UA52839C2 - Method of electric arc excitation, device for its implementation, circuit breaker for device of electric arc excitation (variants) and method of preparation of functioning of circuit breaker for device of electric arc excitation - Google Patents

Method of electric arc excitation, device for its implementation, circuit breaker for device of electric arc excitation (variants) and method of preparation of functioning of circuit breaker for device of electric arc excitation Download PDF

Info

Publication number
UA52839C2
UA52839C2 UA2001031786A UA200131786A UA52839C2 UA 52839 C2 UA52839 C2 UA 52839C2 UA 2001031786 A UA2001031786 A UA 2001031786A UA 200131786 A UA200131786 A UA 200131786A UA 52839 C2 UA52839 C2 UA 52839C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
voltage
current
electric arc
arc
excitation
Prior art date
Application number
UA2001031786A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Анатолій Павловіч Будьонний
Original Assignee
Анатолій Павловіч Будьонний
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 Анатолій Павловіч Будьонний filed Critical Анатолій Павловіч Будьонний
Publication of UA52839C2 publication Critical patent/UA52839C2/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)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Discharge Heating (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of electrical engineering. In order to excite an electric arc in a normal manner and melt contaminated and oxydized aluminium, steel and metal, the circuit breaker is disconnected from the output of a power supply and said output is supplied with an amplification voltage having the same polarity and being of a greater amplitude. A delayed voltage pulse of an opposing polarity to the power supply for said electric arc is transmitted in the arc interval. The rated value of said voltage exceeds the above-mentioned amplification voltage and has a shorter flank. The invention also relates to a device for exiting an electric arc, comprising an internal amplification voltage source, a blocking inductance and a long "cable-type" element The invention further relates to an improved excitation voltage pulse source and magnetic conductors, in addition to a method for the use and control thereof.

Description

Винаходи стосуються галузі електротехніки, а точніше, способу та пристроїв для живлення зварювальної дуги перемінного струму і допоміжної дуги плазмотрона, і може застосовуватися в апаратах, здатних зварювати окислений та заржавілий метал, сталь, нержавіючу сталь, алюміній й інші метали, зварювання яких апаратами перемінного струму раніше вважалося неможливим.The inventions relate to the field of electrical engineering, and more specifically, to the method and devices for powering an alternating current welding arc and an auxiliary plasmatron arc, and can be used in devices capable of welding oxidized and rusted metal, steel, stainless steel, aluminum and other metals, which are welded by alternating current devices previously thought impossible.

Електрична дуга була відкрита випадково Петровим, а потім Деві. Проте сутність явищ не була зрозуміла ними вірно. Навіть зараз розрахунки електричних ланцюгів з негативним опором складні, хоча й можуть вважатися освоєними для інженерів високого рівня. Дуга має вольтамперну характеристику 5-типу і стійка тільки при живленні від джерела струму з індуктивним або достатньо великим активним опором. Підключе ння паралельно дузі (особливо при малих струмах) конденсатора досить великої ємності неминуче зриває дугу.The electric arc was discovered by accident by Petrov and then by Devi. However, the essence of the phenomena was not understood correctly by them. Even now, the calculations of electrical circuits with negative resistance are difficult, although they can be considered mastery for high-level engineers. The arc has a 5-type volt-ampere characteristic and is stable only when fed from a current source with inductive or sufficiently large active resistance. Connecting a capacitor with a sufficiently large capacity in parallel with the arc (especially at low currents) inevitably breaks the arc.

Дуга змінного струму, відкрита Яблочковим, з індуктивним обмежувачем струму, потужність на якому не розсіюється, складна щодо сприймання. Момент зміни знака струму з розривом дуги досліджений недостатньо. "Осцилятор", винайдений Вологдіним у тридцяті роки, залишився чисто емпіричним винаходом, незважаючи на своє широке застосування. Запуск дуги іскрою з першого імпульсу на холодну деталь не досліджений. До цього часу просто не було апаратів, здатних його здійснити. Деякі положення, що вважалися загальноприйнятими, виявилися просто помилковими.The alternating current arc, discovered by Yablochkov, with an inductive current limiter, on which the power is not dissipated, is difficult to perceive. The moment of changing the sign of the current with an arc break has not been sufficiently investigated. The "oscillator", invented by Vologdin in the thirties, remained a purely empirical invention, despite its wide application. The initiation of an arc by a spark from the first pulse on a cold part has not been investigated. Until now, there were simply no devices capable of carrying it out. Some provisions that were considered generally accepted turned out to be simply wrong.

Так, рекомендації використовувати для запуску імпульси з енергією 1Дж і більше, здаються дивними, якщо в наших апаратах енергія імпульсу вимірюється міліджоулями. Можна зрозуміти це положення, якщо врахувати, що була відсутня електронна апаратура, яка дозволяє реєструвати однократні процеси в діапазоні часу, що розпочинається частками наносекунди.Yes, the recommendations to use pulses with an energy of 1J or more for starting seem strange, if in our devices the pulse energy is measured in millijoules. This position can be understood if we consider that there was no electronic equipment that allows recording single processes in the time range starting with fractions of a nanosecond.

Іскровий розряд 1 - Змм при напрузі 5 - 15КВ виникає за десяті частки наносекунди в каналі шириною одиниці мікрон з температурою 100000К і вище (характерний фіолетовий колір). Тиск 500атм. Енергоємність такої плазми перевершує у 100 разів і більше тротиловий еквівалент. Ударна хвиля розширює канал зі швидкістю біля 10мкм у наносекунду (10000м/с). Температура спадає до 8 - 6 тис. К, характерних для дугового розряду (білий колір). Тепловміст такої плазми ЗмДж/мм3. Провідність плазми 1500Сим/м. Теплопровідність повітря (азоту) Х. - 0,0255 для Т - 27ЗК іх - 0,151 для Т - 5000К. Теплопровідність плазми 7. - 4 для більш високих температур, тобто перевищує теплопровідність повітря більше, ніж на два порядки. Ці числові дані важливі для розуміння статики та динаміки дуги.A spark discharge of 1 - Zmm at a voltage of 5 - 15 kV occurs in tenths of a nanosecond in a channel with a width of one micron with a temperature of 100,000 K and higher (characteristic purple color). Pressure 500 atm. The energy capacity of such plasma is 100 times or more higher than the TNT equivalent. The shock wave expands the channel at a speed of about 10 μm 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 plasma is ZmJ/mm3. Plasma conductivity is 1500Sym/m. Thermal conductivity of air (nitrogen) X. - 0.0255 for T - 27ZK and - 0.151 for T - 5000K. The thermal conductivity of plasma is 7. - 4 for higher temperatures, that is, it exceeds the thermal conductivity of air by more than two orders of magnitude. These numerical data are important for understanding arc statics and dynamics.

У стаціонарному (статичному) стані тепловиділення від струму провідності точно дорівнює тепловідводу.In a stationary (static) state, the heat release from the conduction current is exactly equal to the heat dissipation.

Форма тіла дуги може бути винайдена спільним розв'язанням рівнянь теплопровідності та електропровідності за очевидних граничних умов. Обидві вони різко залежать від температури, тобто рівняння є нелінійними. Як зазначено вище, теплопровідність плазми більше, ніж на два порядки перевищує теплопровідність повітря, електропровідність плазми наведена вище, а повітря взагалі є ізолятором. Аналогічна (але більш проста) задача була розв'язана у 1950 році під керівництвом А.Д. Сахарова (журнал "Природа", Ме 8,1990 р., статтяThe shape of the arc body can be found by jointly solving the equations of thermal conductivity and electrical conductivity under obvious boundary conditions. Both of them strongly depend on temperature, that is, the equations are non-linear. As mentioned above, the thermal conductivity of plasma is more than two orders of magnitude higher than the thermal conductivity of air, the electrical conductivity of plasma is higher, and air is generally an insulator. A similar (but simpler) problem was solved in 1950 under the leadership of A.D. Sakharov ("Nature" magazine, May 8, 1990, article

Ю.А. Романова "Отец советской водородной бомбь!").Yu.A. Romanov "Father of the Soviet hydrogen bomb!").

Тому описання збудження зварювальної дуги в літературі не відповідають дійсності.Therefore, descriptions of welding arc excitation in the literature do not correspond to reality.

Відомі джерела живлення електричної дуги з трансформатором, що насичується, і струмообмежувальним дроселем в первинному ланцюзі (50) Ме 1839648, 21.09.90 р.).Known electric arc power sources with a saturable transformer and a current-limiting choke in the primary circuit (50) Me 1839648, 21.09.90).

Збудження дуги в них здійснюється імпульсами високої напруги, що виробляються з фронту напруги при виході магнітопроводу з насичення. Осцилограми показують, що дуга збуджується не чітко, тільки від третього-четвертого імпульсу з цугу імпульсів, що виникають через 5О0мкс, відбувається збудження.Excitation of the arc in them is carried out by high voltage pulses produced from the voltage front when the magnetic circuit exits saturation. The oscillograms show that the arc is not excited clearly, only from the third-fourth pulse from the train of pulses that occur after 5O0μs, excitation occurs.

Відомо спосіб збудження електричної дуги, при якому перед подачею імпульсу збудження на дуговий проміжок закорочують вихід джерела живлення електричної дуги на час наростання струму короткого замикання до рівня стабільного струму дуги, і пристрій для збудження електричної дуги, що містить джерело імпульсів збудження, тримач електрода, клему заземлення, джерело живлення електричної дуги, паралельно шинам якого підключені блокувальний конденсатор і ключ з пороговим елементом (НИ Мо 2011493, 27.07.1991 р.).A method of electric arc excitation is known, in which, before applying an excitation pulse to the arc gap, the output of the electric arc power source is short-circuited for the time of the rise of the short-circuit current to the level of a stable arc current, and an electric arc excitation device containing a source of excitation pulses, an electrode holder, a terminal grounding, the power source of the electric arc, the blocking capacitor and the key with the threshold element are connected in parallel to the buses (NI Mo 2011493, 07/27/1991).

У відомих винаходах пропонується коротко замикати джерело живлення з еквівалентним індуктивним вихідним опором і витримувати його замкненим до наростання струму в індуктивності до рівня, достатнього для підтримання струму дуги, потім розмикати і подавати імпульс збудження. Практика свідчить, що такі збуджувачі забезпечують збудження зварювальної дуги з першого імпульсу дистанційно, на відстані 0,5 - 1мм від деталі.In known inventions, it is proposed to short-circuit a power source with an equivalent inductive output resistance and keep it closed until the current in the inductor rises to a level sufficient to maintain the arc current, then open it and apply 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.

Осцилографічні спостереження показують, що у перші наносекунди після проходження іскри напруга на дуговому проміжку знижується з 7 - 5КВ (це і є напруга іскри) до напруги порядку 500 - З00В, а потім за десяті частки мікросекунди знижується до 150 - 70В. Далі вона повинна знизитися до напруги 208, характерної для дуги, за час в одиниці мікросекунд. Проте вона зберігає 150 - 708 на час у десяті частки мілісекунди. Якщо напруга джерела живлення в момент збудження становить 35 - 50В, то напруга на дузі зменшує струм індуктивного джерела і збудження може не відбутися. Причини такого поводження напруги на дузі невідомі.Oscillographic observations show that in the first nanoseconds after the passage of the spark, the voltage on the arc gap decreases from 7-5KV (this is the voltage of the spark) to a voltage of the order of 500-300V, and then decreases to 150-70V in tenths of a microsecond. Then it should decrease to the voltage 208, characteristic of the arc, in a time in units of microseconds. However, it stores 150 - 708 for a time in tenths of a millisecond. If the voltage of the power source at the moment of excitation is 35 - 50V, then the voltage on the arc reduces the current of the inductive source and excitation may not occur. The reasons for this behavior of the arc voltage are unknown.

Було підмічено, що це має місце у випадку забрудненої та окисленої деталі. Хоча іскра й виникає на відстані 2 - Змм від деталі, дуга не спалахує, доки не станеться торкання, тому що основний спад напруги відбувається у вузькому пробитому каналі окислу з енергоємністю порядку 10Дж/мм3. В основу винаходу покладена задача розробки способу і пристрою, здатних забезпечити нормальний процес збудження дуги і зварювання забрудненого та окисленого металу, сталі, алюмінію і т.п.This has been observed to occur in the case of a contaminated and oxidized part. Although the spark occurs at a distance of 2 mm from the part, the arc does not ignite until contact occurs, because the main voltage drop occurs in a narrow, pierced oxide channel with an energy capacity of the order of 10 J/mm3. The invention is based on the task of developing a method and device capable of ensuring the normal process of arc excitation and welding of contaminated and oxidized metal, steel, aluminum, etc.

Ця задача вирішується тим, що у способі збудження електричної дуги, при якому перед подачею на дуговий проміжок імпульсу напруги збудження закорочують вихід джерела живлення електричної дуги на час наростання струму короткого замикання до рівня стабільного струму дуги, відповідно до винаходу, після досягнення струму короткого замикання рівня стабільного струму дуги до виходу джерела живлення електричної дуги подають форсуючу напругу такої ж полярності, що перевищує напругу джерела живлення, після чого на дуговий проміжок подають із затримкою у часі імпульс напруги збудження зворотної полярності стосовно джерела живлення - електричної дуги, який перевищує за номіналом форсуючу напругу та має укорочену тривалість фронту, при цьому час затримки імпульсу напруги збудження обирають в діапазоні від З до Зб0Оонсек, а відношення часу затримки імпульсу напруги збудження до тривалості його фронту складає 1 - 30, крім того, форсуючу напругу формують шляхом трансформації енергії джерела живлення з ланцюга, який її закорочує, а імпульс напруги збудження формують шляхом трансформації енергії джерела живлення з ланцюга, який його закорочує.This problem is solved by the fact that in the method of excitation of an electric arc, in which, before applying an excitation voltage pulse to the arc gap, the output of the power source of the electric arc is short-circuited during the rise of the short-circuit current to the level of the stable arc current, according to the invention, after the short-circuit current reaches the level of a stable arc current, a forcing voltage of the same polarity, which exceeds the voltage of the power source, is applied to the output of the power source of the electric arc, after which a pulse of the excitation voltage of the reverse polarity with respect to the power source - the electric arc, which exceeds the nominal forcing voltage, is applied to the arc gap with a time delay and has a shortened front duration, while the delay time of the excitation voltage pulse is chosen in the range from З to Зб0Оонsec, and the ratio of the delay time of the excitation voltage pulse to the duration of its front is 1 - 30, in addition, the forcing voltage is formed by transforming the energy of the power source from of the circuit that short-circuits it, and the excitation voltage pulse is formed by transforming the energy of the power source from the circuit that short-circuits it.

Поставлена задача вирішується також тим, що в пристрій для збудження електричної дуги, який містить джерело імпульсів напруги збудження, першу і другу клеми дугового проміжку, джерело живлення електричної дуги, паралельно якому підключені блокувальний конденсатор і ключ з пороговим елементом, відповідно до винаходу, уведені джерело внутрішньої форсуючої напруги, блокувальний дросель і елемент "довга лінія", при цьому джерело внутрішньої форсуючої напруги з'єднане згідно з джерелом живлення електричної дуги, джерело імпульсів напруги збудження з'єднане з джерелом живлення електричної дуги зустрічно одним своїм виводом - через блокувальний дросель, а другим - безпосередньо, і через елемент "довга лінія" виводи джерела імпульсів напруги збудження підключені до першої і другої клем дугового проміжку, при цьому джерело внутрішньої форсуючої напруги може бути виконане у вигляді послідовно з'єднаних ключового елемента, елементів опору та індуктивності і ємнісного джерела напруги.The task is also solved by the fact that in the device for exciting the electric arc, which contains a source of excitation voltage pulses, 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, a source is introduced of the internal forcing voltage, the blocking choke and the "long line" element, while the source of the internal forcing voltage is connected according to the power source of the electric arc, the source of excitation voltage pulses is connected to the power source of the electric arc oppositely by one of its outputs - through the blocking choke, and the second - directly, and through the "long line" element, the terminals of the excitation voltage pulse source are connected to the first and second terminals of the arc gap, while the source of the internal forcing voltage can be made in the form of a series-connected key element, elements of resistance and inductance and capacitive voltage sources.

Крім того, для підсилення ефекту в ключ для пристрою збудження електричної дуги, що містить конденсатор, насичуваний магнітопровід з робочою обмоткою, один вивід якої з'єднаний з входом магнітного ключа, а інший вивід - через конденсатор з виходом, відповідно до винаходу, введена обмотка зміщення для послідовного з'єднання з первинною обмоткою силового трансформатора з насичуваним магнітопроводом джерела живлення електричної дуги.In addition, to enhance the effect in a key for an electric arc excitation device containing a capacitor, a saturable magnetic wire with a working winding, one terminal of which is connected to the input of the magnetic key, and the other terminal is connected through a capacitor with an output, according to the invention, a winding is introduced offset for series connection with the primary winding of a power transformer with a saturable magnetic core of an electric arc power source.

