СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ Российский патент 1997 года по МПК B23K9/00 

Изобретение относится к электрическим устройствам, а именно к дугосварочным аппаратам, и может быть использовано для зарядки автомобильных аккумуляторов, а также для пуска двигателей.

Особой проблемой для сварочных аппаратов (в данном случае рассматривается именно такое назначение заявленного устройства) является требование малых габаритов (массы) и возможность использования в бытовых условиях, а также улучшения динамики горения (стабильности) дуги.

Наиболее близким к заявленному устройству является сварочный аппарат, содержащий трансформатор, выполненный на двухстержневом замкнутом магнитопроводе, на первом из стержней которого расположена первичная обмотка и первая часть вторичной обмотки, а вторая часть вторичной обмотки расположена на втором стержне, при этом две части вторичной обмотки соединены между собой последовательно, первичная обмотка зашунтирована первым конденсатором и подключена к клеммам источника переменного тока, а первый вывод вторичной обмотки соединен с первым выводом аппарата (см. М.И. Закс и др. "Трансформаторы для электродуговой сварки", Л. "Энергоатомиздат", Ленинградское отделение, 1988, стр. 101, рис. 5.5).

Данное изобретение направлено на создание такого сварочного аппарата, который позволяет осуществлять сварку в "домашних" условиях при ограничении потребляемого тока от сети 220В величиной 15А, что особенно важно для автолюбителей и садоводов. При этом устройство работает без насыщения магнитопровода, не перегревается, а необходимая крутизна внешней характеристики обеспечивается указанным ниже распределением обмоток при их различной конфигурации.

Эта задача решается тем, что в сварочный аппарат, содержащий трансформатор, выполненный из двухстержневого замкнутого магнитопровода, на первом из стержней которого расположена первичная обмотка, выводы которой подключены к клеммам источника переменного тока, на втором стержне замкнутого магнитопровода расположена вторичная обмотка, а также осциллятор, введены дроссель, первый и второй конденсаторы, при этом вторичная обмотка трансформатора выполнена из двух частей, одна из которых в виде цилиндрической обмотки расположена на первом стержне замкнутого магнитопровода, а вторая часть вторичной обмотки, расположенной на втором стержне замкнутого магнитопровода, выполнена в виде дисковой обмотки, при этом две части вторичной обмотки соединены между собой последовательно, первый и второй конденсаторы подключены параллельно соответственно первичной и вторичной обмоткам трансформатора, выход осциллятора подключен к дросселю, первый вывод которого подключен к первому выводу сварочного аппарата, второй вывод дросселя подключен к первому выводу второго конденсатора, второй вывод которого подключен ко второму выводу сварочного аппарата.

Сущность изобретения, которая была описана совокупностью существенных признаков, достаточной для достижения технического результата, может быть пояснена с точки зрения электрических зависимостей. Особенность конструкции трансформатора, состоящая в разделении цилиндрических и дисковых обмоток, позволяет подобрать нужную для сварки крутизну внешней характеристики трансформатора, благодаря возможности раздельного регулирования напряжения холостого хода на выходе трансформатора и тока короткого замыкания.

Меняя соотношения витков цилиндрической и дисковой обмоток, можно подобрать оптимальные значения. При этом выбор указанных режимов и элементов не увеличивает вес(массу) аппарата в целом.

На фиг. 1 представлена электрическая схема сварочного аппарата; на фиг. 2 конструкция трансформатора; на фиг. 3 зависимость напряжения на выходе трансформатора от тока при совместном использовании обмоток (А), при использовании дисковой обмотки (В), при использовании цилиндрической обмотки (С).

На фиг. 1 изображена электрическая схема сварочного аппарата. 1-шины источника переменного тока, к которым подключены входы осциллятора 2, один из выходов которого подсоединен к дуговому промежутку 3 (выводам сварочного аппарата), первый конденсатор 4, включенный параллельно первичной обмотке 5-6 трансформатора 7, параллельно вторичной обмотке 8-9 которого включен второй конденсатор 10, к которому подключен дроссель 11, один из выводов дросселя 11 и конденсатора 10 являются выходами сварочного аппарата, где и образуется электрическая дуга.

