора 3 протекает ток импульса по цепи: плюс источника питания 1 - коммутирующий дроссель 2 - силовой тиристор 3 - дроссель 7 - сварочная дуга 15 - минус источника питания 1. Для выключения силового тиристора 3 включается вспомогательный тиристор 9. При этом коммутирующий конденсатор 10 разряжается через коммутирующий дроссель 2. К силовому тиристору 3 при этом приложено обратное напряжение и он выключается. После разряда коммутирующего конденсатора 10 на коммутирующий дроссель 2 начинается его перезаряд по цепи: плюс источника питания 1 - коммутирующий конденсатор 10 - зарядный дроссель 11 - зарядный тиристор 13 - минус источника питания 1.
Разряд коммутирующего конденсатора 10 на коммутирующий дроссель 2 происходит резонансно, поэтому он перезаряжается с плюсом на нижней обкладке. Поскольку через коммутирующий дроссель 2 протекал ток сварочного импульса, то в нем
<mrow><mfrac><mrow><mi>L</mi><mi>I</mi><mn>2</mn></mrow><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><mn>2</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow /></mtd></mtr></mtable></mfrac></mrow>
запасается энергия
, которая переходит в коммутирующий конденсатор 10 и повышает его напряжение по сравнению с первоначальным.
Для предотвращения накачки напряжения на коммутирующем конденсаторе 10 служит диод 12, через который протекает ток разряда конденсатора 10 через зарядный дроссель 11, с момента появления напряжения на конденсаторе 10 с плюсом на нижней обкладке, а зарядный тиристор 13 включается с некоторой задержкой, обеспечивающей снижение напряжения на коммутирующем конденсаторе до величины, при которой дальнейший перезаряд его от источника питания 1 через зарядный тиристор 13 будет обеспечивать постоянное значение напряжения при каждом перезаряде независимо от величины энергии, запасенной в коммутирующем дросселе от сварочного тока.
Процесс перезаряда коммутирующего конденсатора 10 от источника питания 1 происходит при небольшом токе паузы и вследствие падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания 1 ток паузы снижается, вследствие чего дуга может погаснуть. Благодаря предлагаемому включению фильтрующего конденсатора на интервале этих провалов отдается энергия, запасенная в фильтрующем конденсаторе 6, что обеспечивает высокую физическую устойчивость горения дуги и качество сварного соединения.
При этом номинальный ток блокирующего диода 4 меньше номинального тока третьего диода прототипа в 5÷8 раз, что снижает потери энергии. Ввиду исключения протекания тока перезаряда коммутирующего конденсатора через сварочную дугу 14 устройство можно использовать для сварки неплавящимся электродом.
Также предлагаемое устройство может быть использовано в различных областях электротехники и электротехнологии, в устройствах, где необходим предварительный заряд конденсаторов, работающих в узлах отключения или регулирования тока.