Крім того, в одному з варіантів в ключ для пристрою збудження електричної дуги, що містить конденсатор, розрядник, насичуваний магнітопровід трансформатора з робочою і високовольтною обмотками, до останньої з яких підключений конденсатор і розрядник, відповідно до винаходу, введена обмотка зміщення для послідовного з'єднання з первинною обмоткою силового трансформатора з насичуваним магнітопроводом джерела живлення електричної дуги.In addition, in one of the turnkey options for an electric arc excitation device containing a capacitor, a discharger, a saturable magnet wire of a transformer with working and high-voltage windings, to the latter of which a capacitor and a discharger are connected, according to the invention, a displacement winding is introduced for a series of connection with the primary winding of a power transformer with a saturable magnetic core of an electric arc power source.

Крім того, переважно у способі підготовки до спрацьовування ключа пристрою збудження електричної дуги, виконаного у вигляді каскадного ланцюжка з п-магнітних ключів, що включає встановлення магнітопроводу і-го ключа у вихідний стан намагнічування, відповідно до винаходу, для спрацьовування і-го магнітного ключа подають струм зміщення від (і-2)-го магнітного ключа і струм перешкодозахисту від (і-3)-го магнітного ключа.In addition, preferably in the method of preparing the key for activation of the electric arc excitation device, made in the form of a cascade chain of p-magnetic keys, which includes setting the magnetic circuit of the i-th key in the initial state of magnetization, according to the invention, for the activation of the i-th magnetic key supply the bias current from the (i-2) magnetic key and the jamming current from the (i-3) magnetic key.

Суть винаходу полягає у тому, що за рахунок уведення вищеописаних елементів і зв'язків між ними створюються умови для збудження дуги, а саме за час проходження негативного імпульсу довгою лінією і дуговим проміжком у блокувальному дроселі накопичується струм з полярністю, що збігається з полярністю майбутнього струму дуги, а джерело внутрішньої форсуючої напруги забезпечує значний струм дуги, необхідний для видалення ("випаровування") забруднених або окислених поверхонь.The essence of the invention is that due to the introduction of the above-described 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 that coincides with the polarity of the future current accumulates in the blocking choke arc, and the internal forcing voltage source provides the significant arc current necessary to remove ("vaporize") contaminated or oxidized surfaces.

Суть винаходу для способу підготовки магнітного ключа до спрацьовування полягає у тому, що на обмотку перешкодозахисту і-го магнітного ключа подають імпульс струму раніше надходження перешкоди від (і-3)-го магнітного ключа і закінчують одночасно із закінченням цієї перешкоди.The essence of the invention for the method of preparing the magnetic key for activation is that the winding of the interference protection of the i-th magnetic key is supplied with a current pulse before the arrival of the interference from the (i-3)-th magnetic key and ends simultaneously with the end of this interference.

Надалі винахід пояснюється описом прикладів його здійснення і кресленнями, що додаються.Further, the invention is explained by the description of examples of its implementation and the attached drawings.

На фіг.1 подана функціональна схема запропонованого пристрою, на фіг.2 - еквівалентна схема в момент закінчення проходження іскри, на фіг.З - форма тіла дуги в момент закінчення іскри, на фіг.4 - часові діаграми для струмів і напруг дуги, на фіг.5 - принципова електрична схема першого варіанта запропонованого пристрою, на фіг.6 - пристрій для збудження допоміжної дуги плазмотрона, на фіг.7 - осцилограми роботи варіанта пристрою, поданого на фіг.5, і часові діаграми стабілізації, на фіг.8, 9 ії 10 - принципові електричні схеми другого, третього і четвертого варіантів запропонованого пристрою, на фіг.11 - варіанти виконання магнітних ключів, на фіг.12 - п'ятий варіант запропонованого пристрою, на фіг.13 - принципова електрична схема електронного ключа, на фіг.14, 15 і 16 - шостий, сьомий і восьмий варіанти запропонованого пристрою, на фіг.17 - принципова електрична схема приставки для зменшення зварювального струму (баластового індуктора).Fig. 1 shows the functional diagram of the proposed device, Fig. 2 shows the equivalent circuit at the end of the spark passage, Fig. 3 shows the shape of the arc body at the end of the spark, Fig. 4 shows the time diagrams for arc currents and voltages, Fig. 5 - the schematic electrical diagram of the first version of the proposed device, Fig. 6 - a device for exciting the auxiliary arc of the plasmatron, Fig. 7 - oscillograms of the version of the device shown in Fig. 5, and time diagrams of stabilization, Fig. 8, 9 and 10 - schematic electrical diagrams of the second, third and fourth variants of the proposed device, in Fig. 11 - versions of magnetic keys, in Fig. 12 - the fifth variant of the proposed device, in Fig. 13 - a schematic electrical diagram of an electronic key, in fig. 14, 15 and 16 - the sixth, seventh and eighth variants of the proposed device, fig. 17 - the basic electrical diagram of the attachment for reducing the welding current (ballast inductor).

Пристрій (фіг.1) містить джерело 1 імпульсів напруги збудження, першу і другу клеми 2 і З дугового проміжку, джерело 4 живлення електричної дуги, паралельно шинам 5, 6 якого підключені блокувальний конденсатор 7 і ключ 8 з пороговим елементом. Крім того, пристрій містить джерело 9 внутрішньої форсуючої напруги, блокувальний дросель 10 і елемент 11 "довга лінія".The device (Fig. 1) contains a source 1 of excitation voltage pulses, the first and second terminals 2 and C of the arc gap, a source 4 of electric arc power supply, parallel to the buses 5, 6 of which the blocking capacitor 7 and the key 8 with the threshold element are connected. In addition, the device contains a source 9 of the internal forcing voltage, a blocking choke 10 and an element 11 "long line".

Виводи джерела 9 внутрішньої форсуючої напруги підключені згідно до шин 5 і б джерела 4 живлення електричної дуги, перший вивід джерела 1 імпульсів напруги збудження з'єднаний через блокувальний дросель 10 зустрічно з першою шиною 5 джерела 4 живлення електричної дуги, другий вивід - з другою шиною б джерела 4 живлення електричної дуги безпосередньо, а перший і другий виводи джерела 1 імпульсів напруги збудження підключені через елемент 11 "довга лінія" до тримача електрода - першої клеми 2 і другої клеми З (земляної), відповідно.The outputs of the source 9 of the internal forcing voltage are connected according to the buses 5 and b of the source 4 of the electric arc power supply, the first output of the source 1 of the excitation voltage pulses is connected through the blocking choke 10 to the first bus 5 of the source 4 of the electric arc power supply, the second output is connected to the second bus b source 4 of electric arc power supply directly, and the first and second terminals of source 1 of excitation voltage pulses are connected through element 11 "long line" to the electrode holder - the first terminal 2 and the second terminal C (ground), respectively.

Елемент 11 "довга лінія" характеризується хвильовим опором 150 - 300Ом і затримкою 4нс на 1 метр довжини. Елемент 11 виконаний у вигляді зварювальних кабелів.Element 11 "long line" is characterized by a wave resistance of 150 - 300 Ohms and a delay of 4 ns per 1 meter of length. Element 11 is made in the form of welding cables.

Ключ 8 з пороговим елементом для пристрою збудження електричної дуги може бути виконаний електронним (фіг.13) або магнітним (фіг.5) і містити ключовий елемент 12 та елементи 13, 14, 15 індуктивності, опору і ємності, відповідно.The key 8 with a threshold element for the electric arc excitation device can be electronic (Fig. 13) or magnetic (Fig. 5) and contain a key element 12 and elements 13, 14, 15 of inductance, resistance and capacity, respectively.

Джерело 9 внутрішньої форсуючої напруги може містити ключовий елемент 16 (або комутуватися іншими ключами), елементи 17 і 18 опору та індуктивності, відповідно, і ємнісне джерело 19 напруги.The source 9 of the internal forcing voltage may contain a key element 16 (or be switched by other keys), elements 17 and 18 of resistance and inductance, respectively, and a capacitive voltage source 19.

Джерело 1 імпульсів напруги збудження може містити ключовий елемент 20 (або комутуватися іншими ключами), елемент 21 індуктивності і ємнісне джерело 22 напруги, зворотної полярності.The source 1 of excitation voltage pulses may contain a key element 20 (or be switched by other keys), an inductance element 21 and a capacitive voltage source 22 of reverse polarity.

Тіло 23 дуги (фіг.3) з проміжком в одиниці мікрон торкається по колу холодного електрода (клема 2), де йде тепловідвід і спад напруги 6 - 108, в середній частині тіла 23 дуги розширене і спад напруги мінімальний.The body 23 of the arc (Fig. 3) with a gap of one micron touches the cold electrode (terminal 2) around the circle, where there is a heat sink and a voltage drop of 6 - 108, in the middle part of the body 23 the arc is expanded and the voltage drop is minimal.

Увесь спад напруги йде у вузькій ділянці окислу 24, що випарився від іскрового розряду по каналу розряду.The entire voltage drop occurs in a narrow area of oxide 24, which evaporated from the spark discharge along the discharge channel.

Принципова електрична схема першого варіанта запропонованого пристрою (фіг.5) містить джерело 4 живлення електричної дуги, що включає шини 25, 26 мережі змінної напруги, вимикач 27, трансформатор з насичувальним магнітопроводом 28, первинною обмоткою 29, вторинною обмоткою 30, обмоткою 31 збудження з активним опором 32.The schematic electrical diagram of the first version of the proposed device (Fig. 5) contains a power source 4 of the electric arc, which includes buses 25, 26 of the alternating voltage network, a switch 27, a transformer with a saturating magnetic circuit 28, a primary winding 29, a secondary winding 30, an excitation winding 31 with active resistance 32.

Ключ 8 виконаний магнітним на магнітопроводі, що насичується, з робочою обмоткою 33, резистором 34 і з обмоткою 35 зміщення. Крім того, ключ 8 містить конденсатор 15, трансформатор 36 з обмотками 37 і 38, робочою і зміщення, відповідно.The key 8 is made of a magnet on a saturating magnetic circuit, with a working winding 33, a resistor 34 and a bias winding 35. In addition, the key 8 contains a capacitor 15, a transformer 36 with windings 37 and 38, working and displacement, respectively.

Функцію порогового елемента ключа 8 виконує вольтсекундна площа, що реагує на інтеграл напруги.The function of the threshold element of key 8 is performed by a volt-second area that responds to the voltage integral.

Допоміжна обмотка 39 трансформатора 36 з ємнісним джерелом 19 і елементом 17 опору утворюють джерело 9 внутрішньої форсуючої напруги.The auxiliary winding 39 of the transformer 36 with the capacitive source 19 and the resistance element 17 form the source 9 of the internal forcing voltage.

Джерело 1 імпульсів напруги збудження може містити високовольтну обмотку 40 трансформатора 36, ємнісне джерело 22 напруги зворотної полярності стосовно напруги на шинах 5, б, ключовий елемент 20 у вигляді розрядника і елемент 21 індуктивності, роль якого виконує індуктивність монтажного проводу.The source 1 of excitation voltage pulses may contain a high-voltage winding 40 of the transformer 36, a capacitive voltage source 22 of the reverse polarity with respect to the voltage on the buses 5, b, a key element 20 in the form of a discharger and an inductance element 21, the role of which is performed by the inductance of the mounting wire.

Можливий варіант виконання блокувального дроселя 10 у вигляді вторинної обмотки 41 трансформатора, що має первинну обмотку 42.A variant of the blocking choke 10 in the form of a secondary winding 41 of a transformer having a primary winding 42 is possible.

Пристрій для збудження допоміжної дуги плазмотрона (фіг.б6) містить джерело 4 живлення електричної дуги (допоміжної дуги) плазмотрона, що включає шини 25, 26 мережі змінної напруги, трансформатор з магнітопроводом 28, що насичується, первинною обмоткою 29 і вторинною обмоткою 30 та силовою обмоткою 43 живлення основної дуги плазмотрона, а також дросель 44.The device for exciting the auxiliary arc of the plasmatron (Fig. b6) contains a power source 4 of the electric arc (auxiliary arc) of the plasmatron, which includes buses 25, 26 of the alternating voltage network, a transformer with a magnetic circuit 28 that is saturated, a primary winding 29 and a secondary winding 30 and a power winding 43 for powering the main arc of the plasmatron, as well as choke 44.

Крім того, пристрій містить джерело 1 імпульсів напруги збудження, ключ 8 з пороговим елементом, джерело 9 внутрішньої формуючої напруги, блокувальний конденсатор 7, блокувальний дросель 10, елемент 11 "довгої лінії"? першу, другу клеми 2 і 3 електричної дуги (допоміжної дуги плазмотрона) і клему 45 заземлення основної дуги.In addition, the device contains a source 1 of excitation voltage pulses, a key 8 with a threshold element, a source 9 of the internal shaping voltage, a blocking capacitor 7, a blocking choke 10, an element 11 of the "long line"? the first, second terminals 2 and 3 of the electric arc (auxiliary plasmatron arc) and terminal 45 of the grounding of the main arc.

Інший варіант запропонованого пристрою, зображений на фіг.8, додатково містить магнітний ключ, що укорочує тривалість імпульсу, включаючий магнітопровід 46, що насичується, з обмотками 47 і 48, відповідно, зміщення та робочою, і конденсатор 49.Another version of the proposed device, shown in Fig. 8, additionally contains a magnetic key that shortens the duration of the pulse, including a magnetic wire 46 that is saturated, with windings 47 and 48, respectively, displacement and working, and a capacitor 49.

У варіанті запропонованого пристрою, зображеного на фіг.9, ключовий елемент 12 повинен бути виконаний немагнітним, переважно транзисторним, здатним тримати напругу обох полярностей і переривати постійний струм. У цьому випадку можливе використання індуктивного нагромаджувача 50, підключеного через послідовний ланцюг з резистора 51 і конденсатора 49 до виводу обмотки 37.In the version of the proposed device, shown in Fig. 9, the key element 12 should be made non-magnetic, preferably transistor, capable of holding the voltage of both polarities and interrupting the direct current. In this case, it is possible to use an inductive accumulator 50, connected through a series circuit from a resistor 51 and a capacitor 49 to the output of the winding 37.

У варіанті запропонованого пристрою, зображеного на фіг.10, використані магнітний ключ з магнітопроводом 52, робочою обмоткою 53, обмоткою 54 зміщення і конденсатором 55, магнітний ключ з магнітопроводом 56, робочою обмоткою 57, підвищувальною обмоткою 58, обмоткою 59 зміщення і конденсатором 60, магнітний ключ з магнітопроводом 61, робочою обмоткою 62, підвищувальною обмоткою 63, обмоткою 64 зміщення і конденсатором 65, і магнітний ключ з магнітопроводом 66, робочою обмоткою 67, підвищувальною обмоткою 68, обмоткою 69 зміщення і конденсатором 22.In the version of the proposed device shown in Fig. 10, a magnetic key with a magnetic circuit 52, a working winding 53, a displacement winding 54 and a capacitor 55, a magnetic key with a magnetic circuit 56, a working winding 57, a boosting winding 58, a displacement winding 59 and a capacitor 60 are used. a magnetic key with a magnetic circuit 61, a working winding 62, a boosting winding 63, a biasing winding 64 and a capacitor 65, and a magnetic key with a magnetic circuit 66, a working winding 67, a boosting winding 68, a biasing winding 69 and a capacitor 22.

Крім того, використаний зарядний магнітний ключ з робочою обмоткою 70 і обмоткою 71 зміщення, а також контур зміщення з резистором 34, дроселем 72 фільтра і обмотками 73 - 77 зміщення з належністю їх до відповідних вищезазначених магнітних ключів.In addition, a charging magnetic key with a working winding 70 and a bias winding 71 is 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 above-mentioned magnetic keys.

У нижній частині фіг.10 поданий варіант контуру зміщення без включення його в схему, де елемент 78 являє собою не резистор 34, а опір замкнутого провідника, що проходить через дросель 72 фільтра, зазначені обмотки 73 - 77 зміщення і виток 79 на магнітопроводі 46.In the lower part of Fig. 10, a version of the displacement circuit is presented without including it in the scheme, where the element 78 is not a resistor 34, but the resistance of a closed conductor passing through the choke 72 of the filter, the indicated windings 73 - 77 of the displacement and the turn 79 on the magnetic circuit 46.

На фіг.11 подані різні варіанти з'єднання магнітних ключів і діаграми, що пояснюють їх роботу.Fig. 11 shows various options for connecting magnetic keys and diagrams explaining their operation.

На фіг.12 зображений варіант вмикання запропонованого пристрою.Fig. 12 shows a variant of turning on the proposed device.

Електронний ключ (фіг.13) містить випрямний міст на діодах 80 - 83, вхідна діагональ якого підключена до шин 5, 6 джерела живлення, до яких підключений варистор 84. У вихідну діагональ вищезазначеного моста включений послідовний ланцюг з К-Е переходу транзистора 85, резистор 86, емітерна обмотка 87 базового трансформатора 88 і емітерна обмотка 89 прискорювального трансформатора 90.The electronic key (Fig. 13) contains a rectifier bridge on diodes 80 - 83, the input diagonal of which is connected to buses 5, 6 of the power source, to which the varistor 84 is connected. The output diagonal of the above-mentioned bridge includes a series circuit with the K-E transition of the transistor 85, resistor 86, emitter winding 87 of the base transformer 88 and emitter winding 89 of the accelerating transformer 90.

До емітер-базового ланцюга транзистора 85 підключені базова обмотка 91 базового трансформатора 88, резистор 92 і послідовний ланцюг з діодів 93, 94 та базової обмотки 95 прискорювального трансформатора 90.The base winding 91 of the base transformer 88, resistor 92 and a series circuit of diodes 93, 94 and the base winding 95 of the accelerating transformer 90 are connected to the emitter-base circuit of the transistor 85.