Работа устройства.

При сваривании стальных листов толщиной от 0,5 до 2,0 мм, а также резке металла дугосварочное устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на первичную обмотку 5-6 на вторичной обмотке 8-9 наводится напряжение холостого хода U_xx, которое обеспечивает устойчивое горение дуги при сварке током 40 А и выше при использовании электродов диаметром 3 мм.

При замыкании электродом свариваемого изделия возникает ток короткого замыкания Ikз, величина которого должна быть в заданных пределах (55-70 А). При размыкании электрода возникает электрическая дуга, причем ток дуги должен быть в пределах 40-50 А, а потребляемый из сети ток не должен превышать значение 10-12 А.

При потреблении тока порядка 12 А устройство можно подключать к бытовой электросети с автоматом-предохранителем на ток величиной 16 А.

Такие условия работы: устойчивое горение дуги, а также уменьшенное значение тока короткого замыкания, достигаются использованием на входе конденсатора 4. Емкость конденсатора 4 влияет на напряжение холостого хода и не влияет на ток короткого замыкания при условии, что величина емкости подобрана из условия резонанса контура: емкость конденсатора 4 и индуктивность первичной обмотки 5-6 трансформатора 7.

Величина индуктивности также может быть подобрана с таким расчетом, чтобы, не влияя на напряжение холостого хода, снижать ток короткого замыкания, а следовательно, и потребляемый из сети ток до приемлемых величин.

Таким образом, в результате раздельного воздействия емкости и индуктивности можно подобрать оптимальную внешнюю характеристику.

В качестве осциллятора может быть использован любой генератор высокой частоты, который совместно с вторым конденсатором 10 и дросселем 11 осуществляют стабилизацию дуги.

При работе устройства в качестве зарядного для автомобильных аккумуляторов необходимо использовать вторичные обмотки дискового типа, находящиеся на втором стержне замкнутого магнитопровода, и, подключив данное устройство через выпрямитель, производить зарядку.

При работе устройства в качестве пускового для запуска двигателей постоянного тока необходимо использовать часть цилиндрической вторичной обмотки, находящейся на первом стержне замкнутого магнитопровода, и через мощный диод подать напряжение на нагрузку.

Данное устройство было испытано как в производственных так и в бытовых условиях и показало высокую производительность сварки при отсутствии перегрева трансформатора и при отсутствии срабатывания защиты.

Использование: изобретение представляет собой сварочный аппарат, который может быть использован как в производственных, так и в бытовых условиях, например автолюбителями и садоводами. Оно может использоваться и в качестве зарядного устройства и для пуска двигателей. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор с разделенными первичной и вторичной обмотками. Выполнение вторичной обмотки в виде цилиндрической и дисковой обмоток и выбор определенного соотношения между витками этих обмоток, а также выбор параметров конденсатора на входе трансформатора позволяет регулировать напряжение холостого хода и ток короткого замыкания. Использование осциллятора обеспечивает стабильность электрической дуги. 3 ил.

Сварочный аппарат, содержащий трансформатор, выполненный на двухстержневом замкнутом магнитопроводе, на первом из стержней которого расположена первичная обмотка и первая часть вторичной обмотки, а вторая часть вторичной обмотки расположена на втором стержне, при этом две части вторичной обмотки соединены между собой последовательно, первичная обмотка зашунтирована первым конденсатором и подключена к клеммам источника переменного тока, а первый вывод вторичной обмотки соединен с первым выводом аппарата, отличающийся тем, что он снабжен дросселем, осциллятором и вторым конденсатором, включенным параллельно вторичной обмотке, второй вывод которой через дроссель соединен с вторым выводом аппарата, причем выход осциллятора подключен к дросселю, первая часть вторичной обмотки выполнена цилиндрической, а вторая часть дисковой.