Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка Советский патент 1984 года по МПК B23K9/09 B23K9/00 

литрона, катод которого подключен к одному из выводов балластного резистора, к одному из выводов первого и второго ограничительных резисторов, другие выводы ограничительных резисторов подключены соответственно к анодам светодиодов, при этом аноды двух фототиристоров первого блока защиты соединены соответственно с вторым и третьим входами первого блока защиты, а катоды - соответственно с выходами первого блока защиты, к первому входу которого подключен анод диода, подсоединенного катодом к другому выводу балластного резистора, а катод диода второго блока защиты подключен к первому входу второго блока защиты, а анод через балластный резистор к аноду стабилитропа и одному из выводов первого и второго ограничительных резисторов, подсоединенных другими выводами соответственно к катодам светодиодов второго блока защиты, аноды которых подключены к катоду стабилитрона и четвертому входу второго блока защиты, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к анодам обоих фототиристоров, катоды которых подключены соответственно к выходам второго блока .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ С KOPOTKH/V M ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА, содержащее сварочный выпрямитель, сварочный дроссель, силовой тиристор, коммутирующие тиристоры, соединенные по мостовой схеме, коммутируюш.ий конденсатор, два, резистора, сопротивление, соединенное с одним из входов датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, выход которого подключен к входу блока управления тиристорами, подсоединенного выходами соответственно к катоду и управляющему электроду силового тиристора и к катодам коммутирующих тиристоров, при этом к одной из обкладок коммутирующего конденсатора подключены один из выводов первого резистора, анод первого коммутирующего тиристора и катод второго коммутирующего тиристора, анод которого соединен с анодами силового тиристора и третьего коммутирующего тиристора и с одним из выводов сварочного дросселя, соединенного другим выводом с одним из зажимов сварочного выпрямителя и с другим выводом сопротивления, при этом катод силового тиристора подключен к одному из выводов сопротивления, причем к другой обкладке коммутирующего конденсатора подсоединены катод третьего коммутирующего тиристора, анод четвертого коммутирующего тиристора и один из выводов второго резистора, другой выЕкхч которого подк,:1ючен к другому входу датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, к другому зажиму сварочного вынря.митс,1Я и катодам первого и четвертого коммутирующих тиристоров, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварки за счет уменьшения разбрызгивания электродио1Ч) металла и улучп1ен11Я фор.мирования сварного шва, в него введены развязыиаюпии диод и два б:1ока заии1ты, первый вход каждого из которых подк.чючеи к одной обкладке коммутирующего конденсатора, BTopoii и третий входы блоков за1цит1 1 соединены соответственно с выходами блока управления тиристорами, четвертый вход первого блока защиты подключен к ano.iy силового тиристора, а четвертый вход второго блока защиты подключен к катоду первого (Л тируюпаего тиристора, при этом первый выход первого блока запигП) соединен с управляющи.м электродом первого коммутирующего тиристора, а второй выход - с управляющим электродом третьего коммутирующего тиристора, первый выход второго блока защиты подключен к управляющему электроду второго ком.мутирующего тиристора, а второй выход - к управляюще.му элек троду четвертого коммутирующего тиристосо ра, при этом катод развязывающего диода о соединен с други.м выводом первого резисN3 тора, а анод - с одпим выводом свароч00 ного дросселя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый из блоков защиты выполнен в виде последовательно соединенных диода, балластного резистора и стабилитрона, параллельно которому подключены две цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные ограничительный резистор и тиристорный оптрон, состоящий из оптически связанных светодиода и фототиристора, причем катоды светодиодов первого блока защиты соединены с четвертым входом этого блока и анодом стаби