До бази транзистора 85 підключений зворотний діод 96, а також пороговий елемент на тиристорі 97, конденсаторі 98 і ланцюзі резисторів 99 - 102. Крім того, у схемі використаний захисний конденсатор 103.A reverse diode 96 is connected to the base of the transistor 85, as well as a threshold element on a thyristor 97, a capacitor 98 and a chain of resistors 99 - 102. In addition, a protective capacitor 103 is used in the scheme.

Поданий на фіг.14 варіант запропонованого пристрою вимагає використання електронного ключа.The version of the proposed device shown in Fig. 14 requires the use of an electronic key.

Поданий на фіг.15 варіант запропонованого пристрою також вимагає використання електронного ключа з індуктивним нагромаджувачем 104, відокремлених від трансформатора з магнітним осердям 36 послідовним ланцюгом на резисторі 105 і конденсаторі 106.The version of the proposed device shown in Fig. 15 also requires the use of an electronic key with an inductive accumulator 104, separated from a transformer with a magnetic core 36 by a series circuit on a resistor 105 and a capacitor 106.

Поданий на фіг.1б6 варіант запропонованого пристрою вимагає використання електронного ключа, індуктивного нагромаджувача 104, укорочувальних магнітних ключів, що дозволяє уникнути використання розрядника.The version of the proposed device shown in Fig. 1b6 requires the use of an electronic key, an inductive accumulator 104, and shortening magnetic keys, which avoids the use of a discharger.

На фіг.17. показано варіант запропонованого пристрою з використанням приставки для зварювання малим струмом.In Fig. 17. a variant of the proposed device using a low-current welding attachment is shown.

Приставка містить дросель 107 з обмоткою 108, паралельно якій включені захисний конденсатор 109 і послідовний ланцюг з резистора 110 та конденсатора 111, і клеми 112 - 115.The attachment contains a choke 107 with a winding 108, parallel to which a protective capacitor 109 and a series circuit of a resistor 110 and a capacitor 111, and terminals 112 - 115 are included.

Для правильного розуміння суті запропонованого способу наведемо наше розуміння процесу збудження дуги. Проходження іскри створює канал шириною в одиниці мікрон, стійкий у поздовжньому напрямку. Струм,For a correct understanding of the essence of the proposed method, we will present our understanding of the arc excitation process. The passage of the spark creates a channel with a width of one micron, which is stable in the longitudinal direction. Current,

що надходить в канал, рівномірно іонізує його і розширює, причому провідність дорівнює 1500Сим/м, а енергоємність - ЗмДж/мм3. Потім поведінка каналу визначається теплопроведенням до "холодних" електрода та деталі (тому що 1500К "холодні" до 8000К). Канал розбухає у середині, спад напруги і тепловиділення зменшуються, доки тепловідведення точно не зрівняється з тепловиділенням. В літературі це трактується як "контракція" (стиск) дуги у електродів. Розрахунки показують, що у електрода утворюється пляма з діаметром, пропорційним струму (плоска частина плазми на фіг.3 угорі). Спад напруги на плямі складає 8 - 108 в діапазоні струмів, і це - спад на плазмі, а не на контакті. Орієнтовно діаметр плями складає 0,1 - 0,2мм для струму 1А. Зауважимо, що увесь об'єм плазми на фіг.3 менше 1мм3, тобто там усього 5мДж енергії. Куб 1 х 1 х 1мм при - 1500Сим/м має провідність 1,5Сим, або спад 5В має місце при струмі 7,5А, в решту 2 х 88 поблизу контактів.that enters the channel, uniformly ionizes it and expands it, and the conductivity is equal to 1500Sym/m, and the energy capacity is ZmJ/mm3. Then the behavior of the channel is determined by heat conduction to the "cold" electrode and the part (because 1500K is "cold" to 8000K). The channel swells in the middle, the voltage drop and heat release decrease until the heat dissipation exactly equals the heat release. In the literature, this is interpreted as "contraction" (compression) of the arc at the electrodes. Calculations show that a spot is formed at the electrode with a diameter proportional to the current (the flat part of the plasma in Fig. 3 at the top). The voltage drop on the spot is 8 - 108 in the range of currents, and this is a drop on the plasma, not on the contact. The approximate diameter of the spot is 0.1 - 0.2 mm for a current of 1A. Note that the entire volume of plasma in Fig. 3 is less than 1 mm3, that is, there is only 5 mJ of energy. A cube of 1 x 1 x 1mm at - 1500Sym/m has a conductivity of 1.5Sym, or a drop of 5V occurs at a current of 7.5A, in the rest 2 x 88 near the contacts.

Реальні ж спади виявляються набагато більші на забруднених і окислених деталях. Здогадно, це викликане величезною теплоємністю випаровування окислу, що дорівнює 10Дж/мм, тобто у 3000 разів більше за теплоємність плазми. Тоді показаний на фіг.З отвір в окислі, пробитий іскровим розрядом, 0,1 х 0,1 х 0. 1мм, має провідність 0,15Сим, тобто 50В при струмі 7,5А і 2008 при струмі ЗОА, тобто саме він зумовлює спад напруги на дузі.Real declines are much larger on contaminated and oxidized parts. Presumably, this is caused by the huge heat capacity of vaporization of the oxide, which is equal to 10J/mm, that is, 3000 times more than the heat capacity of plasma. Then the hole in the oxide shown in Fig. 3, pierced by a spark discharge, 0.1 x 0.1 x 0.1 mm, has a conductivity of 0.15Sym, i.e. 50V at a current of 7.5A and 2008 at a current of ZOA, i.e. it is this that causes the decline voltage on the arc.

Збудження дуги за способом, що пропонується (див. фіг.1), розпочинається із замикання ключа 8 і витримки його протягом часу, коли струм в індуктивності джерела 4 живлення наростає до розрахункового струму удержання дуги. Таким чином, здійснюють закорочування виходу джерела 4 живлення електричної дуги на час наростання струму короткого замикання до рівня стабільного струму дуги.Excitation of the arc according to the proposed method (see Fig. 1) begins with closing the key 8 and holding it during the time when the current in the inductance of the power source 4 increases to the calculated arc retention current. Thus, the output of source 4 of electric arc power supply is shorted for the time of short-circuit current growth to the level of stable arc current.

Потім після розмикання закоротки виходу (клеми 5, 6) джерела 4 живлення електричної дуги до нього подають форсуючу напругу тієї ж полярності, але перевищуючу його значення.Then, after opening the output short circuit (terminals 5, 6), the 4 electric arc power sources supply it with a forcing voltage of the same polarity, but exceeding its value.

Після цього на дуговий проміжок (до тримача - клеми 2 електрода та земляної клеми 3) подають із затримкою у часі імпульс напруги збудження зворотної полярності стосовно джерела 4 живлення електричної дуги, що перевищує за номіналом вищевказану форсуючу напругу і має укорочену тривалість фронту.After that, an excitation voltage pulse of reverse polarity is applied to the arc gap (to the holder - electrode terminal 2 and ground terminal 3) with a time delay in relation to the electric arc power supply source 4, which exceeds the nominal forcing voltage indicated above and has a shortened front duration.

Час затримки вищевказаного імпульсу напруги збудження повинен бути в діапазоні від З до ЗО0Онсек, що визначено експериментально.The delay time of the above-mentioned excitation voltage pulse should be in the range from 3 to 300 seconds, which is determined experimentally.

Причому відношення часу затримки вищевказаного імпульсу збудження до тривалості його фронту повинне бути в діапазоні 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 цьому форсуючу напругу формують шляхом трансформації енергії джерела 4 живлення із ланцюга, який її закорочує. Імпульс напруги збудження також формують шляхом трансформації енергії джерела 4 живлення з ланцюга його закоротки.At the same time, the forcing voltage is formed by transforming the energy of the power source 4 from the circuit that short-circuits it. The excitation voltage pulse is also formed by transforming the energy of the power source 4 from its short-circuit circuit.

Пристрій працює наступним чином.The device works as follows.

Джерело 4 живлення (фіг.1) у момент збудження дуги являє собою джерело ЕДС "е" з еквівалентною вихідною індуктивністю (наприклад, вторинна обмотка зварювального трансформатора), а його вихідні клеми і 6 повинні бути шунтовані блокувальним конденсатором 7, що захищає ізоляцію трансформатора від дії високовольтного запускного імпульсу.The power source 4 (Fig. 1) at the moment of arc excitation is a source of EMF "e" with an equivalent output inductance (for example, the secondary winding of a welding transformer), and its output terminals and 6 must be shunted by a blocking capacitor 7, which protects the insulation of the transformer from actions of a high-voltage starting pulse.

При досягненні миттєвого значення напруги джерела 4 живлення порогового рівня ключ 8 замикається, в індуктивності джерела 4 живлення розпочинається наростання струму. До моменту, коли струм досягає рівня, достатнього для підтримання дуги, замикається ключ 16 джерела 9 з джерелом 19 напруги тієї ж полярності, що й у джерела 4, а збуджувальний імпульс має напругу джерела 22 зворотної полярності до напруги джерела 4, причому імпульсний дросель 10 принципово не насичується.When the instantaneous value of the voltage of the power source 4 reaches the threshold level, the switch 8 is closed, the current increases in the inductance of the power source 4. By the time the current reaches a level sufficient to maintain the arc, the key 16 of the source 9 is closed with the source 19 of the voltage of the same polarity as that of 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 basically not saturated.

Імпульс збудження зворотної полярності (припустімо, для виразності - негативної) надходить на вихід пристрою і через елемент 11 "довга лінія" поширюється до тримача електрода - клеми 2. Негативна напруга, наприклад, 7,5кВ, прикладена до правого кінця індуктивності блокувального дроселя 10, припустімо, його індуктивність дорівнює 5мкГн. Тоді в ньому наростає струм зліва направо по 1,5А кожної нс. Досягнувши кінця елемента 11 "довга лінія", імпульс відбивається, подвоюється за напругою. Припустімо, при цьому дуговий проміжок пробивається іскровим розрядом. Струм іскри при цьому негативний. Замикання іскровим розрядом відбивається і повертається до початку елемента 11 "довга лінія", і після декількох загасаючих циркуляцій в ланцюзі дроселя 10, елемента 11 і дугового проміжку встановлюється струм, що збігається з майбутнім струмом дуги. Можна бачити, що струм складає 20 - З0А. Утворюється тіло дуги, показане на фіг.3. Далі процес може бути ілюстрований еквівалентною схемою на фіг.2. На ній показані напруги і напрямки струмів.An excitation pulse of reverse polarity (suppose, for clarity - negative) arrives at the output of the device and through element 11 the "long line" spreads 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 choke 10, suppose its inductance is equal to 5μH. Then the current increases in it from left to right by 1.5A every ns. Having reached the end of element 11 "long line", the pulse is reflected, doubling in voltage. Suppose, in this case, the arc gap is broken by a spark discharge. At the same time, the spark current is negative. The spark discharge is reflected and returned to the beginning of the element 11 "long line", and after several fading circulations in the circuit of the choke 10, element 11 and the arc gap, a current coinciding with the future arc current is established. You can see that the current is 20 - 30A. The arc body shown in Fig. 3 is formed. Next, the process can be illustrated by the equivalent circuit in Fig.2. It shows voltages and current directions.

Ця схема описується системою диференціальних рівнянь: - 1 - їком ї- Їпом іпом - (Опом т Цуз)/Апом дО - д/г я іду о мІдт- а. іду оі/ої- (е - уз.This scheme is described by a system of differential equations: - 1 - ykom y- Yipom ipom - (Opom t Tsuz)/Apom dO - d/g I go about mIdta- a. I go oi/oi- (e - uz.

О іком/2 Ї - (уз - ОМком)/І ком о ід/ю ї - (ком - іпом г Нлом - и ФЛ діO icom/2 Y - (uz - OMkom)/I com o id/yu i - (com - ipom g Nlom - i FL di

О ком/0 Ї - Іком/Ском д Мпом/О Ї - - Іпом/Спом, де с - усталена напруга на дузі при "середніх" струмах, наприклад, 00 - 208; а - коефіцієнт, при товщині окислу 0,1мм, його енергоємності 10Дж/мм3 і провідності плазми 1500Сим/м а - 15;O kom/0 Y - Ikom/Skom d Mpom/O Y - - Ipom/Spom, where s is the steady voltage on the arc at "average" currents, for example, 00 - 208; a - coefficient, with an oxide thickness of 0.1 mm, its energy capacity 10 J/mm3 and plasma conductivity 1500Sym/m a - 15;

У - провідність плазми у каналі в окислі, Сим.Y is the conductivity of the plasma in the channel in the oxide, Sim.

Позначення елементів, струмів і напруг наведені на фіг.2. Для прикладу візьмемо: Ї - 600. 105Гн, І ком - 70.106Гн, І ді - 5. 109Гн, Ском - 140. 106Ф, Сом - 2,0. 109Ф, ВАплом- 10ОМм, е - 508.Designations of elements, currents and voltages are shown in Fig.2. For example, let's take: Y - 600. 105Hn, I com - 70.106Hn, I di - 5. 109Hn, Skom - 140. 106F, Som - 2.0. 109F, VAplom - 10Ωm, e - 508.

Початкові умови: ід (0) - ЗОА, М (0) - 010Сим, і(0) - 7А, іком (0) - 7А, ком (0) - 60В, пом (0) х 1208.Initial conditions: id (0) - ZOA, M (0) - 010Sym, i(0) - 7A, icom (0) - 7A, com (0) - 60V, pom (0) x 1208.

На фіг.4. наведене розв'язання рівнянь при зазначених параметрах. Можна бачити, що спочатку напруга дуги складає 3008 і струм підтримується струмом індуктивності І д. Він збігається за напрямком з майбутнім струмом дуги саме тому, що полярність імпульсу збудження зворотна до напруги джерела живлення. Якби було навпаки, то струм дуги повинен був би пройти через нуль, що уповільнило б встановлення потрібної провідності і могло б викликати розрив дуги, тобто запуск не міг відбутися. Важливим є те, що І ді виконаний ненасичувальним при збудженні (при роботі дуги струм складає сотні ампер і насичення неминуче), магнітопровід 41 повинен бути виконаний з повітряним зазором. Розрахунки варіантів за наведеною системою рівнянь дозволяють знайти оптимальну величину І ді. Як зазначено вище, "накопичення" струму залежить від часу підтримання високої напруги, поки імпульс пройде по лінії й повернеться відбитий.In Fig.4. the given solution of the equations with the specified parameters. It can be seen that initially the arc voltage is 3008 and the current is supported by the inductance current I d. It coincides in direction with the future arc current precisely because the polarity of the excitation pulse is opposite to the voltage of the power source. If it were the other way around, the arc current would have to pass through zero, which would slow down the establishment of the desired conductivity and could cause the arc to break, i.e. starting could not occur. It is important that the IC is made non-saturating during excitation (during arc operation, the current is hundreds of amperes and saturation is inevitable), the magnetic conductor 41 must be made with an air gap. Calculations of options according to the given system of equations allow finding the optimal value of I and i. As mentioned above, the "accumulation" of the current depends on the time of maintaining the high voltage until the pulse travels along the line and returns reflected.

Потім струм дуги з діапазону десятків ампер переходить в одиниці і підтримується струмом допоміжного ланцюжка. За цей час відбувається "перехоплення" струму і, який спочатку цілком виходить через індуктивність комутувального ключа Ід. Розв'язання системи рівнянь при різних параметрах елементів еквівалентної схеми та початкових умовах показує напрям зусиль для створення пристрою за способом, що пропонується.Then the arc current from the range of tens of amperes goes to units and is supported by the current of the auxiliary circuit. During this time, the current i is "intercepted", which initially comes entirely through the inductance of the switching key Id. The solution of the system of equations with different parameters of the elements of the equivalent circuit and initial conditions shows the direction of efforts to create the device according to the proposed method.

На фіг.5. показано принципову електричну схему першого варіанта запропонованого пристрою, призначеного для роботи з трансформатором з магнітопроводом 28, що насичується. Дросель у первинному ланцюзі і трансформатор з первинною обмоткою (вона ж обмотка дроселя) - сполучені. Магнітопровід дроселя та трансформатора, тобто суміщений, не насичується. Магнітопровід, на якому розташована вторинна обмотка трансформатора, має менший переріз і насичується на холостому ході. На магнітопроводі 28 є обмотки 29, 30, 31, відповідно, первинна, вторинна і збудження, намотані з боку вторинної обмотки 30. Як було наведено у прикладі розрахунку збудження, ємність комутувального конденсатора була 140мкф, що є неконструктивним. При використанні обмотки збудження відбувається трансформація ємності, у даному випадку вона зменшується до 2 - 5мкф. Але з'являється додаткова індуктивність в ланцюзі комутувального ключа через неповний зв'язок обмоток З1 і 30. З метою зменшення цієї індуктивності обмотка 31 збудження вмикається послідовно відповідно до вторинної обмотки 30, тобто має місце автотрансформаторне увімкнення.In Fig.5. shows the schematic electrical diagram of the first variant of the proposed device, designed to work with a transformer with a magnetic core 28, which is saturated. The choke in the primary circuit and the transformer with the primary winding (it is the choke winding) are connected. The magnet wire of the choke and the transformer, i.e. combined, does not saturate. The magnetic wire on which the secondary winding of the transformer is located has a smaller cross-section and is saturated at idle. On the magnetic circuit 28, there are windings 29, 30, 31, respectively, primary, secondary and excitation, wound on the side of the secondary winding 30. As was shown in the example of the excitation calculation, the capacity of the switching capacitor was 140 μF, which is non-constructive. When using the excitation winding, the capacitance is transformed, in this case it decreases to 2 - 5 μF. But an additional inductance appears in the switching key circuit due to the incomplete connection of the windings Z1 and 30. In order to reduce this inductance, the excitation winding 31 is switched on in series according to the secondary winding 30, that is, autotransformer switching takes place.

