ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Большинство конструктивных разновидностей выпускаемых промышленностью искровых осцилляторов может быть сведено к принципиальной схеме (рис. 1,а).

Рис. 1 Принципиальная схема осциллятора (а) и схема его зарядной цепи (б)

Она включает в себя lc-контур с разрядником Р, подключенным к выходу повышающего трансформатора ПТ. При пробое разрядника через индукторlпроходит ток разряда конденсатора и во вторичной обмотке импульсного трансформатора ИТ индуктируется высокая ЭДС (3-5 кв), используемая для возбуждения сварочной дуги.

Как известно, энергия, запасаемая в конденсаторе С, заряженном до напряженияu, равна:

(1)

Опыт эксплуатации серийных осцилляторов (например, ОСПЗ-2м) показывает, что в некоторых случаях их мощность недостаточна для надежного возбуждения сварочной дуги. С целью повышения этой мощности в производственных условиях прибегают иногда к параллельному соединению двух осцилляторов, что не всегда дает нужный эффект и совершенно не оправдано с точки зрения рационального использования оборудования.

Как следует из уравнения (1), мощность осциллятора может быть повышена увеличением u или С. Поскольку увеличение u связано с необходимостью повышения коэффициента трансформации ПТ и, следовательно, с большими дополнительными затратами, то, на первый взгляд, наиболее простым путем повышения мощности является увеличение С. Однако, как в дальнейшем будет показано, этот вывод не всегда справедлив.

На рис. 1, б приведена упрощенная эквивалентная схема цепи заряда конденсатора в допробойном режиме, когда искровой разряд отсутствует и сопротивление разрядника равно бесконечности. На вход схемы подается напряжение холостого ходаu _oтрансформатора ПТ. В реальных конструкциях осцилляторов ПТ выполняется обычно с большим рассеянием за счет разнесения его обмоток на разные стержни магнитопровода, помещения между обметками магнитного шунта и т.п., поэтомуr_эиl_э- эквивалентные приведенные активное сопротивление индуктивность рассеяния ПТ. Так как индуктивностьlобычно значительно меньшеl_э, то ею для упрощения расчетов пренебрегаем.

Как известно, для рассматриваемой цепи справедливы соотношения:

, (2)

, (3)

гдеi-ток в цепи; Х _о - сопротивление конденсатора;u- напряжение на конденсаторе;w=2pf= 314 - угловая частота, при частоте питающей сетиf=50 гц.

Максимальный ток в цепи соответствует резонансу напряжений на конденсаторе и индуктивности, когда

, (4)

При этом напряжение на конденсаторе максимально и равно

, (5)

Из последнего уравнения видно, что максимальное напряжение на конденсаторе (в режиме резонанса) определяется, прежде всего активным сопротивлением цепи К _э и может значительно превышать питающее напряжениеu _o.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что серийный осциллятор ОСПЗ-2М-1 характеризуется следующими параметрами:u _o=300b,r_э@5000м, иl_э@70 гц.

Для этих параметров по уравнениям (1), (2), (3) на рис. 2 построена зависимость энергии и напряжения конденсатора от величины его емкости. Максимальные значения энергии и напряжения на конденсаторах соответствуют резонансной емкости С = 0,145 мкф. При изменении емкости в ту или иную сторону запасаемая в конденсаторе энергия, а, следовательно, и мощность осциллятора снижаются. Поскольку в реальном осцилляторе ОСПЗ-2М-1 применена емкость с= 0,125 мкф, близкая к резонансной, то увеличение емкости в этих осцилляторах не повышает, а снижает мощность.

Рис. 2. Зависимость напряжения и энергии конденсатора от его емкости.

Приведенные расчеты позволяют наметить некоторые рациональные пути повышения эффективности искровых сварочных осцилляторов:

-увеличение емкости накопительного конденсатора при соответствующем снижении индуктивности рассеяния трансформатора ПТ до резонансной величины;

-уменьшение эквивалентного активного сопротивления цепи заряда;

-повышения напряжения холостого хода трансформатора ПТ. С учетом указанных рекомендаций разработан конструктивный вариант осциллятора параллельного включения повышенной мощности, выполненный по схеме осциллятора ОСПЗ-2М. Он включает в себя повышающий трансформатор ПТ стержневого типа с разнесенными обмотками и выходным напряжением 1500 В, накопительный конденсатор типа КБГ-П-0,1 мкф - 3 кв, искровой аргоновый разрядник и выходной трансформатор ИТ с ферритовым магнитопроводом. Осциллятор внедрен в ОАО «Брянский Арсенал».