УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ Российский патент 2001 года по МПК B23K9/06 

Изобретение относится к области сварки.

Известно устройство для сварки [1] , представляющее собой сварочный трансформатор из магнитопровода и обмоток, причем обмотки трансформатора изолированы друг относительно друга.

Недостатком устройства являются завышенные масса и габариты, так как в режиме сварки (режим, близкий к короткому замыканию) магнитный поток в магнитопроводе мал и железо не используется в полной мере. Снизить сечение нельзя, потому что трансформатор используется также и в режиме холостого хода, где магнитный поток существенно выше.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сварки [2], представляющее собой сварочный трансформатор из магнитопровода и изолированных обмоток и устройства исключения режима холостого хода. Железо магнитопровода используется в полную меру, но устройство исключения режима холостого хода дорогое, сложное и к тому же обуславливает бестоковые паузы при сварке.Последнее отрицательно сказывается на стабильности процесса сварки.

Предлагаемое устройство для сварки представляет собой сварочный трансформатор из магнитопровода и обмоток, причем конец первичной обмотки соединен с началом вторичной. К сети подключены начало первичной и конец вторичной обмотки. К дуговому промежутку подключена вторичная обмотка. Как видно из описания, устройство проще, дешевле прототипа: меньше число витков первичной обмотки, так как функцию сетевой обмотки выполняют первичная и вторичная обмотки совместно; сечение витков вторичной обмотки снижено, так как часть мощности передается гальваническим путем; отсутствует устройство исключения режима холостого хода. Все это определяет меньшие размеры магнитопровода и устройства в целом.

При работе устройства в режиме сварки напряжение на вторичной обмотке снижается до дугового. (При коротком замыкании до 0). Так как первичная и вторичная обмотки соединены последовательно, получается, что к первичной обмотке в это время прикладывается более высокое, чем в режиме холостого хода, напряжение (при коротком замыкании все сетевое напряжение). Именно для такого, наиболее тяжелого режима работы под нагрузкой и рассчитывается устройство. Это определяет более полное использование железа магнитопровода и большую проходную мощность трансформатора.

При переходе в режим холостого хода напряжение на вторичной обмотке повышается, что приводит к снижению напряжения на первичной обмотке. Это определяет снижение магнитной индукции в магнитопроводе. Причем индукция снижается мгновенно с переходом в режим холостого хода как в устройстве исключения (точнее облегчения) режима холостого хода, как в прототипе. Но это свойство получено более простым способом без применения тиристоров, что определяет отсутствие бестоковых пауз.

Заявляемое устройство для сварки отвечает требованию "новизна", так как имеет новые признаки: 1) конец первичной обмотки соединен с началом вторичной; 2) к сети подключено начало первичной обмотки и конец вторичной.

Из существующего уровня техники и технической литературы известны трансформаторы с таким соединением обмоток - автотрансформаторы. Но именно применение такого соединения в сварочном устройстве позволяет получить новое качество такому устройству - более полное использование материала магнитопровода и большую проходную мощность. Сварочные устройства характеризуются крутопадающей внешней характеристикой. Поэтому напряжение на вторичной обмотке при сварке сильно снижается. При этом в заявляемом устройстве происходит перераспределение напряжений между обмотками, которое и позволяет более полно использовать материал магнитопровода под нагрузкой и получить большую проходную мощность без применения устройства исключения режима холостого хода. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлено устройство для сварки. Устройство состоит из первичной обмотки 1, вторичной обмотки 2 и магнитопровода 3. Конец первичной обмотки соединен с началом вторичной. К сети подключены начало первичной обмотки и конец вторичной. К дуговому промежутку подключена вторичная обмотка.

Устройство работает следующим образом. При сварке напряжение на вторичной обмотке 2 снижается до дугового (при коротком замыкании до 0). Так как первичная 1 и вторичная 2 обмотки соединены последовательно, получается, что к первичной обмотке 1 в это время прикладывается более высокое напряжение, чем в режиме холостого хода (при коротком замыкании все сетевое напряжение). Это определяет более высокую магнитную индукцию в магнитопроводе 3, а следовательно, более полное использование железа магнитопровода 3 и большую проходную мощность трансформатора.

При переходе в режим холостого хода напряжение на вторичной обмотке повышается, что приводит к снижению напряжения на первичной обмотке 1. Это определяет снижение магнитной индукции в магнитопроводе 3. Причем мгновенно с переходом в режим холостого хода.

На фиг.2 представлена схема 3-фазного выпрямителя, в котором реализована данная идея. Устройство состоит из первичных обмоток 1, вторичных обмоток 2, магнитопровода 3 и выпрямительного моста 4. Концы первичных обмоток 1 соединены с началом вторичных. Концы вторичных обмоток соединены между собой. К сети подключены начала первичных обмоток 1 и концы вторичных 2, как показано на схеме.

Работа схемы полностью аналогична однофазному устройству.

Испытания проводились на трансформаторе, сечение магнитопровода которого составляло 30 см². Первичная обмотка содержала 147 витков, что примерно на 1/3 меньше, чем у трансформатора обычного исполнения. Вторичная обмотка содержала 73 витка.

Трансформатор подключался к сети 220В. Причем в режиме холостого хода ток, потребляемый трансформатором, не превышал 5А. Напряжение холостого хода составило ≈73В. Под нагрузкой ток нагрузки составил 160А. При этом через вторичную обмотку протекал ток всего 107А. Оставшаяся часть тока нагрузки (160-107=53А) передается гальванически. Это позволяет снизить сечение вторичной обмотки. Уменьшение числа витков первичной обмотки и сечения витков вторичной обмотки позволяет выполнить магнитопровод более компактным и легким, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость"
Источники информации:
1. Патент N 2032506 "Устройство для сварки" Гуков Д.В.

2. Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие под ред. В.В.Смирнова. Л.:Энергоатомиздат. 1986. - 656 с.: ил.

Изобретение относится к области сварки. Сварочный трансформатор устройства состоит из магнитопровода и обмоток. Конец первичной обмотки соединен с началом вторичной. К сети подключены начало первичной обмотки и конец вторичной, а к дуговому промежутку подключена вторичная обмотка. Устройство благодаря такому соединению обмоток обеспечивает малую магнитную индукцию в магнитопроводе на холостом ходу и полное использование стали магнитопровода при работе под нагрузкой. Благодаря этому масса и габариты устройства меньше, чем у обычного сварочного трансформатора на 15-30%. 2 ил.

Устройство для сварки, представляющее сварочный трансформатор, состоящий из магнитопровода, первичной и вторичной обмоток, у которого вторичная обмотка подключена к дуговому промежутку, отличающееся тем, что обмотки соединены между собой, причем конец первичной обмотки соединен с началом вторичной, а начало первичной обмотки и конец вторичной подключены к сети.