UA52839C2 - Спосіб збудження електричної дуги, пристрій для його здійснення, ключ для пристрою збудження електричної дуги ( варіанти) та спосіб підготовки до спрацювання ключа для пристрою збудження електричної дуги - Google Patents

Abstract

Винахід стосується галузі електротехніки. Для забезпечення нормального процесу збудження електричної дуги і зварювання забрудненого й окисленого металу, сталі, алюмінію у способі збудження електричної дуги після розмикання закорочування виходу джерела живлення до нього подають форсуючу напругу такої ж полярності, але більшої амплітуди, після чого на дуговий проміжок подають із затримкою у часі імпульс напруги зворотної полярності стосовно джерела живлення електричної дуги, який перевищує за номіналом вищезазначену форсуючу напругу і має укорочений фронт, а в пристрій для збудження електричної дуги введені джерело внутрішньої форсуючої напруги, блокувальний дросель і елемент "довгої лінії". Крім того, вдосконалені джерело імпульсів напруги збудження і магнітні ключі зі способом організації їх управління.

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.

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.

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.

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.

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.

У стаціонарному (статичному) стані тепловиділення від струму провідності точно дорівнює тепловідводу.

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., стаття

Ю.А. Романова "Отец советской водородной бомбь!").

Тому описання збудження зварювальної дуги в літературі не відповідають дійсності.

Відомі джерела живлення електричної дуги з трансформатором, що насичується, і струмообмежувальним дроселем в первинному ланцюзі (50) Ме 1839648, 21.09.90 р.).

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.

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.).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Надалі винахід пояснюється описом прикладів його здійснення і кресленнями, що додаються.

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).

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".

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.

Елемент 11 "довга лінія" характеризується хвильовим опором 150 - 300Ом і затримкою 4нс на 1 метр довжини. Елемент 11 виконаний у вигляді зварювальних кабелів.

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.

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.

Джерело 1 імпульсів напруги збудження може містити ключовий елемент 20 (або комутуватися іншими ключами), елемент 21 індуктивності і ємнісне джерело 22 напруги, зворотної полярності.

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.

Увесь спад напруги йде у вузькій ділянці окислу 24, що випарився від іскрового розряду по каналу розряду.

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.

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.

Функцію порогового елемента ключа 8 виконує вольтсекундна площа, що реагує на інтеграл напруги.

Допоміжна обмотка 39 трансформатора 36 з ємнісним джерелом 19 і елементом 17 опору утворюють джерело 9 внутрішньої форсуючої напруги.

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.

Можливий варіант виконання блокувального дроселя 10 у вигляді вторинної обмотки 41 трансформатора, що має первинну обмотку 42.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

На фіг.11 подані різні варіанти з'єднання магнітних ключів і діаграми, що пояснюють їх роботу.

На фіг.12 зображений варіант вмикання запропонованого пристрою.

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.

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.

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.

Поданий на фіг.14 варіант запропонованого пристрою вимагає використання електронного ключа.

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.

Поданий на фіг.1б6 варіант запропонованого пристрою вимагає використання електронного ключа, індуктивного нагромаджувача 104, укорочувальних магнітних ключів, що дозволяє уникнути використання розрядника.

На фіг.17. показано варіант запропонованого пристрою з використанням приставки для зварювання малим струмом.

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.

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,

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.

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.

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.

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.

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.

Час затримки вищевказаного імпульсу напруги збудження повинен бути в діапазоні від З до ЗО0Онсек, що визначено експериментально.

Причому відношення часу затримки вищевказаного імпульсу збудження до тривалості його фронту повинне бути в діапазоні 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.

Пристрій працює наступним чином.

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.

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.

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.

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.

О іком/2 Ї - (уз - ОМком)/І ком о ід/ю ї - (ком - іпом г Нлом - и ФЛ ді

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;

У - провідність плазми у каналі в окислі, Сим.

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.

Початкові умови: ід (0) - ЗОА, М (0) - 010Сим, і(0) - 7А, іком (0) - 7А, ком (0) - 60В, пом (0) х 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Відмінність полягає у тому, що при стабілізації дуги напруга цо(ї) йде не від нульового рівня, а від негативної напруги горіння дуги.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Ключовий елемент 12 з пороговим пристроєм спрацьовує при досягненні напруги джерела 4 заданого рівня, відбувається замикання його індуктивності через індуктивний нагромаджувач 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).

Розрядник спрацьовує при досягненні заданого рівня напруги, імпульс збудження подається на блокувальний дросель 10 з негативною полярністю, відповідно до способу.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

На фіг.11г показано ланцюжок Км типу "Б". При надходженні напруги и через конденсатор попереднього

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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").

Етап "2" - інтегрування або витримка. Для Км типу "Б" його можна назвати "заряд" або "трансформація".

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".

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 попереднього

Км. Це сприятливе для даного Км, тому що цей струм зміщує його у стан готовності до етапу "2", тобто у -В. У

Км типу "А" цей етап відсутній, тому необхідно вживати заходів для потрібного зміщення.

