EA003341B1 - Method for excitation of an electric arc and devices therefor - Google Patents

Method for excitation of an electric arc and devices therefor Download PDF

Info

Publication number
EA003341B1
EA003341B1 EA200100142A EA200100142A EA003341B1 EA 003341 B1 EA003341 B1 EA 003341B1 EA 200100142 A EA200100142 A EA 200100142A EA 200100142 A EA200100142 A EA 200100142A EA 003341 B1 EA003341 B1 EA 003341B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
voltage
source
current
arc
excitation
Prior art date
Application number
EA200100142A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200100142A1 (en
Inventor
Анатолий Павлович Буденный
Original Assignee
Анатолий Павлович Буденный
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Павлович Буденный filed Critical Анатолий Павлович Буденный
Publication of EA200100142A1 publication Critical patent/EA200100142A1/en
Publication of EA003341B1 publication Critical patent/EA003341B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/067Starting the arc
    • B23K9/0672Starting the arc without direct contact between electrodes
    • B23K9/0673Ionisation of the arc gap by means of a tension with a step front (pulses or high frequency tensions)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Discharge Heating (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Abstract

1. A method for excitation of an electric arc in which prior to supplying an excitation pulse voltage to an arc interval an output of the electric arc power source is disconnected for the time of increasing of short-circuit current to the level of stable arc current, characterized in that after reaching the level of stable arc current by short-circuit current a forcing voltage is supplied with an amplification voltage having the same polarity and being of a greater amplitude after which a delayed excitation voltage pulse of an opposite polarity relative to the electric arc power source is transmitted in the arc interval, the rated value of said voltage exceeds the above-mentioned amplification voltage and has a shorter flank. 2. The method of claim 1, characterized in that the time delay of the excitation voltage pulse is ranged between 3 to 300 nsec. 3. The method of claim 1, characterized in that the ratio of the time delay of the excitation voltage pulse to the duration of its shorter flank is 1 -30. 4. The method of claim 1, characterized in that the forcing voltage is formed by transforming the power source energy from its circuit being short-circuited. 5. The method of claim 1, characterized in that the excitation voltage pulse is formed by transforming the power source energy from its circuit being short-circuited. 6. A device for excitation of an electric arc, comprising an excitation voltage pulse source, a first and a second arc interval clamps, an electric arc source, parallel to which a blocking condenser and a key with a threshold element are connected, characterized in that the device is provided with an internal amplification voltage source, a blocking inductance and a long "cable-type" element, said internal amplification voltage source is connected in accord to the electric arc power source, an excitation voltage pulse source is connected to the electric arc power source by its one clamp via a blocking inductance and by other clamp directly, and via a long "cable-type" element excitation voltage pulse source terminals are connected to the first and second arc interval clamps. 7. The device of claim 6, characterized in that the internal amplification voltage source is designed in the form of series-connected key element, resistance and inductance element sand a voltage capacitance source. 8. A key with a threshold element, comprising a capacitor, a saturating magnetic circuit with a working winding, one terminal of which is connected to a magnetic key input, the other terminal to an output via a capacitor, characterized in that a bias winding is provided for series connection with power transformer primary winding to the saturating magnetic circuit of the electric arc power source. 9. An excitation voltage pulse source, comprising a capacitor, a spark-gap, a transformer saturating magnetic circuit with working and high-voltage windings, a capacitor and a spark-gap are connected to said high-voltage winding, characterized in that a bias winding is provided for series connection with power transformer primary winding to the saturating magnetic circuit of the electric arc power source.

Description

Изобретения относятся к области электротехники, а более точно, к способу и устройствам для питания сварочной дуги переменного тока и вспомогательной дуги плазмотрона и может применяться в аппаратах, способных варить окисленный и ржавый металл, сталь, нержавеющую сталь, алюминий и другие металлы, сварка которых аппаратами переменного тока ранее считалась невозможной.The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically, to a method and apparatus for powering an AC welding arc and an auxiliary arc of a plasma torch and can be used in apparatuses capable of welding oxidized and rusty metal, steel, stainless steel, aluminum and other metals, welding of which by apparatuses AC was previously considered impossible.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Электрическая дуга была открыта случайно Петровым, а затем Деви. Однако существо явлений не было понято ими правильно. Даже теперь расчеты электрических цепей с отрицательным сопротивлением сложны, хотя и могут считаться освоенными для инженеров высокого уровня. Дуга имеет вольтамперную характеристику 8-типа и устойчива только при питании от источника тока с индуктивным или достаточно большим активным сопротивлением. Подключение параллельно дуге (особенно при малых токах) конденсатора достаточно большой емкости с неизбежностью срывает дугу. Дуга переменного тока, открытая Яблочковым, с индуктивным ограничителем тока, мощность на котором не рассеивается, сложна в восприятии. Момент перемены знака тока с разрывом дуги исследован недостаточно. Осциллятор, изобретенный Вологдиным в тридцатые годы, остался чисто эмпирическим изобретением, несмотря на свое широкое применение. Запуск дуги искрой с первого импульса на холодную деталь не исследован. До настоящего времени просто не было аппаратов, способных его осуществить. Некоторые положения, считавшиеся общепринятыми, оказались просто ошибочными. Так, рекомендации использовать для запуска импульсы с энергией 1 Дж и более, выглядят удивительными, если в наших аппаратах энергия импульса измеряется миллиджоулями. Можно понять это положение, если учесть, что отсутствовала электронная аппаратура, позволяющая регистрировать однократные процессы в диапазоне времени, начинающегося долями наносекунды.The electric arc was accidentally discovered by Petrov, and then by Devi. However, the essence of the phenomena was not understood correctly by them. Even now, calculations of electrical circuits with negative resistance are complicated, although they can be considered mastered for high-level engineers. The arc has an 8-type current-voltage characteristic and is stable only when powered by a current source with inductive or sufficiently large active resistance. Connecting a capacitor of a sufficiently large capacity parallel to the arc (especially at low currents) inevitably breaks the arc. The AC arc, opened by Yablochkov, with an inductive current limiter, the power of which does not dissipate, is difficult to perceive. The moment of reversal of the sign of the current with arc rupture has not been sufficiently studied. The oscillator invented by Vologdin in the thirties remained a purely empirical invention, despite its widespread use. Starting an arc with a spark from the first impulse to a cold part has not been investigated. To date, there have simply been no devices capable of implementing it. Some provisions that were considered generally accepted were simply erroneous. So, the recommendations to use pulses with an energy of 1 J or more to start up, look surprising if in our devices the pulse energy is measured in millijoules. This position can be understood if we take into account that there was no electronic equipment that allowed one-time processes to be recorded in the time range starting in fractions of a nanosecond.

Искровой разряд 1-3 мм при напряжении 5 - 15 кВ возникает за десятые доли наносекунды в канале шириной единицы микрон с температурой 100000 К и выше (характерный фиолетовый цвет). Давление 500 атм. Энергоемкость такой плазмы превосходит в 100 раз и более тротиловый эквивалент. Ударная волна расширяет канал со скоростью около 10 мкм в наносекунду (10000 м/с). Температура падает до 8 - 6 тыс.К, характерных для дугового разряда (белый цвет). Теплосодержание такой плазмы 3 мДж/мм3. Проводимость плазмы 1500 Сим/м. Теплопроводность воздуха (азота) λ = 0,0255 для Т = 273 К и λ = 0,151 для Т = 5000 К. Теплопроводность плазмы λ = 4 для более высоких температур, то есть превышает теплопровод ность воздуха более чем на два порядка. Эти числовые данные важны для понимания статики и динамики дуги.A spark discharge of 1–3 mm at a voltage of 5–15 kV occurs in tenths of a nanosecond in a channel with a width of a few microns and a temperature of 100,000 K and higher (a characteristic violet color). Pressure 500 atm. The energy intensity of such a plasma is 100 times greater than the TNT equivalent. The shock wave expands the channel at a speed of about 10 microns per nanosecond (10,000 m / s). The temperature drops to 8 - 6 thousand K, characteristic of an arc discharge (white color). The heat content of such a plasma is 3 mJ / mm 3 . Plasma conductivity 1500 Sim / m. The thermal conductivity of air (nitrogen) is λ = 0.0255 for T = 273 K and λ = 0.151 for T = 5000 K. The thermal conductivity of the plasma is λ = 4 for higher temperatures, i.e., it exceeds the thermal conductivity of air by more than two orders of magnitude. This numerical data is important for understanding the statics and dynamics of an arc.

В стационарном (статическом) состоянии тепловыделение от тока проводимости в точности равно теплоотводу. Форма тела дуги может быть найдена совместным решением уравнений теплопроводности и электропроводности при очевидных граничных условиях. Обе они резко зависят от температуры, то есть уравнения нелинейные. Как указано выше, теплопроводность плазмы более чем на два порядка превышает теплопроводность воздуха, электропроводность плазмы приведена выше, а воздух вообще изолятор. Аналогичная (но более простая) задача была решена в 1950 г. под руководством А.Д. Сахарова (журнал Природа № 8, 1990, статья Ю.А. Романова Отец советской водородной бомбы).In a stationary (static) state, the heat release from the conduction current is exactly equal to the heat sink. The shape of the body of the arc can be found by solving the equations of thermal conductivity and electrical conductivity under obvious boundary conditions. Both of them are sharply dependent on temperature, that is, the equations are nonlinear. As indicated above, the thermal conductivity of the plasma is more than two orders of magnitude higher than the thermal conductivity of air, the electrical conductivity of the plasma is given above, and air is generally an insulator. A similar (but simpler) problem was solved in 1950 under the guidance of A.D. Sakharov (Nature magazine No. 8, 1990, article by Yu.A. Romanov, Father of the Soviet hydrogen bomb).

Поэтому описание возбуждения сварочной дуги в литературе не соответствуют истине.Therefore, the description of the excitation of the welding arc in the literature does not correspond to the truth.

Известны источники питания электрической дуги с насыщающимся трансформатором и токоограничивающим дросселем в первичной цепи (8и № 1839648, 21.09.90.).Known power sources for an electric arc with a saturable transformer and a current-limiting inductor in the primary circuit (8and No. 1839648, 09.21.90.).

Возбуждение дуги в них производится импульсами высокого напряжения, вырабатываемыми из фронта напряжения при выходе магнитопровода из насыщения. Осциллограммы показывают, что дуга возбуждается не четко, только от третьего - четвертого импульса из цуга импульсов, следующих через 50 мкс, происходит возбуждение.The arc is excited in them by high voltage pulses generated from the voltage front when the magnetic circuit exits saturation. Oscillograms show that the arc is not clearly excited, only from the third or fourth pulse from the train of pulses following 50 μs does the excitation occur.

Известен способ возбуждения электрической дуги, при котором перед подачей импульса возбуждения на дуговой промежуток закорачивают выход источника питания электрической дуги на время нарастания тока короткого замыкания до уровня стабильного тока дуги и устройство для возбуждения электрической дуги, содержащее источник импульсов возбуждения, держатель электрода, клемму заземления, источник питания электрической дуги, параллельно шинам которого подключены блокировочный конденсатор и ключ с пороговым элементом (КИ № 2011493, 27.07.1991.).A known method of excitation of an electric arc, in which, before applying a pulse of excitation to the arc gap, short circuit the output of the power source of the electric arc for the duration of the rise of the short circuit current to the level of a stable arc current and a device for exciting an electric arc containing a source of excitation pulses, an electrode holder, an earth terminal, power supply of an electric arc, in parallel with the tires of which a blocking capacitor and a key with a threshold element are connected (KI No. 2011493, 07.27.1991.).

В известных изобретениях предлагается коротко замыкать источник питания с эквивалентным индуктивным выходным сопротивлением и выдерживать его замкнутым до нарастания тока в индуктивности до уровня, достаточного для поддержания тока дуги, затем размыкать и подавать импульс возбуждения. Практика показывает, что такие возбудители обеспечивают возбуждение сварочной дуги с первого импульса дистанционно, на расстоянии 0,5 - 1 мм от детали.In the known inventions, it is proposed to short-circuit the power source with the equivalent inductive output impedance and keep it closed until the current in the inductance rises to a level sufficient to maintain the arc current, then open and supply an excitation pulse. Practice shows that such exciters provide excitation of the welding arc from the first pulse remotely, at a distance of 0.5 - 1 mm from the part.

Осциллографические наблюдения показывают, что в первые наносекунды после прохождения искры напряжение на дуговом промежутке снижается с 7 - 5 кВ (это и есть напряжение искры) до напряжения порядка 500 - 300 В, а затем за десятые доли микросекунды снижается до 150 - 70 В. Далее оно должно снизиться до напряжения 20 В, характерного для дуги, за время в единицы микросекунд. Однако оно сохраняется 150 - 70 В на время в десятые доли миллисекунды. Если напряжение источника питания в момент возбуждения составляет 35-50 В, то напряжение на дуге уменьшает ток индуктивного источника и возбуждение может не состояться. Причины такого поведения напряжения на дуге неизвестны. Было замечено, что это имеет место в случае загрязненной и окисленной детали. Хотя искра и возникает на расстоянии 2-3 мм от детали, дуга не загорается вплоть до касания, так как основное падение напряжения происходит в узком пробитом канале окисла с энергоемкостью порядка 10 Дж/мм3.Oscillographic observations show that in the first nanoseconds after the passage of the spark, the voltage in the arc gap decreases from 7 - 5 kV (this is the spark voltage) to a voltage of about 500 - 300 V, and then decreases to 150 - 70 V in tenths of a microsecond. Further it should decrease to a voltage of 20 V, characteristic of an arc, in a time of a few microseconds. However, it persists 150 - 70 V for a time in tenths of a millisecond. If the voltage of the power source at the time of excitation is 35-50 V, then the voltage on the arc reduces the current of the inductive source and the excitation may not take place. The reasons for this behavior of the voltage across the arc are unknown. It has been observed that this occurs in the case of a contaminated and oxidized part. Although the spark arises at a distance of 2-3 mm from the part, the arc does not light up until it touches, since the main voltage drop occurs in a narrow punched oxide channel with an energy intensity of about 10 J / mm 3 .

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В основу изобретения поставлена задача разработки способа и устройства, способных обеспечить нормальный процесс возбуждения дуги и варки загрязненного и окисленного металла, стали, алюминия и т. п.The basis of the invention is the task of developing a method and device capable of ensuring the normal process of arc excitation and cooking of contaminated and oxidized metal, steel, aluminum, etc.

Эта задача решается тем, что в способе возбуждения электрической дуги, при котором перед подачей на дуговой промежуток импульса напряжения возбуждения закорачивают выход источника питания электрической дуги на время нарастания тока короткого замыкания до уровня стабильного тока дуги, согласно изобретению, после достижения тока короткого замыкания уровня стабильного тока дуги к выходу источника питания электрической дуги подают форсирующее напряжение той же полярности, превышающее напряжение источника питания, после чего на дуговой промежуток подают с задержкой по времени импульс напряжения возбуждения обратной полярности по отношению к источнику питания электрической дуги, превышающий по номиналу форсирующее напряжение и имеющий укороченную длительность фронта, при этом, время задержки импульса напряжения возбуждения выбирают в диапазоне от 3 до 300 нс, а отношение времени задержки импульса напряжения возбуждения к длительности его фронта составляет 1 - 30, кроме того, форсирующее напряжение формируют путем трансформации энергии источника питания из закорачивающей его цепи, а импульс напряжения возбуждения формируют путем трансформации энергии источника питания из закорачивающей его цепи.This problem is solved in that in the method of excitation of an electric arc, in which, before applying a pulse of excitation voltage to the arc gap, the output of the electric arc power source is shorted for the duration of the short-circuit current rise to the level of the stable arc current, according to the invention, after the short-circuit current reaches the level of stable the arc current to the output of the power source of the electric arc serves a boost voltage of the same polarity, exceeding the voltage of the power source, and then on the arc the interval is supplied with a time delay, the pulse of the excitation voltage of the opposite polarity with respect to the power supply of the electric arc, exceeding the nominal voltage and having a shortened front duration, while the delay time of the pulse of the excitation voltage is selected in the range from 3 to 300 ns, and the time ratio the delay of the excitation voltage pulse to the duration of its front is 1 - 30, in addition, the boost voltage is formed by transforming the energy of the power source from short-circuiting minutes of its circuit, and the excitation voltage pulse is formed by transforming from the power supply circuit shorting its energy.