Як ключовий елемент 12 (на фіг.1) у даному пристрої використовується магнітний ключ, що має обмотки і 33, зміщення і робочу, відповідно. В цей ланцюг послідовно включається первинна обмотка 37 високовольтного трансформатора 36, що має обмотку зміщення 38 і вторинну обмотку 40. Паралельно цій обмотці включене ємнісне джерело 22 напруги у вигляді конденсатора, а як ключовий елемент 20 збудження використаний розрядник. Допоміжний резистор елемента 17 опору і допоміжний конденсатор ємнісного джерела 19 включені на допоміжну обмотку 39 високовольтного трансформатора 36.As a key element 12 (in Fig. 1) in this device, a magnetic key is used, which has windings and 33, offset and working, respectively. The primary winding 37 of the high-voltage transformer 36, which has a displacement winding 38 and a secondary winding 40, is sequentially included in this circuit. A capacitive voltage source 22 in the form of a capacitor is connected in parallel with this winding, and a discharger is used as the key element 20 of excitation. The auxiliary resistor of the resistance element 17 and the auxiliary capacitor of the capacitive source 19 are connected to the auxiliary winding 39 of the high-voltage transformer 36.

Для роботи збуджувача з магнітними ключами важливим є їх синхронізація для точного включення відповідно до способу. Ця синхронізація досягається обмотками 35, 38 зміщення, включеними послідовно в ланцюг первинної обмотки 29. Через насичення трансформатора на холостому ході в його первинній обмотці 29 проходять значні струми (до половини амплітуди робочих струмів), які встановлюють магнітний ключ і трансформатор 36 у стан індукції готовності до роботи.For the operation of the exciter with magnetic keys, it is important to synchronize them for accurate inclusion according to the method. This synchronization is achieved by the displacement windings 35, 38 connected in series in the circuit of the primary winding 29. Due to the saturation of the transformer at idle, significant currents (up to half the amplitude of the operating currents) pass through its primary winding 29, which set the magnetic key and the transformer 36 in the induction state of readiness to work

На фіг.7 показані експериментальні осцилограми роботи збуджувача на холостому ході. Синхронізація виконана за початком синусоїдальної напруги мережі. Для орієнтування на осцилограмі нанесена віртуальна напруга. Струм магнітного ключа вимірюється трансформатором струму, включеним послідовно з резистором 34 (фіг.5). За час насичення силового трансформатора струм зміщення заспокоює коливання в ланцюзі магнітного ключа. Напруга цо() близька до нуля, коли починається вихід трансформатора з насичення.Figure 7 shows experimental oscillograms of the exciter at idle. Synchronization is performed at the beginning of the sinusoidal network voltage. For orientation, a virtual voltage is applied to the oscillogram. The magnetic key current is measured by a current transformer connected in series with resistor 34 (Fig. 5). During the saturation of the power transformer, the bias current calms the oscillations in the circuit of the magnetic key. The voltage tso() is close to zero when the output of the transformer from saturation begins.

Напруга щ() на первинній обмотці трансформатора до цього моменту близька до нуля. Струм магнітного ключа також нульовий. Напруга цо() прикладена до робочої обмотки 33 магнітного ключа і відбувається рух індукції в його магнітопроводі від -Вх до 4Вз. При насиченні магнітний ключ коротко замикається відповідно до способу, через обмотку збудження це передається на вторинну обмотку. Струм і() заряджає комутувальний конденсатор 15, внаслідок чого напруга цо() зростає, і через обмотку 40 заряджає конденсатор ємнісного джерела 22. При досягненні напруги рівня спрацьовування розрядника високовольтний імпульс подається на вихід апарата, причому з негативною полярністю, відповідно до способу. Одночасно розряд викликає стрибок напруги на обмотці 37, виробляючи позитивну допоміжну напругу, відповідно до способу. Збудження дуги описане раніше. На фіг.5 показаний варіант застосування імпульсного трансформатора з первинною обмоткою 42 замість дроселя.The voltage sh() on the primary winding of the transformer is close to zero until now. The current of the magnetic key is also zero. The voltage tso() is applied to the working winding 33 of the magnetic key, and induction movement occurs in its magnetic circuit from -Vx to 4Vz. When saturated, the magnetic key is short-circuited according to the method, through the excitation winding it is transferred to the secondary winding. The current i() charges the switching capacitor 15, as a result of which the voltage tso() increases, and through the winding 40 charges the capacitor of the capacitive source 22. When the voltage of the discharger's activation level is reached, a high-voltage pulse is applied to the output of the device, and 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 auxiliary voltage, according to the method. Excitation of the arc is described earlier. Figure 5 shows a variant of using a pulse transformer with a primary winding 42 instead of a choke.

Збудження дуги відбувається з холостого ходу. Якщо ж дуга горіла, потім струм переходить через нуль і потрібно знов відновити дугу, то має місце режим стабілізації, який загалом відрізняється від збудження.The arc is excited from idling. If the arc burned, then the current passes through zero and it is necessary to restore the arc again, then there is a stabilization mode, which is generally different from excitation.

Відмінність полягає у тому, що при стабілізації дуги напруга цо(ї) йде не від нульового рівня, а від негативної напруги горіння дуги.The difference is that when the arc is stabilized, the voltage ts(y) comes not from the zero level, but from the negative voltage of the arc burning.

Розрахункові часові діаграми стабілізації показані праворуч на фіг.7. Можна бачити, що напруга цо() відстає від напруги и2() на розряднику (або ж напруга на розряднику її випереджає), розряд відбувається у момент, коли напруга цод(і) не досягла потрібного рівня 40 - 60В, і стабілізація дуги не відбувається. Пристрій знову переходить в режим ХХ, і збудження буде тільки в наступному напівперіоді. При зварюванні це виявляється у "просічках" - провалах на осцилограмах струму зварювальної дуги, розбризкуванні металу.Estimated stabilization time diagrams are shown on the right in Fig.7. It can be seen that the voltage ts() lags behind the voltage y2() on the arrester (or the voltage on the arrester is ahead of it), the discharge occurs at the moment when the voltage tsod(i) has not reached the required level of 40 - 60V, and arc stabilization does not occur . The device again switches to XX mode, and excitation will occur only in the next half-cycle. When welding, this is manifested in "breaks" - dips in the oscillograms of the welding arc current, splattering of the metal.

На діаграмах показаний процес стабілізації при наявності резистора 34 в комутувальному ланцюзі (опір зведений до ланцюга вторинної обмотки). При цьому швидкість наростання напруги на розряднику уповільнюється і розряд відбувається в потрібний момент. Існує оптимальна величина цього опору. Крім того, при нульовому або занадто малому опорі перехідні процеси не встигають закінчитися до моменту виходу трансформатора з насичення. На фіг.7 праворуч показані розрахункові діаграми напруги (І) при нульовому опорі та при г - З Ома і струм іком() ключа (зведений до вторинного ланцюга) при г :- 0 та при г - З Ома.The diagrams show the stabilization process in the presence of resistor 34 in the switching circuit (the resistance is reduced to the circuit of the secondary winding). At the same time, the rate of voltage rise on the arrester slows down and the discharge occurs at the right moment. There is an optimal value of this resistance. In addition, with zero or too little resistance, transient processes do not have time to end before the transformer exits saturation. Fig. 7 on the right shows the calculation diagrams of voltage (I) at zero resistance and at r - 3 Ohms and current icom() of the key (reduced to the secondary circuit) at r : - 0 and at r - 3 Ohms.

Цей варіант збуджувача цілком надійний в роботі, хоча трансформатор виходить з числом витків у вторинній обмотці 40 порядку 12000 - 4000. З метою зменшення габаритів трансформатора і уповільнення спрацьовування розрядника вводиться укорочуючий тривалість імпульсу магнітний ключ з обмоткою 47 зміщення та робочою обмоткою 48 і укорочувальний конденсатор 49, подані на фіг.8. Напрямки обмоток показані загальноприйнятими знаками. Слід мати на увазі, що укорочувальний ключ у даному вмиканні змінює полярність імпульсу, тому допоміжна обмотка 37 і первинна обмотка 40 мають зворотну полярність вмикання.This version of the exciter is quite reliable in operation, although the transformer comes out 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 magnetic key with a displacement winding 47 and a working winding 48 and a shortening capacitor 49 is introduced to shorten the pulse duration , shown in Fig. 8. The directions of the windings are shown by generally accepted signs. It should be borne in mind that the shorting key in this switch-on changes the polarity of the pulse, therefore the auxiliary winding 37 and the primary winding 40 have the reverse polarity of the switch-on.

Ємність укорочувального конденсатора 49 може бути обрана так, що витки первинної обмотки 40 і обмотки 37 рівні, а позаяк у цьому випадку напруги опиняються в однаковій фазі, то це може бути одна обмотка, що й показано на фіг.8.The capacity of the shortening capacitor 49 can be chosen 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, it can be one winding, as shown in Fig.8.

У цього варіанта збуджувача, незважаючи на введення ще одного магнітного ключа, одержуються більш прийнятні конструктивні параметри. Витки трансформатора зменшуються до 3000 - 1500, об'єм сталі - учетверо. Затримка спрацьовування укорочувального магнітного ключа полегшує стабілізацію, але резистор 34 корисний. Зауважимо, що у цих двох варіантах збуджувача після того, як струм комутувального ключа "перехоплений" і став нульовим, магнітний ключ автоматично розмикається, що сприяє запуску. Через деякий час відбувається зворотне спрацьовування його, але струм його спрямований в дугу, тобто це не завадить запуску. Зазначимо також, що потрібні змішувальні струми утворюються в обмотках зміщення при використанні трансформатора, який насичується. Магнітні ключі реагують не на амплітуду напруги, як звичайні порогові пристрої, а на інтеграл напруги на фронті осердя трансформатора, що виходить з насичення.In this version of the exciter, 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 is quadrupled. The tripping delay of the shorting magnetic key makes stabilization easier, but the 34 resistor is useful. Note that in these two versions of the exciter, after the commutation key current is "intercepted" and becomes zero, the magnetic key automatically opens, which facilitates starting. After some time, its reverse operation occurs, but its current is directed into an arc, that is, it will not prevent the start. It should also be noted that the required mixing currents are generated in the displacement windings when using a transformer that is saturated. Magnetic keys do not respond to the voltage amplitude, like ordinary threshold devices, but to the integral of the voltage at the front of the transformer core, which comes out of saturation.

Енергія для імпульсу збудження в цих збуджувачах утворюється з частини енергії комутувального конденсатора. Магнітний ключ в принципі не може комутувати постійну складову напруги, у цих схемах ланцюги магнітних ключів відокремлені конденсаторами.The energy for the excitation pulse in these exciters is generated from part of the energy of the switching capacitor. In principle, the magnetic key cannot switch the constant component of the voltage, in these schemes the circuits of the magnetic keys are separated by capacitors.

Варіант пристрою за фіг.9 використовує індуктивний нагромаджувач енергії. У цьому випадку ключовий елемент 12 повинен мати здатність утримувати постійну складову напруги, тобто це має бути електронний ключ. Такий збуджувач здатний працювати як з трансформатором, що насичується, так й зі звичайним зварювальним трансформатором. Тому всі необхідні зміщення повинні вироблятися всередині схеми.The variant of the device according to Fig. 9 uses an inductive energy accumulator. In this case, the key element 12 must have the ability to hold a constant voltage component, that is, it must be an electronic key. Such an exciter is able to work both with a saturating transformer and with a conventional welding transformer. Therefore, all necessary displacements must be produced inside the circuit.

Ключовий елемент 12 з пороговим пристроєм спрацьовує при досягненні напруги джерела 4 заданого рівня, відбувається замикання його індуктивності через індуктивний нагромаджувач 50.The key element 12 with a threshold device is activated when the voltage of the source 4 reaches a given level, its inductance is closed through the inductive accumulator 50.

Після досягнення струму ключового елемента 12 заданого рівня відбувається його розмикання (докладно це буде описане далі), струм індуктивності нагромаджувача 50 через роздільний конденсатор 49 і струмообмежувальний резистор 51 надходить на первинну обмотку 37 трансформатора. Наявність ємності джерела 22 обмежує зростання напруги, прикладеної до ключового елемента (для виразності, вона обирається 400 - 6008 - за якістю транзисторів).After the current of the key element 12 reaches a given level, it is opened (this will be described in detail later), the inductance current of the accumulator 50 through the separation capacitor 49 and the current limiting resistor 51 enters the primary winding 37 of the transformer. The presence of the source capacity 22 limits the growth of the voltage applied to the key element (for clarity, it is chosen 400 - 6008 - depending on the quality of the transistors).

Розрядник спрацьовує при досягненні заданого рівня напруги, імпульс збудження подається на блокувальний дросель 10 з негативною полярністю, відповідно до способу.The arrester is triggered when the specified voltage level is reached, the excitation pulse is applied to the blocking choke 10 with negative polarity, according to the method.

Струм індуктивності не може припинитися стрибком. Але він може переключитися стрибком з одного ланцюга в інший. У даному випадку іком припиняється за десяті частки мікросекунди і струм індуктивності нагромаджувача 50 стрибком переходить в первинну обмотку 37 трансформатора. Але залишається струм 6 індуктивності джерела 4. Він стрибком переходить з ключового елемента 12 в ланцюг джерела 9. Так виробляється форсуюча напруга. Можна бачити, що у цій схемі відсутня індуктивність комутувального ключа в ланцюзі наростаючого струму дуги. Це полегшує запуск.The inductor current cannot stop with a jump. But he can jump from one chain to another. In this case, the ICOM stops in tenths of a microsecond and the inductance current of the accumulator 50 jumps to the primary winding 37 of the transformer. But the current 6 of the inductance of the source 4 remains. It jumps from the key element 12 to the circuit of the source 9. This is how the forcing voltage is produced. It can be seen that in this scheme there is no commutation key inductance in the circuit of the increasing arc current. This makes it easier to start.

Для збудження іскри і дуги використовуються імпульси з наносекундними фронтами. Щоб висока напруга не могла проникнути на зварювальний трансформатор, вона блокується індуктивністю блокувального дроселя ї ємністю блокувального конденсатора 7. Ці імпульси виробляються розрядником. Експериментально спостерігалися "просічки" (пропускання) імпульсів, в апаратах використовуються декілька розрядників, включених паралельно.Pulses with nanosecond fronts are used to excite the spark and arc. So that the high voltage cannot penetrate the welding transformer, it is blocked by the inductance of the blocking choke and the capacity of the blocking capacitor 7. These pulses are produced by the arrester. Experimentally, "breakthroughs" (missing) of pulses were observed, several arresters connected in parallel are used in the devices.

В принципі потрібне укорочення імпульсів може бути одержане і за допомогою магнітних ключів (Км), але теорія Км усе ще недостатня для їх практичного використання у збуджувачах. Тому наведемо одержані результати. На фіг.11а показані два типа магнітних ключів Км: "П"-типу, або Км типу "А", і Км "Т"-типу, або Км типу "Б", в загальноприйнятій термінології. Через те що вони зображені на фігурі, вони можуть включатися каскадно (за прийнятим в електроніці звичаєм вважаємо, що енергія поширюється зліва направо).In principle, the required shortening of pulses can be obtained with the help of magnetic switches (Km), but the theory of Km is still insufficient for their practical use in exciters. Therefore, we present the obtained results. Fig. 11a shows two types of magnetic keys Km: "P"-type, or Km type "A", and Km "T"-type, or Km type "B", in generally accepted terminology. Due to the fact that they are shown in the figure, they can be switched on in cascade (according to the accepted custom in electronics, we believe that energy spreads from left to right).

На фіг.11ж,з наведені реальні гістерезисні цикли магнітних матеріалів, використовуваних в Км. Нагадаємо, що при нульовій напрузі Н (нульовій сумі струмів в усіх витках) індукція В(0) може перебувати в будь-якій точці всередині петлі гістерезису. Це докорінно відрізняється від стану звичайної електричної схеми, де перед початком процесу, якщо пауза тривала досить довго, то напруга на конденсаторах нульова, струми в індуктивностях нульові, розсіювана на резисторах потужність нульова. Це випливає із закону збереження енергії, тому що ненульова потужність означає безперервний приплив енергії. Але ненульова індукція в магнітопроводі може бути при нульовій енергії, і тому вона можлива.Figures 11g and 11g show real hysteresis cycles of magnetic materials used in Km. 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 electrical circuit, where before the start of the process, if the pause lasted long enough, then the voltage on the capacitors is zero, the currents in the inductors are zero, and the power dissipated on the resistors is zero. This follows from the law of conservation of energy, because non-zero power means a continuous flow of energy. But non-zero induction in a magnetic circuit can be at zero energy, and therefore it is possible.

