УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ Российский патент 2001 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к области дуговой сварки плавящимся электродом.

Известно коммутирующее устройство для сварки, содержащее источник постоянного тока, силовой тиристор и дроссель, включенный последовательно в сварочную цепь, конденсатор, вспомогательный тиристор, зарядный тиристор, сопротивление и блокирующий диод. (см. Дудко Д.А. и др. Коммутаторы тока для микроплазменной сварки.- Ж. "Автоматическая сварка", 1972, N 5).

Недостатком такого устройства является необходимость иметь повышенное напряжение на коммутирующем конденсаторе, чтобы обеспечить надежное выключение силового тиристора, т.к. напряжение на конденсаторе имеет экспоненциальную форму, и поэтому для обеспечения необходимого времени, предоставляемого схемой для выключения силового тиристора, когда напряжение коммутирующего конденсатора приложено к силовому тиристору в обратном направлении, приходится иметь высокое напряжение на коммутирующем конденсаторе. Напряжение на конденсаторе должно превышать напряжение источника питания в несколько раз, что требует завышенного класса тиристоров и конденсаторов по напряжению.

Известно устройство для сварки, содержащее источник питания, коммутирующий тиристор с гасящей цепочкой, состоящей из конденсатора, заряжаемого от дополнительного источника, вспомогательного тиристора и нескольких цепочек, выполненных из последовательно соединенных сопротивлений, и тиристора, зашунтированного резистором (авт. св. СССР N 339355, кл. B 23 K 9/10 1970 г. ).

Недостатком такого устройства является необходимость иметь повышенное напряжение на коммутирующем конденсаторе и тиристорах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для сварки, содержащее источник постоянного тока, параллельно которому подключен фильтрующий конденсатор, силовой тиристор, сглаживающий дроссель, обратный диод и коммутирующий дроссель, включенные последовательно в сварочную цепь, а также коммутирующий конденсатор и вспомогательный тиристор, соединенный последовательно, и подключенные параллельно коммутирующему дросселю зарядный дроссель и последовательно с ним блокирующий диод, включенные последовательно с коммутирующим конденсатором, а цепь, состоящая из блокирующего диода, зарядного дросселя и коммутирующего конденсатора, подключена параллельно источнику постоянного тока, причем часть витков зарядного дросселя и коммутирующий конденсатор зашунтированы дополнительным диодом в обратном направлении (см. авт. св. СССР N 487728, кл B 23 K 9/10, 1973 г.).

Описанное устройство принято за прототип при составлении настоящей заявки.

Недостатком прототипа является необходимость иметь значительное по величине напряжение на коммутирующем конденсаторе для выключения силового тиристора, а следовательно, высокий класс по напряжению конденсаторов, тиристоров и диодов, что удорожает схему.

Задача изобретения - повышение надежности работы устройства и снижение класса тиристоров и коммутирующего конденсатора по напряжению, снижение стоимости устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для сварки, содержащем источник постоянного тока, параллельно которому подключен фильтрующий конденсатор, силовой тиристор, сглаживающий дроссель, обратный диод и коммутирующий дроссель, включенные последовательно в сварочную цепь, а также коммутирующий конденсатор и вспомогательный тиристор, соединенные последовательно, и подключенные параллельно коммутирующему дросселю зарядный дроссель и последовательно с ним блокирующий диод, включенные последовательно с ним блокирующий диод, включенные последовательно с коммутирующим конденсатором, а цепь, состоящая из блокирующего диода, зарядного дросселя и коммутирующего конденсатора, подключена параллельно источнику постоянного тока, причем часть витков зарядного дросселя и коммутирующий конденсатор зашунтированы дополнительным диодом в обратном направлении, коммутирующий конденсатор выполнен в виде n параллельно включенных конденсаторов, одноименные обкладки которых соединены между собой и с минусом источника постоянного тока, а противоположные разделены дросселями.

Заявляемое устройство характеризуется наличием следующих существенных отличительных признаков:
а) коммутирующий конденсатор выполнен в виде n параллельно включенных конденсаторов;
б) одноименные обкладки n-конденсаторов соединены между собой и с минусом источника постоянного тока;
в) противоположные обкладки разделены дросселями.

Такое выполнение устройства для сварки позволяет уменьшить напряжение и снизить класс тиристоров и коммутирующего конденсатора по напряжению и тем самым повысить электробезопасность оборудования.

Проведенные исследования по патентной и научно-технической литературе позволили выявить ряд технических решений аналогичного назначения, однако признаки "а...в" в них отсутствуют. Следовательно, заявляемое устройство отвечает критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень", а лабораторное испытание дает право утверждать, что заявляемое устройство для сварки промышленно применимо.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для сварки.