Поставленная задача решается также тем, что в устройство для возбуждения электрической дуги, содержащее источник импульсов напряжения возбуждения, первую и вторую клеммы дугового промежутка, источник питания электрической дуги, параллельно которому подключены блокировочный конденсатор и ключ с пороговым элементом, согласно изобретению, введены источник внутреннего форсирующего напряжения, блокировочный дроссель и элемент длинная линия, при этом источник внутреннего форсирующего напряжения соединен согласно с источником питания электрической дуги, источник импульсов напряжения возбуждения соединен с источником питания электрической дуги встречно одним своим выводом - через блокировочный дроссель и другим - непосредственно, а через элемент длинная линия выводы источника импульсов напряжения возбуждения подключены к первой и второй клеммам дугового промежутка, при этом источник внутреннего форсирующего напряжения может быть выполнен в виде последовательно соединенных ключевого элемента, элементов сопротивления и индуктивности и емкостного источника напряжения.The problem is also solved by the fact that in the device for exciting an electric arc, containing a source of pulses of the excitation voltage, the first and second terminals of the arc gap, a power source of the electric arc, in parallel with which a blocking capacitor and a key with a threshold element are connected, according to the invention, an internal boosting source is introduced voltage, blocking choke and the element is a long line, while the source of internal boost voltage is connected according to the power source of an electric arc, the source of excitation voltage pulses is connected to the electric arc power source with one of its outputs — through a blocking inductor and the other — directly, and through a long line element, the conclusions of the excitation voltage pulse source are connected to the first and second terminals of the arc gap, while the source of the internal voltage can be made in the form of series-connected key element, resistance and inductance elements and a capacitive voltage source and I.

Кроме того, для усиления эффекта, в ключ для устройства возбуждения электрической дуги, содержащий конденсатор, насыщающийся магнитопровод с рабочей обмоткой, один вывод которой соединен с входом магнитного ключа, а другой вывод - через конденсатор с выходом, согласно изобретению, введена обмотка смещения для последовательного соединения с первичной обмоткой силового трансформатора с насыщающимся магнитопроводом источника питания электрической дуги.In addition, to enhance the effect, a bias winding is introduced into the key for the electric arc excitation device, which contains a capacitor, a saturable magnetic circuit with a working winding, one terminal of which is connected to the input of the magnetic key, and the other terminal through a capacitor with an output, according to the invention connections to the primary winding of a power transformer with a saturable magnetic circuit of an electric arc power source.

Кроме того, в одном из вариантов в ключ для устройства возбуждения электрической дуги, содержащий конденсатор, разрядник, насыщающийся магнитопровод трансформатора с рабочей и высоковольтной обмотками, к последней из которых подключен конденсатор и разрядник, согласно изобретению, введена обмотка смещения для последовательного соединения с первичной обмоткой силового трансформатора с насыщающимся магнитопроводом источника питания электрической дуги.In addition, in one embodiment, a key for an electric arc excitation device comprising a capacitor, a spark gap, a saturable magnetic core of a transformer with working and high voltage windings, the last of which is connected to a capacitor and a spark gap, according to the invention, a bias winding is introduced for series connection with the primary winding power transformer with saturable magnetic circuit of an electric arc power source.

Кроме того, предпочтительно в способе подготовки к срабатыванию ключа устройства возбуждения электрической дуги, выполненного в виде каскадной цепочки из η магнитных ключей, включающем установку магнитопровода 1го ключа в исходное состояние намагничивания, согласно изобретению, для срабатывания ί-го магнитного ключа подают ток смещения от (12)-го магнитного ключа и ток помехозащиты от (1-3)-го магнитного ключа.In addition, it is preferable in the method for preparing the key to operate the electric arc excitation device made in the form of a cascade chain of η magnetic keys, including setting the magnetic circuit of the 1st key in the initial magnetization state, according to the invention, an offset current from ( 12) -th magnetic key and noise immunity current from the (1-3) -th magnetic key.

Сущность изобретения заключается в том, что за счет введения вышеописанных элементов и связей между ними создаются условия для возбуждения дуги, а именно: за время прохождения отрицательного импульса по длинной линии и дуговому промежутку в блокировочном дросселе накапливается ток с полярностью, совпадающей с полярностью будущего тока дуги, а источник внутреннего форсирующего напряжения обеспечивает значительный ток дуги, необходимый для удаления (испарения) загрязненных или окисленных поверхностей.The essence of the invention lies in the fact that due to the introduction of the above elements and the connections between them, conditions are created for arc excitation, namely: during the passage of a negative pulse along a long line and an arc gap, a current with a polarity coinciding with the polarity of the future arc current accumulates in the blocking inductor and the source of internal boost voltage provides a significant arc current necessary for the removal (evaporation) of contaminated or oxidized surfaces.

Сущность изобретения для способа подготовки магнитного ключа к срабатыванию за ключается в том, что на обмотку помехозащиты ί-го магнитного ключа подают импульс тока ранее поступления помехи от (1-3)-го магнитного ключа и заканчивают одновременно с окончанием этой помехи.The essence of the invention for a method of preparing a magnetic key for operation is that a current pulse is supplied to the interference protection winding of the ί-th magnetic key before the interference from the (1-3) -th magnetic key arrives and ends simultaneously with the end of this interference.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров его осуществления и предлагаемыми чертежами.The invention is further explained in the description of examples of its implementation and the proposed drawings.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - эквивалентная схема в момент окончания прохождения искры, на фиг. 3 - форма тела дуги в момент окончания искры, на фиг. 4 - временные диаграммы для токов и напряжений дуги, на фиг. 5 - принципиальная электрическая схема первого варианта предлагаемого устройства, на фиг. 6 - устройство для возбуждения вспомогательной дуги плазмотрона, на фиг. 7 - осциллограммы работы варианта устройства, представленного на фиг. 5, и временные диаграммы стабилизации, на фиг. 8, 9 и 10 - принципиальные электрические схемы второго, третьего и четвертого вариантов предлагаемого устройства, на фиг. 11 - варианты исполнения магнитных ключей, на фиг. 12 - пятый вариант предлагаемого устройства, на фиг. 13 - принципиальная электрическая схема электронного ключа, на фиг. 14, 15 и 16 - шестой, седьмой и восьмой варианты предлагаемого устройства, на фиг. 17 - принципиальная электрическая схема приставки для уменьшения сварочного тока (балластного индуктора).In FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed device, in FIG. 2 is an equivalent circuit at the time the spark passes, in FIG. 3 - the shape of the body of the arc at the end of the spark, in FIG. 4 is a timing chart for arc currents and voltages; FIG. 5 is a circuit diagram of a first embodiment of the device of FIG. 6 - a device for exciting the auxiliary arc of the plasma torch, in FIG. 7 - waveforms of operation of a variant of the device shown in FIG. 5 and stabilization timing diagrams, in FIG. 8, 9 and 10 are circuit diagrams of the second, third and fourth variants of the proposed device, FIG. 11 - embodiments of magnetic keys, in FIG. 12 is a fifth embodiment of the device of FIG. 13 is a circuit diagram of an electronic key, in FIG. 14, 15 and 16 - the sixth, seventh and eighth variants of the proposed device, in FIG. 17 is a circuit diagram of an attachment for reducing a welding current (ballast inductor).

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 импульсов напряжения возбуждения, первую и вторую клеммы 2 и 3 дугового промежутка, источник 4 питания электрической дуги, параллельно шинам 5, 6 которого подключены блокировочный конденсатор 7 и ключ 8 с пороговым элементом. Кроме того, устройство содержит источник 9 внутреннего форсирующего напряжения, блокировочный дроссель 10 и элемент 11длинная линия.The device (Fig. 1) contains a source 1 of excitation voltage pulses, the first and second terminals 2 and 3 of the arc gap, an electric arc power supply 4, parallel to the buses 5, 6 of which a blocking capacitor 7 and a key 8 with a threshold element are connected. In addition, the device comprises an internal boost voltage source 9, a blocking inductor 10, and a long line element 11.

Выводы источника 9 внутреннего форсирующего напряжения подключены согласно к шинам 5 и 6 источника 4 питания электрической дуги, первый вывод источника 1 импульсов напряжения возбуждения соединен через блокировочный дроссель 10 встречно с первой шиной 5 источника 4 питания электрической дуги, второй вывод - со второй шиной 6 источника 4 питания электрической дуги непосредственно, а первый и второй выводы источника 1 импульсов напряжения возбуждения подключены через элемент 11 длинная линия к держателю элек трода - первой клемме 2 и второй клемме 3 (земляной), соответственно.The findings of the internal boost voltage source 9 are connected according to the buses 5 and 6 of the electric arc power supply 4, the first output of the excitation voltage pulse source 1 is connected through a blocking inductor 10 counter to the first bus 5 of the electric arc power source 4, the second terminal is connected to the second source bus 6 4 of the electric arc supply directly, and the first and second conclusions of the source 1 of the excitation voltage pulses are connected through element 11 a long line to the electrode holder - the first terminal 2 and the second terminal e 3 (ground) respectively.

Элемент 11 длинная линия характеризуется волновым сопротивлением 150-300 Ом и задержкой 4 нс на 1 м длины. Элемент 11 выполнен в виде сварочных кабелей.Element 11 a long line is characterized by a wave impedance of 150-300 Ohms and a delay of 4 ns per 1 m of length. Element 11 is made in the form of welding cables.

Ключ 8 с пороговым элементом для устройства возбуждения электрической дуги может быть выполнен электронным (фиг. 13) или магнитным (фиг. 5) и содержать ключевой элемент 12 и элементы 13, 14, 15 индуктивности, сопротивления и емкости, соответственно.The key 8 with a threshold element for an electric arc excitation device can be made electronic (Fig. 13) or magnetic (Fig. 5) and contain a key element 12 and elements 13, 14, 15 of inductance, resistance, and capacitance, respectively.

Источник 9 внутреннего форсирующего напряжения может содержать ключевой элемент 16 (или коммутироваться другими ключами), элементы 17 и 18 сопротивления и индуктивности, соответственно, и емкостной источник 19 напряжения.The source of internal boost voltage may contain a key element 16 (or switched by other keys), elements 17 and 18 of the resistance and inductance, respectively, and a capacitive voltage source 19.

Источник 1 импульсов напряжения возбуждения может содержать ключевой элемент 20 (или коммутироваться другими ключами), элемент 21 индуктивности и емкостной источник 22 напряжения, обратной полярности.The source 1 of the excitation voltage pulses may contain a key element 20 (or switched by other keys), an inductance element 21 and a capacitive voltage source 22 of reverse polarity.

Тело 23 дуги (фиг. 3) с промежутком в единицы микрон касается по кругу холодного электрода (клемма 2), где идет теплоотвод и падение напряжения 6 - 10 В, в средней части тело 23 дуги расширено и падение напряжения минимально. Все падение напряжения идет в узкой области окисла 24, испарившегося от искрового разряда по каналу разряда.The body 23 of the arc (Fig. 3) with a gap of several microns touches in a circle around the cold electrode (terminal 2), where there is heat sink and a voltage drop of 6 - 10 V, in the middle part the body 23 of the arc is expanded and the voltage drop is minimal. The entire voltage drop occurs in a narrow region of oxide 24, which has evaporated from the spark discharge along the discharge channel.

Принципиальная электрическая схема первого варианта предлагаемого устройства (фиг. 5) содержит источник 4 питания электрической дуги, включающий шины 25, 26 сети переменного напряжения, выключатель 27, трансформатор с насыщающимся магнитопроводом 28, первичной обмоткой 29, вторичной обмоткой 30, обмоткой 31 возбуждения с активным сопротивлением 32.Schematic diagram of the first embodiment of the proposed device (Fig. 5) contains an electric arc power source 4, including AC bus 25, 26, a switch 27, a transformer with a saturable magnetic circuit 28, a primary winding 29, a secondary winding 30, and an excitation winding 31 with an active resistance 32.

Ключ 8 выполнен магнитным на насыщающемся магнитопроводе с рабочей обмоткой 33, резистором 34, и с обмоткой 35 смещения. Кроме того, ключ 8 содержит конденсатор 15, трансформатор 36 с обмотками 37 и 38, рабочей и смещения, соответственно.The key 8 is made magnetic on a saturable magnetic circuit with a working winding 33, a resistor 34, and with a bias winding 35. In addition, the key 8 contains a capacitor 15, a transformer 36 with windings 37 and 38, working and bias, respectively.

Функцию порогового элемента ключа 8 выполняет вольт-секундная площадь, реагирующая на интеграл напряжения.The function of the threshold element of the key 8 performs the volt-second area, responsive to the voltage integral.

Вспомогательная обмотка 39 трансформатора 36 с емкостным источником 19 и элементом 17 сопротивления образуют источник 9 внутреннего форсирующего напряжения.The auxiliary winding 39 of the transformer 36 with a capacitive source 19 and a resistance element 17 form a source 9 of internal boost voltage.

Источник 1 импульсов напряжения возбуждения может содержать высоковольтную обмотку 40 трансформатора 36, емкостной источник 22 напряжения обратной полярности по отношению к напряжению на шинах 5, 6, ключевой элемент 20 в виде разрядника и элемент 21 индуктивности, роль которого играет индуктивность монтажного провода.The source 1 of the excitation voltage pulses may contain a high voltage winding 40 of the transformer 36, a capacitive voltage source 22 of reverse polarity with respect to the voltage on the buses 5, 6, a key element 20 in the form of a spark gap and an inductance element 21, the role of which is the inductance of the wiring wire.

Возможен вариант выполнения блокировочного дросселя 10 в виде вторичной обмотки трансформатора, имеющего первичную обмотку 42.An embodiment of a blocking inductor 10 in the form of a secondary winding of a transformer having a primary winding 42 is possible.

Устройство для возбуждения вспомогательной дуги плазмотрона (фиг. 6) содержит источник 4 питания электрической дуги (вспомогательной дуги) плазмотрона, включающий шины 25, 26 сети переменного напряжения, трансформатор с насыщающимся магнитопроводом 28, первичной обмоткой 29 и вторичной обмоткой 30 и силовой обмоткой 43 питания основной дуги плазмотрона, а также дроссель 44.A device for excitation of the auxiliary arc of the plasma torch (Fig. 6) contains a power source 4 of the electric arc (auxiliary arc) of the plasma torch, including busbars 25, 26 of an alternating voltage network, a transformer with a saturable magnetic circuit 28, a primary winding 29 and a secondary winding 30 and a power winding 43 of the power supply the main arc of the plasma torch, as well as the throttle 44.

Кроме того, устройство содержит источник 1 импульсов напряжения возбуждения, ключ 8 с пороговым элементом, источник 9 внутреннего форсирующего напряжения, блокировочный конденсатор 7, блокировочный дроссель 10, элемент 11 длинной линии, первую, вторую клеммы 2 и 3 электрической дуги (вспомогательной дуги плазмотрона) и клемму 45 заземления основной дуги.In addition, the device contains a source 1 of excitation voltage pulses, a key 8 with a threshold element, an internal boost voltage source 9, a blocking capacitor 7, a blocking inductor 10, a long line element 11, the first, second terminals 2 and 3 of the electric arc (auxiliary arc of the plasma torch) and ground terminal 45 of the main arc.

Другой вариант предлагаемого устройства, изображенный на фиг. 8, дополнительно содержит укорачивающий длительность импульса магнитный ключ, включающий насыщающийся магнитопровод 46 с обмотками 47 и 48, соответственно, смещения и рабочей, и конденсатор 49.Another embodiment of the device shown in FIG. 8 further comprises a shortening pulse width of a magnetic key including a saturable magnetic circuit 46 with windings 47 and 48, respectively, of the bias of both the working and the capacitor 49.

В варианте предлагаемого устройства, изображенном на фиг. 9, ключевой элемент 12 должен быть выполнен не магнитным, преимущественно транзисторным, способным держать напряжение обеих полярностей и прерывать постоянный ток. В этом случае возможно использование индуктивного накопителя 50, подключенного через последовательную цепь из резистора 51 и конденсатора 49 к выводу обмотки 37.In the embodiment of the device of FIG. 9, the key element 12 must be made non-magnetic, mainly transistor, able to hold the voltage of both polarities and interrupt the direct current. In this case, it is possible to use an inductive drive 50 connected through a serial circuit from a resistor 51 and a capacitor 49 to the output of the winding 37.