Крім того, у ланцюжках Км спостерігаються явища, аналогічні тим, що вивчаються у новому розділі математики, відомому як "теорія катастроф". При цьому з рівних початкових умов (причин) випливають нерівні наслідки, тобто "безпричинні явища". Прикладом може служити об'єкт, що називається "атрактором", або рух рідини в турбулентному режимі. Саме тому погода в принципі не може бути прогнозована на тривалий період, і справа не в недосконалості комп'ютерів. У ланцюжках Км це виражається в неперіодичних перехідних процесах у кожному напівперіоді живильної напруги мережі, у стрибкоподібній "зміні мод коливань", у змінах часу появи імпульсів збудження і навіть його знака. Це робить роботу збуджувача нестабільною, і тому питанням зміщення має бути приділена найпильніша увага.In addition, phenomena similar to those studied in a new branch of mathematics known as "catastrophe theory" are observed in Km chains. At the same time, unequal consequences follow from equal initial conditions (causes), i.e. "causeless phenomena". An example can be an object called an "attractor" or the movement of a fluid in a turbulent regime. That is why the weather, in principle, cannot be predicted for a long period, and it is not a matter of imperfection of computers. In Km chains, this is expressed in non-periodic transient processes in each half-cycle of the supply voltage of the network, in a jump-like "change of oscillation modes", in changes in the time of appearance of excitation pulses and even in its sign. This makes the exciter operation unstable, and therefore the displacement issue must be given the closest attention.

Роботу Км можна зрозуміти на прикладі ланцюжка Км типу "А" на фіг.11б. Припустімо, спочатку всі магнітопроводи зміщені в положення -Вх: зовнішнім джерелом. На перший ліворуч конденсатор подається східець напруги. Перший ліворуч Км рухається від -В5 до «Во. Коли його вольтсекундна площа вичерпується, магнітна проникність магнітопроводу спадає (у фериті від 1,2 до 2,0 від проникності вакууму - це більше одиниці, тому що площа перерізу витка обмотки більше площі магнітопроводу, в пермалої та аморфній сталі - аналогічно, в електротехнічній сталі залишається проникність від 20 до З в залежності від глибини насичення та якості відпалу сталі). Індуктивність насиченого першого Км виявляється включеною послідовно в ланцюг з першим і другим конденсаторами, причому у цей момент напруга шцї на першому конденсаторі максимальна, а цг на другому конденсаторі дорівнює нулю. В ланцюзі проходить струм у вигляді половини синусоїди, напруга ші спадає до нуля, напруга ц2 зростає до максимальної, струм "силкується стати" негативним, але це означає, що до першого Км прикладена зворотна напруга, яку він може утримувати у міру своєї вольтсекундної площі.The work of Km can be understood on the example of the Km chain of type "A" in Fig. 11b. Suppose, initially, all the magnetic conductors are shifted to the position -Vh: by an external source. A voltage stepper is applied to the first capacitor on the left. The first Km on the left moves from -B5 to "Vo. When its volt-second area is exhausted, the magnetic permeability of the magnetic conductor decreases (in ferrite from 1.2 to 2.0 of the vacuum permeability - it is more than one, because the cross-sectional area of the winding coil is greater than the area of the magnetic conductor, in permanent and amorphous steel - similarly, in electrical engineering steel permeability remains from 20 to 3, depending on the depth of saturation and quality of steel annealing). The saturated inductance of the first Km turns out to be connected in series in the circuit with the first and second capacitors, and at this moment the voltage of the first capacitor is maximum, and the second capacitor is zero. A current flows in the circuit in the form of half a sine wave, the voltage shi drops to zero, the voltage c2 increases to the maximum, the current "tends to become" negative, but this means that a reverse voltage is applied to the first Km, which it can hold to the extent of its volt-second area.

На фіг.11в можна бачити, що з'являється напруга ші на другому Км, далі відбувається такий самий процес, кожний Км укорочує тривалість імпульсу, залишаючи амплітуду напруги і, отже, збільшуючи струм.In Fig. 11c, it can be seen that a voltage appears on the second Km, then the same process takes place, each Km shortens the duration of the pulse, leaving the voltage amplitude and, therefore, increasing the current.

На фіг.11г показано ланцюжок Км типу "Б". При надходженні напруги и через конденсатор попередньогоFig. 11g shows the Km type "B" chain. When the voltage is applied and through the capacitor of the previous one

Км відбувається трансформація струму в конденсатор Сі, причому струм через Км 2 насичує його і підтримує у насиченому стані увесь час зарядного струму Сі. У цей час Км 1 працює трансформатором, індукція рухається від -Ва до 4«Вз. При досягненні насичення відбувається перетворення Км 1 в малу індуктивність, заряджений Сі перезаряджається зворотним струмом до зворотної напруги, тобто має місце подвійний перепад амплітуди напруги. При цьому Км 2 виходить з насичення, конденсатори Сі і Со стають включеними послідовно, на Сг утворюється половина подвійного перепаду напруги, тобто одинарний перепад зворотного знака (для кращого уявлення роботи Км типу "Б" корисно уявити обмотки увімкненими згідно, як це показано на фіг.11г, і витки рівними, тоді ці обмотки можуть бути з'єднані і трансформатор перетворюється в дросель, всі конденсатори стають рівними і з'єднаними в послідовний ланцюг). Можна бачити, що Км типу "Б" дозволяють змінити полярність і здійснювати трансформацію, тобто переходити від порівняно низьких напруг до високих, що буде використане надалі.Km, the current is transformed into capacitor Si, and the current through Km 2 saturates it and maintains it in a saturated state for the entire time of charging current Si. At this time, Km 1 works as a transformer, the induction moves from -Va to 4"Vz. When saturation is reached, Km 1 is transformed into a small inductance, the charged Si is recharged by the reverse current to the reverse voltage, that is, there is a double drop in the voltage amplitude. At the same time, Km 2 comes out of saturation, capacitors Si and Co become connected in series, half of a double voltage drop is formed on Cg, i.e. a single drop of the opposite sign (for a better idea of the operation of Km type "B", it is useful to imagine the windings turned on according to how it is shown in Fig. .11g, and the turns are equal, then these windings can be connected and the transformer turns into a choke, all capacitors become equal and connected in a series circuit). It can be seen that Km type "B" allows you to change the polarity and carry out transformation, that is, to go from relatively low voltages to high ones, which will be used later.

Зауважимо, що напруга ші на Км 1 являє собою ряд косинусоїд з напівперіодами, що зменшуються, від спрацьовування кожного наступного Км із зміною знака напруги (можна показати, що відмінність коефіцієнтів трансформації в ланцюзі Км від одиниці не змінює напругу цї). Зазначимо, що напруга на виході Км типу "А" знак не змінює і "дриблінгу" там немає.Note that the voltage si on Km 1 is a series of cosines with decreasing half-periods from the activation of each subsequent Km with a change in the voltage sign (it can be shown that the difference of the transformation coefficients in the Km chain from unity does not change the voltage si). Note that the voltage at the output Km type "A" does not change sign and there is no "dribbling" there.

Це важливе для збудження дуги, як буде показано далі. Вважається, що наприкінці ланцюжка Км є навантаження у вигляді резистора або іскрового проміжку, де й поглинається енергія імпульсу. У цьому випадку в ланцюжку Км типу "А" усі конденсатори стають розрядженими, а усі магнітопроводи знаходяться у стані 4В5. В ланцюжку Км типу "Б" останній імпульс "дриблінгу" має нульову напругу. Далі йде новий напівперіод напруги мережі з установкою зміщення.This is important for arcing, 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 a spark gap, where the pulse energy is absorbed. In this case, in the "A" type Km chain, all capacitors become discharged, and all magnetoconductors are in the 4V5 state. In the "B" type Km chain, the last "dribble" pulse has zero voltage. This is followed by a new half-cycle of the mains voltage with an offset setting.

Однак, може бути, що наприкінці ланцюжка Км немає навантаження (не було іскри), або є КЗ чи ХХ. У цьому випадку має місце відбиття імпульсу вліво за схемою, причому мають місце різні варіанти. Наприклад, у ланцюжку Км типу "А" (фіг.116) останній Км 4 робить "дриблінг" між останнім конденсатором Са, у Км З ліворуч знаходиться нульова напруга, праворуч переміжні нуль і повна позитивна амплітуда, поки ця позитивна напруга за площею не перевищить вольтсекундну площу Км 3, який спрацьовує (причому всі зауваження щодо "атрактора" мають дію), імпульс поширюється ліворуч.However, it may be that there is no load at the end of the Km chain (there was no spark), or there is a short circuit or XX. In this case, there is a pulse reflection to the left according to the scheme, and there are different options. For example, in the Km chain of type "A" (Fig. 116), the last Km 4 "dribbles" between the last capacitor Ca, in Km Z there is zero voltage on the left, zero and full positive amplitude on the right, until this positive voltage exceeds the area volt-second area Km 3, which is activated (and all remarks about the "attractor" are valid), the impulse spreads to the left.

Простіше проходить процес в ланцюжку Км типу "А", якщо на виході КЗ. У цьому випадку позитивна напруга на останньому конденсаторі "перевертається", тобто стає негативною, і весь ланцюжок Км типу "А", що перебувають у стані -Вз, передає цей імпульс ліворуч, причому час відповідає не часу витримки Км, а часу їх перемикання. Це виявляється у тому, що при осцилографуванні струму, наприклад, Км 1, після імпульсу струму відразу ж з'являється другий імпульс струму дещо меншої амплітуди (через втрати).The process is easier in the Km chain of type "A" if there is a short circuit at the output. In this case, the positive voltage on the last capacitor "turns over", that is, it becomes negative, and the entire chain of Km type "A", which are in the -Vz state, transmits this pulse to the left, and the time does not correspond to the time of holding Km, but to the time of their switching. This manifests itself in the fact that during oscillography of the current, for example, Km 1, a second current pulse of slightly smaller amplitude immediately appears after the current pulse (due to losses).

Якщо має місце процес у ланцюжку типу "Б" і на виході має місце КЗ, то справа наліво поширюється імпульс зворотної полярності, тобто має місце двократний струм Км.If a process takes place in the chain of type "B" and a short circuit occurs at the output, then a pulse of reverse polarity spreads from right to left, i.e. a double current Km occurs.

Якщо ж на виході ХХ, то спочатку виникає проблема, як конденсатор зарядиться при ХХ. Якщо для цього вжито заходів, то потім, при спрацьовуванні останнього Км, процес наче закінчується і імпульс назад взагалі не поширюється.If the output is ХХ, then first there is a problem of how the capacitor will be charged at ХХ. If measures are taken for this, then, when the last Km is activated, the process seems to end and the impulse does not propagate back at all.

Зміщення струму для правильної роботи Км з урахуванням того, що характеристики магнітних матеріалів можуть бути такими, як показані на фіг.11, тобто можливі ППГ (з прямокутною петлею гістерезису) або ближче до лінійних (ферити) показані на фіг.11. Розгляд роботи Км зручно розпочати з останнього за часом етапу, просуваючись потім за часом до більш ранніх етапів. При цьому тривалість кожного попереднього етапу зростає пропорційно укороченню кожного Км.Current offset for proper operation of Km, taking into account that the characteristics of magnetic materials can be as shown in Fig. 11, that is, possible PPGs (with a rectangular hysteresis loop) or closer to linear (ferrites) are shown in Fig. 11. It is convenient to start consideration of Km's work with the latest stage in time, then progressing in time to earlier stages. At the same time, the duration of each previous stage increases in proportion to the shortening of each Km.

Етап "1" - перемикання. Насичений Км являє собою індуктивність, включену між двома рівними ємностями, одна з яких заряджена, друга - при нульовій напрузі, тобто ємність контуру дорівнює половині ємності конденсатора (у Км типу "Б" мається на увазі "зведена ємність").Stage "1" - switching. Saturated Km is an inductance included between two equal capacities, one of which is charged, the other at zero voltage, i.e. the circuit capacity is equal to half the capacity of the capacitor (in Km type "B" is meant "summed capacity").

Етап "2" - інтегрування або витримка. Для Км типу "Б" його можна назвати "заряд" або "трансформація".Stage "2" - integration or exposure. For Km type "B" it can be called "charge" or "transformation".

Якщо Км типу "Б" має рівні згідно включені обмотки або якщо це Км типу "А", то вони поводяться як дросель, струм якого є струмом намагнічування відповідно до його кривої намагнічування. Якщо ж Км являє собою тип "Б" з розділеними обмотками, то в них течуть трансформовані струми у протилежних напрямках. На цьому етапі індукція йде від -В до «В, далі - етап"1".If the Km of type "B" has equal windings connected according to it, or if it is Km of type "A", then they behave as a choke, the current of which is the magnetizing current according to its magnetization curve. If Km is type "B" with split windings, then transformed currents flow in them in opposite directions. At this stage, the induction goes from -B to "B, then - stage "1".

Етап "3" має місце тільки для Км типу "Б". Його можна назвати "передвстановлення" або "зміщення". На цьому етапі конденсатор попереднього Км заряджається через даний Км струмом перемикання попередньогоStage "3" takes place only for km type "B". It can be called "preset" or "displacement". At this stage, the capacitor of the previous Km is charged through this Km by the switching current of the previous one

Км. Це сприятливе для даного Км, тому що цей струм зміщує його у стан готовності до етапу "2", тобто у -В. УKm This is favorable for this Km, because this current shifts it to the state of readiness for stage "2", that is, in -V. IN

Км типу "А" цей етап відсутній, тому необхідно вживати заходів для потрібного зміщення.Type "A" km does not have this stage, so it is necessary to take measures for the required displacement.

Етап "4" може бути названий етапом "перешкодочутливості". Припустімо, є ланцюжок Км типу "Б" з одиничними коефіцієнтами трансформації. Тоді конденсатори з'єднані послідовно й у них має місце "дриблінг" з періодами, що зменшуються. Якщо струм даного Км на етапі "3" є сприятливим для нього, то струм на попередньому етапі дає зворотне зміщення (хоча амплітуди попередніх струмів зменшуються пропорційно збільшенню їхніх періодів). Необхідно вжити заходів для не допущення перешкод.Stage "4" can be called the stage of "interference sensitivity". Suppose there is a chain Km of type "B" with single 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). It is necessary to take measures to prevent obstacles.

Хоча на етапі "3" даний Км буде зміщений у потрібному напрямку, ми маємо справу не з пасивним ВС- ланцюжком, а з нелінійними індуктивностями, зв'язаними ємностями. Зміщення магнітопроводу у даному напрямку пропорційне вольтсекундній площі прикладеної до обмотки напруги. Для одержання кінцевої площі при кінцевому часі зміщення потрібна відмінна від нуля напруга. Але ця напруга опиняється на конденсаторах.Although at stage "3" this Km will be shifted in the desired direction, we are not dealing with a passive VS-chain, but with nonlinear inductances, connected capacities. The displacement of the magnetic wire in this direction is proportional to the volt-second area of the voltage applied to the winding. A non-zero voltage is required to obtain a finite area at a finite displacement time. But this voltage ends up on the capacitors.

Це - енергія, причому - загублена. Саме по собі це допустиме, тому що енергія залежить від квадрата напруги і може бути незначною, але ці незначні напруги протягом тривалого часу рухають інші Км у різних непередбачених напрямках, система зв'язаних Км перетворюється в типовий "атрактор" з непередбачуваним поводженням. Тому повинні бути організовані струми зміщення з мінімальною можливою швидкістю наростання. Наведемо числовий приклад для типового ланцюжка Км. Припустімо, три останніх Км - феритові, мають укорочення по п'ять разів, попередні - сталеві, з укороченням "10" ії "20". Струм останнього Км становить 200А при 70008 за час 23Знс, напруженість 35000А/м (корисно порівняти параметри Км з відомими параметрами транзисторних або тиристорних ключів). У попередньому етапі напруженість - 7000А/м, на етапі "3" - 1400А/м, на етапі "4" - 140А/м. Звернувшись до характеристик магнітних матеріалів на фіг.11, можна побачити масштаб неприємностей на етапі "4" і величини зміщень, необхідних для їх запобігання.This is energy, and it is lost. In itself, this is permissible, because the energy depends on the square of the voltage and can be insignificant, but these insignificant voltages for a long time move other Km in various unpredictable directions, the system of connected Km turns into a typical "attractor" with unpredictable behavior. Therefore, bias currents with the minimum possible rate of increase should be organized. We will give a numerical example for a typical Km chain. Suppose the last three KM are ferrite, shortened five times each, the previous ones are steel, shortened by "10" and "20". The current of the last Km is 200A at 70008 for a time of 23Sns, the voltage is 35000A/m (it is useful to compare the Km parameters with the known parameters of transistor or thyristor switches). In the previous stage, the voltage is 7000A/m, in stage "3" - 1400A/m, in stage "4" - 140A/m. Turning to the characteristics of the magnetic materials in Fig. 11, you can see the scale of the troubles at stage "4" and the amount of displacements necessary to prevent them.