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам для дуговой сварки с короткими замыканиями, и может быть использовано в мащиностроении, приборостроении и других областях техники. Известно устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, содержащее сварочный выпрямитель, коммутирующие тиристоры, соединенные по мостовой схеме, к диагонали которой подключен коммутирующий конденсатор, регулируемое сопротивление, сварочную головку, блок управления тиристорами, один из входов которого подключен к одному из зажимов сварочного выпрямителя, сварочной головке и к одному из выводов регулируемого сопротивления, а другой вход блока управления тиристорами подключен к другому зажиму сварочного выпрямителя и к катодам первого и второго коммутирующих тиристоров, а выходы блока управления тиристорами подключены соответственно к катодам и управляющим электродам коммутирующих тиристоров, причем одна из обкладок коммутирующего конденсатора подсоединена к аноду первого коммутирующего тиристора и к катоду третьего коммутирующего тиристора, а другая обкладка коммутирующего конденсатора - к аноду второго коммутирующего тиристора и к катоду четвертого коммутирующего тиристора, анод которого подсоединен к аноду третьего коммутирующего тиристора и к другому выводу регулируемого сопротивления 1. Недостатками известного устройства является невысокая надежность работы устройства и невысокое качество сварки за счет значительного разбрызгивания электродного металла. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, содержащее сварочный выпрямитель, сварочный дроссель, силовой тиристор, коммутирующ.ие тиристоры, соединенные по мостовой схеме, коммутирующий конденсатор, сопротивление, два резистора, датчик контроля состояния перемычки жидкого металла, блок управления тиристорами, пороговый элемент и сварочную головку, соединенную с одним из входов датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, выход которого подключен к одному из входов блока управления тиристорами, другой вход которого подключен к выходу порогового элемента, подсоединенного входами параллельно коммутирующему конденсатору, к одной из обкладок которого подключены един из выводов первого резистора, анод первого коммутируюнлего тиристора и катод второго коммутирующего тиристора анод которого соединен с другим выводом первого резистора, с анодами третьего коммутирующего тиристора и силового тиристора, подключенного катодом к сварочной головке и через сопротивление к другому выводу первого резистора и к одному из выводов сварочного дросселя, другой вывод которого соединен с одним из зажимов сварочного выпрямителя, другой зажим которого подключен к другому входу датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, к катодам первого и четвертого коммутирующего тиристоров. При этом один из выводов второго резистора соединен с другой обкладкой коммутирующего конденсатора, с катодом третьего коммутирующего тиристора и анодом четвертого коммутирующего тиристора, а другой вывод которого резистора подключен к другому зажиму сварочного выпрямителя. Причем выходы блока управления тиристорами подсоединены соответственно к катодам и управляюпги.м электродам силового и коммутирующих тиристоровС.

Недостатками известного устройства являются невысокие надежность работы устройства и качество сварки за счет значительного разбрызгивания электродного металла и ухудшения формирования сварочного шва.

В этих устройствах не осуществляется контроль состояния коммутирующих тиристоров. Поскольку в результате нестабильности процесса сварки возникают существенные колебания максимальной величины тока в конце короткого замыкания, определяющего величину конечного напряжения заряда коммутирующего конденсатора, то это напряжение может оказаться меньще напряжения на дуговом промежутке. Поэтому при открывании силового тиристора пара коммутирующих тиристорбв, находящихся в одной диагонали моста в открытом состоянии, не закрывается до тех пор, пока напряжение на коммутирующем конденсаторе не превысит величину напряжения на дуговом промежутке.

В то же время процесс сварки характеризуется нестабильным чередованием коротких замыка.ний и горения дуги, в результате чего после окончания очередной коммутация сварочного тока может сразу произойти следующее короткое замыкание. При этом блок управления тиристорами подает отпирающие импульсы на управляющие электроды и катоды пары коммутирующих тиристоров, находящихся в другой диагонали моста в закрытом состоянии. Если предыдущая пара коммутирующих тиристоров не закрылась (при напряжении на конденсаторе меньшем напряжения на дуговом про.межутке), то возникает «сквозная цепь, состоящая из двух открытых смежных коммутирующих тиристоров, относящихся к разным диагоналям. Эта цепь шунтирует дуговой промежуток, что приводит к повыщенному разбрызгиванию электродного металла вплоть до срыва процесса сварки, в результате чего сварочный шов получается прерывистым.

Таким образом, понижаются качество сварки и надежность работы устройства.

Целью изобретения является повьипение качества сварки за счет уменьшения разбрызгивания электродного металла и улучшения формирования сварочного щва.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, содержащее сварочный выпрямитель, сварочный дроссель, силовой тиристор, коммутирующие тиристоры, соединенные по мостовой схеме, коммутирующий конденсатор, два резистора, сопротивление, соединенное с одним из входов датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, выход которого подключен к входу блока управления тиристорами, подсоединенного выходами соответственно к катоду и иравляющо му электроду СИЛОВ01Ч) тиристора и к ка годам коммутирующих тиристоров, при -JTOM к

