УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ Российский патент 2012 года по МПК B23K9/95 

Предлагаемое изобретение относится к электродуговой сварке, а именно к устройствам для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка, и может найти широкое применение в различных отраслях машиностроения, в технологии и технике электросварочных работ.

Прототипом предлагаемого изобретения является устройство для сварки, содержащее исполнительное устройство, блок сравнения напряжения дуги с заданным напряжением, последовательно соединенные блок формирования длительности пауз, релейный элемент с двумя выходами и блок формирования длительности импульсов, причем один из выходов релейного элемента соединен с исполнительным устройством непосредственно, а другой - через блок формирования длительности импульсов, а вход блока формирования длительности пауз подключен к выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением во время паузы и датчик коротких замыканий, работающий в фазе с блоком сравнения напряжения дуги с заданным напряжением на интервале паузы, причем вход датчика коротких замыканий подключен ко второму выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением, а выход через усилительное устройство - к дополнительному входу блока формирования длительности импульсов (патент РФ №2210475, кл. 7 В23К 9/095, 03.01.2002 г.).

Ограничение амплитуды импульсов обеспечивается за счет уменьшения длительности импульсов сварочного тока, что при экспоненциальной форме импульсов приводит к уменьшению амплитуды.

Недостатком рассмотренного устройства является то, что ограничение амплитуды происходит только в том случае, если короткое замыкание произошло на интервале паузы. Если же короткое замыкание произошло во время импульса, то ограничения не происходит. Это приводит к тому, что при сварке в различных пространственных положениях происходит выплеск сварочной ванны, что ухудшает качество сварного соединения, а также вынуждает увеличивать массогабаритные показатели исполнительного устройства, которое должно отключать большие токи короткого замыкания при U_д=0.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества сварного соединения за счет ограничения амплитуды импульсов сварочного тока при коротком замыкании дугового промежутка и снижение массогабаритных показателей исполнительного устройства.

Поставленная задача решается следующим образом.

Для того чтобы однозначно и своевременно можно было зафиксировать факт короткого замыкания и ограничить амплитуду, датчик коротких замыканий работает в фазе с блоком формирования длительности импульсов. При этом датчик тока короткого замыкания контролирует амплитуду импульса и при достижении заданного значения независимо от состояния дугового промежутка дает сигнал на отключение тока импульса. Для этого датчик короткого замыкания работает в фазе с блоком формирования длительности импульсов тока, причем на один вход датчика подается текущее значение тока импульса, на второй вход - заданное значение тока импульса. Выход датчика через усилительное устройство подключен к дополнительному входу блока формирования длительности импульсов тока.

Далее сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображена блок-схема устройства для сварки с импульсным питанием дуги.

Предлагаемое устройство для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка, от которого питается сварочная дуга 9, состоит из следующих элементов: исполнительного устройства 8, состоящего из источника питания 7, в сварочную цепь источника питания последовательно включено балластное сопротивление 2, параллельно которому подключено коммутирующее устройство 3, блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением 4, на первый вход которого подается напряжение дуги U_Д, а на второй вход подается заданное напряжение дуги U_З. Выход блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением 4 соединен со входом блока формирования длительности пауз 5, который, в свою очередь, последовательно соединен с релейным элементом 6, имеющим два выхода, причем один из выходов релейного элемента 6 соединен с одним из входов коммутирующего устройства 3 исполнительного устройства 8 непосредственно, а другой - через блок формирования длительности импульсов 7 со вторым входом коммутирующего устройства. Для этого используется один из входов блока формирования длительности импульсов 7. Блок формирования длительности пауз 5 подключен к выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением U_З во время паузы. На второй вход блока формирования длительности импульсов 7 подается заданное время длительности импульсов t_u сварочного тока.

Один из входов датчика коротких замыканий 12 соединен с токовым шунтом 10, который включен последовательно в сварочную цепь источника питания, а на другой вход подается заданное значение тока короткого замыкания I_З. Выход датчика коротких замыканий 12 через усилитель 11 подключен к третьему входу блока формирования длительности импульсов 7.