В варианте предлагаемого устройства, изображенного на фиг. 10, использованы магнитный ключ с магнитопроводом 52, рабочей обмоткой 53, обмоткой 54 смещения и конденсатором 55, магнитный ключ с магнитопроводом 56, рабочей обмоткой 57, повышающей обмоткой 58, обмоткой 59 смещения и конденсатором 60, магнитный ключ с магнитопроводом 61, рабочей обмоткой 62, повышающей обмоткой 63, обмоткой 64 смещения и конденсатором 65, и магнитный ключ с магнитопроводом 66, рабочей обмоткой 67, повышающей обмоткой 68, обмоткой 69 смещения и конденсатором 22.In an embodiment of the device of FIG. 10, used a magnetic key with a magnetic circuit 52, a working winding 53, a bias winding 54 and a capacitor 55, a magnetic key with a magnetic circuit 56, a working winding 57, a boosting coil 58, a bias winding 59 and a capacitor 60, a magnetic key with a magnetic circuit 61, a working winding 62 a raising winding 63, a bias winding 64 and a capacitor 65, and a magnetic key with a magnetic circuit 66, a working winding 67, a raising winding 68, a bias winding 69 and a capacitor 22.

Кроме того, использован зарядный магнитный ключ с рабочей обмоткой 70 и обмоткой 71 смещения, а также контур смещения с резистором 34, дросселем 72 фильтра и обмотками 73 - 77 смещения с принадлежностью их к соответствующим вышеупомянутым магнитным ключам.In addition, a charging magnetic key with a working winding 70 and a bias winding 71 was used, as well as a bias circuit with a resistor 34, a filter choke 72 and bias windings 73 - 77 with their belonging to the corresponding aforementioned magnetic keys.

В нижней части фиг. 10 представлен вариант контура смещения без включения его в схему, где элемент 78 представляет не резистор 34, а сопротивление замкнутого проводника, проходящего через дроссель 72 фильтра, упомяну тые обмотки 73 - 77 смещения и виток 79 на магнитопроводе 46.At the bottom of FIG. 10 shows a variant of the bias circuit without including it in the circuit, where the element 78 does not represent the resistor 34, but the resistance of the closed conductor passing through the filter inductor 72, the aforementioned bias windings 73 - 77 and the coil 79 on the magnetic circuit 46.

На фиг. 11 представлены различные варианты соединения магнитных ключей и диаграммы их работы, поясняющие их работу.In FIG. 11 shows various options for connecting magnetic keys and diagrams of their operation, explaining their operation.

На фиг. 12 изображен вариант включения предлагаемого устройства.In FIG. 12 shows an embodiment of the inclusion of the proposed device.

Электронный ключ (фиг. 13) содержит выпрямительный мост на диодах 80 - 83, входная диагональ которого подключена к шинам 5, 6 источника питания, к которым подключен варистор 84. В выходную диагональ вышеупомянутого моста включена последовательная цепь из К-Э перехода транзистора 85, резистор 86, эмиттерная обмотка 87 базового трансформатора 88 и эмиттерная обмотка 89 ускоряющего трансформатора 90.The electronic switch (Fig. 13) contains a rectifier bridge on diodes 80 - 83, the input diagonal of which is connected to the power supply buses 5, 6, to which the varistor 84 is connected. A serial circuit from the transistor transition KE is included in the output diagonal of the aforementioned bridge, resistor 86, emitter winding 87 of base transformer 88, and emitter winding 89 of accelerating transformer 90.

К эмиттер-базовой цепи транзистора 85 подключены базовая обмотка 91 базового трансформатора 88, резистор 92 и последовательная цепь из диодов 93, 94 и базовой обмотки 95 ускоряющего трансформатора 90. К базе транзистора 85 подключен обратный диод 96, а также пороговый элемент на тиристоре 97, конденсаторе 98 и цепи резисторов 99 - 102. Кроме того, в схеме использован защитный конденсатор 103.The base winding 91 of the base transformer 88, the resistor 92 and the series circuit of the diodes 93, 94 and the base winding 95 of the accelerating transformer 90 are connected to the emitter-base circuit of the transistor 85. The reverse diode 96 is connected to the base of the transistor 85, as well as a threshold element on the thyristor 97. capacitor 98 and resistor circuit 99 - 102. In addition, a protective capacitor 103 is used in the circuit.

Представленный на фиг. 14 вариант предлагаемого устройства требует использования электронного ключа.Presented in FIG. 14 variant of the proposed device requires the use of an electronic key.

Представленный на фиг. 15 вариант предлагаемого устройства также требует использования электронного ключа с индуктивным накопителем 104, отделенными от трансформатора с магнитным сердечником 36 последовательной цепью на резисторе 105 и конденсаторе 106.Presented in FIG. 15 option of the proposed device also requires the use of an electronic key with an inductive storage 104, separated from the transformer with a magnetic core 36 by a series circuit on the resistor 105 and the capacitor 106.

Представленный на фиг. 16 вариант предлагаемого устройства требует использования электронного ключа, индуктивного накопителя 104, укорачивающих магнитных ключей, что позволяет избежать использования разрядника.Presented in FIG. 16 variant of the proposed device requires the use of an electronic key, inductive storage 104, shortening magnetic keys, which avoids the use of a spark gap.

На фиг. 17 показан вариант предлагаемого устройства с использованием приставки для сварки малым током.In FIG. 17 shows a variant of the proposed device using a prefix for welding with low current.

Приставка содержит дроссель 107 с обмоткой 108, параллельно которой включены защитный конденсатор 109 и последовательная цепь из резистора 110 и конденсатора 111, и клеммы 112-115.The prefix contains a inductor 107 with a winding 108, in parallel with which a protective capacitor 109 and a series circuit of a resistor 110 and a capacitor 111, and terminals 112-115 are connected.

Для правильного понимания существа предлагаемого способа приведем наше понимание процесса возбуждения дуги. Прохождение искры создает канал шириной в единицы микрон, устойчивый в продольном направлении. Поступающий в канал ток равномерно ионизирует его и расширяет, причем проводимость равна 1500 Сим/м, а энергоемкость 3 мДж/мм3. Затем поведение канала определяется теплопроводом к холодным электроду и детали, (так как 1500 К холодны к 8000 К). Канал разбухает в середине, падение напряжения и тепловыделение уменьшается, пока теплоотвод в точно9 сти не сравняется с тепловыделением. В литературе это трактуется как контракция (сжатие) дуги у электродов. Расчеты показывают, что у электрода образуется пятно, с диаметром, пропорциональным току - (плоская часть плазмы на фиг. 3 вверху). Падение напряжения на пятне составляет 8 - 10 В в диапазоне токов, и это падение на плазме, а не на контакте. Ориентировочно диаметр пятна составляет 0,1 - 0,2 мм для тока 1 А. Обратим внимание, что весь объем плазмы на фиг. 3 менее 1 мм3, то есть там всего 5 мДж энергии. Куб 1х1х1 мм при δ0= 1500 Сим/м имеет проводимость 1,5 Сим, или падение 5 В имеет место при токе 7,5 А, в остальные 2 х 8 В вблизи контактов.For a correct understanding of the essence of the proposed method, we give our understanding of the process of arc excitation. The passage of the spark creates a channel width of a few microns, stable in the longitudinal direction. Entering the current ionizes evenly and extends its channel, the conductivity is 1500 Sim / m, and energy consumption of 3 mJ / mm 3. Then the behavior of the channel is determined by the heat conduit to the cold electrode and the part (since 1500 K are cold to 8000 K). The channel swells in the middle, the voltage drop and heat dissipation decrease until the heat sink is exactly equal to the heat dissipation. In the literature, this is interpreted as contraction (compression) of the arc at the electrodes. Calculations show that an electrode forms a spot with a diameter proportional to the current - (the flat part of the plasma in Fig. 3 above). The voltage drop on the spot is 8 - 10 V in the current range, and this is a drop on the plasma, not on the contact. The approximate spot diameter is 0.1 - 0.2 mm for a current of 1 A. Note that the entire plasma volume in FIG. 3 less than 1 mm 3 , that is, there is only 5 mJ of energy. A cube of 1x1x1 mm at δ 0 = 1500 Sim / m has a conductivity of 1.5 Sim, or a drop of 5 V occurs at a current of 7.5 A, in the remaining 2 x 8 V near the contacts.

Реальные же падения оказываются гораздо больше на загрязненных и окисленных деталях. Предположительно, это вызвано огромной теплоемкостью испарения окисла, равной 10 Дж/мм3, то есть в 3000 раз больше теплоемкости плазмы. Тогда показанное на фиг. 3 отверстие в окисле, пробитое искровым разрядом, 0,1 х 0,1 х 0,1 мм , имеет проводимость 0,15 Сим, то есть 50 В при токе 7,5 А и 200 В при токе 30 А, то есть именно оно определяет падение напряжения на дуге.Real falls are much larger on contaminated and oxidized parts. Presumably, this is due to the huge heat capacity of oxide evaporation, equal to 10 J / mm 3 , that is, 3000 times the heat capacity of the plasma. Then shown in FIG. The 3 hole in the oxide, pierced by a spark discharge, 0.1 x 0.1 x 0.1 mm, has a conductivity of 0.15 Sim, that is, 50 V at a current of 7.5 A and 200 V at a current of 30 A, i.e. it determines the voltage drop across the arc.

Возбуждение дуги по предлагаемому способу (см. фиг. 1) начинается с замыкания ключа 8 и выдержки его в течение времени, когда ток в индуктивности источника 4 питания нарастает до расчетного тока удержания дуги. Таким образом, производят закорачивание выхода источника 4 питания электрической дуги на время нарастания тока короткого замыкания до уровня стабильного тока дуги.Arc excitation by the proposed method (see Fig. 1) begins with closing the key 8 and holding it for a time when the current in the inductance of the power supply 4 rises to the rated arc holding current. Thus, shorting the output of the source 4 of the power supply of the electric arc for the duration of the rise of the short circuit current to the level of a stable arc current.

Затем после размыкания закоротки выхода (клеммы 5, 6) источника 4 питания электрической дуги к нему подают форсирующее напряжение той же полярности, но превышающее его значение.Then, after opening the output short circuit (terminals 5, 6) of the electric arc power supply 4, a boost voltage of the same polarity, but exceeding its value, is supplied to it.

После этого на дуговой промежуток (к держателю - клемме 2 электрода и земляной клемме 3) подают с задержкой по времени импульс напряжения возбуждения обратной полярности по отношению к источнику 4 питания электрической дуги, превышающий по номиналу вышеуказанное форсирующее напряжение и имеющий укороченную длительность фронта.After that, an impulse of reverse polarity excitation voltage with respect to the electric arc power supply 4, which exceeds the aforementioned boost voltage and has a shortened front duration, is supplied with a time delay to the arc gap (to the holder — electrode terminal 2 and ground terminal 3).

Время задержки вышеуказанного импульса напряжения возбуждения должно быть в диапазоне от 3 до 300 нс, что определено экспериментально.The delay time of the above-mentioned pulse of the excitation voltage should be in the range from 3 to 300 ns, which is determined experimentally.

Причем отношение времени задержки вышеуказанного импульса возбуждения к длительности его фронта должно быть в диапазоне 1-30.Moreover, the ratio of the delay time of the above excitation pulse to the duration of its front should be in the range of 1-30.

При этом форсирующее напряжение формируют путем трансформации энергии источника 4 питания из закорачивающей его цепи. Импульс напряжения возбуждения также формируют путем трансформации энергии источника 4 питания из цепи его закоротки.While the boost voltage is formed by transforming the energy of the power source 4 from the circuit shorting it. The excitation voltage pulse is also formed by transforming the energy of the power source 4 from the circuit of its short circuit.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Источник 4 питания (фиг. 1) в момент возбуждения дуги представляет собой источник ЭДС е с эквивалентной выходной индуктивностью (например, вторичная обмотка сварочного трансформатора), а его выходные клеммы 5 и 6 должны быть шунтированы блокировочным конденсатором 7, предохраняющим изоляцию трансформатора от действия высоковольтного запускающего импульса.The power source 4 (Fig. 1) at the time of arc excitation is an EMF source with equivalent output inductance (for example, the secondary winding of a welding transformer), and its output terminals 5 and 6 must be bridged by a blocking capacitor 7, which protects the transformer isolation from high-voltage trigger pulse.

При достижении мгновенного значения напряжения источника 4 питания порогового уровня ключ 8 замыкается, в индуктивности источника 4 питания начинается нарастание тока. К моменту когда ток достигает уровня, достаточного для поддержания дуги, замыкается ключ 16 источника 9 с источником 19 напряжения той же полярности, что и у источника 4, а возбуждающий импульс имеет напряжение источника 22 обратной полярности к напряжению источника 4, причем импульсный дроссель 10 принципиально не насыщается.Upon reaching the instantaneous voltage value of the power supply 4 of the threshold level, the key 8 closes, in the inductance of the power supply 4, an increase in current begins. By the time when the current reaches a level sufficient to maintain the arc, the key 16 of the source 9 closes with the voltage source 19 of the same polarity as the source 4, and the exciting pulse has the voltage of the source 22 of the opposite polarity to the voltage of the source 4, and the pulse choke 10 is fundamentally not saturated.

Импульс возбуждения обратной полярности (пусть для определенности отрицательной) поступает на выход устройства и по элементу 11 длинная линия распространяется к держателю электрода - клемме 2. Отрицательное напряжение, например, 7,5 кВ, приложено к правому концу индуктивности блокировочного дросселя 10, пусть его индуктивность равна 5 мкГн. Тогда в нем нарастает ток слева направо по 1,5 А каждую нс. Достигнув конца элемента 11 длинная линия, импульс отражается, удваивается по напряжению. Пусть при этом дуговой промежуток пробивается искровым разрядом. Ток искры при этом отрицательный. Замыкание искровым разрядом отражается и возвращается к началу элемента 11 длинная линия, и после нескольких затухающих циркуляций в цепи дросселя 10, элемента 11 и дугового промежутка устанавливается ток, совпадающий с будущим током дуги. Можно видеть, что ток составляет 20 - 30 А. Образуется тело дуги, показанное на фиг. 3. Далее процесс может быть иллюстрирован эквивалентной схемой на фиг. 2. На ней показаны напряжения и направления токов. Эта схема описывается системой дифференциальных уравнений:An excitation pulse of reverse polarity (let it be negative for definiteness) is sent to the output of the device and, through element 11, a long line extends to the electrode holder - terminal 2. A negative voltage, for example, 7.5 kV, is applied to the right end of the inductance of the blocking inductor 10, let its inductance equal to 5 μH. Then the current rises in it from left to right, 1.5 A each ns. Having reached the end of element 11 a long line, the pulse is reflected, doubled in voltage. Let the arc gap break through with a spark discharge. The spark current is negative. The sparking closure is reflected and a long line returns to the beginning of element 11, and after several damped circulations in the circuit of the inductor 10, element 11 and the arc gap, a current is established that coincides with the future arc current. It can be seen that the current is 20-30 A. An arc body is formed, as shown in FIG. 3. The process can then be illustrated by the equivalent circuit in FIG. 2. It shows voltages and current directions. This scheme is described by a system of differential equations:

ΐ д ΐ - Сом + (|омΐ d ΐ - Catfish + (| ohm

1пом (Нпом - Су;)/РИом и д = ИЭ/2 + 1Э/У1pom (Npom - Su;) / P And ohm and d = IE / 2 + 1E / U

ЭУ/Э1 = а · 1д2EU / A1 = a · 1d 2 / U

Э1/д! = (е - иуз)/Ь д^ком /Э1 = (Иуз - ' иком)/^ком д1 = пом - ΐ-пом · ^пом - ид)/Ьди диком 1комком дииом^ 1помпом где ид - установившееся напряжение на дуге при средних токах, например, ид = 20 В;E1 / d! = (e - and uz ) / b d ^ com / E1 = (uz - ' and com ) / ^ com d 1E / d 1 = (and pom - ΐ-pom ^ ^ pom - id ) / bdi di com / d 1k / C com di IOM / d ^ 1pom / C pom where id - steady arc voltage at medium currents, for example, id = 20;

а - коэффициент, при толщине окисла 0,1 мм, его энергоемкости 10 Дж/мм3 и проводимости плазмы 1500 Сим/м, а =15;and - coefficient, with an oxide thickness of 0.1 mm, its energy intensity of 10 J / mm 3 and plasma conductivity of 1500 Sim / m, a = 15;

Υ - проводимость плазмы в канале в окисле, Сим;Υ is the plasma conductivity in the channel in the oxide, Sim;

Обозначения элементов, токов и напряжений приведены на фиг. 2. Для примера примем: Ь= 600· 10-6 Гн, Ьком = 70· 10-6 Гн, Ьди= 5-10-6 Гн, Ском = 140· 10-6 Ф, Спом = 2,0· 10-6 Ф, Кпом = 10 Ом, е = 50 В.The designations of the elements, currents and voltages are shown in FIG. 2. For example, we take: b = 600 · 10 -6 H, bcom = 70 · 10 -6 H, bdi = 5-10 -6 H, Com = 140 · 10 -6 F, Spom = 2.0 · 10 - 6 Ф, Кпом = 10 Ohm, е = 50 V.