одной из обкладок коммутирующего KOiiденсатора подключены один из выводов первого резистора, анод iiepaoio коммутирующего тиристора и катод второ1Ч) коммутиpyioiiidO тиристора, анод которого соедиис.ч с анодами си.ювого тпристо)а и третьего коммутируюпаего тир 1стора и с одним из выводов сварочного дросселя, соединенного другим выводом с одним из зажп.моп сварочного выпрямителя и с другим выводом сопротив.чения; при этом катод сн.ювого тиристора подключен к одному из выводов сопротивления, причем к другой обкладке ко.ммутируюпгего конденсатора подсоединены катод третьего коммутируюи1,ег() тиристора, анод четвертого коммутируюпюго тиристора и один из выводов BTOpOio резистора, другой В1г1ВОД которого ПОДК,11Очен к другому входу датчика контроля состояния неремычки жидкого мета.ьча, к другому зажиму сварочного выпрямите.чя и катодам первого и четвертого коммутирук щих тиристоров, в него введены развязьиилощий диодом и два блока заии1ты, иервый вход каждого из которых подключен к одной обкладке коммутирующего конденсатора, второй и третий входы блоков защиты соединены соответственно с выходами блока управления тиристорами, четвсртьи вход первого блока защиты подключен к аноду силово1О тиристора, а четвертый вход второго блока защиты подключен к катоду первого кол мутируюп1его тиристора, при эгом иервый выход перво1Ч) блока зап1иты соединен с управляющим электродом первого коммутируюп1его тиристора, а второй выход с управляющим э.пектродом третьего коммутирующего тиристора, первый выход второго блока зап1иты иодключеп к управляющему электроду второго коммутирующего тиристора, а BTOpoii в|)1ход к управ.чнк)щем} электроду четвертого коммчтируюпхего тиристора, при этом катод развязывающе|-о диода соедипен с другим выводом первого резистора, а анод - с одним Bi iводом сварочного дросселя.

Кро.ме того, каждый из блоков защиты выполнен в виде последовательно соединенных диода, ба.м.частного резистора и стабилитрона, параллельно которому подключены две цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные О1раничите.1ьный резистор и тирнсторный оптрон, состоящий из оптически связанных светодиода и фототиристора, причем катоды светодиодов первого блока защиты соединены с четвертым входом этого блока и анодом стабилитрона, катод которого нодключен к одному из выводов балластного резистора, к одному из выводов первого и второго ограничительных резисторов, другие выводы ограничительных резисторов подключены

соответственно к анодам светодиодов, при этом аноды двух фототиристоров nepBoio блока защиты соединены соответственно с вторым и третьим входами первого блока защиты, а катоды - соответственно с выходами первого блока защиты, к первому входу которого подключен анод диода, подсоединенного катодом к другому выводу балластного резистора, а катод диода второго блока защиты подключен к первому входу второго блока защиты, а анод через балластный резистор к аноду стабилитрона и одному из выводов первого и второго ограничительных резисторов, подсоединенных другими выводами соответственно к катодам светодиодов второго блока защиты, аноды которых подключены к катоду стабилитрона и четвертому входу второго блока защиты, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к анодам обоих фототиристоров, катоды которых подключены соответственно к выходам второго блока защиты.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства,

где UA -напряжение на дуговом промежутке;ICE, -сварочный ток; Uc -напряжение на коммутирующем конденсаторе;

24 -управляюи1,ее напряжение на входе стабилитрона первого блока защиты;

-управляющее напряжение на входе стабилитрона второго блока защиты;

-напряжение на выходах формирователя импульсов; Ugy -напряжение на выходах первого блока защиты;

UBUX 55-напряжение на выходах второго блока защиты.

Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями содержит сварочный выпрямитель 1, сварочный дроссель 2, силовой тиристор 3, коммутирующие тиристоры 4-7, соединенные по мостовой схеме коммутирующий конденсатор 8, резисторы 9 и 10, сопротивление 11, состоящее из индуктивности 12 и резистора 13, сварочную головку 14, датчик 15 контроля состояния перемычки жидкого металла, блок 16 управления тиристорами, состоящий из одновибратора 17 и формирователей 18, 19 импульсов, развязывающий диод 20, первый блок 21 защиты, содержащий диод 22, балластный резистор 23, стабилитрон 24, ограничительные резисторы 25 и 26, тиристорный оптрон 27, состоящий из оптически связанных светодиода 28 и фототиристора 29, тиристорный оптрон 30, состоящий из оптически связанных светодиода 3 и фототиристора 32, второй блок 33 защиты, содержащий диод 34, балластный резистор 35, стабилитрон 36, ограничительные резисторы 37 и 38, тиристорный оптрон 39, состоящий из оптически связанных светодиода 40 и фототиристора 41, тиристорный оптрон 42, состоящий из оптически связанных светодиода 43 и фототиристора 44, автомат 45 защиты.

О Плюсовой зажим сварочного выпрямителя 1 через сварочный дроссель 2 подключен к катодам светодиодов 28 и 31, к анодам стабилитрона 24 и развязывающего диода 20, к анодам коммутирующих тиристоров 5 и 6 силового тиристора 3, катод которого подсоединен через сопротивление 11 к плюсовому зажиму сварочного выпрямителя 1.