У варіанті пристрою збудження з магнітними ключами організований такий порядок зміщення: на даний Км заводиться струм зміщення від передпопереднього Км, який готує його до етапу "2" (інтегрування), і від передпередпопереднього Км заводиться струм перешкодозахисту з відповідною полярністю, який готує його до етапу "3" (зміщення) і захищає його на етапі "4" (перешкодочутливості). Це показано на фіг.11б для ланцюжка Км типу "А", на фіг.11г для ланцюжка Км типу "Б" і на фіг.11е для ланцюжка Км типів "Б", "Б", "А", "Б". У випадку, якщо попередній Км є типу "Б", то він сам дає струм "зміщення", тому ще спеціально заводити зміщення немає потреби, хоча й не завадить. При числовому розрахунку струмів зміщення може бути прийняте вірне рішення.In the variant of the excitation device with magnetic keys, the following biasing order is organized: a bias current from the preceding KM is induced on this KM, which prepares it for stage "2" (integration), and an interference protection current with the appropriate polarity is induced from the preceding KM, which prepares it for the stage "3" (displacement) and protects it at stage "4" (interference sensitivity). This is shown in Fig. 11b for the Km chain of type "A", in Fig. 11d for the Km chain of type "B" and in Fig. 11e for the Km chain of types "B", "B", "A", "B". If the previous Km is of the "B" type, then it itself gives the "displacement" current, so there is no need to specially start the displacement, although it will not hurt. The correct decision can be made when calculating the bias currents numerically.

Останній Км у ланцюжку, що має вихід на вихідні клеми зварювального апарата та на зварювальні кабелі, має особливий режим роботи. Якщо це Км типу "Б", то через нього і навантаження повинен проходити струм "заряду" на його етапі "2" і струм "зміщення" на його етапі "3". Але на виході є зварювальні кабелі з незначною ємністю та індуктивність імпульсного дроселя з відносно великою індуктивністю. Необхідно забезпечити шляхи для проходження цих струмів. Для цього необхідно використовувати додатковий Кмзар (зарядний ключ) з відповідним зміщенням. Більш докладно це буде описане на прикладі конкретного виконання збуджувача.The last Km in the chain, which has access to the output terminals of the welding machine and welding cables, has a special mode of operation. If it is Km type "B", then the "charge" current in its stage "2" and the "displacement" current in its stage "3" must pass through it and the load. But the output has welding cables with negligible capacitance and a pulse choke inductance with a relatively large inductance. It is necessary to provide paths for the passage of these currents. For this, it is necessary to use an additional Kmzar (charging key) with the appropriate offset. It will be described in more detail on the example of a specific implementation of the exciter.

Відповідно до запропонованого способу на ланцюжок НломСпом Повинна бути подана допоміжна напруга за допомогою допоміжного ключа.According to the proposed method, an auxiliary voltage should be applied to the NlomSpom chain using an auxiliary key.

У збуджувачі на Км з цією метою пропонується використовувати напругу на одному з Км ланцюжка типу "Б", у якого час інтегрування (етап "2") більше, а час перемикання (етап "1"7) менше, ніж постійна часу допоміжного ланцюжка. Полярність допоміжного імпульсу повинна бути відповідною способові, і його амплітуда може бути розрахована відомими методами. На обраному Км типу "Б" може бути зроблена додаткова обмотка допоміжної напруги. Як зазначено вище, на Км типу "Б" після закінчення етапу "1" ("перемикання") настає знакозмінний "дриблінг" (фіг.11д), що закінчується нульовою напругою у випадку повного виходу енергії ланцюжка Км в навантаження. Тоді на допоміжному конденсаторі залишається допоміжна напруга, до якої він зарядився на етапі "2" його Км. Вона буде сприяти збудженню.In the Km exciter, for this purpose, it is proposed to use the voltage on one of the Km of the type "B" chain, in which the integration time (stage "2") is greater, and the switching time (stage "1"7) is less than the time constant of the auxiliary circuit. The polarity of the auxiliary pulse must be appropriate for the method, and its amplitude can be calculated by known methods. An additional auxiliary voltage winding can be made on the selected Km type "B". As indicated above, after the end of stage "1" ("switching"), on Km type "B" there is a sign-changing "dribbling" (Fig. 11d), which ends with zero voltage in the case of complete energy output of the Km chain to the load. Then the auxiliary capacitor remains the auxiliary voltage to which it was charged in stage "2" of its Km. It will promote excitement.

На фіг.1те показано варіант одержання допоміжної напруги з Км типу "А" з часами етапів "1" ії "2", як зазначено вище. Певною перевагою у цьому випадку є відсутність "дриблінгу" на Км типу "А".Fig. 1 shows a variant of obtaining auxiliary voltage from Km type "A" with the times of stages "1" and "2", as indicated above. A certain advantage in this case is the absence of "dribbling" on Km type "A".

Як видно з опису роботи Км типу "А" або Км типу "Б" з рівними обмотками, включеними згідно (дросель), істотний струм протікає тільки на етапі "1". Це дозволяє зарядити С і зберігати заряд на ньому до закінчення всіх процесів в Км аж до початку нового циклу. На фіг.1 їй показане з'єднання допоміжного конденсатора з одним заземленим кінцем (що потрібне для правильної роботи допоміжного ланцюга), включеним в послідовний ланцюг з Км типу "А" і його навантаженням - Км типу "Б". У Км типу "А" на етапі "2" відсутній струм заряду, тому через нього буде проходити тільки струм заряду попереднього Км типу "Б", який значно менший, тому що більш розтягнутий за часом. Він проходить через ємності та А і виходить в ланцюг джерела зварювального струму.As can be seen from the description of the operation of Km type "A" or Km type "B" with equal windings connected according to (choke), a significant current flows only in stage "1". This allows you to charge C and store the charge on it until the end of all processes in Km until the start of a new cycle. Figure 1 shows the connection of an auxiliary capacitor with one grounded end (which is necessary for the correct operation of the auxiliary circuit), included in a series circuit with Km type "A" and its load - Km type "B". In Km type "A" at stage "2" there is no charge current, so only the charge current of the previous Km type "B" will pass through it, which is much smaller, because it is more stretched in time. It passes through the capacitors and A and enters the circuit of the welding current source.

На фіг/1їк показано варіант включення допоміжного ланцюга в ланцюг Км типу "Б" дросельного типу.Fig. 1 shows the option of including the auxiliary circuit in the Km type "B" throttle type circuit.

Часто такий варіант виявляється зручним через необхідну полярність імпульсів на Км. Час спрацьовування Км 4 у цьому конкретному випадку становить біля 0,дмкс, тобто допоміжний струм утримується достатній час після запуску, а обнуління настає тільки через сотні мікросекунд у наступному циклі зміщення.Often this option turns out to be convenient due to the required polarity of pulses per Km. The operation time of Km 4 in this particular case is about 0.dms, that is, the auxiliary current is maintained for a sufficient time after starting, and zeroing occurs only after hundreds of microseconds in the next bias cycle.

Як описано вище, струми у цих етапах роботи Км є знакозмінними і, отже, проходять через нульове значення. Але при нульовому значенні струмів істотним стає форма петлі гістерезису, тому що ферит "сповзає" до -В. Щоб не допускати появи "атрактора", необхідно мати зміщення не менше певної величини (фіг ж, з).As described above, the currents in these phases of the operation of Km are sign-changing and, therefore, pass through the zero value. But when the currents are zero, the shape of the hysteresis loop becomes significant, because the ferrite "slips" to -V. In order to prevent the appearance of an "attractor", it is necessary to have a displacement of at least a certain value (fig. g, c).

На фіг.10 наведено схему збуджувача за способом, що пропонується, виконану цілком на Км, без розрядника. Збуджувач призначений для роботи з силовим трансформатором, що насичується, який має значний струм ХХ та достатньо крутий фронт виходу з насичення. Перші три Км виконані зі сталі і мають синхронізуючий струм зміщення, як і збуджувач на фіг.8, але замість високовольтного трансформатора імпульсу збудження включений Км З типу "А".Fig. 10 shows the scheme of the exciter according to the proposed method, made entirely on Km, without an arrester. The exciter is designed to work with a saturating power transformer that has a significant XX current and a sufficiently steep saturation exit front. The first three Km are made of steel and have a synchronizing bias current, like the exciter in Fig. 8, but instead of a high-voltage impulse transformer, the excitation Km C type "A" is included.

Параметри його обираються такими, що він насичується на рівні, який відповідає рівню спрацьовування розрядника на фіг.7 (див. осцилограми).Its parameters are chosen such that it saturates at a level that corresponds to the trigger level of the arrester in Fig. 7 (see oscillograms).

Струм ії на фіг.10 є струмом і() на фіг.7. Можна бачити, що струм досягає максимуму, потім зменшується, і збудження відбувається при струмі 2/3 - 3/4 від максимуму (це обирається при встановленні зміною числа витків Км 2). Час цього струму складає 700мкс для даного прикладу, час спрацьовування ланцюжка Км до моменту збудження дуги складає 50 - ЗОмкс, тобто за цей час цей струм можна вважати незмінним.The current i in Fig. 10 is the current i() in Fig. 7. You can see that the current reaches a maximum, then decreases, and the excitation occurs at a current 2/3 - 3/4 of the maximum (this is chosen when setting the number of turns Km 2). The time of this current is 700 μs for this example, the time of activation of the Km chain until the moment of arc excitation is 50 - ZOms, that is, during this time, this current can be considered constant.

Послідовно в ланцюг цього струму включений ланцюжок з двох паралельних відгалужень, в одному з яких знаходиться індуктивність дроселя 721 ф, що не насичується, з послідовними обмотками зміщення на всіх Км, починаючи з Км 3, і також Кмзар, а в другому - резистор 78 фільтра Аф, так що постійна часу І ф/Аф є сумірною з тривалістю струму ії. Тоді струм в індуктивності дроселя 72 до моменту збудження буде близький до струму ії, а потім він збережеться на час спрацьовування решти Км і збудження дуги. ВС-ланцюг з резистора 17 і конденсатора 19 включений на вхід Км 3, як це описано раніше. Наведені також полярності імпульсів на входах Км.A chain of two parallel branches is sequentially included in the circuit of this current, in one of which there is a choke inductance of 721 f, which does not saturate, with series bias windings on all Km, starting with Km 3, and also Kmzar, and in the second - a filter resistor 78 Af, so that the time constant I f/Af is proportional to the duration of the current ii. Then the current in the inductance of the choke 72 until the moment of excitation will be close to the current ii, and then it will remain for the time of operation of the remaining Km and excitation of the arc. VS-circuit from resistor 17 and capacitor 19 is connected to input Km 3, as described earlier. The polarities of the pulses at the inputs of Km are also given.

При спрацьовуванні Км на витках зміщення виникають імпульси, які щораз збільшують струм зміщення наступних Км. Можна бачити, що на Км 6 напруга на витках зміщення складає половину від повної напруги Км, тобто 4КВ і більше. Це є незручним щодо ізоляції обмотки.When the Km is triggered, pulses occur on the displacement coils, which each time increase the bias current of the next Km. It can be seen that at Km 6 the voltage on the displacement turns is half of the full voltage of Km, i.e. 4KV or more. This is inconvenient with regard to winding insulation.

Нижче на фіг.10 наведений варіант зміщення від напруги на Км 2. Ця напруга шщ(О) (фіг.7) стає нульовою і навіть змінює знак у момент спрацьовування Км 2, тобто вона ніби не придатна для створення струму зміщення. Але через включення індуктивності дроселя 72 постійна часу стає достатньою для збереження накопиченого струму. У цьому варіанті достатньо одного витка зміщення, що пронизує Км 2 і далі, проблема з високими напругами відпадає. Елемент 78 опору - це опір самого проводу, обраного відповідно.Below, Fig. 10 shows the variant of the offset from the voltage on Km 2. This voltage Шщ(О) (Fig. 7) becomes zero and even changes its sign at the moment of operation of Km 2, that is, it is not suitable for creating a bias current. But due to the inclusion of the inductance of the choke 72, the time constant becomes sufficient to preserve the accumulated current. In this version, one displacement coil is sufficient, penetrating Km 2 and further, the problem with high voltages disappears. Resistance element 78 is the resistance of the wire itself, chosen accordingly.

На фіг.12 подано п'ятий варіант запропонованого пристрою, призначений для роботи трансформатора з насиченням. Загальний ланцюг зміщення від Км 2 на Км 3, 4, 5, 6, і Км виконаний у вигляді одного витка, як у попередньому збуджувачі. Зміщення від струмів ії, і», із, ії компенсує дії цих струмів на етапах перешкодочутливості кожного з Км. Допоміжна напруга виробляється на конденсаторі 19, послідовно включеному в ланцюг Км 4 типу "Б". Час наростання допоміжної напруги становить біля однієї мікросекунди, за цей час не відбудеться розряд допоміжного ланцюга. Також не відбудеться відтік допоміжного струму в індуктивність комутувального ланцюга (див. фіг.2). У той же час струм заряду ємності третього ключа Км З при спрацьовуванні Км 2, що проходить через Км 4 і резистор 17, виявляється незначним, тобто постійна часу допоміжного ланцюга повинна розташовуватися між часом спрацьовування Км 4 і часом накопичення Км 3, тобто в значно більш широкому інтервалі, ніж у попередніх схемах, що полегшує реалізацію допоміжного ланцюга.Fig. 12 shows the fifth version of the proposed device, intended for the operation of a transformer with saturation. The general displacement circuit from Km 2 to Km 3, 4, 5, 6, and Km is made in the form of one turn, as in the previous exciter. The displacement from the currents ii, i", iz, ii compensates for the actions of these currents at the interference sensitivity stages of each of Km. The auxiliary voltage is produced on the capacitor 19, connected in series to the Km 4 type "B" circuit. The rise time of the auxiliary voltage is about one microsecond, during which time the auxiliary circuit will not discharge. There will also be no outflow of auxiliary current into the inductance of the switching circuit (see Fig. 2). At the same time, the charge current of the capacity of the third key Km Z when activated by Km 2, which passes through Km 4 and resistor 17, turns out to be insignificant, i.e. the time constant of the auxiliary circuit should be located between the activation time of Km 4 and the accumulation time of Km 3, i.e. in much more a wide interval than in the previous schemes, which facilitates the implementation of the auxiliary circuit.

На даному прикладі збуджувача зручно розглянути роботу зарядного магнітного ключа Кмгзар. Він виконаний на фериті значно менших розмірів, ніж блокувальний дросель 10. Це пов'язане з тим, що при наносекундних часах вже істотно відчувається вплив магнітної в'язкості, і чим менший об'єм магнітопроводу, тим менші втрати. Можна бачити, що для Км "перешкодостворюючим" є струм іч, а "змішувальним" - струм і5.Using this example of an exciter, it is convenient to consider the operation of the charging magnetic key Kmgzar. It is made of ferrite of much smaller sizes than the blocking choke 10. This is due to the fact that at nanosecond times the effect of magnetic viscosity is already significantly felt, and the smaller the volume of the magnetic circuit, the smaller the losses. It can be seen that for Km, the "interfering" current is ich, and the "mixing" current is i5.

Хоча Кмзар зміщений загальним струмом витка у правильному напрямку, числовий розрахунок показує, що струм перешкоди потребує не менше 2 - З витків від струму і« для його компенсації. Він утримується у стані "-Although Kmzar is shifted by the total current of the turn in the right direction, the numerical calculation shows that the interference current needs at least 2 - Z turns from the current i" for its compensation. It is kept in the state "-

В" на етапі "перешкодочутливості" загальним струмом зміщення і струмом ічх, потім продовжує утримуватися у цьому стані більш значним струмом етапу "зміщення" від струму і5, конденсатор 22 при цьому заряджається, а потім при етапі "перемикання" для Км 6 негативний імпульс подається на дросель 10 та вихід лінії.B" at the stage of "interference sensitivity" by the total bias current and the current Ich, then continues to be held in this state by the more significant current of the "bias" stage from the current i5, the capacitor 22 is charged at the same time, and then during the "switching" stage for Km 6, a negative pulse is supplied on throttle 10 and line output.

Як випливає з опису роботи магнітних ключів Км, поріг їх включення визначається не рівнем напруги, а її інтегралом, і за своєю природою Км не може тримати постійну напругу. Тому у ланцюзі Км обов'язково повинна бути послідовна ємність, що блокує постійну напругу. Всі запропоновані вище збуджувачі з Км призначені для роботи з трансформаторами, що насичуються. Крім того, через те що трансформатори на різні зварювальні струми мають різну індуктивність, то виходить різний час процесів, і тому для кожного типу трансформаторів на різний зварювальний струм повинен бути збуджувач з різними параметрами Км.As follows from the description of the operation of Km magnetic keys, the threshold for their inclusion is determined not by the voltage level, but by its integral, and by its nature Km cannot maintain a constant voltage. Therefore, there must be a series capacitor in the Km circuit that blocks the constant voltage. All the Km exciters proposed above are designed to work with saturable transformers. In addition, due to the fact that transformers for different welding currents have different inductances, different process times are obtained, and therefore for each type of transformers for different welding currents, there must be an exciter with different Km parameters.

Для роботи з трансформаторами різного типу більш зручний електронний ключ, здатний розмикатися і блокувати постійну напругу.For work with transformers of various types, an electronic key is more convenient, capable of opening and blocking constant voltage.

На фіг.13 показана схема ключового елемента 12, що відповідає вимогам, відзначеним в описі пристрою за фіг.9.Fig. 13 shows a diagram of the key element 12, which meets the requirements noted in the description of the device in Fig. 9.