Устройство для сварки содержит источник 1 постоянного тока. Параллельно источнику 1 постоянного тока подключен фильтрующий конденсатор 2. Кроме того, устройство содержит силовой тиристор 3, сглаживающий дроссель 4, обратный диод 5 и коммутирующий дроссель 6, включенные последовательно в сварочную цепь. Коммутирующий конденсатор и вспомогательный тиристор 7 соединены последовательно и подключены параллельно коммутирующему дросселю 6. Цепь, состоящая из блокирующего конденсатора, зарядного дросселя 8 и блокирующего диода 9, подключена параллельно источнику 1 постоянного тока, при этом часть витков зарядного дросселя 8 и коммутирующий конденсатор зашунтированы дополнительным диодом 10 в обратном направлении. Коммутирующий конденсатор выполнен из нескольких (n-штук) параллельно включенных конденсаторов 11, одноименные обкладки которых соединены между собой и с минусом источника 1 постоянного тока, а противоположные разделены дросселями 12.

Устройство работает следующим образом.

В первоначальный момент силовой 3 и вспомогательный 7 тиристоры находятся в непроводящем состоянии, коммутирующий конденсатор в виде n-штук конденсаторов 11, одноименные обкладки которых соединены между собой, а противоположные разделены дросселями 12, заряжен до напряжения, превышающего напряжение источника постоянного тока за счет зарядного дросселя 8 по цепи: источник 1 постоянного тока - блокирующий диод 9 - зарядный досель 8 - коммутирующий конденсатор - источник 1. Полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе указана на чертеже.

При подаче управляющего импульса на управляющий электрод тиристора 3 последний переходит в проводящее состояние и через нагрузку - сварочную дугу протекает ток по цепи: источник 1 - сглаживающий дроссель 4 - дуга - силовой тиристор 3 - коммутирующий дроссель 6 - источник 1.

При отпирании тиристора 7 происходит разряд искусственной формирующей линии, состоящей из n-конденсаторов 11, на коммутирующий дроссель 6. В отличие от разряда коммутирующего конденсатора в прототипе при разряде искусственной формирующей линии форма тока близка к трапецеидальной. Длительность нарастания и спада тока при одинаковой длительности импульса разряда линии будет тем меньше, чем больше количество конденсаторов 11.

Вершина импульсов будет плоская с волнистостью, определяемой количеством конденсаторов 11. Длительность импульса разряда искусственной формирующей линии у основания и на уровне, близком к вершине импульса, будут отличаться мало. По этому для создания обратного напряжения на силовом тиристоре 3 при такой форме разрядного импульса искусственной формирующей линии достаточно, чтобы напряжение на коммутирующем дросселе 6 превышало напряжение источника постоянного тока 1, которое составляет 20-60 вольт на 10-15 вольт, в то время как при разряде конденсатора (в прототипе и аналогах) амплитуда напряжения на коммутирующем дросселе составляет около 300 вольт и более.

Изобретение относится к области сварки, в частности к устройствам для сварки плавящимся электродом, и может найти применение в различных отраслях промышленности. В сварочную цепь последовательно включены силовой тиристор (3), сглаживающий дроссель (4), обратный диод (5) и коммутирующий дроссель (6). Фильтрующий конденсатор (2) параллельно подключен к источнику постоянного тока (1). Коммутирующий конденсатор (11) и вспомогательный тиристор (7) соединены последовательно и подключены параллельно коммутирующему дросселю (6). Цепь состоит из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора (11), зарядного дросселя (8) и блокирующего диода (9) и подключена параллельно источнику постоянного тока (1). Часть витков зарядного дросселя (8) и коммутирующий конденсатор (11) зашунтированы дополнительным диодом (10) в обратном направлении. Коммутирующий конденсатор (11) выполнен в виде n параллельно включенных конденсаторов, одноименные обкладки которых соединены с минусом источника постоянного тока (1), а противоположные разделены введенными в него дросселями (12). Такое выполнение устройства позволяет уменьшить напряжение и снизить класс тиристоров и коммутирующего конденсатора по напряжению и тем самым повысить электробезопасность оборудования. 1 ил.

Устройство для сварки, содержащее источник постоянного тока, включенные последовательно в сварочную цепь силовой тиристор, сглаживающий дроссель, обратный диод и коммутирующий дроссель, параллельно подключенный к источнику постоянного тока фильтрующий конденсатор, соединенные последовательно и подключенные параллельно коммутирующему дросселю коммутирующий конденсатор и вспомогательный тиристор, цепь, состоящую из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора, зарядного дросселя и блокирующего диода, подключенную параллельно источнику постоянного тока, и дополнительный диод, причем часть витков зарядного дросселя и коммутирующий конденсатор зашунтированы дополнительным диодом в обратном направлении, отличающееся тем, что коммутирующий конденсатор выполнен в виде n параллельно включенных конденсаторов, одноименные обкладки которых соединены с минусом источника постоянного тока, а противоположные разделены введенными в него дросселями.