Минусовой зажим сварочного выпрямителя 1 через авто.мат 45 защиты подклю0 чен к катодам стабилитрона 36 и коммутирующих тиристоров 4 и 7, а также к анодам светодиодов 40 и 43. Кроме того, минусовой зажим сварочного выпрямителя 1 подключен через резистор 10 к катоду коммутирующего тиристора 6 и к аноду комму тирующего тиристора 7.

Одна из обкладок коммутирующего конденсатора 8 соединена с анодом диода 22, который является первым входом первого блока 21 защиты, и с катодом диода 34,

- который является первым входо.м второго блока 33 защигы, а также с анодо.м коммутирующего тиристора 4, с катодом коммутирующего тиристора 5 и с одним из выводов резистора 9, другим выводом подсоединенного к катоду развязывающего диода 20.

Другая обкладка коммутирующего конденсатора 8 подключена к катоду коммутирующего тиристора 6.

Сварочная головка 14 подключена к катоду силового тиристора 3 и к одно.чу из входов датчика 15 контроля состояния перемычки жидкого металла, другой вход которого соединен с минусовым зажимом сварочного выпрямителя 1, а выход датчика 15 - с входом одновибратора 17 блока 16 управления тиристорами, выход которого юдключен к входам формирователей 18 и 19

импульсов.

Выходы а, Ь формирователя 18 импульсов соединены соответственно с катодом и управляющим электродом силового тиристора 3. Выходы с, d, е f формирователя 9 импульсов подключены соответственно к катодам коммутирующих тиристоров 4, 5, 6, 7, выходы g, h - к анодам соответствующих фототиристоров 29 и 32 (которые являются соответственно вторым и третьим входами первого блока 21 защиты), а выходы h , m - к анодам соответствующих фототиристоров 41 и 44 (которые являются соответственно вторым и третьим входами второго блока 33 защиты). При этом катод фототиристора 29, который является первым выходом первого блока 21 защиты, соединен с управляющим электродом коммутирующего тиристора 4, а катод фототиристора 32, который является вторым вы.ходом первого блока 21 защиты, соединен с управляющим электродом коммутирующего тиристора 6. Катод фототиристора 41, который является первым выходом второго блока 33 защиты, соединен с управляющим электродом коммутирующего тиристора 5, а катод фототиристора 44, который является вторым выходом второго блока 33 защиты, соединен с управляющим электродом коммутирующего тиристора 7. При этом анод стабилитрона 24 и катоды светодиодов 28 и 31 являются четвертым входом первого блока 21 защиты, а катод стабилитрона 36 и аноды светодиодов 40 и 43 - четвертым входом второго блока 33 защиты. Параллельно стабилитрону 24 первого блока 21 защиты подключены две цепи: последовательно соединенные ограничительный резистор 25 и тиристорный оптрон 27, а также последовательно соединенные ограничительный резистор 26 и тиристорный оптрон 30. Причем катод стабилитрона 24 подсоединен через ограничительный резистор 25 к аноду светодиода 28, через ограничительный резистор 26 к аноду светодиода 31 и через балластный резистор 23 к катоду диода 22. Анод диода 34 второго блока 33 защиты подсоединен через балластный резистор 35 к аноду стабилитрона 36, к которому через ограничительный резистор 37 подключен катод светодиода 40 и через ограничительный резистор 38 - катод светодиода 43. Параллельно стабилитрону 36 второго блока 33 защиты подключены две цепи: последовательно соединенные ограничительный резистор 37 и тиристорный оптрон .39, а также последовательно соединенные ограничительный резистор 38 и тиристорный оптрон 42. Сварочный выпрямитель 1 используется как источник сварочного тока. Сварочный дроссель 2 служит для ограничения скорости нарастания сварочного тока во время коротких замыканий и для поддержанияус ойчивого горения сварочной дуги. Силовой тиристор 3 предназначен для отключения сварочного тока через перемычку жидкого металла, когда она достигает критических размеров. Коммутирующие тиристоры 4-7, соединенные по мостовой схеме, служат для коммутации сварочного тока, протекающего от плюсового зажима сварочного выпрямителя 1 по цепи сварочный дроссель 2 - силовой тиристор 3 ClUiponiicHl i(j.i. ;;К,; 14 свариваемая ко11стр чЦ11Я 46 - минусовой зажим сварочного выирямитсмя 1 в одну из цепей заряда коммутирующего конденсатора 8. При этом коммутирующие тир сторы 4 и 6 коммутируют сварочный ток в цепь илюсовой зажим сварочн()1о :,1 | рям 1теля 1 -- сварочный дроссемь 2коммутирующий тиристор () коммутирующий конденсатор 8 - коммчтирхюпип гиг)1;ого) 4 - автомат 45 защиты - минусовой .чажим сварочного В1 и1рямитс.1я I. Коммутирующие тиристоры 5 и 7 коммутируют сварочный ток в другую цепь и.1юсовой зажим сварочного выпрямителя 1 - сварочный дроссель 2 - коммутирующий тиристор 5 коммутирующий конденсатор 8 коммутирующий тиристор 7 автомат 45 защиты - минусовой зажим сварочного выпрямителя 1. Причем коммутация сварочиого тока осуществляется через сосггветствчютую иару коммутирующих тиристоров 4 и 6 или 5 и 7 в зависимости от по.пяриости заряда коммутирующего конденсатора 8 к началу коммутации тока. Коммутирующий конденсатор 8 иредназначен для накопления энергии за период коммутации сварочно о тока. Резисторы 9 и 10 служат для образования цепи заряда коммутирующего конденсатора 8 от сварочного выпрямителя 1 при разомкнутой сварочной цепи, г. е. для первого или повторного заряда конденсатора 8 во время коммутации тока по цепи плюсовой зажим сварочного выпрямителя 1 - сварочный дроссель 2 - развязывающий диод 20 - резистор 9 - конденсатор 8 - резистор 10 - минусовой зажим сварочного выпрямителя 1. Сопротивление 11, состоящее из индуктивности 12 и резистора 13, служит для ограничения тока дежурной дуги, т. е. дуги, возбуждающейся при разрущении перемычки жидкого металла в интервале коммутации сварочного тока. Сварочная головка 14 предназначена д,1я автоматической подачи сварочной проволоки в зону дуги. Датчик 15 контроля состояния перемычки жидкого металла осуществляет непрерывный контроль за изменением мгновенного значения падения напряжения на дуговом промежутке и формирует выходной сигнал при .достижении падения напряжения ид на перемычке жидкого металла определенного порогового напряжения Unop. Датчик 15 выполнен в виде порогового элемента на триггере Шмидта. Блок 16 управления тиристорами формирует управляющие импульсы на открывание силового тиристора 3, пар коммутирующих тиристоров моста 4 и 6 или 5 и 7. Блок 16 управления тиристорами содержит одновибратор 17 и формирователи