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.

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.

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.

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.

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.

Відповідно до запропонованого способу на ланцюжок НломСпом Повинна бути подана допоміжна напруга за допомогою допоміжного ключа.

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.

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".

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.

На фіг/1їк показано варіант включення допоміжного ланцюга в ланцюг Км типу "Б" дросельного типу.

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.

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).

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".

Параметри його обираються такими, що він насичується на рівні, який відповідає рівню спрацьовування розрядника на фіг.7 (див. осцилограми).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 "-

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.

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.

Для роботи з трансформаторами різного типу більш зручний електронний ключ, здатний розмикатися і блокувати постійну напругу.

На фіг.13 показана схема ключового елемента 12, що відповідає вимогам, відзначеним в описі пристрою за фіг.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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Як можна бачити з описання збуджувачів вище, баластовий дросель не впливає на їх роботу як при електронних, так і магнітних ключах.

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.

питна Я ді

І

І рр ни но НИ ДЕ

Ср, ме и гов пли ШИ Ес о ВН гу2

То Ффі| фа щ ше ощор о шНи ки

ОТ в,

Нр- Ше С ШИ Й

Со. ----4

Фіг, 1 7 усе у то || 22 т. іон у

ІЗ

Фіг. 2 0 --У

У оз

Пі нн 24

БІЛІ ІІІ ІІТ ИЙ

З

Фіг. З

А а 0 2. КІ о А

Е нкс | р- 0 0020504 її ій ни о - ( «к5 як и 2,6 ; ЩО) В

То 2004 бо 1 (0 /00 з) і 20

МКС 16 й 0 0105 05 о Бнкс

ИН о 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 53

Фіг. 5 з пня і | БЛЕК -ж- бен МН тету 26 пе : їі пили дтнтя

Фіг. 6 ие(ї ), в; , ц(у, Б

Це ро ; 9:

ЇВ С; ей) (о

Віртуальна ,7 і мережа я 30. '

Кк ю

Кей | | г іо ! і

І, ' ' и), ма (о) | -0. и ти. -0 Г/л

І гв | и

Й спрецовування (й щік М лик

Г бгов й ! До. 1-0 30. -3Л ве Ан :

ЦЕ А ЦО,А 2 "хо ік оон ї, ) 6 двнс и ; их 5

ОО Тункс 0 750 100 150200250800:350400

Фіг. 7

25. ДЦ 827 28 2 і 00) Й | |. | зів) ; ;52 зі 26 ЩА щи й | пуф 7 134 117 пт об ! 7 55 що

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. 9

25 97 28 2 ее 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| ват

ЛКК 55 й від відуме

А | ЗК й ХА х : ї с7 6266 61 78 72

Фіг. 10

ШЕ в «Ву "Д ., СВ До г . Н лесі Туей о Її | . гі В к шо

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 ІЗ

І!

К. авта во із Шу ж 55 гі. ф-

Є. Х х | Е Й 5 й 5 Ір» 5957 І ІЗ

Фіг. 11

252728 2 "Би і / | ще с спросоння

Й То со

А І, М

МАЙ

Її, ЩЕ

ТВ, У ' 6 49 ; 4

С о 2 о із ЗІ | 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 .

Фіг. 12 я с 981 піиоо Ів и 84

Не У 97 що

ШИ стлиств і 962; Яга й,

ОО бе тя в 82 до яя 85 "ие Ге

Фіг. 13 6, д г я 10

І «Не ! сифунназвє " л Її т; 2 ії : Її ва!

І ! т ву 5-х - 7 І, тоди чи

Го ій 4 | і - о ши. впли З

Фіг. 14 мишу чо 2

І! РИ що з Е ай

А я ій юс чі

К | ЦІ, Ві з І рен -

І Ач у І і Й ц (її Ів 1 І-І,

МИ гата ІТ од сао | ():

Е; ів іі лі ІЗ ДК, 2 !

І ! і у Гм 2 НН їй ненннннни ЗК

Фіг. 15 Щ вх Вих ше», і. чай 9 Л і. ; АНА є іс, КК я ї- у

СА із 45 л КИ

ГІ тм С. | і

КИ ай у 22

Кл (17174 15 16 и и й 105

Фіг. 16 Й 22 щі 9 шк! 0

І4 6 5 МО 445 1

Ї 7 паонгввннзнвксливнтенн 7, по ЗВ Ко

Фіг. 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.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що час затримки імпульсу напруги збудження обирають в діапазоні від З до 300 нсек.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відношення часу затримки імпульсу напруги збудження до тривалості його фронту складає 1-30.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що форсуючу напругу формують шляхом трансформації енергії джерела живлення з ланцюга, що її закорочує.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що імпульс напруги збудження формують шляхом трансформації енергії джерела живлення з ланцюга, що його закорочує.

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.

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.

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.

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.

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.