Начальные условия 1Э(0) = 30 А, Υ(0) = 0,10 Сим, 1(0) = 7 А, 1Ком (0) = 7 А, иКом(0) = 60 В, Лпом(0) = 120 В.The initial conditions are 1E (0) = 30 A, Υ (0) = 0.10 Sim, 1 (0) = 7 A, 1 K ohm (0) = 7 A, and K ohm (0) = 60 V, Lp ( 0) = 120 V.

На фиг. 4. приведено решение уравнений при указанных параметрах. Можно видеть, что вначале напряжение дуги составляет 300 В и ток поддерживается током индуктивности Ьди. Он совпадает по направлению с будущим током дуги именно потому, что полярность импульса возбуждения, обратная к напряжению источника питания. Если бы было наоборот, то ток дуги должен был бы пройти через нуль, что замедлило бы установление нужной проводимости и могло бы вызвать разрыв дуги, то есть запуск не мог состояться. Важным является то, что Ьди выполнена не насыщающейся при возбуждении (при работе дуги ток составляет сотни ампер и насыщение неизбежно), магнитопровод ее должен быть выполнен с воздушным зазором. Расчеты вариантов по приведенной системе уравнений позволяют найти оптимальную величину Ьди. Как указано выше, накопление тока зависит от времени поддержания высокого напряжения, пока импульс пройдет по линии и возвратится отраженный.In FIG. 4. The solution of the equations for the indicated parameters is given. You can see that at the beginning the arc voltage is 300 V and the current is supported by the inductance current b di . It coincides with the future arc current precisely because the polarity of the excitation pulse is inverse to the voltage of the power source. If it were the other way around, then the arc current would have to go through zero, which would slow down the establishment of the necessary conductivity and could cause the arc to break, that is, the start could not take place. It is important that b di is not saturated during excitation (during arc operation, the current is hundreds of amperes and saturation is inevitable), its magnetic circuit must be made with an air gap. Calculations of the variants according to the given system of equations allow us to find the optimal value of b di . As indicated above, the accumulation of current depends on the time of maintaining a high voltage, until the pulse passes through the line and returns reflected.

Затем ток дуги из области десятков ампер переходит в единицы и поддерживается током помогающей цепочки. За это время происходит перехват тока ί, вначале целиком уходящего через индуктивность коммутирующего ключа Ьди. Решение системы уравнений при различных параметрах элементов эквивалентной схемы и начальных условиях показывает направление усилий для создания устройства по предлагаемому способу.Then the arc current from the region of tens of amperes passes into units and is supported by the current of the assisting circuit. During this time, a current ί is intercepted, at first completely passing through the inductance of the switching key b di . The solution of the system of equations for various parameters of the elements of the equivalent circuit and the initial conditions shows the direction of efforts to create a device according to the proposed method.

На фиг. 5. показана принципиальная электрическая схема первого варианта предложенного устройства, предназначенного для работы с трансформатором с насыщающимся магнитопроводом 28. Дроссель в первичной цепи и трансформатор с первичной обмоткой (она же обмотка дросселя) - совмещены. Магнитопровод дросселя и трансформатора, то есть совмещенный, не насыщается. Магнитопровод, на котором расположена вторичная обмотка трансформатора имеет меньшее сечение и насыщается на холостом ходу. На магнитопроводе 28 имеются обмотки 29, 30, 31, соответственно, первичная, вторичная и возбуждения, намотанные со стороны вторичной обмотки 30. Как было приведено в примере расчета возбуждения, емкость коммутирующего конденсатора была 140 мкф, что неконструктивно. При использовании обмотки возбуждения происходит трансформация емкости, в данном случае она уменьшается до 2-5 мкф. Но появляется добавочная индуктивность в цепи коммутирующего ключа из-за неполной связи обмоток 31 и 30. С целью уменьшения этой индуктивности обмотка 31 возбуждения включается последовательно согласно со вторичной обмоткой 30, то есть имеет место автотрансформаторное включение.In FIG. 5. shows a circuit diagram of the first variant of the proposed device, designed to work with a transformer with a saturable magnetic circuit 28. The inductor in the primary circuit and the transformer with the primary winding (it is the winding of the inductor) are combined. The magnetic circuit of the inductor and transformer, that is, combined, is not saturated. The magnetic circuit on which the secondary winding of the transformer is located has a smaller cross section and is saturated at idle. The magnetic circuit 28 has windings 29, 30, 31, respectively, primary, secondary and excitations wound from the side of the secondary winding 30. As was shown in the example of excitation calculation, the capacitance of the switching capacitor was 140 microfarads, which is not constructive. When using the field winding, the capacitance is transformed, in this case it decreases to 2-5 microfarads. But an additional inductance appears in the circuit of the switching key due to incomplete coupling of the windings 31 and 30. In order to reduce this inductance, the field winding 31 is switched on in series with the secondary winding 30, that is, an autotransformer inclusion takes place.

В качестве ключевого элемента 12 (на фиг. 1) в данном устройстве используется магнитный ключ, имеющий обмотки 35 и 33 смещения и рабочую, соответственно. В эту цепь последовательно включается первичная обмотка 37 высоковольтного трансформатора 36, имеющего обмотку смещения 38 и вторичную обмотку 40. Параллельно этой обмотке включен емкостной источник 22 напряжения в виде конденсатора, а в качестве ключевого элемента 20 возбуждения использован разрядник. Помогающий резистор элемента 17 сопротивления и помогающий конденсатор емкостного источника 19 включены на вспомогательную обмотку 39 высоковольтного трансформатора 36.As a key element 12 (in Fig. 1), this device uses a magnetic key having bias windings 35 and 33 and a working one, respectively. The primary winding 37 of a high voltage transformer 36 having a bias winding 38 and a secondary winding 40 is sequentially connected to this circuit. A capacitive voltage source 22 is included in parallel to this winding, and a spark gap is used as a key excitation element 20. The assisting resistor of the resistance element 17 and the assisting capacitor of the capacitive source 19 are included on the auxiliary winding 39 of the high voltage transformer 36.

Для работы возбудителя с магнитными ключами важным является их синхронизация для точного включения в соответствии со способом. Эта синхронизация достигается обмотками 35, 38 смещения, включенными последовательно в цепь первичной обмотки 29. Из-за насыщения трансформатора на холостом ходу в его первичной обмотке 29 проходят значительные токи (до половины амплитуды рабочих токов), которые устанавливают магнитный ключ и трансформатор 36 в состояние индукции готовности к работе.For the operation of the pathogen with magnetic keys, it is important to synchronize them for accurate inclusion in accordance with the method. This synchronization is achieved by bias windings 35, 38, connected in series in the primary winding circuit 29. Due to saturation of the transformer at idle, significant currents pass through its primary winding 29 (up to half the amplitude of the operating currents), which set the magnetic switch and transformer 36 to state induction of readiness for work.

На фиг. 7 показаны экспериментальные осциллограммы работы возбудителя на холостом ходу. Синхронизация выполнена по началу синусоидального напряжения сети. Для ориентировки на осциллограмме нанесено виртуальное напряжение. Ток магнитного ключа измеряется трансформатором тока, включенным последовательно с резистором 34 (фиг. 5). За время насыщения силового трансформатора ток смещения успокаивает колебания в цепи магнитного ключа. Напряжение и0(1) близко к нулю, когда начинается выход трансформатора из насыщения. Напряжение и (!) на первичной обмотке трансформатора к этому моменту близко к нулю. Ток магнитного ключа также нулевой. Напряжение и0(1) приложено к рабочей обмотке 33 магнитного ключа, и происходит движение индукции в его магнитопроводе от -В, до +В,. При насыщении магнитный ключ коротко замыкается согласно способу, через обмотку возбуждения это передается на вторичную обмотку. Ток ί (!) заряжает коммутирущий конденсатор 15, отчего напряжение и0(1) растет, а через обмотку 40 заряжает конденсатор емкостного источника 22. При достижении напряжения уровня срабатывания разрядника высоковольтный импульс подается на выход аппарата, причем с отрицательной полярностью, согласно способу. Одновременно разряд вызывает скачок напряжения на обмотке 37, вырабатывая положительное помогающее напряжение, согласно способу. Возбуждение дуги описано ранее. На фиг. 5 показан вариант применения импульсного трансформатора с первичной обмоткой 42 вместо дросселя.In FIG. 7 shows experimental oscillograms of the pathogen idling. Synchronization is performed at the beginning of the sinusoidal mains voltage. To orient on the waveform, a virtual voltage is applied. The current of the magnetic switch is measured by a current transformer connected in series with a resistor 34 (Fig. 5). During the saturation of the power transformer, the bias current calms the oscillations in the magnetic key circuit. Voltage and 0 (1) are close to zero when the transformer begins to exit saturation. The voltage and (!) On the primary winding of the transformer is close to zero by this time. The magnetic key current is also zero. The voltage and 0 (1) is applied to the working winding 33 of the magnetic key, and the induction moves in its magnetic circuit from -V to + V ,. When saturated, the magnetic key is short-circuited according to the method, through the field winding this is transmitted to the secondary winding. The current ί (!) Charges the switching capacitor 15, which causes the voltage 0 (1) to increase, and through the winding 40 it charges the capacitor of the capacitive source 22. Upon reaching the voltage of the triggering level of the spark gap, a high-voltage pulse is supplied to the device output, with a negative polarity, according to the method. At the same time, the discharge causes a voltage jump on the winding 37, producing a positive helping voltage, according to the method. Arc excitation described previously. In FIG. 5 shows an application of a pulse transformer with a primary winding 42 instead of a choke.

Возбуждение дуги происходит с холостого хода. Если же дуга горела, затем ток переходит через нуль, и необходимо снова возобновить дугу, то имеет место режим стабилизации, который вообще говоря, отличается от возбуждения. Отличие заключается в том, что при стабилизации дуги напряжение и0 (ΐ) следует не от нулевого уровня, а от отрицательного напряжения горения дуги.Arc excitation occurs from idle. If the arc was burning, then the current passes through zero, and it is necessary to resume the arc again, then there is a stabilization mode, which, generally speaking, differs from the excitation. The difference is that when the arc is stabilized, the voltage and 0 (ΐ) follows not from the zero level, but from the negative voltage of the arc burning.

Расчетные временные диаграммы стабилизации показаны справа на фиг. 7. Можно видеть, что напряжение щ (ΐ) отстает от напряжения и2 (ΐ) на разряднике ( или же напряжение на разряднике его опережает), разряд происходит в момент, когда напряжение и0 (ΐ) не достигло нужного уровня 40 - 60 В, и стабилизация дуги не происходит. Устройство опять переходит в режим XX, и возбуждение будет только в следующем полупериоде. При сварке это выражается в просечках - провалах на осциллограммах тока сварочной дуги, разбрызгивании металла.The calculated stabilization timing diagrams are shown on the right in FIG. 7. It can be seen that the voltage u (ΐ) lags behind the voltage and 2 (ΐ) on the discharger (or the voltage on the discharger is ahead of it), the discharge occurs at the moment when the voltage and 0 (ΐ) did not reach the desired level 40–60 In, and stabilization of the arc does not occur. The device switches back to mode XX, and the excitation will be only in the next half-cycle. When welding, this is expressed in notches - dips on the oscillograms of the current of the welding arc, metal spatter.

На диаграммах показан процесс стабилизации при наличии резистора 34 в коммутирующей цепи (сопротивление приведено к цепи вторичной обмотки). При этом скорость нарастания напряжения на разряднике замедляется и разряд происходит в нужный момент. Существует оптимальная величина этого сопротивления. Кроме того, при нулевом или слишком малом сопротивлении переходные процессы не успевают закончиться к моменту выхода трансформатора из насыщения. На фиг. 7 справа показаны расчетные диаграммы напряжения и2 (ΐ) при нулевом сопротивлении и при г = 3 Ома и ток 1ком (ΐ) ключа (приведенный ко вторичной цепи) при г = 0 и при г = 3 Ома.The diagrams show the stabilization process in the presence of a resistor 34 in the switching circuit (resistance is given to the secondary circuit). In this case, the rate of increase in voltage across the arrester slows down and the discharge occurs at the right time. There is an optimal value for this resistance. In addition, with zero or too low resistance, transients do not have time to end by the time the transformer leaves saturation. In FIG. 7 on the right shows the calculated voltage diagram and 2 (ΐ) with zero resistance, and when r = 3 and current 1 Ohm com (ΐ) key (shown to the secondary circuit) when r = 0 and r = 3 ohms.

Этот вариант возбудителя вполне надежен в работе, хотя трансформатор получается с числом витков во вторичной обмотке 40 порядка 12000 - 4000. С целью уменьшения габаритов трансформатора и замедления срабатывания разрядника вводится укорачивающий длительность импульса магнитный ключ с обмоткой 47 смещения и рабочей обмоткой 48 и укорачивающий конденсатор 49, представленные на фиг. 8. Направления обмоток показаны общепринятыми знаками. Необходимо иметь в виду, что укорачивающий ключ в данном включении изменяет полярность импульса, поэтому помогающая обмотка 37 и первичная обмотка 40 имеют обратную полярность включения. Емкость укорачивающего конденсатора 49 может быть выбрана так, что витки первичной обмотки 40 и обмотки 37 равны, а так как в этом случае напряжения оказываются в одинаковой фазе, то это может быть одна обмотка, что и сделано на фиг. 8.This variant of the exciter is quite reliable in operation, although the transformer is obtained with the number of turns in the secondary winding 40 of the order of 12000 - 4000. In order to reduce the dimensions of the transformer and slow down the operation of the arrester, a shortening magnetic pulse with a bias winding 47 and a working winding 48 and a shortening capacitor 49 is introduced shown in FIG. 8. The directions of the windings are shown by common signs. It must be borne in mind that the shortening key in this switch changes the polarity of the pulse, therefore, the assist winding 37 and the primary winding 40 have a reverse switch polarity. The capacity of the shortening capacitor 49 can be selected so that the turns of the primary winding 40 and the winding 37 are equal, and since in this case the voltages are in the same phase, this can be one winding, which is done in FIG. 8.

У этого варианта возбудителя, несмотря на введение еще одного магнитного ключа, получаются более приемлемые конструктивные параметры. Витки трансформатора снижаются до 3000 - 1500, объем стали - вчетверо. Задержка срабатывания укорачивающего магнитного ключа облегчает стабилизацию, но резистор 34 полезен. Обратим внимание, что в этих двух вариантах возбудителя после того, как ток коммутирующего ключа перехвачен и стал нулевым, магнитный ключ автоматически размыкается, что благоприятствует запуску. Через некоторое время следует обратное срабатывание его, но ток его направлен в дугу, то есть это не мешает запуску. Заметим также, что нужные смещающие токи получаются в обмотках смещения при использовании насыщающегося трансформатора. Магнитные ключи реагируют не на амплитуду напряжения, как обычные пороговые устройства, а на интеграл напряжения на фронте выходящего из насыщения сердечника трансформатора.In this variant of the pathogen, despite the introduction of another magnetic key, more acceptable design parameters are obtained. The turns of the transformer are reduced to 3000 - 1500, the volume of steel - four times. The delayed response of the shortening magnetic key facilitates stabilization, but the resistor 34 is useful. Note that in these two variants of the pathogen, after the current of the switching key is intercepted and becomes zero, the magnetic key automatically opens, which favors the start. After a while, its reverse operation follows, but its current is directed into the arc, that is, this does not interfere with the launch. We also note that the necessary bias currents are obtained in the bias windings when using a saturable transformer. Magnetic keys do not respond to voltage amplitudes, like conventional threshold devices, but to the voltage integral at the front of the transformer core coming out of saturation.

Энергия для импульса возбуждения в этих возбудителях получается из части энергии коммутирующего конденсатора. Магнитный ключ в принципе не может коммутировать постоянную составляющую напряжения, в этих схемах цепи магнитных ключей отделены конденсаторами.The energy for the excitation pulse in these pathogens is obtained from part of the energy of the switching capacitor. The magnetic key, in principle, cannot switch the constant component of the voltage, in these circuits the magnetic key circuits are separated by capacitors.