Робота ключового елемента 12 відбувається наступним чином. При надходженні напруги будь-якої полярності на шини 5 - 6 у вихідній діагоналі моста полярність позитивна. Спочатку транзистор 85 і тиристор 97 закриті. У міру зростання напруги від джерела 4 живлення напруга на опорному резисторі 102 зростає і досягає порога спрацьовування тиристора 97 (0,5 - 0,68). Струм цього ланцюжка - порядку міліампера, він недостатній для відкриття транзистора 85, замкненого резистором 92. Але через конденсатор 98 струм тиристора 97 буде значно більший і обмежується резистором 100. Цей струм відкриває транзистор 85, відбувається регенеративний процес у базовому трансформаторі 88 і потім струм із силового ланцюга буде трансформуватися в базовий ланцюг транзистора 85, підтримуючи його у відкритому стані. Якщо джерело має індуктивний опір (зварювальний трансформатор), то струм в ньому наростає поступово за час у сотні мікросекунд. Напруга на базі транзистора 85 стосовно збірної точки фіксується ланцюжком обмежувальних діодів 93 - 94. У міру зростання струму збільшується спад напруги на струмообмежувальному резисторі 86, що підводить транзистор 85 до замикання. Транзистор 85 виходить з насичення, відбувається регенеративний процес. Для прискорення замикання служить прискорювальний трансформатор 90 з дуже малими витками та з мінімальною індуктивністю розсіювання. Струм в індуктивності не може зупинитися стрибком, він підвищує напругу на зовнішньому конденсаторі за межами схеми ключового елемента 12 (див. фіг.9), відбувається коливальний процес у зовнішньому ланцюзі. Захисний конденсатор 103 частково обмежує перенапруги на транзисторі 85, так само як і варистор 84, але його роль не тільки у цьому. Він не дозволяє упасти напрузі та струму тиристора 97, так що струм тиристора 97 підтримується, хоча й досить малий, тому що увесь ланцюжок резисторів його обмежує, а конденсатор 98 розряджений.Key element 12 works as follows. When a voltage of any polarity is applied to buses 5 - 6 in the output diagonal of the bridge, the polarity is positive. First, transistor 85 and thyristor 97 are closed. As the voltage from the power source 4 increases, the voltage on the reference resistor 102 increases and reaches the threshold of the thyristor 97 (0.5 - 0.68). The current of this circuit is of the order of milliamperes, it is not enough to open the transistor 85 closed by the resistor 92. But through the capacitor 98, the current of the thyristor 97 will be much larger and is limited by the resistor 100. This current opens the transistor 85, a regenerative process takes place in the base transformer 88, and then the current from of the power circuit will be transformed into the base circuit of the transistor 85, keeping it in the open state. 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 in relation to the collection 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, which causes the transistor 85 to close. Transistor 85 comes out of saturation, a regenerative process takes place. A step-up transformer 90 with very small turns and minimal leakage inductance is used to accelerate the circuit. The current in the inductor cannot stop with a jump, it increases the voltage on the external capacitor beyond the circuit of the key element 12 (see Fig. 9), an oscillating process occurs in the external circuit. Protective capacitor 103 partially limits overvoltages on transistor 85, as well as varistor 84, but its role is not limited to this. It does not allow the voltage and current of the thyristor 97 to drop, so that the current of the thyristor 97 is maintained, although quite small, because the entire chain of resistors limits it, and the capacitor 98 is discharged.

За час дії прямого струму ключового елемента 12 на базовому трансформаторі 88 з розрізаним магнітопроводом 85 накопичується індуктивний струм, і через те що емітерний ланцюг транзистора 85 закритий, то цей струм негативної полярності (тобто закриваючий для транзистора п-р-п типу) йде через зворотний діод 96. Наприклад, якщо емітерний струм був 5А, базовий струм був 2,5А, то індуктивний струм може бути обраний 14, і в базу залишається 1,5А, чого цілком достатньо. При такому закриваючому струмі струм тиристора 97 не може відкрити транзистор 85 удруге. Тиристор 97 так і залишається відкритим міліамперним струмом до закінчення напівперіоду, доки струм не спаде нижче струму утримання тиристора 97 з ланцюжком резисторів 99 - 102 (може бути зроблений порядку 0,5м). Потім тиристор 97 закривається і залишається закритим решту напівперіоду, що залишилася, і наступне відкриття буде у новому напівперіоді при новому наростанні напруги джерела 4 до порогової. Зауважимо, що закриваючий струм транзистора 85 триває приблизно подвійний час від його відкриття, тому що зворотна напруга на зворотному діоді 96 приблизно удвічі менша за пряму напругу на двох діодах 93, 94.During the action of the direct current of the key element 12, an inductive current accumulates on the base transformer 88 with a cut magnetic conductor 85, and due to the fact that the emitter of the transistor 85 is closed, this current of negative polarity (that is, the closing current for a p-p-p type transistor) goes through the reverse circuit diode 96. For example, if the emitter current was 5A, the base current was 2.5A, then the inductive current can be chosen 14, and 1.5A remains in the base, which is quite enough. With such a closing current, the current of the thyristor 97 cannot open the transistor 85 a second time. The thyristor 97 remains open milliampere current until the end of the half-cycle, until the current drops below the holding current of the thyristor 97 with a chain of resistors 99 - 102 (can be made of the order of 0.5m). Thyristor 97 then closes and remains closed for the rest of the remaining half-cycle, and the next opening will be in a new half-cycle when the voltage source 4 rises again to the threshold. Note that the closing current of the transistor 85 lasts approximately twice as long as its opening, because the reverse voltage on the reverse diode 96 is approximately half the forward voltage on the two diodes 93, 94.

Таким чином, виконуються вимоги, що ставляться до ключового елемента 12: спрацьовування при рівні напруги, встановлюваної за допомогою резистора 102, відпускання при встановленні максимального струму, яке регулюються резистором 86, блокування другого спрацьовування за напівперіод. Якщо з якоїсь причини струм транзистора 85 наростає недостатньо швидко (при великій індуктивності зовнішнього ланцюга), то базовий трансформатор 88 вичерпує свою вольтсекундну площу, насичується і розмикає ключовий елемент 12. Це однобічне насичення умовно показане на схемі у загальноприйнятих позначеннях. Звичайно ж цей трансформатор розрахований на увесь діапазон роботи збуджувача від трансформаторів з різним робочим струмом і, тому, з різною індуктивністю. Наприклад, можлива робота збуджувача в діапазоні зварювальних струмів 300 - З0А без переналаштовування.Thus, the requirements relating to the key element 12 are met: activation at the voltage level set by resistor 102, release at maximum current set by resistor 86, blocking of the second activation per half-cycle. If for some reason the current of the transistor 85 does not increase quickly 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 conventional notations. Of course, this transformer is designed for the entire range of operation of the exciter from transformers with different operating currents and, therefore, with different inductances. For example, it is possible to operate the exciter in the range of welding currents of 300 - 30A without reconfiguration.

Завважимо, що час замикання транзисторного ключа становить декілька сотень мікросекунд, в залежності від індуктивності зварювального трансформатора. У цей час напруга на колекторі близька до нуля, напруга на резисторному ланцюжку та на конденсаторі 98 нульова, тиристор 97 неминуче закривається. Далі відбувається стрибок напруги до декількох сотень вольт, тиристор 97 відкривається, але транзистор 85 у цей час закритий амперним струмом і відкриття тиристора 97 його не відкриває. Коли ж амперні струми закриття закінчуються, високовольтні перехідні процеси давно закінчилися і тиристор 97 залишається відкритим в режимі міліамперних струмів, не здатних викликати повторне спрацьовування транзистора 85.Note that the closing time of the transistor key is several hundreds of microseconds, depending on the inductance of the welding transformer. At this time, the voltage on the collector is close to zero, the voltage on the resistor chain and on the capacitor 98 is zero, and the thyristor 97 inevitably closes. Then there is a voltage jump to several hundreds of volts, thyristor 97 opens, but transistor 85 is closed by an ampere current at this time and opening thyristor 97 does not open it. When the amperage closing currents end, the high-voltage transients have long ended and the thyristor 97 remains open in the mode of milliampere currents that cannot cause transistor 85 to re-trigger.

На фіг.14 показана схема збуджувача, в якій зміщення забезпечується застосуванням трансформатора високовольтного імпульсу з розрізним магнітопроводом, який сам є індуктивним нагромаджувачем. Це удвічі зменшує перепад індукції, тобто вимагає подвійного числа витків, але дозволяє використовувати збуджувач без зміщення, тобто він може бути використаний для будь-якого трансформатора, який не обов'язково насичується. Робота збуджувача відбувається аналогічно до описаного.Fig. 14 shows the scheme of the exciter, in which the displacement is provided by the use of a high-voltage pulse transformer with a split magnetic core, which is itself an inductive accumulator. This halves the inductance drop, i.e. requires twice the number of turns, but allows the use of an unbiased exciter, i.e. it can be used for any transformer that does not necessarily saturate. The work of the exciter is similar to the one described.

На фіг.15 показана схема збуджувача, в якій зміщення забезпечується від струму ії індуктивного нагромаджувача 104. Струм з обмотки зміщення трансформується в первинну обмотку і заряджає роздільний конденсатор 106 так, що насичення забезпечується при будь-якому початковому значенні індукції. Для цього звичайно достатньо 1/10 числа витків обмотки зміщення від витків обмотки 37.Fig. 15 shows the scheme of the exciter, in which the bias is provided from the current of the inductive accumulator 104. The current from the bias winding is transformed into the primary winding and charges the separation capacitor 106 so that saturation is ensured at any initial value of induction. For this, 1/10 of the number of turns of the offset winding from the turns of the winding 37 is usually enough.

На фіг.16 показана схема збуджувача з електронним ключовим елементом 12 з магнітними ключами без використання розрядника. Електронний ключовий елемент 12 дає таке укорочення тривалості фронту, що Км 2 не потрібний, ланцюжок Км починається відразу з Км 3. Зміщення Км З забезпечується струмом ії, як це описано вище для зміщення трансформатора. Крім того, струм іх використовується для захисту на етапі перешкодочутливості Км 5, як це описано раніше. Км 6 має зміщення від струму із, а Кмзар - від струму іч, як це описано раніше. Є спільний ланцюг зміщення від струму ії дроселя 72 фільтра і опору резистора 34 фільтра, як це описано раніше для магнітних ключів.Fig. 16 shows the scheme of the exciter with an electronic key element 12 with magnetic keys without the use of a discharger. The electronic key element 12 gives such a shortening of the duration of the front that Km 2 is not needed, the Km chain starts immediately with Km 3. The displacement of Km Z is provided by the current i, as described above for the displacement of the transformer. In addition, their current is used for protection at the Km 5 interference sensitivity stage, as described earlier. Km 6 has a bias from current iz, and Kmzar - from current ich, as described earlier. There is a common bias circuit from the current ii of the filter choke 72 and the resistance of the filter resistor 34, as described earlier for the magnetic keys.

Звернемо увагу на Км 4 з розділеними обмотками. Вони використовуються для зміни полярності (знака), але через те що вони гальванічно можуть бути роз'єднані, то частину схеми можна поміщати стосовно нульової шини, а частину - стосовно верхньої шини, як це зручніше. Імпульс збудження з Км 6 подається стосовно верхньої шини. Це дещо змінює співвідношення при запуску, але незначно, тому що напруга на блокувальному конденсаторі 7 змінюється струмом заряду індуктивності джерела 4. Нагадаємо, що час заряду є часом проходження негативного імпульсу збудження через елемент 11 "довга лінія" зварювальних кабелів і повернення, тобто складає десятки наносекунд. При збудженні іскри і дуги час спаду струму індуктивності від десятків ампер складає десяті частки мікросекунди, і за цей час конденсатор 7 заряджається на сотні вольт. Тому можна вважати, що підключення ланцюга імпульсу збудження стосовно земляної шини або верхньої шини однакове і його можна обирати з міркувань конструктивної зручності.Let's pay attention to Km 4 with split windings. They are used to change polarity (sign), but due to the fact that they can be galvanically isolated, part of the circuit can be placed in relation to the zero bus, and part - in relation to the upper bus, as is more convenient. The excitation pulse with Km 6 is applied in relation to the upper busbar. This slightly changes the ratio at start-up, but slightly, because the voltage on the blocking capacitor 7 is changed by the charge current of the inductance of the source 4. Recall that the charge time is the time for the passage of the negative excitation pulse through the element 11 "long line" of the welding cables and return, that is, it is tens nanoseconds When a spark and an arc are excited, the time for the inductance current to fall from tens of amperes is tenths of a microsecond, and during this time capacitor 7 is charged to hundreds of volts. Therefore, it can be assumed that the connection of the excitation pulse circuit in relation to the ground bus or the upper bus is the same and can be chosen for reasons of design convenience.

Апарати зі збуджувачем за способом, що пропонується, мають таке легке збудження дуги і таку стабілізацію, що проблема вибору зварювального струму постає зовсім в іншому світлі. Зварник не відчуває зміни зварювального струму, наприклад, у півтора рази. Більш того, можна зварювати метал 0,8мм при струмі дуги 200А, якщо зварник дуже швидко перериває цей струм. Однак для зварювання особливо тонких деталей доцільно мати струми порядку 50 - 20А. В принципі таке регулювання можливе при використанні рухомого магнітного шунта. При цьому індуктивність змінюється обернено пропорційно струму. Це створює проблеми для магнітних ключів (для Км 1 і Км 2). Збуджувачі з електронним ключем працюють у більш широкому діапазоні індуктивностей. Проте корисним виявляється збуджувач з додатковою баластовою індуктивністю, показаний на фіг.17. Баластовий дросель 107 з обмоткою 108 на сталі з повітряним зазором звичайного типу шунтований конденсатором 109 передачі імпульсу збудження і підтримуючим ланцюжком ВАС з резистора 110 і конденсатора 114 може бути в діапазоні від часток нанофаради до одиниць мікрофарад, підтримуючий ланцюжок, наприклад, 10,0мкФф і 20Ом. Він підтримує струм дуги, доки дросель 107 набирає струм у декілька ампер, достатній для горіння дуги. Потім струм досягає 50 - 20А, для якого і призначений баласт. Дросель 107 може бути на один струм, або мати відводи, або мати плавне регулювання рухом котушок або зміною магнітного зазору. Для зменшення габаритів і ваги дроселя пропонується виконати його таким, що насичується. Наприклад, якщо сам зварювальний трансформатор розрахований на струм 200А, а вольтсекундна площа дроселя узята 0,65 від прикладеної напруги, то струм після його насичення (ефективне значення) складає всього 0,2 від струму джерела, тобто 40А для наведеного прикладу. На фоні "плавного струму" 20А виникає імпульс струму з ефективним значенням 40А. Такі імпульси навіть сприяють поліпшенню якості зварювання, як відомо, а дросель з насиченням виявляється на 3595 легше. Практика свідчить про можливість мати стійку дугу при струмах у частки ампера.Devices with an exciter according to the proposed method have such easy excitation of the arc and such stabilization that the problem of choosing the welding current appears in a completely different light. The welder does not feel a change in the welding current, for example, by one and a half times. Moreover, it is possible to weld 0.8 mm metal with an arc current of 200 A, if the welder interrupts this current very quickly. However, for welding especially thin parts, it is advisable to have currents of the order of 50 - 20A. In principle, such adjustment is possible when using a movable magnetic shunt. At the same time, the inductance changes inversely proportional to the current. This creates problems for magnetic keys (for Km 1 and Km 2). Exciters with an electronic key operate in a wider range of inductances. However, the exciter with additional ballast inductance, shown in Fig. 17, is useful. A ballast choke 107 with a winding 108 on steel with an air gap of the usual type is shunted by a capacitor 109 of the transfer of the excitation pulse and a supporting circuit VAS of a resistor 110 and a capacitor 114 can be in the range from fractions of a nanofarad to units of microfarads, the supporting circuit is, for example, 10.0μF and 20Ω . It maintains the arc current until the choke 107 draws a current of several amperes sufficient to ignite the arc. Then the current reaches 50 - 20A, for which the ballast is intended. Choke 107 can be for one current, or have taps, or have smooth adjustment by moving the coils or changing the magnetic gap. To reduce the dimensions and weight of the choke, it is suggested to make it saturated. For example, if the welding transformer itself is designed for a current of 200A, and the volt-second area of the choke is taken as 0.65 of the applied voltage, then the current after its saturation (effective value) is only 0.2 of the source current, i.e. 40A for the given example. A current pulse with an effective value of 40A appears against the background of a "smooth current" of 20A. Such impulses even help to improve the quality of welding, as is known, and the choke with saturation turns out to be 3595 easier. Practice shows that it is possible to have a stable arc at currents in fractions of an ampere.

Як можна бачити з описання збуджувачів вище, баластовий дросель не впливає на їх роботу як при електронних, так і магнітних ключах.As you can see from the description of the exciters above, the ballast choke does not affect their operation both with electronic and magnetic keys.

Викладені переваги запропонованих способу і пристроїв його здійснення забезпечують їм можливість широкого використання в апаратах, здатних зварювати окислений та заржавілий метал, сталь, нержавіючу сталь й інші метали.The stated advantages of the proposed method and devices for its implementation provide them with the possibility of wide use in devices capable of welding oxidized and rusted metal, steel, stainless steel and other metals.