18 и 19 импульсов, выполненные на импульсных полупроводннковых усилителях.

Формирователь 18 импульсов имеет два выхода, подключенных соответственно к катоду- и управляющему электроду силового тиристора 3. Формирователь 19 импульсов имеет на выходе имнульсный трансформатор (не показан) с четырьмя выходными обмотками, каждая из которых имеет по два выхода, причем выходы формирователя 19 импульсов подключены соответственно к катодам коммутирующих тиристоров 4 7 и к анодам фототиристоров 29 и 32, 41 и 44 соответствующих блоков 21 и 33 защиты.

Развязывающий диод 20 предназначен для исключения щунтирующего действия резистора 9 нервого и четвертого входов первого блока 21 защиты при его включении, когда коммутирующий тиристор 5 закрыт.

Первый блок 21 защиты служит для размыкания управляющих цепей коммутирующих тиристоров 4 и б до тех пор, пока коммутирующие тиристоры 5 и 7 контролируемой диагонали моста открыты.

Второй блок 33 защиты служит для размыкания управляющих цепей коммутируюHUix тиристоров 5 и 7 до тех пор, пока коммутирующие тиристоры 4 и 6 контролируемой диагонали моста открыты.

Диоды 22 и 34 предназначены для защиты соответствующих стабилитронов 24 и 36 от нолярности напряжения на коммутируюпгем конденсаторе 8, прикладываемом к стабнли.тронам в прямо.м направлеТ ИИ.

Балластные резисторы 23 и 35 служат для ограничения токов соответствующих стабилшронов 24 и 36.

Стабилитроны 24 и 36 предназначены для ограничения напряжения унравления (снимаемое с соответствующих коммутиpyioHuix тиристоров 5 и 4) тиристорными оптронами 27, 30 и 39, 42 соответственно первого 21 и второго 33 блоков защиты.

Ограничительные резисторы 25, 26 блока 21 защиты служат для ограничения тока, нротекающего через соответствуюп1ие тиристорные оптроны 27 и 30 первого блока 21 за1ниты. Ограничительные резисторы 37, 38 второго блока 33 защиты предназначены для ограничения тока, про окаюн1его чер.ез соответствующие тирисoirrpoHbi 39 и 42 второго блока 33

оптроны 27, 30 нервого

и тиристорные О11Т)оны 39,

33 зани-ггы предназначены

управ.чяющих цепей пар

тиристоров 4 и 6 или

ы служит для нредотстроя сварочного выпрямителя 1, коммутирующих тиристоров 4-7 при их аварийно.м «сквозном открывании смежных коммутирующих тиристоров из разных диагоналей моста (например, «сквозные цепи из коммутирующих тиристоров 4 и 5 или 6 и 7) в случае отказа блоков 21 и/или 33 защиты. В качестве автомата 45 защиты использован быстродействующий автоматический выключатель с электромагнитной токовой защитой.