Вариант устройства по фиг. 90 использует индуктивный накопитель энергии. В этом случае ключевой элемент 12 должен иметь способность удерживать постоянную составляющую напряжения, то есть это должен быть электронный ключ. Такой возбудитель способен работать как с насыщающимся трансформатором, так и с обычным сварочным трансформатором. Поэтому все необходимые смещения должны вырабатываться внутри схемы. Ключевой элемент 12 с пороговым устройством срабатывает при достижении напряжения источника 4 заданного уровня, происходит замыкание его индуктивности через индуктивный накопитель 50.The embodiment of the device of FIG. 90 uses an inductive energy storage device. In this case, the key element 12 must have the ability to hold a constant component of the voltage, that is, it must be an electronic key. Such a pathogen is able to work both with a saturable transformer and with a conventional welding transformer. Therefore, all necessary offsets must be developed within the circuit. The key element 12 with a threshold device is triggered when the voltage of the source 4 of a predetermined level is reached, its inductance is closed through the inductive storage 50.

После достижения тока ключевого элемента 12 заданного уровня происходит его размыкание (подробно это будет описано далее), ток индуктивности накопителя 50 через разделительный конденсатор 49 и токоограничивающий резистор 51 поступает на первичную обмотку 37 трансформатора. Наличие емкости источника 22 ограничивает рост напряжения, приложенного к ключевому элементу (для определенности - оно выбирается 400-600 В, по качеству транзисторов). Разрядник срабатывает при достижении заданного уровня напряжения, импульс возбуж дения подается на блокировочный дроссель 10 с отрицательной полярностью, согласно способу.After reaching the current of the key element 12 of a given level, it opens (it will be described in detail later), the inductance current of the drive 50 through the isolation capacitor 49 and the current-limiting resistor 51 is supplied to the primary winding 37 of the transformer. The presence of the capacitance of the source 22 limits the increase in voltage applied to the key element (for definiteness, it is selected 400-600 V, according to the quality of the transistors). The arrester is triggered when a predetermined voltage level is reached, the excitation pulse is supplied to the blocking inductor 10 with negative polarity, according to the method.

Ток индуктивности не может прекратиться скачком. Но он может переключиться скачком из одной цепи в другую. В данном случае 1ком прекращается за десятые доли микросекунды, и ток индуктивности накопителя 50 скачком переходит в первичную обмотку 37 трансформатора. Но остается ток 6 индуктивности источника 4. Он скачком переходит из ключевого элемента 12 в цепь источника 9. Так вырабатывается форсирующее напряжение. Можно видеть, что в этой схеме отсутствует индуктивность коммутирующего ключа в цепи нарастающего тока дуги. Это облегчает запуск.Inductance current cannot stop abruptly. But he can jump abruptly from one circuit to another. In this case, 1 com stops in tenths of a microsecond, and the inductance current of the drive 50 jumps into the primary winding 37 of the transformer. But there remains a current 6 of the inductance of the source 4. It jumps from the key element 12 to the circuit of the source 9. It generates a boost voltage. You can see that in this circuit there is no inductance of the switching key in the circuit of the increasing arc current. This makes starting easier.

Для возбуждения искры и дуги используются импульсы с наносекундными фронтами. Чтобы высокое напряжение не могло проникнуть на сварочный трансформатор, оно блокируется индуктивностью блокировочного дросселя 10 и емкостью блокировочного конденсатора 7. Эти импульсы вырабатываются разрядником. Экспериментально наблюдались просечки (пропуск) импульсов, в аппаратах используются несколько разрядников, включенных параллельно.To excite sparks and arcs, pulses with nanosecond fronts are used. So that high voltage could not penetrate the welding transformer, it is blocked by the inductance of the blocking inductor 10 and the capacity of the blocking capacitor 7. These pulses are generated by a spark gap. Experimentally observed cut-through (skipping) pulses in the apparatus used several arresters connected in parallel.

В принципе нужное укорочение импульсов может быть получено и с помощью магнитных ключей (Км), но теория Км все еще недостаточна для их практического использования в возбудителях. Поэтому приведем полученные результаты. На фиг. 11а показаны два типа магнитных ключей Км - П-типа или Км типа А, и Км Т-типа или Км типа Б в общепринятой терминологии. Так, как они изображены на фигуре, они могут включаться каскадно (по принятому в электронике обычаю полагаем, что энергия распространяется слева направо).In principle, the necessary shortening of the pulses can also be obtained using magnetic keys (Km), but the Km theory is still insufficient for their practical use in pathogens. Therefore, we present the results obtained. In FIG. 11a, two types of Km magnetic keys are shown — P-type or Km type A, and T-type Km or Km type B in common terminology. So, as they are shown in the figure, they can be switched on in cascade (according to the custom accepted in electronics, we assume that the energy propagates from left to right).

На фиг. 11ж,з приведены реальные гистерезисные циклы магнитных материалов, используемых в Км. Напомним, что при нулевой напряженности Н (нулевой сумме токов во всех витках) индукция В(0) может находиться в любой точке внутри петли гистерезиса. Это коренным образом отличается от состояния обычной электрической схемы, где перед началом процесса, если пауза длилась достаточно долго, то напряжение на конденсаторах нулевое, токи в индуктивностях нулевые, рассеиваемая на резисторах мощность нулевая. Это вытекает из закона сохранения энергии, так как ненулевая мощность означает непрерывный приток энергии. Но ненулевая индукция в магнитопроводе может быть при нулевой энергии, и поэтому возможна.In FIG. 11g, h real hysteresis cycles of magnetic materials used in km are given. Recall that at zero voltage H (zero sum of currents in all turns), induction B (0) can be at any point inside the hysteresis loop. This is fundamentally different from the state of an ordinary electric circuit, where before the start of the process, if the pause lasted long enough, the voltage across the capacitors is zero, the currents in the inductors are zero, and the power dissipated by the resistors is zero. This follows from the law of conservation of energy, since non-zero power means a continuous flow of energy. But non-zero induction in the magnetic circuit can be at zero energy, and therefore possible.

Кроме того, в цепочках Км наблюдаются явления, аналогичные тем, которые изучаются в новом разделе математики, известном как теория катастроф. При этом из равных начальных условий (причин) следуют неравные следствия, то есть беспричинные явления. Примером может служить объект, называемый аттракто ром, или движение жидкости в турбулентном режиме. Именно поэтому погода, в принципе, не может быть предсказана на длительный период, и дело не в несовершенстве компьютеров. В цепочках Км это выражается в непериодических переходных процессах в каждом полупериоде питающего напряжения сети, в скачкообразной смене мод колебаний, в изменениях времени появления импульсов возбуждения и даже его знака. Это делает работу возбудителя нестабильной, и поэтому вопросам смещения должно быть уделено самое пристальное внимание.In addition, phenomena similar to those studied in the new branch of mathematics, known as the theory of catastrophes, are observed in Km chains. Moreover, unequal consequences, that is, causeless phenomena, follow from equal initial conditions (causes). An example is an object called an attractor, or fluid motion in a turbulent mode. That is why the weather, in principle, cannot be predicted for a long period, and the problem is not the imperfection of computers. In Km chains, this is expressed in nonperiodic transients in each half-period of the supply voltage of the network, in an abrupt change in the modes of oscillations, in changes in the time of appearance of the excitation pulses and even its sign. This makes the work of the pathogen unstable, and therefore, close attention should be paid to displacement issues.

Работу Км можно понять на примере цепочки Км типа А на фиг. 11б. Пусть вначале все магнитопроводы смещены в положение -В, внешним источником. На первый слева конденсатор подается ступенька напряжения. Первый слева Км движется от -В, к +В,. Когда его вольтсекундная площадь исчерпывается, магнитная проницаемость магнитопровода падает (в феррите от 1,2 до 2,0 от проницаемости вакуума, это больше единицы, так как площадь сечения витка обмотки больше площади магнитопровода, в пермаллое и аморфной стали - аналогично, в электротехнической стали остается проницаемость от 20 до 3 в зависимости от глубины насыщения и качества отжига стали). Индуктивность насыщенного первого КМ оказывается включенной последовательно в цепь с первым и вторым конденсаторами, причем в этот момент напряжение щ на первом конденсаторе максимально, а и2 на втором конденсаторе равно нулю. В цепи проходит ток в виде половины синусоиды, напряжение щ падает до нуля, напряжение и2 растет до максимального, ток норовит стать отрицательным, но это означает, что к первому Км приложено обратное напряжение, которое он может удерживать в меру своей вольтсекундной площади. На фиг. 11в можно видеть, что появляется напряжение щ на втором Км, далее происходит такой же процесс, каждый Км укорачивает длительность импульса, оставляя амплитуду напряжения, и, следовательно, увеличивая ток.The operation of Km can be understood by the example of a Km chain of type A in FIG. 11b. First, let all the magnetic cores be shifted to position -B, by an external source. A voltage step is applied to the first capacitor on the left. The first left Km moves from -V, to + B ,. When its volt-second area is exhausted, the magnetic permeability of the magnetic circuit drops (in ferrite from 1.2 to 2.0 of the vacuum permeability, this is more than unity, since the cross-sectional area of the winding coil is larger than the magnetic circuit, in permalloy and amorphous steel - similarly, in electrical steel permeability from 20 to 3 remains, depending on the depth of saturation and the quality of steel annealing). The inductance of the saturated first CM turns out to be connected in series with the first and second capacitors, and at this moment the voltage u on the first capacitor is maximum, and 2 on the second capacitor is zero. A current passes in the circuit in the form of half a sinusoid, the voltage u drops to zero, the voltage 2 increases to maximum, the current strives to become negative, but this means that the reverse voltage is applied to the first Km, which it can hold to the best of its volt-second area. In FIG. 11c it can be seen that the voltage u appears on the second Km, then the same process occurs, each Km shortens the pulse duration, leaving the voltage amplitude, and, therefore, increasing the current.

На фиг. 11г показана цепочка Км типа Б. При поступлении напряжения и1 через конденсатор предшествующего Км, происходит трансформация тока в конденсатор С1, причем ток через Км 2 насыщает его и поддерживает в насыщенном состоянии все время зарядного тока С1. В это время Км 1 работает трансформатором, индукция движется от -В, до +В, При достижении насыщения происходит превращение Км 1 в малую индуктивность, заряженный С1 перезаряжается обратным током до обратного напряжения, то есть имеет место двойной перепад амплитуды напряжения. При этом Км 2 выходит из насыщения, конденсаторы С1 и С2 оказываются включенными последовательно, на С2 оказывается половина двойного перепада напряжения, то есть одинарный перепад обратного знака. (Для лучшего представления работы Км типа Б полезно представить обмотки включенными согласно, как это показано на фиг. 11г, и витки равными, тогда эти обмотки могут быть соединены и трансформатор превращается в дроссель, все конденсаторы оказываются равными и соединенными в последовательную цепь). Можно видеть, что Км типа Б позволяют изменить полярность и производить трансформацию, то есть переходить от сравнительно низких напряжений до высоких, что будет использовано в дальнейшем.In FIG. Figure 11g shows a Km chain of type B. Upon receipt of voltage and 1 through the capacitor of the previous Km, current is transformed into capacitor C1, and the current through Km 2 saturates it and maintains the charging current C1 in a saturated state all the time. At this time, Km 1 works as a transformer, induction moves from -V to + V. When saturation is reached, Km 1 turns into a small inductance, charged C1 is recharged by reverse current to a reverse voltage, that is, there is a double voltage amplitude drop. In this case, Km 2 goes out of saturation, the capacitors C1 and C 2 turn on in series, on C 2 it turns out half of the double voltage drop, that is, a single drop of the opposite sign. (For a better view of the operation of Type B km, it is useful to imagine the windings turned on according to, as shown in Fig. 11d, and the turns equal, then these windings can be connected and the transformer turns into a choke, all capacitors are equal and connected in a series circuit). You can see that Km type B allows you to change the polarity and make the transformation, that is, go from relatively low voltages to high, which will be used in the future.

Обратим внимание, что напряжение и1 на Км 1 представляет ряд косинусоид с уменьшающимися полупериодами от срабатывания каждого последующего Км с переменой знака напряжения (можно показать, что отличие коэффициентов трансформации в цепи Км от единицы не меняет напряжение и). Заметим, что напряжение на выходе Км типа А знак не меняет и дриблинга там нет.Note that the voltage and 1 per Km 1 represents a series of cosine waves with decreasing half-periods from the operation of each subsequent Km with a change in the sign of the voltage (it can be shown that the difference between the transformation coefficients in the Km circuit from unity does not change the voltage and). Note that the voltage at the output of Km type A does not change the sign and there is no dribbling there.

Это важно для возбуждения дуги, как будет показано далее. Считается, что в конце цепочки Км имеется нагрузка в виде резистора или искрового промежутка, где и поглощается энергия импульса. В этом случае в цепочке Км типа А все конденсаторы оказываются разряжены, а все магнитопроводы находятся в состоянии +В8. В цепочке Км типа Б последний импульс дриблинга имеет нулевое напряжение. Далее следует новый полупериод напряжения сети с установкой смещения.This is important for arc generation, as will be shown later. It is believed that at the end of the Km chain there is a load in the form of a resistor or spark gap, where the pulse energy is absorbed. In this case, in the Km type A chain, all capacitors are discharged, and all the magnetic cores are in the state + B 8 . In a Km type B chain, the last dribbling pulse has zero voltage. This is followed by a new half-cycle of the mains voltage with the bias setting.

Однако может быть, что в конце цепочки Км нет нагрузки (не было искры) или имеется КЗ или XX. В этом случае имеет место отражение импульса влево по схеме, причем имеют место разные варианты. Например, в цепочке Км типа А (фиг. 11б) последний Км 4 устраивает дриблинг между последним конденсатором С4, у Км 3 слева находится нулевое напряжение, справа перемежающиеся нуль и полная положительная амплитуда, пока это положительное напряжение по площади не превысит вольтсекундную площадь Км 3, который срабатывает (причем все замечания относительно аттрактора имеют действие), импульс распространяется налево.However, it may be that at the end of the Km chain there is no load (there was no spark) or there is a short circuit or XX. In this case, there is a reflection of the impulse to the left according to the scheme, and there are different options. For example, in a Km type A chain (Fig. 11b), the last Km 4 arranges dribbling between the last capacitor C 4 , Km 3 has zero voltage on the left, alternating zero on the right and full positive amplitude, until this positive voltage across the area exceeds the volt-second area Km 3, which is triggered (and all comments regarding the attractor have an effect), the impulse propagates to the left.

Проще проходит процесс в цепочке Км типа А, если на выходе КЗ. В этом случае положительное напряжение на последнем конденсаторе переворачивается, то есть становится отрицательным, и вся цепочка Км типа А, находящихся в состоянии +В,. передает этот импульс налево, причем времена соответствуют не времени выдержки Км, а времени их переключения. Это выражается в том, что при осциллографировании тока, например, Км 1, после импульса тока тут же появляется второй импульс тока чуть меньшей амплитуды (из-за потерь).The process in the Km chain of type A is simpler if the output is short circuit. In this case, the positive voltage at the last capacitor is inverted, that is, it becomes negative, and the whole chain Km of type A, in the state + B ,. transfers this impulse to the left, and the times correspond not to the exposure time Km, but to the time of their switching. This is expressed in the fact that when oscillating the current, for example, Km 1, after the current pulse, a second current pulse of a slightly lower amplitude immediately appears (due to losses).

Если имеет место процесс в цепочке типа Б, и на выходе имеет место КЗ, то справа налево распространяется импульс обратной по лярности, то есть имеет место двукратный ток Км. Если же на выходе XX, то вначале возникает проблема, как конденсатор зарядится при XX. Если для этого приняты меры, то затем, при срабатывании последнего Км процесс как бы заканчивается и импульс назад вообще не распространяется.If a process takes place in a type B chain, and a short circuit occurs at the output, then a reverse polarity pulse propagates from right to left, i.e., a double current of Km takes place. If the output is XX, then the problem first arises as to how the capacitor charges at XX. If measures are taken for this, then, when the last Km is triggered, the process seems to end and the impulse does not propagate back at all.

Смещения тока для правильной работы Км с учетом, что характеристики магнитных материалов могут быть такими, как показаны на фиг. 11, то есть возможны ИНГ (с прямоугольной петлей гистерезиса) или ближе к линейным (ферриты) показаны на фиг. 11. Рассмотрение работы Км удобно начать с последнего по времени этапа, продвигаясь затем по времени к более ранним этапам. При этом продолжительность каждого предшествующего этапа возрастает пропорционально укорочению каждого Км.The current biases for the correct operation of Km, taking into account that the characteristics of magnetic materials can be such as shown in FIG. 11, i.e., INGs (with a rectangular hysteresis loop) or closer to linear ones (ferrites) are shown in FIG. 11. It is convenient to begin the examination of the work of Km from the last stage in time, then moving forward in time to earlier stages. Moreover, the duration of each previous stage increases in proportion to the shortening of each Km.

