УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ Российский патент 1996 года по МПК B23K9/06 

Устройство предназначено для сварки на переменном токе плавящимися электродами и может применяться при сварке алюминия и его сплавов вольфрамовым электродом.

Известно устройство для дуговой сварки переменным током со стабилизацией дуги, содержащее сварочный трансформатор, цепь из последовательно соединенных индуктивности, конденсатора, семистора и системы управления семистором, при этом цепь из индуктивности, конденсатора и семистора включена в другую фазу питающей сети, чем сварочный трансформатор (А.с. СССР N 589099, кл. B 23 K 9/06, 1978). К недостаткам известного устройства следует отнести необходимость трехфазного питания для работы устройства и высокий уровень помех в питающей сети, так как импульсный ток стабилизации проходит через сеть.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для сварки переменным током, содержащее однофазный сварочный трансформатор, параллельно вторичной обмотке которого включен защитный конденсатор, повышающий трансформатор, первичная обмотка которого через накопительный конденсатор соединен с тиристором, а вторичная обмотка соединена с вторичной обмоткой сварочного трансформатора, сварочную нагрузку и систему управления тиристором (А. с. СССР N 1668068, кл. B 23 K 9/06, 1989). Недостатком известного устройства является большие размеры и сложная конструкция повышенного трансформатора, вторичная обмотка которого включена в сварочную цепь последовательно с электродом. Обмотка высокого напряжения должна выполняться на высокое напряжение и большие сварочные токи, что снижает надежность устройства. Разряд при зажигании дуги происходит при относительно медленном изменении напряжения на электроде. Нельзя использовать явление уменьшения электрической прочности воздушного промежутка, которое имеет место при высоком напряжении в радиотехническом диапазоне частот.

Задачей, решаемой в предлагаемом устройстве, является увеличение надежности при уменьшении затрат при изготовлении устройства и производстве сварочных работ. Устройство должно иметь простую схему питания от питающей сети и должно надежно обеспечивать защиту от помех.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить значение тока, потребляемого из питающей сети за счет уменьшения реактивной составляющей тока. Малые значения тока позволяют использовать устройство в различных областях народного хозяйства, в бытовых условиях и в условиях малых предприятий и хозяйств.

Технический результат может быть получен, если использовать устройство для сварки переменным током, содержащее однофазный сварочный трансформатор, параллельно вторичной обмотке которого включен защитный конденсатор, повышающий трансформатор, первичная обмотка которого через накопительный конденсатор соединена с тиристором, а вторичная обмотка соединена с вторичной обмоткой сварочного трансформатора, сварочную нагрузку и систему управления транзистором. В устройство дополнительно введены диод, второй защитный конденсатор, искровой разрядник и высокочастотный дроссель. При этом последовательная цепь, состоящая из первичной обмотки повышающего трансформатора, накопительного конденсатора и тиристора соединена параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора, а диод включен встречно параллельно тиристору. К объединенным первым выводам вторичных обмоток сварочного и повышающего трансформаторов присоединен первый вывод высокочувствительного дросселя, второй вывод которого соединен с первым выводом сварочной нагрузки, второй вывод которой соединен с вторым выводом вторичной обмотки сварочного трансформатора, а второй вывод вторичной обмотки повышающего трансформатора соединен с первым выводом искрового разрядника, второй вывод которого соединен с первым выводом сварочной нагрузки, при этом второй защитный конденсатор соединен параллельно вторичной обмотке повышающего трансформатора. В один из полупериодов происходит заряд накопительного конденсатора через диод и обмотку повышающего трансформатора до значений, близких к амплитудному значению на вторичной обмотке сварочного трансформатора. В следующий полупериод вырабатывается импульс в системе управления, который включает тиристор, и накопительный конденсатор разряжается через повышающий трансформатор на второй защитный конденсатор. При увеличении на нем направления до значения, равного пробивному напряжению искрового разрядника, начинается высокочастотный разряд конденсатора на дроссель. На сварочной нагрузке напряжение от сварочного трансформатора суммируется с напряжением на дросселе. При пробое промежутка между электродом и изделием от сварочного трансформатора увеличивается сварочный ток. Если во время первого полупериода высокочастотных колебаний разряд не происходит, то пробой происходит в следующие полупериоды, в которые мгновенные значения напряжения на обмотке сварочного трансформатора имеют более высокие значения. Это увеличивает надежность процесса зажигания дуги в каждый положительный полупериод. Сварочный трансформатор имеет простую конструкцию. Возможно использование любых серийных трансформаторов. Высокие значения напряжений на высокочастотном дросселе позволяют уменьшить рабочие напряжения на вторичной обмотке сварочного трансформатора и за счет этого уменьшить значения сварочного тока. Высокий уровень надежности зажигания дуги позволяет уменьшить угол сдвига момента включения транзистора от начала полупериода. Таким образом уменьшается реактивная составляющая сварочного тока и тока, потребляемого из сети. Это позволяет уменьшить массу и стоимость сварочного трансформатора. На фигуре приведена схема устройства для сварки переменным током.