Перед началом сварочных работ свариваемая конструкция 46 должна быть подсоединена к минусовому зажиму сварочного выпрямителя 1.

Устройство работает следующим образом.

5В исходном состоянии силового тиристор 3 открыт, и к дуговому промежутку прикладывается напряжение UA, подаваемое от сварочного выпрямителя 1. При этом коммутирующие тиристоры 4-7 закрыты. Коммутирующий конденсатор 8 заряжен по цепи плюсовой зажим сварочного выпрямителя 1 - сварочный дроссель 2 - развязывающий диод 20 - резистор 9 - коммутирующий конденсатор 8 - резистор 10 - минусовой зажим сварочного выпрямите5 ля 1, причем на его обкладке, подключенной к нервым входа.м блоков 21 и 33 защиты (аноду диода 22 и катоду диода 34), имеется положительный потенциал (порядка 70--90В).

При включении нодачи сварочной про0 волоки зажигается основная дуга, проволока начинает плавиться, формируется капля. Процесс дуговой сварки с коротки.ми замыкания.ми сопровождается периодическими замыканиями дугового промежутка каплей электродного металла. В момент времени i; (фиг. 2) капля металла касается свариваемой конструкции 46, при этом образуются перемычка жидкого металла, напряжение на дуговом промежутке Цд резко падает почти до нуля, а сварочный ток Jcb начинает нарастать с постоянной времени, определяемой электрическими параметра.ми сварочной цепи, т. е. ее. индуктивным и активным сопротивлением.

При коротком замыкании дугового промежутка образуется управляющая цепь, по которой протекает ток (обкладка конденсатора 8 - диод 22 - балластный резистор 23 - стабилитрон 24 - силовой тиристор 1 сварочная головка 14 - свариваемая конструкция 46 - резистор 10 - обкладка конденсатора 8). При этом унравляюнлее напряжение UBxz4 со стабилитрона 24 поступает на светодиодь 28 и 31, которые воздействуют с помощью светового излучения на соотвествуюп ие фототиристоры 29 и 32. При этом цепи управления ком.мутирующих тиристоров 4 и 6 за.мыкаются.

В то же время диод 34 второго блока 33 запи-ггы закрыт, а уг1равляюц;ее напряже11

ние UBX 36 на стабилитроне 36 равно нулю. При этом тиристорные оптроны 39, 42 закрыты, а цепи управления коммутирующих тиристоров 5, 7 разомкнуты.

По мере роста тока короткого замыкания перемычка жидкого металла сжимается .под действием электромагнитных сил, ее сопротивление растет и соответственно увеличивается напряжение на перемычке Уд. Причем ток короткого замыкания через перемычку протекает по осн.овной цепи (от плюсового зажима сварочного выпрямителя 1 через сварочный дроссель 2, силовой тиристор 3, сварочную головку 14, свариваемую конструкцию 46, минусовой зажим сварочного выпрямителя 1) и по вспомогательной цепи (от плюсового зажима сварочного выпрямителя 1 через сопротивление 11, сварочную головку 14, свариваемую конструкцию 46, минусовой зажим сварочного выпрямителя 1).

При достижении критических размеров перемычки жидкого металла на последней стадии ее разрушения (при сварочном токе JCB порядка 300-500А) напряжение на перемычке в момент времени ta достигает определенного значения Ыд, которое поступает на вход датчика 15 контроля состояния перемычки жидкого металла (порогового элемента).

В момент времени tg (фиг. 2) при достижении падением напряжения Uftj на перемычке величины порогового напряжения Utiop датчика 15 запускается одновибратор 17, формирующий сигнал, соответствующий интервалу коммутации сварочного тока

Одновременно с выходов формирователя 19 импульсов поступает управляющий импульс ивыу 19 на катод коммутирующего тиристора 6 и на его управляющий электрсд через фототиристор 32, а с выходов формирователя 19 импульсов поступает управляющий импульс Овых 19 на катод коммутирующего тиристора 4 и его управляющий электрод через фоторезистор 29.