Этап 1 - переключение. Насыщенный Км представляет собой индуктивность, включенную между двумя равными емкостями, одна из которых заряжена, другая при нулевом напряжении, то есть емкость контура равна половине емкости конденсатора (в Км типа Б имеется в виду приведенная емкость).Stage 1 - switching. Saturated Km is the inductance connected between two equal capacitances, one of which is charged, the other at zero voltage, that is, the capacitance of the circuit is equal to half the capacitance of the capacitor (in Km type B, the indicated capacitance is meant).

Этап 2 - интегрирование или выдержка. Для Км типа Б его можно назвать заряд или трансформация. Если Км типа Б имеет равные согласно включенные обмотки, или если это Км типа А, то они ведут себя как дроссель, ток которого есть ток намагничивания в соответствии с его кривой намагничивания. Если же Км есть типа Б с разделенными обмотками, то в них текут трансформированные токи в противоположных направлениях. На этом этапе индукция идет от -В до +В, затем - этап 1.Stage 2 - integration or exposure. For Km type B it can be called a charge or transformation. If Km type B has equal windings according to the included conditions, or if it is Km type A, then they behave like a choke whose current is the magnetization current in accordance with its magnetization curve. If Km is of type B with separated windings, then transformed currents flow in them in opposite directions. At this stage, the induction goes from -V to + B, then - stage 1.

Этап 3 имеет место только для Км типа Б. Его можно назвать предустановка или смещение. На этом этапе конденсатор предшествующего Км заряжается через данный Км током переключения предшествующего Км. Это благоприятно для данного Км, так как этот ток смещает его в состояние готовности к этапу 2, то есть в -В. У Км типа А этот этап отсутствует, поэтому необходимо принимать меры для нужного смещения.Stage 3 takes place only for Km type B. It can be called a preset or an offset. At this stage, the capacitor of the previous Km is charged through the current Km switching current of the previous Km. This is favorable for this Km, since this current shifts it to the state of readiness for stage 2, that is, -B. Km type A does not have this stage, therefore, measures must be taken for the desired displacement.

Этап 4 может быть назван этапом помехочувствительности. Пусть имеется цепочка Км типа Б с единичными коэффициентами трансформации. Тогда конденсаторы соединены последовательно и в них имеет место дриблинг с уменьшающимися периодами. Если ток данного Км на этапе 3 является благоприятным для него, то ток на предыдущем этапе дает обратное смещение (хотя амплитуды предшествующих токов уменьшаются пропорционально увеличению их периодов). Необходимо принять меры для недопущения помех.Stage 4 may be called the noise immunity stage. Let there be a chain Km of type B with unit transformation coefficients. Then the capacitors are connected in series and they have dribbling with decreasing periods. If the current of this km at stage 3 is favorable for it, then the current at the previous stage gives a reverse bias (although the amplitudes of the previous currents decrease in proportion to the increase in their periods). Care must be taken to prevent interference.

Хотя на этапе 3 данный Км будет смещен в нужном направлении, мы имеем дело не с пассивной КС-цепочкой, а с нелинейными индуктивностями, связанными емкостями. Сме19 щение магнитопровода в данном направлении пропорционально вольтсекундной площади приложенного к обмотке напряжения. Для получения конечной площади при конечном времени смещения требуется отличное от нуля напряжение. Но это напряжение оказывается на конденсаторах. Это - энергия, притом потерянная. Само по себе это терпимо, так как энергия зависит от квадрата напряжения и может быть небольшой, но эти небольшие напряжения в течение длительного времени двигают другие Км в разных непредусмотренных направлениях, система связанных Км превращается в типичный аттрактор с непредсказуемым поведением. Поэтому должны быть организованы токи смещения с минимальной возможной скоростью нарастания. Приведем числовой пример для типичной цепочки Км. Пусть три последних Км ферритовые, имеют укорочения по пять раз, предыдущие - стальные, с укорочением 10 и 20. Ток последнего Км есть 200 А при 7000 В за время 23 нс, напряженность 35 000 А/м. (Полезно сравнить параметры Км с известными параметрами транзисторных или тиристорных ключей). В предыдущем этапе напряженность 7000 А/м, на этапе 3 - 1400 А/м, на этапе 4 - 140 А/м. Обратившись к характеристикам магнитных материалов на фиг. 11, можно видеть масштаб неприятностей на этапе 4 и величины смещений, необходимых для их избежания.Although at stage 3 this Km will be biased in the right direction, we are not dealing with a passive KS chain, but with nonlinear inductances connected by capacitors. The displacement of the magnetic circuit in this direction is proportional to the voltsecond area of the voltage applied to the winding. To obtain a finite area at a finite displacement time, a voltage other than zero is required. But this voltage is on the capacitors. This is energy, moreover, lost. This in itself is tolerable, since the energy depends on the square of the voltage and can be small, but these small voltages for a long time move other Km in different unforeseen directions, the system of coupled Km turns into a typical attractor with unpredictable behavior. Therefore, bias currents should be organized with the lowest possible slew rate. We give a numerical example for a typical Km chain. Suppose that the last three Km are ferrite, they are shortened five times, the previous ones are steel, with a shortening of 10 and 20. The current of the last Km is 200 A at 7000 V for 23 ns, the voltage is 35 000 A / m. (It is useful to compare the Km parameters with the known parameters of transistor or thyristor switches). In the previous stage, the tension was 7000 A / m, in stage 3 - 1400 A / m, in stage 4 - 140 A / m. Turning to the characteristics of magnetic materials in FIG. 11, one can see the scale of the troubles in step 4 and the magnitude of the displacements necessary to avoid them.

В варианте устройства возбуждения с магнитными ключами организован следующий порядок смещения: на данный Км заводится ток смещения от предпредшествующего Км, который готовит его к этапу 2 (интегрирования), и от предпредпредшествующего Км заводится ток помехозащиты с соответствующей полярностью, готовящий его к этапу 3 (смещения) и предохраняющий его на этапе 4 (помехочувствительности), Это показано на фиг. 11б для цепочки Км типа А, на фиг. 11г для цепочки Км типа Б и на фиг. 11е для цепочки Км типов Б, Б, А, Б. В случае, если предшествующий Км есть типа Б, то он сам дает ток смещения, поэтому еще специально заводить смещение нет необходимости, хотя и не помешает. При численном расчете токов смещения может быть принято правильное решение.In the embodiment of the excitation device with magnetic keys, the following bias order is organized: a bias current is started at a given Km from the pre-Km, which prepares it for stage 2 (integration), and an interference current with an appropriate polarity is started from a pre-Km, preparing it for stage 3 (bias ) and protecting it in step 4 (noise immunity). This is shown in FIG. 11b for a Km chain of type A, in FIG. 11g for the Km chain of type B and in FIG. 11e for the Km chain of types B, B, A, B. In the event that the preceding Km is of type B, it itself gives the bias current, so there is no need to start the bias specifically, although it does not hurt. In the numerical calculation of bias currents, the right decision can be made.

Последний Км в цепочке, имеющий выход на выходные клеммы сварочного аппарата и на сварочные кабели, имеет особый режим работы. Если это Км типа Б, то через него и нагрузку должен проходить ток заряда на его этапе 2, и ток смещения на его этапе 3. Но на выходе имеются сварочные кабели с незначительной емкостью и индуктивность импульсного дросселя с относительно большой индуктивностью. Необходимо обеспечить пути для прохождения этих токов. Для этого необходимо использовать дополнительный Кмзар (зарядный ключ) с соответствующим смещением. Более подробно это будет описано на примере конкретного выполнения возбудителя.The last Km in the chain, which has an output to the output terminals of the welding machine and to the welding cables, has a special mode of operation. If it is Km type B, then the charge current at its stage 2 and the bias current at its stage 3 must pass through it and the load. But there are welding cables with a small capacitance and a pulse inductor with a relatively large inductance at the output. It is necessary to provide paths for the passage of these currents. For this, it is necessary to use an additional Km zar (charging key) with an appropriate offset. This will be described in more detail on the example of a specific implementation of the pathogen.

Согласно предложенному способу на цепочку К.помСпом должно быть подано помогающее напряжение с помощью помогающего ключа. В возбудителе на Км с этой целью предлагается использовать напряжение на одном из Км цепочки типа Б, у которого время интегрирования (этап 2) больше, а время переключения (этап 1) меньше, чем постоянная времени помогающей цепочки. Полярность помогающего импульса должна быть соответствующая способу, и его амплитуда может быть рассчитана известными методами. На выбранном Км типа Б может быть сделана дополнительная обмотка помогающего напряжения. Как указано выше, на Км типа Б после окончания этапа 1 (переключение) наступает знакопеременный дриблинг (фиг. 11д), заканчивающийся нулевым напряжением в случае полного ухода энергии цепочки Км в нагрузку. Тогда на помогающем конденсаторе остается помогающее напряжение, до которого он зарядился на этапе 2 его Км. Оно будет способствовать возбуждению.According to the proposed method, a helping voltage should be supplied to the chain K. pom C pom using the help key. For this purpose, in the Km exciter, it is proposed to use a voltage on one of the Km type B chains, whose integration time (stage 2) is longer and the switching time (stage 1) is less than the time constant of the assisting chain. The polarity of the helping pulse must be appropriate for the method, and its amplitude can be calculated by known methods. On the selected Km type B, an additional winding of the helping voltage can be made. As indicated above, on km Type B after the end of stage 1 (switching), alternating dribbling occurs (Fig. 11e), ending with zero voltage in the event that the energy of the Km chain completely goes into the load. Then, the assist voltage remains on the help capacitor, to which it was charged in stage 2 of its Km. It will contribute to arousal.

На фиг. 11е показан вариант получения помогающего напряжения с Км типа А с временами этапов 1 и 2, как указано выше. Определенным преимуществом в этом случае является отсутствие дриблинга на Км типа А.In FIG. 11e shows an embodiment of obtaining a helping voltage with Km type A with times of steps 1 and 2, as indicated above. A definite advantage in this case is the absence of dribbling on Km type A.

Как видно из описания работы Км типа А или Км типа Б с равными обмотками, включенными согласно (дроссель), существенный ток протекает только на этапе 1. Это позволяет зарядить С и сохранять заряд на нем до окончания всех процессов в Км вплоть до начала нового цикла. На фиг. 11и показано соединение помогающего конденсатора с одним заземленным концом (что нужно для правильной работы помогающей цепи), включенным в последовательную цепь с Км типа А и его нагрузкой - Км типа Б. У Км типа А на этапе 2 отсутствует ток заряда, поэтому через него будет проходить только ток заряда предшествующего Км типа Б, который значительно меньший, так как более растянут по времени. Он проходит через емкости и В и уходит в цепь источника сварочного тока.As can be seen from the description of the operation of Km type A or Km type B with equal windings turned on according to (inductor), a significant current flows only at stage 1. This allows you to charge C and store the charge on it until all processes in Km are complete until the start of a new cycle . In FIG. 11i shows the connection of the help capacitor with one grounded end (which is necessary for the help circuit to work correctly), included in the serial circuit with Km type A and its load - Km type B. At Km type A at stage 2 there is no charge current, therefore, it will pass only the charge current of the previous Km type B, which is much smaller, since it is more stretched in time. It passes through the tanks and B and goes into the circuit of the welding current source.

На фиг. 11к показан вариант включения помогающей цепи в цепь Км типа Б дроссельного типа. Часто такой вариант оказывается удобным из-за нужной полярности импульсов на Км. Время срабатывания Км4 в этом конкретном случае составляет около 0,8 мкс, то есть помогающий ток удерживается достаточное время после запуска, а обнуление наступает только через сотни микросекунд в следующем цикле смещения.In FIG. 11k shows an embodiment of including a helping circuit in a Km circuit of type B throttle type. Often this option is convenient because of the desired polarity of the pulses per km. The response time of Km4 in this particular case is about 0.8 μs, that is, the assist current is held for a sufficient time after start-up, and zeroing occurs only after hundreds of microseconds in the next displacement cycle.

Как описано выше, токи в этих этапах работы Км являются знакопеременными и, следовательно, проходят через нулевое значение. Но при нулевом значении токов существенным становится форма петли гистерезиса, так как феррит сползает к - Вг.As described above, the currents in these stages of operation Km are alternating and, therefore, pass through a zero value. But at a zero value of the currents, the shape of the hysteresis loop becomes significant, since ferrite slides to - Br.

Чтобы не допускать появления аттрактора, необходимо иметь смещение не менее определенной величины (фиг. 11 ж,з).In order to prevent the appearance of an attractor, it is necessary to have an offset of at least a certain value (Fig. 11 g, h).

На фиг. 10 приведена схема возбудителя по предложенному способу, выполненная полностью на Км, без разрядника. Возбудитель предназначен для работы с насыщающимся силовым трансформатором, имеющим значительный ток XX и достаточно крутой фронт выхода из насыщения. Первые три Км выполнены из стали и имеют синхронизирующий ток смещения, как и возбудитель на фиг. 8, но вместо высоковольтного трансформатора импульса возбуждения включен Км 3 типа А.In FIG. 10 shows a diagram of the pathogen according to the proposed method, made entirely on Km, without a spark gap. The causative agent is designed to operate with a saturable power transformer having a significant XX current and a rather steep front of saturation exit. The first three Km are made of steel and have a synchronizing bias current, as well as the pathogen in FIG. 8, but instead of a high-voltage excitation pulse transformer, Km 3 of type A is included.

Параметры его выбираются такими, что он насыщается на уровне, соответствующем уровню срабатывания разрядника на фиг. 7 (см. осциллограммы).Its parameters are selected such that it is saturated at a level corresponding to the level of operation of the arrester in FIG. 7 (see waveforms).

Ток ΐ1 на фиг. 10 есть ток ί(ΐ) на фиг. 7. Можно видеть, что ток достигает максимума, затем уменьшается, и возбуждение происходит при токе 2/3 - 3/4 от максимума (это выбирается при отладке изменением числа витков Км 2). Время этого тока составляет 700 мкс для данного примера, время срабатывания цепочки Км до момента возбуждения дуги составляет 50 - 30 мкс, то есть за это время этот ток можно считать неизменным. Последовательно в цепь этого тока включена цепочка из двух параллельных ветвей, в одной из которых находится ненасыщающаяся индуктивность дросселя 72 Ьф с последовательными обмотками смещения на всех Км, начиная с Км 3, и также Кмзар, а в другой резистор 78 фильтра Кф, так что постоянная времени Ьф/Кф соизмерима с длительностью тока 11. Тогда ток в индуктивности дросселя 72 к моменту возбуждения будет близок к току ΐ1, а затем он сохранится на время срабатывания остальных Км и возбуждения дуги. КС-цепь из резистора 17 и конденсатора 19 включена на вход Км 3, как это описано ранее. Приведены также полярности импульсов на входах Км.The current ΐ 1 in FIG. 10 is the current ί (ΐ) in FIG. 7. You can see that the current reaches a maximum, then decreases, and the excitation occurs at a current of 2/3 - 3/4 of the maximum (this is selected during debugging by changing the number of turns of Km 2). The time of this current is 700 μs for this example, the response time of the Km chain to the moment of arc excitation is 50 - 30 μs, that is, during this time this current can be considered unchanged. In series with this current circuit, a chain of two parallel branches is connected, in one of which is the unsaturated inductance of the 72 b choke with successive bias windings at all Km, starting from Km 3, and also Km charge , and in the other resistor 78 of the Kf filter, so the time constant Lp / Kp is commensurate with the duration of the current 1 1 . Then the current in the inductance of the inductor 72 at the time of excitation will be close to the current ΐ 1 , and then it will remain for the duration of the remaining Km and arc excitation. The KS circuit of the resistor 17 and the capacitor 19 is connected to the input of Km 3, as described previously. The polarity of the pulses at the inputs of Km are also given.

При срабатывании Км на витках смещения возникают импульсы, каждый раз увеличивающие ток смещения последующих Км. Можно видеть, что на Км 6 напряжение на витках смещения составляет половину от полного напряжения Км, то есть 4 кВ и более. Это неудобно с точки зрения изоляции обмотки.When Km is triggered, impulses appear on the displacement turns, each time increasing the displacement current of subsequent Km. It can be seen that at Km 6 the voltage at the bias turns is half of the total voltage Km, that is, 4 kV or more. This is inconvenient in terms of insulation of the winding.