питна Я діI drink

ІAND

І рр ни но НИ ДЕAnd yr ni no NI DE

Ср, ме и гов пли ШИ Ес о ВН гу2Wed, me and gov ply SHY Es o VN gu2

То Ффі| фа щ ше ощор о шНи киThat's Ffi| fa sh she oshchor o shNi ki

ОТ в,OT in,

Нр- Ше С ШИ ЙNr- She S SHY Y

Со. ----4Co. ----4

Фіг, 1 7 усе у то || 22 т. іон уFig, 1 7 all in that || 22 t. ion of

ІЗFROM

Фіг. 2 0 --УFig. 2 0 --U

У озIn the lake

Пі нн 24Pi nn 24

БІЛІ ІІІ ІІТ ИЙBILI III IIT IY

ЗWITH

Фіг. ЗFig. WITH

А а 0 2. КІ о АА а 0 2. КИ о А

Е нкс | р- 0 0020504 її ій ни о - ( «к5 як и 2,6 ; ЩО) ВE nx | r- 0 0020504 her iy ni o - ( «k5 as i 2,6 ; WHAT) V

То 2004 бо 1 (0 /00 з) і 20So 2004 is 1 (0/00 with) and 20

МКС 16 й 0 0105 05 о БнксISS 16 and 0 0105 05 o'clock Bnks

ИН о 10 0IN at 10 0

Фіг. 4 : 50 40 раси прин г : Дн нннннночи я, ее 3 26. 5 8 ГІ (Ф,5а чо | Б зи ік--я УТ що І 2 ()2о "в пишні пи Дух ії - реч; 122 200) 387 ЇМ дні ор 95 37 53Fig. 4: 50 40 rasi prin g: Dn nnnnnochi i, ee 3 26. 5 8 GI (F,5a cho | B zi ik--ya UT that I 2 ()2o "in lush pi Duh ii - thing; 122 200) 387 THEM days or 95 37 53

Фіг. 5 з пня і | БЛЕК -ж- бен МН тету 26 пе : їі пили дтнтяFig. 5 from the stump and | BLEK -zh- ben MN tetu 26 pe: they drank dtntya

Фіг. 6 ие(ї ), в; , ц(у, БFig. 6 ie(s), in; , ts(u, B

Це ро ; 9:This is ro; 9:

ЇВ С; ей) (оYV S; hey) (o

Віртуальна ,7 і мережа я 30. 'Virtual ,7 and network I 30. '

Кк юKk yu

Кей | | г іо ! іKay | | g io ! and

І, ' ' и), ма (о) | -0. и ти. -0 Г/лAnd, ' ' and), ma (o) | -0. and you -0 G/l

І гв | иAnd gv | and

Й спрецовування (й щік М ликAnd spretsovannya (and cheek M face

Г бгов й ! До. 1-0 30. -3Л ве Ан :Oh God! To. 1-0 30. -3L and An:

ЦЕ А ЦО,А 2 "хо ік оон ї, ) 6 двнс и ; их 5TSE A TSO,A 2 "ho ik oon i, ) 6 dvns i ; ih 5

ОО Тункс 0 750 100 150200250800:350400OO Tunks 0 750 100 150200250800:350400

Фіг. 7Fig. 7

25. ДЦ 827 28 2 і 00) Й | |. | зів) ; ;52 зі 26 ЩА щи й | пуф 7 134 117 пт об ! 7 55 що25. DC 827 28 2 and 00) Y | |. | yawned); ;52 of 26 SHHA shhi and | puff 7 134 117 pt ob ! 7 55 what

Дн тв ТЗ і й е А а М с й раю тега Ф с Фіг. 8 4 ск (0 2 ікон| ПН. в У ше: 9 36 о Ше І (д2о і 9 74 31 3К20 22 3 нн 7, й чий о я й 6 Фіг. 9Dn tv TZ i y e A a M s y rai tega F s Fig. 8 4 sc (0 2 icons | PN. in U she: 9 36 o She I (d2o and 9 74 31 3K20 22 3 nn 7, and whose o I and 6 Fig. 9

25 97 28 2 ее 125 97 28 2 ee 1

ЩЕ, ; зб й г. ай -В т--ї 12. ві дл | і Г- 74 утво Пт 7 іа з хх Її ІЗ ії се | Псде| ватMORE, ; zb y g. ay -V t--i 12. vi dl | and G- 74 utvo Pt 7 ia z xx Her IZ ii se | Psde| watt

ЛКК 55 й від відумеLKK 55 and from Vidume

А | ЗК й ХА х : ї с7 6266 61 78 72And | ЗК и ХА х: и с7 6266 61 78 72

Фіг. 10Fig. 10

ШЕ в «Ву "Д ., СВ До г . Н лесі Туей о Її | . гі В к шоSHE in "Vu "D ., NE To g. N lesi Tuei o Her | . gi V k sho

В й; ле З «В; б ш- МАГ и оті н й би А /н -В5 -4 нь - - дв мл. ох ЩЕ |Е 7. І. 55 0 ІЗIn th; le Z "B; b sh- MAG i oti n y bi A /n -B5 -4 n - - dv ml. oh MORE |E 7. I. 55 0 IZ

І!AND!

К. авта во із Шу ж 55 гі. ф-K. avta vo from Shu same 55 gi. f-

Є. Х х | Е Й 5 й 5 Ір» 5957 І ІЗE. X x | E Y 5 and 5 Ir" 5957 I IZ

Фіг. 11Fig. 11

252728 2 "Би і / | ще с спросоння252728 2 "I would and / | even from a later date

Й То соAnd that so

А І, МAnd I, M

МАЙMAY

Її, ЩЕHer, MORE

ТВ, У ' 6 49 ; 4TV, In ' 6 49 ; 4

С о 2 о із ЗІ | 6 1C o 2 o from ZI | 6 1

З в А і ів сх І т лї ре " я Ї; фо хат сю і 62 б 78 72 в у. з Кк й .Z v A i iv sh I t li re " i Y; fo hat syu i 62 b 78 72 v u. z Kk y .

Фіг. 12 я с 981 піиоо Ів и 84Fig. 12 I with 981 piioo IV and 84

Не У 97 щоNot In 97 what

ШИ стлиств і 962; Яга й,AI of slistv and 962; Yaga and

ОО бе тя в 82 до яя 85 "ие ГеОО бе тя in 82 to яя 85 "ie Ge

Фіг. 13 6, д г я 10Fig. 13 6, d g i 10

І «Не ! сифунназвє " л Її т; 2 ії : Її ва!And "No! sifunnazve " l Her t; 2 iiy : Her wa!

І ! т ву 5-х - 7 І, тоди чиAnd! t vu 5-x - 7 And, then whether

Го ій 4 | і - о ши. впли ЗGo iy 4 | and - oh she. the influence of Z

Фіг. 14 мишу чо 2Fig. 14 mouse cho 2

І! РИ що з Е айAND! RY what with E ay

А я ій юс чіAnd I yy yus chi

К | ЦІ, Ві з І рен -K | TSI, You from I ren -

І Ач у І і Й ц (її Ів 1 І-І,And Ach in I and J ts (her John 1 I-I,

МИ гата ІТ од сао | ():WE gata IT od sao | ():

Е; ів іі лі ІЗ ДК, 2 !IS; iv ii li IZ DK, 2 !

І ! і у Гм 2 НН їй ненннннни ЗКAnd! and in Gm 2 NN she has nennnnnny ZK

Фіг. 15 Щ вх Вих ше», і. чай 9 Л і. ; АНА є іс, КК я ї- уFig. 15 Sh vh Vykh she", i. tea 9 L and ; ANA is is, KK is i-y

СА із 45 л КИSA with 45 l KY

ГІ тм С. | іGI tm S. | and

КИ ай у 22KI ay at 22

Кл (17174 15 16 и и й 105Cl (17174 15 16 и и и 105

Фіг. 16 Й 22 щі 9 шк! 0Fig. 16 and 22 shchi 9 shk! 0

І4 6 5 МО 445 1I4 6 5 MO 445 1

Ї 7 паонгввннзнвксливнтенн 7, по ЗВ КоY 7 paongvvnnznvkslyvntenn 7, on ZV Ko

Фіг. 17Fig. 17

Claims (10)

1. Спосіб збудження електричної дуги, при якому перед подачею на дуговий проміжок імпульсу напруги збудження закорочують вихід джерела живлення електричної дуги на час наростання струму короткого замикання до рівня стабільного струму дуги, який відрізняється тим, що після досягнення струмом короткого замикання рівня стабільного струму дуги до виходу джерела живлення електричної дуги подають форсуючу напругу тієї ж полярності, що перевищує напругу джерела живлення, після чого на дуговий проміжок подають із затримкою у часі імпульс напруги збудження зворотної полярності стосовно джерела живлення електричної дуги, який перевищує за номіналом форсуючу напругу і має укорочену тривалість фронту.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 short-circuited during the rise of the short-circuit current to the level of the stable arc current, which is distinguished by the fact that after the short-circuit current reaches the level of the stable arc current to at the output of the power source of the electric arc, a forcing voltage of the same polarity is applied, which exceeds the voltage of the power source, after which a pulse of excitation voltage of the reverse polarity with respect to the power source of the electric arc, which exceeds the nominal forcing voltage and has a shortened front duration, is applied to the arc gap with a time delay . 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що час затримки імпульсу напруги збудження обирають в діапазоні від З до 300 нсек.2. The method according to claim 1, which differs in that the excitation voltage pulse delay time is chosen in the range from 3 to 300 nsec. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відношення часу затримки імпульсу напруги збудження до тривалості його фронту складає 1-30.3. The method according to claim 1, which differs in that the ratio of the delay time of the excitation voltage pulse to the duration of its front is 1-30. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що форсуючу напругу формують шляхом трансформації енергії джерела живлення з ланцюга, що її закорочує.4. The method according to claim 1, which differs in that the forcing voltage is formed by transforming the energy of the power source from the circuit that short-circuits it. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що імпульс напруги збудження формують шляхом трансформації енергії джерела живлення з ланцюга, що його закорочує.5. The method according to claim 1, which differs in that the excitation voltage pulse is formed by transforming the energy of the power source from the circuit that short-circuits it. 6. Пристрій для збудження електричної дуги, що містить джерело імпульсів напруги збудження, першу і другу клеми дугового проміжку, джерело живлення електричної дуги, паралельно якому підключені блокувальний конденсатор і ключ з пороговим елементом, який відрізняється тим, що в нього введені джерело внутрішньої форсуючої напруги, блокувальний дросель і елемент "довга лінія", при цьому джерело внутрішньої форсуючої напруги з'єднане згідно з джерелом живлення електричної дуги, джерело імпульсів напруги збудження з'єднане з джерелом живлення електричної дуги зустрічно одним своїм виводом - через блокувальний дросель, а другим - безпосередньо, і через елемент "довга лінія" виводи джерела імпульсів напруги збудження підключені до першої та другої клем дугового проміжку.6. 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 of the electric arc, in parallel with which a blocking capacitor and a key with a threshold element are connected, which is distinguished by the fact that a source of internal forcing voltage is introduced into it , a blocking choke and a "long line" element, while the source of the internal forcing voltage is connected according to the power source of the electric arc, the source of excitation voltage pulses is connected to the power source of the electric arc oppositely with one of its outputs - through the blocking choke, and the other - directly, and through the "long line" element, the terminals of the excitation voltage pulse source are connected to the first and second terminals of the arc gap. 7. Пристрій за п. б, який відрізняється тим, що джерело внутрішньої форсуючої напруги виконане у вигляді послідовно з'єднаних ключового елемента, елементів опору та індуктивності і ємнісного джерела напруги.7. The device according to point b, which differs in that the source of the internal forcing voltage is made in the form of a series-connected key element, elements of resistance and inductance, and a capacitive voltage source. 8. Ключ для пристрою збудження електричної дуги, що містить конденсатор, магнітопровід, що насичується, з робочою обмоткою, один вивід якої з'єднаний з входом магнітного ключа, а другий вивід - через конденсатор з виходом, який відрізняється тим, що введена обмотка зміщення для послідовного з'єднання з первинною обмоткою силового трансформатора з магнітопроводом, що насичується, джерела живлення електричної дуги.8. A key for an electric arc excitation device containing a capacitor, a saturable magnet wire, with a working winding, one terminal of which is connected to the input of the magnetic key, and the other terminal is connected through a capacitor with an output, which differs in that a bias winding is introduced for series connection with the primary winding of a power transformer with a saturating magnetic circuit, the power source of the electric arc. 9. Ключ для пристрою збудження електричної дуги, що містить конденсатор, розрядник, магнітопровід, що насичується, трансформатора з робочою і високовольтною обмотками, до останньої з яких підключений конденсатор і розрядник, який відрізняється тим, що введена обмотка зміщення для послідовного з'єднання з первинною обмоткою силового трансформатора з магнітопроводом, що насичується, джерела живлення електричної дуги.9. A key for an electric arc excitation device containing a capacitor, a discharger, a saturating magnet wire, a transformer with working and high-voltage windings, to the latter of which a capacitor and a discharger are connected, which is distinguished by the fact that a displacement winding is introduced for series connection with the primary winding of a power transformer with a saturating magnetic core, the power source of the electric arc. 10. Спосіб підготовки до спрацьовування ключа пристрою збудження електричної дуги, виконаного у вигляді каскадного ланцюжка з п магнітних ключів, що включає встановлення магнітопроводу і-го ключа у вихідний стан намагнічування, який відрізняється тим, що для спрацьовування і-го магнітного ключа подають струм зміщення від (І-2)-го магнітного ключа і струм перешкодозахисту від (і-3)-го магнітного ключа.10. The method of preparation for the activation of the key of the electric arc excitation device, made in the form of a cascade chain of n magnetic keys, which includes setting the magnetic circuit of the i-th key to the initial state of magnetization, which is distinguished by the fact that a bias current is supplied to activate the i-th magnetic key from the (I-2)th magnetic key and the interference protection current from the (i-3)th magnetic key.
UA2001031786A 1999-06-18 2000-08-06 Method of electric arc excitation, device for its implementation, circuit breaker for device of electric arc excitation (variants) and method of preparation of functioning of circuit breaker for device of electric arc excitation UA52839C2 (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 (1)

Publication Number Publication Date
UA52839C2 true UA52839C2 (en) 2003-01-15

Family

ID=20221224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2001031786A UA52839C2 (en) 1999-06-18 2000-08-06 Method of electric arc excitation, device for its implementation, circuit breaker for device of electric arc excitation (variants) and method of preparation of functioning of circuit breaker for device of electric arc excitation

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)

Families Citing this family (2)

* 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
CN111416522B (en) * 2020-04-05 2021-05-18 华中科技大学 Novel DSRD pulse power circuit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2449557C2 (en) * 1974-10-18 1976-11-25 Messer Griesheim Gmbh SWITCH ARC FOR STABILIZATION AND IGNITION OF WELDING ARCs BY IGNITION PULSES
RU2129330C1 (en) * 1994-03-15 1999-04-20 Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова Welding voltage converter
RU94035139A (en) * 1994-09-20 1996-08-10 С.Н. Холин 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

Also Published As

Publication number Publication date
AU5258800A (en) 2001-04-30
EA200100142A1 (en) 2002-04-25
EA003341B1 (en) 2003-04-24
WO2001028730A1 (en) 2001-04-26
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
US5138622A (en) Apparatus and method for generating high-power, high-voltage pulses, particularly for te gas lasers
KR101569195B1 (en) DC circuit breaker using magnetic field
US9784230B2 (en) Ignition system for an internal combustion engine
US10468873B2 (en) High voltage DC current tripout device
DE2354594C3 (en) Protective circuit arrangement for disconnecting a polyphase alternating current consumer from an alternating current source when excessive loads occur
US9651016B2 (en) Ignition system for an internal combustion engine
JP3356457B2 (en) Vacuum circuit breaker
US3475620A (en) Heavy current arcing switch
KR950011671B1 (en) Pulse generator for electrodischarge machine
US4054933A (en) Saturating time-delay transformer for overcurrent protection
UA52839C2 (en) Method of electric arc excitation, device for its implementation, circuit breaker for device of electric arc excitation (variants) and method of preparation of functioning of circuit breaker for device of electric arc excitation
US3277342A (en) Overload sensing circuit for line type modulator
JP2009181908A (en) Dc high-speed vacuum circuit breaker
Pflanz et al. The development of the current limiting protector (CLP)
US20240170951A1 (en) Cutoff device for high-dc-voltage electric current with plasma tube
US3293492A (en) Ignition system employing a fast high magnetic buildup
RU2161857C1 (en) Pulse generator built around transformer-coupled inductive energy storage
RU102843U1 (en) TRANSVERSE CAPACITY COMPENSATION DEVICE
US2900529A (en) Non-linear compensation circuit for commutating reactors
US2859389A (en) Protection for series capacitor
SU951457A1 (en) Device for switching contactor with coil operational current stabilization
Matsumura et al. Study of short-pulse compression circuit using a fast recovery diode
SU928500A1 (en) Device for second step of protection of network with insulated neutral wire from single-phase earth leakage
SU428504A1 (en) DEVICE FOR LAUNCHING TIRISTORS