При этом с выходов формирователя 18 импульсов не поступает управляющий импульс на управляющий электрод и катод силового тиристора 3 на время коммутации сварочного тока сь, определяемое одновибратором 17. В результате коммутирующие тиристоры 4 и 6 открываются, а силовой тиристор 3 закрывается. С момента закрывания силового тиристора 3 ток коммутируется в цепь плюсовой зажим сварочного выпрямителя 1 - сварочный дроссель 2 - коммутирующий тиристор 6 - коммутирующий конденсатор 8 - коммутирующий тиристор 4 - автомат 45 защиты - минусовой зажим сварочного выпрямителя 1 и перезаряжает коммутирующий конденсатор 8 таким образом, что на его обкладке, соединенной с анодом диода 22 и катодом диода 34, появляется отрицательный потенциал 70-90В (фиг. 2). При перезаряде

12

коммутирующего конденсатора 8 в момент времени i .чапряжение Li{ на конденсаторе 8 дост пает величины напряжения стаби.шзацип IJcracJ ста6и;п(трона 24. При этом напряжение управления UBX 24 на стабплптропе 24 начинает уменьшаться и спадает до нуля в момент времени t, когда напряжение Uc на конденсаторе 8 равно нулю. Далее коммутирующий конденсатор 8 продолжает перезаряжаться через откры0 тые коммутирующие тиристоры 4 и 6. При этом через перемычку протекает вспомогательный ток (порядка 15-20А) по вспомогательной lenii плюсовой зажим сварочного выпрямителя 1 -- сопротивление 1 I -сварочная головка 14 -- свариваемая коп струкция 46 - М1 нусовой зажим сварочного выпрямителя 1.

В момент времени ts перемычка жидкого металла под действием сил поверхностного натяжения п инершшпных си.ч разруQ щается. Одновременно возбуждается вспомогательная дуга, а по окончании интервала коммутации в момепт времени tg с выходов формирователя 18 импульсов поступает сигнал на управляющий электрод п катод силового тиристора 3 и открывает

5 его. При этом загорается основная дуга. При величине напряжения DC на коммутирующем конденсаторе 8 больщей величип1 1 напряжения LJq на дуговом промежутке ком мутирующие тиристоры 4 и 6 закрываютсн под действием напряжения U на конденсаторе 8, прикладывае.мого к тиристорам 4 п 6 в обратном направлении по цепи обкладка коммутирующего конденсатора 8 - коммутирующий тиристор 4 - автомат 45 защиты - свариваемая конструкция 46 -сварочная головка 14 - силовой тиристор 3 - коммутирующий тиристор 6 - другая обкладка коммутирующего конденсатора 8.

При закрывании коммутирующего тпрпстора 4 в момент времени tj напряжение Uc конденсатора 8 прикладывается к стабилитрону 36 второго блока 33 второго блока 33 защиты по цепп обкладка коммутирующего конденсатора 8 - диод 34 - балластный резистор 35 - стабилитрон 36 - автомат 45 защиты - резистор 10 - другая обкладка коммутирующего конденсатора 8.

Со стабилитрона 36 снимается управляющее напряжение UenSe, которое прикладывается к светоциодам 40 и 43 соответQ ствующих тиристорных оптронов 39 и 42. При этом цепи управления коммутирующих тиристоров 5 и 7 замкнуты.