Ниже на фиг. 10 приведен вариант смещения от напряжения на Км 2. Это напряжение щ (ΐ) (фиг. 7) становится нулевым и даже меняет знак в момент срабатывания Км 2, то есть оно как бы не пригодно для создания тока смещения. Но из-за включения индуктивности дросселя 72 постоянная времени оказывается достаточной для сохранения накопленного тока. В этом варианте достаточно одного витка смещения, пронизывающего Км 2 и далее, проблема с высокими напряжениями снимается. Элемент 78 сопротивления - это сопротивление самого провода, выбранного соответственно.Below in FIG. 10 shows a variant of bias from voltage at Km 2. This voltage u (щ) (Fig. 7) becomes zero and even changes sign at the moment Km 2 is triggered, that is, it is as if unsuitable for creating a bias current. But due to the inductance of the inductor 72, the time constant is sufficient to preserve the accumulated current. In this embodiment, one turn of displacement permeating Km 2 and beyond is sufficient; the problem of high voltages is removed. Resistance element 78 is the resistance of the wire itself, selected accordingly.

На фиг. 12 представлен пятый вариант предложенного устройства, предназначенный для работы трансформатора с насыщением. Общая цепь смещения от Км 2 на Км 3, 4, 5, 6, и Км выполнена в виде одного витка, как в предыдущем возбудителе. Смещения от токов ΐ1, ί2, ί3, ί4 компенсирует влияния этих токов на этапах помехочувствительности каждого из Км. Помогающее напряжение вырабатывается на конденсаторе 19, последовательно включенном в цепь Км 4 типа Б. Время нарастания помогающего напряжения оказывается около одной микросекунды, за это время не произойдет разряд помогающей цепи. Также не произойдет отток помогающего тока в индуктивность коммутирующей цепи (см. фиг. 2). В то же время ток заряда емкости третьего ключа Км 3 при срабатывании Км 2, проходящий через Км 4 и резистор 17, оказывается небольшим, то есть постоянная времени помогающей цепи должна располагаться между временем срабатывания Км 4 и временем накопления Км 3, то есть в гораздо более широком интервале, чем в предыдущих схемах, что облегчает реализацию помогающей цепи.In FIG. 12 presents a fifth embodiment of the proposed device, designed to operate a transformer with saturation. The common bias circuit from Km 2 to Km 3, 4, 5, 6, and Km is made in the form of a single turn, as in the previous pathogen. Offsets from currents ΐ 1 , ί 2 , ί 3 , ί 4 compensate for the influence of these currents at the noise immunity stages of each Km. The auxiliary voltage is generated on the capacitor 19, connected in series in the Km 4 circuit of type B. The rise time of the auxiliary voltage is about one microsecond, during which time the auxiliary circuit will not discharge. Also, the outflow of the assist current to the inductance of the switching circuit does not occur (see Fig. 2). At the same time, the charge current of the capacity of the third key, Km 3, when Km 2 is activated, passing through Km 4 and the resistor 17, turns out to be small, that is, the time constant of the assist circuit should be between the response time of Km 4 and the accumulation time of Km 3, i.e. a wider interval than in previous schemes, which facilitates the implementation of the help chain.

На данном примере возбудителя удобно рассмотреть работу зарядного магнитного ключа Кмзар. Он выполнен на феррите значительно меньших размеров, чем блокировочный дроссель 10. Это связано с тем, что при наносекундных временах уже существенно сказывается влияние магнитной вязкости, и чем меньше объем магнитопровода, тем меньше потери. Можно видеть, что для Км помехосоздающим является ток ί4, а смещающим - ток ί5. Хотя Кмзар смещен общим током витка в правильном направлении, численный расчет показывает, что ток помехи требует не менее 2-3 витков от тока ί4 для его компенсации. Он удерживается в состоянии -В на этапе помехочувствительности, общим током смещения и током ί4, затем продолжает удерживаться в этом состоянии более значительным током этапа смещения от тока ί5, конденсатор 22 при этом заряжается, а затем при этапе переключения для Км 6 отрицательный импульс подается на дроссель 10 и выход линии.In this example, the pathogen is convenient to consider the work of the charging magnetic key Km zar . It is made on ferrite of much smaller dimensions than the blocking inductor 10. This is due to the fact that the influence of magnetic viscosity is already significantly affected at nanosecond times, and the smaller the volume of the magnetic circuit, the less loss. It can be seen that for Km, the current is ί 4 and the bias current is ί 5 . Although Km zar is biased by the total current of the coil in the right direction, numerical calculation shows that the interference current requires at least 2-3 turns from current от 4 to compensate for it. It is held in state -B at the stage of noise sensitivity, the total bias current and current ί 4 , then continues to be held in this state by the more significant current of the bias stage from current ί 5 , the capacitor 22 is charged, and then during the switching step for Km 6 a negative pulse fed to the inductor 10 and the output of the line.

Как следует из описания работы магнитных ключей Км, порог их включения определяется не уровнем напряжения, а его интегралом, и по своей природе Км не может держать постоянное напряжение. Поэтому в цепи Км обязательно должна быть последовательная емкость, блокирующая постоянное напряжение. Все предложенные выше возбудители с Км предназначены для работы с насыщающимися трансформаторами. Кроме того, так как трансформаторы на разные сварочные токи имеют разную индуктивность, то получается различное время процессов, и поэтому для каждого типа транс23 форматоров на разный сварочный ток должен быть возбудитель с различными параметрами Км.As follows from the description of the operation of the magnetic keys Km, the threshold for their inclusion is determined not by the voltage level, but by its integral, and by its nature Km cannot hold a constant voltage. Therefore, in the Km circuit there must necessarily be a series capacitance that blocks a constant voltage. All exciters with Km proposed above are designed to work with saturable transformers. In addition, since transformers for different welding currents have different inductances, different process times are obtained, and therefore for each type of trans23 transformers for different welding current there must be an exciter with different parameters Km.

Для работы с трансформаторами различного типа более удобен электронный ключ, способный размыкаться и блокировать постоянное напряжение.To work with transformers of various types, an electronic switch is more convenient, it can open and block a constant voltage.

На фиг. 13 показана схема ключевого элемента 12, удовлетворяющего требованиям, отмеченным в описании устройства по фиг. 9.In FIG. 13 is a diagram of a key element 12 satisfying the requirements noted in the description of the device of FIG. nine.

Работа ключевого элемента 12 происходит следующим образом. При поступлении напряжения любой полярности на шины 5-6 в выходной диагонали моста полярность положительна. Вначале транзистор 85 и тиристор 97 закрыты. По мере роста напряжения от источника 4 питания напряжение на опорном резисторе 102 растет и достигает порога срабатывания тиристора 97 (0,5 - 0,6 В). Ток этой цепочки порядка миллиампера, он недостаточен для открытия транзистора 85, запертого резистором 92. Но из-за конденсатора 98 ток тиристора 97 будет значительно больше и ограничивается резистором 100. Этот ток открывает транзистор 85, происходит регенеративный процесс в базовом трансформаторе 88, и затем ток из силовой цепи будет трансформироваться в базовую цепь транзистора 85, поддерживая его в открытом состоянии. Если источник имеет индуктивное сопротивление (сварочный трансформатор), то ток в нем нарастает постепенно за время в сотни микросекунд. Напряжение на базе транзистора 85 относительно сборной точки фиксируется цепочкой ограничивающих диодов 93-94. По мере роста тока увеличивается падение напряжения на токоограничивающем резисторе 86, подводящее транзистор 85 к запиранию. Транзистор 85 выходит из насыщения, происходит регенеративный процесс. Для ускорения запирания служит ускоряющий трансформатор 90 с очень малыми витками и с минимальной индуктивностью рассеяния. Ток в индуктивности не может остановиться скачком, он поднимает напряжение на внешнем конденсаторе за пределами схемы ключевого элемента 12 (см. фиг. 9), происходит колебательный процесс во внешней цепи. Защитный конденсатор 103 частично ограничивает перенапряжения на транзисторе 85, так же как и варистор 84, но его роль не только в этом. Он не позволяет упасть напряжению и току тиристора 97, так что ток тиристора 97 поддерживается, хотя и достаточно малый, так как вся цепочка резисторов его ограничивает, а конденсатор 98 разряжен.The operation of the key element 12 is as follows. When voltage of any polarity arrives at busbars 5-6 in the output diagonal of the bridge, the polarity is positive. First, transistor 85 and thyristor 97 are closed. As the voltage increases from the power supply 4, the voltage at the reference resistor 102 increases and reaches the threshold of the thyristor 97 (0.5 - 0.6 V). The current of this chain is of the order of a milliampere, it is not enough to open the transistor 85, locked by a resistor 92. But because of the capacitor 98, the current of the thyristor 97 will be much larger and limited by the resistor 100. This current opens the transistor 85, a regenerative process occurs in the base transformer 88, and then the current from the power circuit will be transformed into the base circuit of transistor 85, keeping it open. If the source has an inductive resistance (welding transformer), then the current in it increases gradually over a period of hundreds of microseconds. The voltage at the base of the transistor 85 relative to the assembly point is fixed by a chain of limiting diodes 93-94. As the current increases, the voltage drop across the current-limiting resistor 86 increases, leading the transistor 85 to the gate. Transistor 85 goes out of saturation, a regenerative process occurs. An accelerating transformer 90 with very small turns and with a minimum leakage inductance serves to accelerate the locking. The current in the inductance cannot stop abruptly, it raises the voltage at the external capacitor outside the circuit of the key element 12 (see Fig. 9), an oscillatory process occurs in the external circuit. The protective capacitor 103 partially limits the overvoltage on the transistor 85, as well as the varistor 84, but its role is not only in this. It does not allow the voltage and current of the thyristor 97 to drop, so that the current of the thyristor 97 is supported, although quite small, since the entire chain of resistors limits it, and the capacitor 98 is discharged.

За время действия прямого тока ключевого элемента 12 на базовом трансформаторе 88 с разрезанным магнитопроводом 85 накапливается индуктивный ток, и так как эмиттерная цепь транзистора 85 закрыта, то этот ток отрицательной полярности (то есть закрывающий для транзистора п-р-п типа) идет через обратный диод 96. Например, если эмиттерный ток был 5 А, базовый ток был 2,5 А, то индуктивный ток мо жет быть выбран 1 А, и в базу остается 1,5 А, что вполне достаточно. При таком закрывающем токе ток тиристора 97 не может открыть транзистор 85 второй раз. Тиристор 97 так и остается открытым миллиамперным током до окончания полупериода, пока ток не упадет ниже тока удержания тиристора 97 с цепочкой резисторов 99-102 (может быть сделан порядка 0,5 мА). Затем тиристор 97 закрывается и остается закрытым оставшуюся часть полупериода, и следующее открытие будет в новом полупериоде при новом нарастании напряжения источника 4 до порогового. Обратим внимание, что закрывающий ток транзистора 85 продолжается примерно двойное время его открытия, так как обратное напряжение на обратном диоде 96 примерно вдвое меньше прямого напряжения на двух диодах 93, 94.During the direct current of the key element 12, the inductive current accumulates on the base transformer 88 with the cut-off magnetic circuit 85, and since the emitter circuit of the transistor 85 is closed, this current of negative polarity (that is, closing the p-p-p type transistor) goes through the reverse diode 96. For example, if the emitter current was 5 A, the base current was 2.5 A, then the inductive current can be selected 1 A, and 1.5 A remains in the base, which is quite enough. With this closing current, the thyristor current 97 cannot open the transistor 85 a second time. Thyristor 97 remains open milliampere current until the end of the half-cycle, until the current drops below the holding current of thyristor 97 with a chain of resistors 99-102 (about 0.5 mA can be made). Then the thyristor 97 closes and remains closed the rest of the half-cycle, and the next opening will be in a new half-cycle with a new increase in the voltage of the source 4 to the threshold. Note that the closing current of the transistor 85 lasts about twice its opening time, since the reverse voltage on the reverse diode 96 is approximately half the direct voltage on the two diodes 93, 94.

Таким образом, выполняются требования, предъявляемые к ключевому элементу 12: срабатывание при уровне напряжения, устанавливаемого с помощью резистора 102, отпускание при установлении максимального тока, регулируемое резистором 86, блокировка второго срабатывания за полупериод. Если по какой-то причине ток транзистора 85 нарастает недостаточно быстро (при большой индуктивности внешней цепи), то базовый трансформатор 88 исчерпывает свою вольтсекундную площадь, насыщается и размыкает ключевой элемент 12. Это одностороннее насыщение условно показано на схеме в общепринятых обозначениях. Обычно же этот трансформатор рассчитывается на весь диапазон работы возбудителя от трансформаторов с различным рабочим током и, поэтому, различной индуктивностью. Например, возможна работа возбудителя в диапазоне сварочных токов 300 - 30 А без перестройки.Thus, the requirements for the key element 12 are fulfilled: tripping at the voltage level set using the resistor 102, releasing when the maximum current is set, controlled by the resistor 86, blocking the second tripping in half a period. If for some reason the current of the transistor 85 does not increase rapidly enough (with a large inductance of the external circuit), then the base transformer 88 exhausts its volt-second area, saturates and opens the key element 12. This one-sided saturation is conventionally shown in the diagram in the conventional notation. Usually, this transformer is designed for the entire range of the exciter from transformers with different operating currents and, therefore, different inductances. For example, the pathogen can operate in the range of welding currents of 300 - 30 A without restructuring.

Обратим внимание, что время замыкания транзисторного ключа составляет несколько сот микросекунд, в зависимости от индуктивности сварочного трансформатора. В это время напряжение на коллекторе близко к нулю, напряжение на резисторной цепочке и на конденсаторе 98 нулевое, тиристор 97 с неизбежностью закрывается. Далее следует скачок напряжения до нескольких сот вольт, тиристор 97 открывается, но транзистор 85 в это время закрыт амперным током и открытие тиристора 97 его не открывает. Когда же амперные токи закрытия заканчиваются, высоковольтные переходные процессы давно закончились и тиристор 97 остается открытым в режиме миллиамперных токов, не способных вызвать повторное срабатывание транзистора 85.Please note that the transistor switch closure time is several hundred microseconds, depending on the inductance of the welding transformer. At this time, the voltage at the collector is close to zero, the voltage at the resistor circuit and at the capacitor 98 is zero, the thyristor 97 inevitably closes. This is followed by a voltage surge of up to several hundred volts, the thyristor 97 opens, but the transistor 85 is closed at this time by the ampere current and the opening of the thyristor 97 does not open it. When the ampere closure currents end, the high-voltage transients have long ended and thyristor 97 remains open in the mode of milliampere currents, which are not able to cause the transistor 85 to trip again.

На фиг. 14 показана схема возбудителя, в которой смещение обеспечивается применением трансформатора высоковольтного импульса с разрезным магнитопроводом, который сам является индуктивным накопителем. Это вдвое уменьшает перепад индукции, то есть требует двойного числа витков, но позволяет использовать возбудитель без смещения, то есть он может быть использован для любого трансформатора, не обязательно насыщающегося. Работа возбудителя происходит аналогично описанному.In FIG. 14 shows a driver circuit in which the bias is provided by the use of a high-voltage pulse transformer with a split magnetic circuit, which itself is an inductive storage. This halves the difference in induction, that is, it requires a double number of turns, but it allows the use of a pathogen without bias, that is, it can be used for any transformer that is not necessarily saturated. The pathogen works similarly to that described.

На фиг. 15 показана схема возбудителя, в которой смещение обеспечивается от тока ΐ1 индуктивного накопителя 104. Ток из обмотки смещения трансформируется в первичную обмотку и заряжает разделительный конденсатор 106 так, что насыщение обеспечивается при любом первоначальном значении индукции. Для этого обычно достаточно 1/10 числа витков обмотки смещения от витков обмотки 37.In FIG. 15 shows a driver circuit in which bias is provided from the current ΐ 1 of the inductive storage 104. The current from the bias winding is transformed into the primary winding and charges the isolation capacitor 106 so that saturation is ensured for any initial induction value. For this, usually 1/10 of the number of turns of the displacement winding from the turns of the winding 37 is sufficient.

На фиг. 16 показана схема возбудителя с электронным ключевым элементом 12 с магнитными ключами без использования разрядника. Электронный ключевой элемент 12 дает такое укорочение длительности фронта, что Км 2 не требуется, цепочка Км начинается сразу с КмIn FIG. 16 shows a driver circuit with an electronic key element 12 with magnetic keys without using a spark gap. The electronic key element 12 gives such a shortening of the front length that Km 2 is not required, the Km chain begins immediately with Km

3. Смещение Км 3 обеспечивается током ΐ1, как это описано выше для смещения трансформатора. Кроме того, ток ΐ1 используется для защиты на этапе помехочувствительности Км 5, как это описано ранее. Км 6 имеет смещение от тока ί3, а Кмзар - от тока ί4, как это описано ранее. Имеется общая цепь смещения от тока 11 дросселя 72 фильтра и сопротивления резистора 34 фильтра, как это описано ранее для магнитных ключей.3. The offset of Km 3 is provided by current ΐ 1 , as described above for the bias of the transformer. In addition, current ΐ 1 is used for protection at the noise immunity stage of Km 5, as described previously. Km 6 has an offset from current ί 3 , and Km charge - from a current ί 4 , as described previously. There is a common bias circuit from the current 1 1 of the filter choke 72 and the resistance of the filter resistor 34, as described previously for magnetic keys.