В качестве коммутирующего устройства 3 может быть использован тиристор с принудительной коммутацией (см. Князьков А.Ф. Разработка и исследование импульсных модуляторов тока для сварки. Кандидатская диссертация, Томск, 1975).

Устройство работает следующим образом. Напряжение дугового промежутка сравнивается во время паузы с заданным напряжением U_З в блоке сравнения 4. Ошибка ΔU(t)=U_З-U_д с выхода блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением поступает на вход блока формирования длительности пауз 5, который интегрирует ошибку ΔU(t) на интервале всей паузы до величины срабатывания релейного элемента 6.

Релейный элемент 6 переводит коммутирующее устройство 3 во включенное состояние, при этом протекает ток импульса, который возрастает по экспоненте. Одновременно релейный элемент 6 запускает блок формирования длительности импульсов 7. После заданной длительности импульса t_u с выхода блока формирования длительности импульсов 7 поступает сигнал, переводящий коммутирующее устройство 3 в выключенное состояние, то есть импульс тока прекращается.

При нормальном горении дуги амплитуда импульсов сварочного тока меньше заданной величины импульсов тока короткого замыкания I_З в датчике коротких замыканий 12. При этом датчик коротких замыканий 12 не вступает в работу. При коротком замыкании амплитуда импульсов сварочного тока значительно возрастает. При достижении значения заданного тока короткого замыкания I_З датчик 12 выдает сигнал на блок формирования длительности импульсов 7 и тем самым принудительно заставляет его выдать сигнал на коммутирующее устройство 3, отключающее импульс сварочного тока. Это обеспечивает отключение тока короткого замыкания на заданном уровне I_З независимо от того, где произошло короткое замыкание - на интервале паузы или импульса сварочного тока. Такое ограничение тока короткого замыкания обеспечивает, с одной стороны, повышение качества сварного соединения за счет исключения выплесков сварочной ванны во время короткого замыкания и, с другой стороны, снижение массогабаритных показателей коммутирующего устройства 3, а так же способствует улучшению энергетических показателей устройства.

Устройство предназначено для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка. Исполнительное устройство (8) состоит из источника питания (1), в сварочную цепь которого последовательно включено балластное сопротивление (2), параллельно которому подключено коммутирующее устройство (3). Блок (4) сравнения напряжения дуги с задающим напряжением, блок (5) формирования длительности пауз, релейный элемент (6) с двумя выходами и блок (7) формирования длительности импульсов соединены последовательно. Один из выходов релейного элемента (6) соединен с исполнительным устройством (8) непосредственно, а другой через блок (7) формирования длительности импульсов. Блок (5) формирования длительности пауз подключен к выходу блока (4) сравнения напряжения дуги с заданным напряжением во время паузы и датчик коротких замыканий (12), который работает на этапе импульса, ограничивая амплитуду тока независимо от того, где произошло короткое замыкание - на интервале паузы или импульса. Такое ограничение тока короткого замыкания обеспечивает, с одной стороны, повышение качества сварного соединения за счет исключения выплесков сварочной ванны во время короткого замыкания и, с другой стороны, снижение массогабаритных показателей коммутирующего устройства, а так же способствует улучшению энергетических показателей устройства. 1 ил.

Устройство для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка, содержащее исполнительное устройство, состоящее из источника питания, в сварочную цепь которого последовательно включено балластное сопротивление, параллельно которому подключено коммутирующее устройство, блок сравнения напряжения дуги с задающим напряжением, последовательно соединенные блок формирования длительности пауз, релейный элемент с двумя выходами и блок формирования длительности импульсов, причем один из выходов релейного элемента соединен с исполнительным устройством непосредственно, а другой - через блок формирования длительности импульсов, а блок формирования длительности пауз подключен к выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением во время паузы, и датчик коротких замыканий, отличающееся тем, что один из входов датчика коротких замыканий подключен к токовому шунту, включенному последовательно в сварочную цепь источника питания, а на второй вход подается заданное значение тока короткого замыкания, а выход датчика коротких замыканий через усилительное устройство подключен к дополнительному входу блока формирования длительности импульсов.