Устройство содержит однофазный сварочный трансформатор 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками. Первый защитный конденсатор 4 включен параллельно вторичной обмотке 3. Повышающий трансформатор 5 первым выводом первичной обмотки 6 соединен с обмоткой 3. Второй вывод обмотки 6 соединен с конденсатором 7 и тиристором 8. Диод 9 включен встречно-параллельно тиристору 8. Вторичная обмотка 10 повышающего трансформатора 5 соединена с выводом обмотки 3 и первым выводом дросселя 11. Второй вывод дросселя 11 соединен с первым выводом сварочной нагрузки 12. Искровой разрядник 13 включен между вторым выводом обмотки 10 и первым выводом сварочной нагрузки 12. Второй вывод нагрузки 12 соединен с выводом обмотки 3. Второй защитный конденсатор 14 включен параллельно обмотке 10. Система управления 15 включена параллельно цепи, состоящей из обмотки 6, конденсатора 7 и тиристора 8. Резистор 16 системы управления позволяет изменять фазовый сдвиг импульса, вырабатываемый транзистором 17. Импульс с вывода системы управления 15 подается на управляющий электрод 18 тиристора 8.

Устройство для сварки переменным током работает следующим образом. При включении в сеть на обмотках 2, 3 сварочного трансформатора создается напряжение, которое подается через дроссель 11 на сварочную нагрузку. Напряжение на сварочной нагрузке 12 недостаточно для поддерживания устойчивого разряда. При касании электродом изделия происходит искровой разряд, не переходящий в устойчивую дугу. Если сопротивление резистора 16 имеет необходимое для срабатывания транзистора 17 значение, то на управляющий электрод тиристора 8 подается импульс и тиристор 8 открывается. Напряжение от обмотки 3 суммируется с напряжением на конденсаторе 7 и передается через повышающий трансформатор 5 к конденсатору 14. При зарядке конденсатора 14 до напряжений пробоя разрядника 13 происходит увеличение напряжения на сварочной нагрузке 12 до значений, при которых происходит пробой между электродом и изделием. После пробоя промежутка увеличивается сварочный ток до значений, определяемых реактивным сопротивлением обмоток 2, 3 трансформатора 1. Появление высоких значений напряжений на нагрузке 12 не сопровождается появлением высоких напряжений на обмотке 3. Этому препятствуют дроссель 11 и конденсатор 4. Высокочастотные колебания в контуре: конденсатор 14, разрядники 13, дроссель 11 возникают после пробоя разрядника 13. Пробой воздушного промежутка в нагрузке 12 может произойти как на первой полуволне, так и последующих. Условия пробоя улучшаются как из-за увеличения мгновенного напряжения на обмотке 3, так и из-за накопления зарядов в воздушном промежутке.

В предлагаемом устройстве трансформаторе работают на промышленной частоте. Конструкция сердечников и обмоток трансформаторов имеет простое и надежное решение. Питание всех элементов устройства осуществляется от сварочного трансформатора. Высокочастотные колебания ограничены защитными конденсаторами и не создают помех в питающей сети.

Использование: изобретение относится к области сварки, в частности, предназначено для сварки на переменном токе покрытыми электродами и неплавящимся электродом в защитных газах. Сущность изобретения: устройство содержит сварочный трансформатор, параллельно вторичной обмотке которого включен защитный конденсатор. Повышающий трансформатор через накопительный конденсатор и тиристор, шунтированный диодом, присоединен к сварочному трансформатору. Вторичная обмотка повышающего трансформатора соединена с вторичной обмоткой сварочного трансформатора и с первый выходом высокочастотного дросселя. Второй вывод высокочастотного дросселя соединен со сварочной нагрузкой. Второй вывод обмотки повышающего трансформатора через искровой разрядник соединен со сварочной нагрузкой. Второй вывод сварочной нагрузки соединен со сварочным трансформатором. Вторичная обмотка повышающего трансформатора шунтирована конденсатором. 1 ил.

Устройство для сварки переменным током, содержащее однофазный сварочный трансформатор, параллельно вторичной обмотке которого включен защитный конденсатор, повышающий трансформатор, первичная обмотка которого через накопительный конденсатор соединена с тиристором, а вторичная обмотка соединена с вторичной обмоткой сварочного трансформатора, сварочную нагрузку и систему управления тиристором, отличающееся тем, что в него дополнительно введены диод, второй защитный конденсатор, искровой разрядник и высокочастотный дроссель, при этом цепь, состоящая из первичной обмотки повышающего трансформатора, накопительного конденсатора и тиристора, соединена параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора, а диод включен встречно параллельно тиристору, а к объединенным первым выводам вторичных обмоток сварочного и повышающего трансформаторов присоединен первый вывод высокочастотного дросселя, второй вывод которого соединен с первым выводом сварочной нагрузки, второй вывод которой соединен с вторым выводом вторичной обмотки сварочного трансформатора, а второй вывод вторичной обмотки повышающего трансформатора соединен с первым выводом искрового разрядника, второй вывод которого соединен с первым выводом сварочной нагрузки, при этом второй защитный конденсатор присоединен параллельно вторичной обмотке повышающего трансформатора.