Обратим внимание на Км 4 с разделенными обмотками. Они используются для изменения полярности (знака), но, так как они гальванически могут быть разъединены, то часть схемы можно помещать относительно нулевой шины, а часть относительно верхней, как это удобно. Импульс возбуждения с Км 6 подается относительно верхней шины. Это несколько изменяет соотношения при запуске, но незначительно, так как напряжение на блокировочном конденсаторе 7 изменяется током заряда индуктивности источника 4. Напомним, что время заряда есть время прохождения отрицательного импульса возбуждения по элементу 11 длинная линия сварочных кабелей и возврата, то есть составляет десятки наносекунд. При возбуждении искры и дуги время спадания тока индуктивности от десятков ампер составляет десятые доли микросекунды, и за это время конденсатор 7 заряжается на сотни вольт. Поэтому можно полагать, что подключение цепи импульса возбуждения относительно земляной шины или верхней шины одинаково и его можно выбирать из соображений конструктивного удобства.Pay attention to Km 4 with separate windings. They are used to change the polarity (sign), but since they can be galvanically disconnected, part of the circuit can be placed relative to the zero bus, and part relative to the top, as it is convenient. An excitation pulse with Km 6 is supplied relative to the upper tire. This slightly changes the ratios at startup, but insignificantly, since the voltage on the blocking capacitor 7 changes by the charge current of the inductance of the source 4. Recall that the charge time is the transit time of the negative excitation pulse through element 11, a long line of welding cables and return, that is, tens of nanoseconds . When a spark and an arc are excited, the decay time of the inductance current from tens of amperes is tenths of a microsecond, and during this time, the capacitor 7 is charged to hundreds of volts. Therefore, it can be assumed that the connection of the excitation pulse circuit with respect to the ground bus or the upper bus is the same and it can be chosen for reasons of structural convenience.

Аппараты с возбудителем по предложенному способу имеют такое легкое возбуждение дуги и такую стабилизацию, что проблема выбора сварочного тока предстает в совершенно другом свете. Сварщик не ощущает изменение сварочного тока, например, в полтора раза. Более того, возможно варить металл 0,8 мм при токе дуги 200 А, если сварщик прерывает этот ток с большой скоростью. Тем не менее, для сварки особо тонких деталей целесообразно иметь токи порядка 50 - 20 А. В принципе такая регулировка возможна при использовании подвижного магнитного шунта. При этом индуктивность изменяется обратно пропорционально току. Это создает проблемы для магнитных ключей (для Км 1 и Км 2). Возбудители с электронным ключом работают в более широком диапазоне индуктивностей. Тем не менее, полезным оказывается возбудитель с добавочной балластной индуктивностью, показанный на фиг. 17. Балластный дроссель 107 с обмоткой 108 на стали с воздушным зазором обычного типа шунтирован конденсатором 109 передачи импульса возбуждения и поддерживающей цепочкой К. С из резистора 110 и конденсатора 111, может быть в диапазоне от долей нанофарады до единиц микрофарад, поддерживающая цепочка, например, 10,0 мкФ и 20 Ом. Она поддерживает ток дуги, пока дроссель 107 набирает ток несколько ампер, достаточный для горения дуги. Затем ток достигает 50 - 20 А, для которого и предназначен балласт. Дроссель 107 может быть на один ток, или иметь отводы, или иметь плавную регулировку движением катушек или изменением магнитного зазора. Для уменьшения габаритов и веса дросселя предлагается выполнить его насыщающимся. Например, если сам сварочный трансформатор рассчитан на ток 200 А, а вольтсекундная площадь дросселя взята 0,65 от приложенного напряжения, то ток после его насыщения (эффективное значение) составляет всего 0,2 от тока источника, то есть 40 А для приведенного примера. На фоне плавного тока 20 А возникает импульс тока с эффективным значением 40 А. Такие импульсы даже способствуют улучшению качества сварки, как известно, а дроссель с насыщением оказывается на 35% легче. Практика показывает возможность иметь устойчивую дугу при токах в доли ампера.Apparatuses with a pathogen according to the proposed method have such an easy arc excitation and such stabilization that the problem of choosing a welding current appears in a completely different light. The welder does not feel a change in the welding current, for example, one and a half times. Moreover, it is possible to weld metal 0.8 mm at an arc current of 200 A if the welder interrupts this current at high speed. Nevertheless, for welding particularly thin parts it is advisable to have currents of the order of 50 - 20 A. In principle, such adjustment is possible using a movable magnetic shunt. In this case, the inductance changes inversely with the current. This creates problems for magnetic keys (for Km 1 and Km 2). Electronic key exciters operate over a wider range of inductances. However, the additional ballast inductance agent shown in FIG. 17. A ballast inductor 107 with a winding 108 on steel with a conventional air gap is shunted by an excitation pulse transmission capacitor 109 and a supporting chain K. From resistor 110 and capacitor 111, it can be in the range from fractions of nanofarads to units of microfarads, supporting chain, for example, 10.0 uF and 20 ohms. It maintains the arc current, while the inductor 107 picks up a current of several amperes, sufficient for arc burning. Then the current reaches 50 - 20 A, for which ballast is intended. The inductor 107 may be a single current, or have taps, or have a smooth adjustment by the movement of the coils or by changing the magnetic gap. To reduce the size and weight of the throttle, it is proposed to saturate it. For example, if the welding transformer itself is designed for a current of 200 A, and the volt-second area of the inductor is taken 0.65 of the applied voltage, then the current after saturation (effective value) is only 0.2 of the source current, i.e. 40 A for the given example. Against the background of a smooth current of 20 A, a current pulse appears with an effective value of 40 A. Such pulses even contribute to improving the quality of welding, as is known, and a choke with saturation is 35% lighter. Practice shows the possibility of having a stable arc at currents in fractions of an ampere.

Как можно видеть из описания возбудителей выше, балластный дроссель не влияет на их работу как при электронных, так и магнитных ключах.As can be seen from the description of pathogens above, the ballast choke does not affect their operation with both electronic and magnetic keys.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Изложенные преимущества предлагаемых способа и устройств его осуществления обеспечивают им возможность широкого использования в аппаратах, способных варить окисленный и ржавый металл, сталь, нержавеющую сталь и другие металлы.The stated advantages of the proposed method and devices for its implementation provide them with the possibility of widespread use in apparatuses capable of cooking oxidized and rusty metal, steel, stainless steel and other metals.

Claims (9)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ возбуждения электрической дуги, при котором перед подачей на дуговой промежуток импульса напряжения возбуждения закорачивают выход источника питания электрической дуги на время нарастания тока короткого замыкания до уровня стабильного тока дуги, характеризующийся тем, что после достиже27 ния тока короткого замыкания уровня стабильного тока дуги к выходу источника питания электрической дуги подают форсирующее напряжение той же полярности, превышающее напряжение источника питания, после чего на дуговой промежуток подают с задержкой по времени импульс напряжения возбуждения обратной полярности по отношению к источнику питания электрической дуги, превышающий по номиналу форсирующее напряжение и имеющий укороченную длительность фронта.1. The method of excitation of an electric arc, in which before applying an excitation voltage pulse to the arc gap, the output of the electric arc power source is shorted for the duration of the short-circuit current rise to the level of the stable arc current, characterized in that after reaching the short-circuit current level of the stable arc current to the output of the power source of the electric arc is supplied with a boost voltage of the same polarity, exceeding the voltage of the power source, after which it is supplied to the arc gap erzhkoy time pulse of reverse polarity excitation voltage relative to the source of electric arc power in excess of nominal boost voltage and having a shorter rise time. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что время задержки импульса напряжения возбуждения выбирают в диапазоне от 3 до 300 нс.2. The method according to claim 1, characterized in that the delay time of the pulse of the excitation voltage is selected in the range from 3 to 300 ns. 3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что отношение времени задержки импульса напряжения возбуждения к длительности его фронта составляет 1-30.3. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the delay time of the pulse of the excitation voltage to the duration of its front is 1-30. 4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что форсирующее напряжение формируют путем трансформации энергии источника питания из закорачивающей его цепи.4. The method according to claim 1, characterized in that the boost voltage is formed by transforming the energy of the power source from a circuit shorting it. 5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что импульс напряжения возбуждения формируют путем трансформации энергии источника питания из закорачивающей его цепи.5. The method according to claim 1, characterized in that the excitation voltage pulse is formed by transforming the energy of the power source from the circuit shorting it. 6. Устройство для возбуждения электрической дуги, содержащее источник импульсов напряжения возбуждения, первую и вторую клеммы дугового промежутка, источник питания электрической дуги, параллельно которому подключены блокировочный конденсатор и ключ с пороговым элементом, характеризую щееся тем, что в него введены источник внутреннего форсирующего напряжения, блокировочный дроссель и элемент длинная линия, при этом источник внутреннего форсирующего6. A device for exciting an electric arc, containing a source of pulses of the excitation voltage, the first and second terminals of the arc gap, a power source for the electric arc, in parallel with which a blocking capacitor and a key with a threshold element are connected, characterized in that a source of internal boost voltage is introduced into it, blocking choke and element long line, while the source of the internal boost Фиг. 1 напряжения соединен согласно с источником питания электрической дуги, источник импульсов напряжения возбуждения соединен с источником питания электрической дуги встречно одним своим выводом - через блокировочный дроссель и другим - непосредственно, а через элемент длинная линия выводы источника импульсов напряжения возбуждения подключены к первой и второй клеммам дугового промежутка.FIG. 1 voltage is connected in accordance with the power supply of the electric arc, the source of pulses of the excitation voltage is connected to the power source of the electric arc counter-one of its output - through a blocking inductor and the other directly, and through the element a long line the conclusions of the source of pulses of the excitation voltage are connected to the first and second terminals of the arc gap. 7. Устройство по п.6, характеризующееся тем, что источник внутреннего форсирующего напряжения выполнен в виде последовательно соединенных ключевого элемента, элементов сопротивления и индуктивности и емкостного источника напряжения.7. The device according to claim 6, characterized in that the source of internal boost voltage is made in the form of series-connected key element, resistance and inductance elements and capacitive voltage source. 8. Ключ с пороговым элементом, содержащий конденсатор, насыщающийся магнитопровод с рабочей обмоткой, один вывод которой соединен с входом магнитного ключа, а другой вывод - через конденсатор с выходом, отличающийся тем, что введена обмотка смещения для последовательного соединения с первичной обмоткой силового трансформатора с насыщающимся магнитопроводом источника питания электрической дуги.8. A key with a threshold element, comprising a capacitor, a saturable magnetic circuit with a working winding, one output of which is connected to the input of the magnetic key, and the other output through a capacitor with an output, characterized in that a bias winding is introduced for series connection with the primary winding of the power transformer with saturable magnetic circuit of an electric arc power source. 9. Источник импульсов напряжения возбуждения, содержащий конденсатор, разрядник, насыщающийся магнитопровод трансформатора с рабочей и высоковольтной обмотками, к последней из которых подключен конденсатор и разрядник, отличающийся тем, что введена обмотка смещения для последовательного соединения с первичной обмоткой силового трансформатора с насыщающимся магнитопроводом источника питания электрической дуги.9. A source of excitation voltage pulses, containing a capacitor, a spark gap, a saturating magnetic core of a transformer with working and high voltage windings, the last of which is connected to a capacitor and a spark gap, characterized in that a bias winding is introduced for series connection with the primary winding of the power transformer with a saturable magnetic core of the power source electric arc.
EA200100142A 1999-06-18 2000-06-08 Method for excitation of an electric arc and devices therefor EA003341B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99112671/02A RU2155120C1 (en) 1999-06-18 1999-06-18 Process of initiation of electric arc and device for its realization
PCT/RU2000/000223 WO2001028730A1 (en) 1999-06-18 2000-06-08 Method for excitation of an electric arc and devices therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200100142A1 EA200100142A1 (en) 2002-04-25
EA003341B1 true EA003341B1 (en) 2003-04-24

Family

ID=20221224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200100142A EA003341B1 (en) 1999-06-18 2000-06-08 Method for excitation of an electric arc and devices therefor

Country Status (5)

Country Link
AU (1) AU5258800A (en)
EA (1) EA003341B1 (en)
RU (1) RU2155120C1 (en)
UA (1) UA52839C2 (en)
WO (1) WO2001028730A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111416522A (en) * 2020-04-05 2020-07-14 华中科技大学 Novel DSRD pulse power circuit

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109581210A (en) * 2018-09-18 2019-04-05 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 A kind of arc-chutes arcing contact ablation condition diagnosing assessment system and its method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1513408A (en) * 1974-10-18 1978-06-07 Messer Griesheim Gmbh Arrangement for stabilising or igniting a welding arc
RU2094939C1 (en) * 1995-01-11 1997-10-27 Лев Рашитович Айбатов Method for voltage conversion and gate voltage converter
RU2103125C1 (en) * 1996-08-02 1998-01-27 Юрий Дмитриевич Калашников Ac welding arc striker
RU2129330C1 (en) * 1994-03-15 1999-04-20 Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова Welding voltage converter

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94035139A (en) * 1994-09-20 1996-08-10 С.Н. Холин Voltage converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1513408A (en) * 1974-10-18 1978-06-07 Messer Griesheim Gmbh Arrangement for stabilising or igniting a welding arc
RU2129330C1 (en) * 1994-03-15 1999-04-20 Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова Welding voltage converter
RU2094939C1 (en) * 1995-01-11 1997-10-27 Лев Рашитович Айбатов Method for voltage conversion and gate voltage converter
RU2103125C1 (en) * 1996-08-02 1998-01-27 Юрий Дмитриевич Калашников Ac welding arc striker

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111416522A (en) * 2020-04-05 2020-07-14 华中科技大学 Novel DSRD pulse power circuit
CN111416522B (en) * 2020-04-05 2021-05-18 华中科技大学 Novel DSRD pulse power circuit

Also Published As

Publication number Publication date
EA200100142A1 (en) 2002-04-25
UA52839C2 (en) 2003-01-15
WO2001028730A1 (en) 2001-04-26
AU5258800A (en) 2001-04-30
RU2155120C1 (en) 2000-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0894349B1 (en) Method and apparatus for eliminating reflected energy due to stage mismatch in nonlinear magnetic compression module
JP6017046B2 (en) Ignition device for internal combustion engine
US9651016B2 (en) Ignition system for an internal combustion engine
JPH08132321A (en) Discharge excitation pulse laser device
JPS6056062B2 (en) Gate circuit of gate turn-off thyristor
CA2261316C (en) Ignition device for a discharge lamp and method for igniting a discharge lamp
RU2155120C1 (en) Process of initiation of electric arc and device for its realization
US7254938B2 (en) Power supply and transformer
Rim et al. Fast high-voltage pulse generation using nonlinear capacitors
JP2005160151A (en) High-voltage pulse generating circuit
JP2002530823A (en) Protection system in power modulator to protect connected load
RU2011493C1 (en) Method and device for producing electric arc
US6198646B1 (en) Commutation circuit for arresting and dissipating energy reflected from a magnetic pulse compression network
US12065996B2 (en) Method for creating a spark across a spark gap
KR100600451B1 (en) High-speed fulse generator having inductor energy storing type
RU2111378C1 (en) Spark ignition voltage supply device
WO2005041389A1 (en) Pulse generator circuit
RU2364745C1 (en) Method for modernisation of capacitor discharge ignition with continuous energy accumulation
SU428504A1 (en) DEVICE FOR LAUNCHING TIRISTORS
RU2138904C1 (en) Pulse generator using inductance power accumulators
Matsumura et al. Study of short-pulse compression circuit using a fast recovery diode
RU2072626C1 (en) Device for forming of discharge in gas (variants)
Min et al. A compact inductive type pulse generator using diodes As opening switch
RU2143172C1 (en) Pulse generator using inductance power accumulator
SU389642A1 (en) DEVICE FOR FOOD OF TWO GROUPS OF PULSE DISCHARGE LAMP

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KZ RU