Одновременно диод 22 первого блока 21 защиты закрывается, а управляющее напряжение U6x24 на стабилитроне 24 рав5 но нулю. При этом тиристорные оптроны 27 и 30 первого блока 21 защиты закрыты, а цепи управления коммутирующих тиристоров 4 и 6 разомкнуты. В интервале времени горит основная дуга, плавится электрод и формируется кайля жидкого металла. В момент времени t капля металла касается свариваемой конструкции 46. При этом образуется перемычка жидкого металла, напряжение на дуговом промежутке Цд .резко падает почти до нуля, а сварочный ток Jce .начинает нарастать с постоянной времени, определяемой электрическими параметрами сварочной цепи, т. е. ее индуктивным и активным сопротивлением. По мере роста тока короткого замыкания перемычка жидкого .металла сжимается, ее сопротивление растет и увеличивается напряжение йа перемычке. Аналогично предыдущему циклу ток короткого замыкания через перемычку протекает по основной и вспомогательным цепям. В момент времени tg при достижении критических размеров перемычки жидкого металла на последней стадии ее разрушения напряжение ЦцВ на перемычке достигает порогового напряжения Unop датчика 15 контроля состояния перемычки жидкого металла (порогового элемента), выходной сигнал которого запускает одновибратор 17, формирующий сигнал, соотвествующий коммутации сварочного тока. интервалу Одновременно с выходов формирователя 19 импульсов поступает управляющий импульс ивых 19 на катод коммутирующего тиристора 5 и на его управляющий электрод через фототиристор 41, а с выходов фор.мирователя 19 импульсов управляющий импульс Uubix 19 на катод ко.ммутирующе о тиристора 7 и eio управляющий электрод через фототиристор 44. Одновременно с выходов формирова теля 18 импульсов снимается управляющее напряжение с управляющего электрода и катода силового тиристора 3 в интервале коммутации сварочного тока Цв- При это.м коммутирующие тиристоры 5 и 7 открываются, а силовой тиристор 3 закрывается. С момента закрывания силового тиристора 3 ток коммутируется в цепь плюсовой зажим сварочного выпрямителя 1 - сварочный дроссель 2 - коммутирующий тиристор 5 - коммутирующий конденсатор 8 - коммутирующий тиристор 7 - автомат 45 защиты - минусовой зажим сварочного выпря.мителя 1 и перезаряжает коммутирующий конденсатор 8 таким образом, что на его обкладке, соединенной с анодом диода 22 и катодом диода 34, появляется положительный потенциал (70-90В). При перезарядке коммутирующего конденсатора 8 в момент времени t напряжение Uc на конденсаторе 8 достигается величины напряжения стабилизации UoT56 стабилитрона 36. При этом напряжение управления Uf,i36 на стабилитроне 36 начинает уменьшаться и спадает до нуля в момент времени t, когда напряжение Ьс на конденсаторе 8 равно нулю. Далее коммутирующий конденсатор 8 продолжает перезаряжаться через открытые коммутируюндие тиристоры 5 и 7. При это.м через перемычку протекает вспомогательный ток (порядка 15-20А) по вспомогательной цепи аналогично предыдущему циклу сварки. В момент времени tj, перемычка жидкого металла под действием сил поверхностного напряжения и инерционных сил разрушается. Одновременно возбуждается вспомогательная дуга, а по окончании интервала ком.мутации в момент времени ti2 с выходов формирователя 18 импульсов поступает сигнал на управляющий электрод и катод силового тиристора 3 и открывает его. При этом зажигается основная дуга. При величине напряжения Uj на коммутирующем конденсаторе 8 больщей величины напряжения ид на дуговом промежутке коммутирующие тиристоры 5 и 7 закрываются под действием напряжения U .на конденсаторе 8, прикладывае.мого к тиристорам 5 и 7 в обратном направлении по цепи обкладка конденсатора - коммутирующий тиристор 7 - авто;,,ау 45 зац.1иты - свариваемая конструкция 46 - сварочная головка 14 - силовой тцристор 3 - коммутирующий тиристор 5 - другая обкладка конденсатора 8. При закрывании коммутирующе10 тиристора 5 в момент времени tj напряжение L( конденсатора 8 прикладывается к стабилитрону 24 первого блока 21 защиты и поступает на светодиоды 28, 31 соответствующих тиристорных оптронов 27, 30. При этом цепи управления коммутирующих тиристоров 4 и 6 замыкаются. Одновременно диод 34 второго блока 33 закрывается, а управляющее напряжение ивх56..,на стабилитроне 36 равно нулю. При этом тиристорные оптроны 39 и 42 второго блока 33 защиты закрыты, а цепи управления коммутирующих тиристоров 5 и 7 разомкнуты. В таком состоянии устройство подготовлено к следующему циклу, сварки. В критическом случае, когда в результате нестабильности процесса сварки величина напряжения U,., на коммутирующем конденсаторе 8 оказывается меньще величины напряжения ид .на дуговом промежутке после открывания силового тиристора 3 в .момент времени i (момент окончания интервала коммутации) коммутирующие тиристоры 5 и 7 не закрываются, так как к ним приложена разность напряжений Од и Uc в прямом направлении по цепи сварочная головка 14 - силовой тиристор 3 - коммутирующий тиристор 5 - ком.мутирующий конденсатор 8 - коммутирующий тиристор 7 - авто.мат 45 защиты - свариваемая конструкция 46. При этом управляющее напряжение ивк24 снимаемое с коммутирующего тиристора 5

и поступающее на стабилитрон 24, равно нулю. Напряжение на тиристорных оптронах 27 и 30 первого блока 21 защиты также равно нулю.

При этом управляющие цепи коммутирующих тиристоров 4 и 6 разорваны. При приходе управляющих импульсов с выходов блока 16 управления тиристорами на соответствующие входы первого блока 21 защиты в критическом случае коммутирующие тиристоры 4 и 6 не открываются до тех пор, пока коммутирующий конденсатор 8 не зарядится до величины напряжения Uc больщей величины напряжения Ыд на

дуговом промежутке. При этом коммутирующие тиристоры 5 и 7 закрываются, и цикл сварки повторяется.

Предлагаемое устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка позволяет улучшить формирование шва за счет предупреждения срывов процесса горения дуги при возникновении сквозных прорывов смежных коммутирующих тиристоров из разных диагоналей моста снизить потери электроэнергии и электродного металла на разбрызгивание на 7%, а производительность сварки уве.щчить на 7% по сравнению с базовым объектом.

.о

/

/77