Генератор импульсов сварочного тока Советский патент 1986 года по МПК B23K9/00 

112

Изобретение относится к источникам питания для дуговой сварки и может- быть использовано для аргоно-дуговой сварки кеплавящимся электродом алюминия и его сплавов, а также в дру- гих областях техники для питания нагрузки разноамплитудными импульсами регулируемой длительности,

Целью изобретения является повышение качества сварного шва за счет расширения диапазона изменення параметров импульсов сварочного тока.,

Па фиг. 1 изображена принципиальная схема генератора импульсов сва- рочно1 о тока; на фиг.2 - гра.фики то- ков через дуговой промежуток и секции индуктивного накопителя энергии; на фиг.З - принципиальная схема,генера- .тора импул11 сов сварочного тока при выполнении второгол-слюча неуправляе- MbiMj на фиг.4 принципиальная схема генератора с введенным третьим клю- чом; на фиг.З - графики токов через дуговой промежуток и секции индуктивного накопителя энергии в схеме н:а фиг.4.

Генератор импульсов сварочного тока (фиг.1) состоит из источника 1 питания, двухсекционного индуктив}1ого накопителя 2 энергии, первого 3 и второго 4 ключейS блока 5 управления ключами 3 и 4, дугового промелсутка. 6, причем источник 1 питания через первый ключ 3 и первую секцию 7 ипдук- . тивного накопителя 2 ттрисоединен к дуговому промежутку 6, второй ключ 4 присоединен параллельно первой секции 7 индухстивного накопителя 2, вторая секция 8 которого включена параллельно цепи из последовательно соединенных первой секции 7 и дугового промежутка б,

На. фиг.2 кривая 9 - график тока через первую секцию 7, кривая 10 - график тока через вторую секцию 8, кривая 11 - график тока через, :зой промел-уток 6.

Второй ключ 4 может быть выполнен неуправляемым (фиг.З), например в виде диода или динистора.

Параллельно второй секции 8 индуктивного накопителя 2 может быть присоединен третий ключ 12 (фиг.4).

На фиг.З кривая 13 - график тока через секцию 7, кривая 14 - график тока через секцию 8; кривая, 15 - график тока через дуговой промежуток 6 (по схеме на фиг.4).

5

5

0

5

412

Генератор импульсов сварочного то-, ка (фиг,.1) работает следующим образом.

В установившемся режиме дуговой промежуток 6 находится в проводящем состоянии, а через секции 7 и 8 протекают токи, направление которых показано стрелками (фиг.1). В момент t (фиг.2) блоком 3 управления вклю- ключ. При этом секция 7 подключается к источнику 1 питания через дуговой промежуток 6 а секция 8 - непосредственно. Ток через дуговой промежуток 6 равен току секции 7 и увеличивается. Ток секции 8 также увеличивается. Это приводит к увеличению энергии секций 7 и 8, которые при этом заряжаются. Через дуговой промежуток 6 формируется положительный импульс тока.

В момент t блоком 3 управления отклочается ключ 3 и включается ключ 4. При этом ток секции 7 замыкается в короткозамкнутом контуре, образованном секцией 7 и ключом 4, а ток секции 8 замыкается через дуговой проме/жуток 6 и ключ 4. При этом сек- пии 7 и 8 разряжаются. Энергия сек- ц5п-1 8 диссипирует на дуговом проме- кутке 6 и активных сопротивлениях ко.чтура 8-6-4-8, а энергия секции 7 диссипирует на активных сопротивлениях короткозамкнутого контура 7-4- 7. Ток через дуговой промежуток 6 определяется током секции 8 и протекает в противоположном направлении. При этом формируется отрицательный импульс тока.

В момент t.j блоком 5 управления снова включается ключ 3, а ключ 4 выключается. При этом ток через дуговой промежуток 6 скачком изменяется на противоположный, формируя в дуге положительный импульс, секция 7 под- к.пючается к источнику 1 питания через дуговой промежуток 6 а секция 8 - неггасредственно, и далее генератор работает аналогично.

Изменяя моменты времени t и. t переключения ключей 3 и 4, можно регулировать частоту импульсов тока и соотношение длительности токов прямой и обратной полярностей. Соотношение амплитуд.токов прямой и обратной полярностей можно регулировать, изменяя соотношение индуктивностей секций 7 и 8, например, за счет изменения количества их витков.

Для упрощения блока управления и уменьшения мощности управляющих сигналов второй ключ 4 может быть выпо ней неуправляемым, например в виде диска или динистора (фиг.З).

Генератор импульсов сварочного тока (фиг.З) работает следующим образом.

В установившемся режиме дуговой промежуток 6 находится в проводящем состоянии, а через секции 7 и 8 протекают токи, направление которых показано стрелками (фиг.З). В момент t (фиг.2) блоком 5 управления включается ключ 3. Ключ А, выполненный в виде диода, выключается, так как к нему в обратном направлении приложена разность напряжений источника 1 питания и дугового промежутка 6. Секция 7 подключается к источнику 1 питания через дуговой промежуток 6, а секция 8 - непосредственно. Ток через дуговой промежуток 6 равен току секции 7 и увеличивается. Ток секции 8 также увеличивается. При этом секции 7 и 8 заряжаются, а через дуговой промежуток 6 формируется положительный импульс тока.

В момент t блоком 5 управления ключ 3 выключается. При этом за счет ЭДС самоиндукции секций 7 и 8 включается ключ 4, выполненный в виде диода. Ток секции 7 замыкается в ко- роткозамкнутом контуре 7-4-7, а ток секции 8 - в контуре 8-6-4-8. При этом ток через дуговой промежуток 6 скачком изменяется на противоположный, формируя в нем отрицательный импульс тока. Секции 7 и 8 разряжаются, причем энергия секции 8 дисси- пирует на дуговом промежутке 6 и активных сопротивлениях контура 5-6- 4-8, а энергия секции 7 диссипирует на активных сопротивлениях контура 7-4-7.

В момент tj блоком 5 управления снова включается ключ 3, а ключ 4, выполненный в виде диода, запирается обратным напряжением. При этом ток .через дуговой промежуток 6 скачком изменяется на противоположный, фор- мируя в дуге положительный импульс тока, секция 7 подключается к источнику 1 питания через дуговой промежуток 6, а секция 8 - непосредственно. Далее генератор работает аналогично .

Для регулирования сварочного тока

при питании от нерегулируемого ис2781414

точиика питания в генератор может быть введен третий ключ 12, присоединенный параллельно второй секции индуктивного накопителя (.4). 5 Генератор импульсов сварочного тока (фиг.4) работает следующим образом.

В установившемся режиме дуговой промежуток 6 находится в проводящем 10 состоянии, а через секции 7 и 8 протекают токи, направление которых показано стрелками (фиг.4). В момент t (фиг.З) блоком 5 управления включается ключ 3. Ключи 4 и 12 разом- 15 кнуты-. Секция 7 подключается к источнику 1 питания через дуговой промежуток 6, а секция 8 - непосредственно. Ток через-дуговой промежуток 6 равен току секции 7 и увеличивается. 20 Ток секции 8 также увеличивается. При этом секции 7 и 8 заряжаются, а через дуговой промежуток формируется положительный импульс тока.

В момент ty -блоком 5 управления 5 ключ 3 выключается и включается ключ 12. Ток секции 7 замыкается по контуру 7-6-12-7, а ток секции 8 - по контуру 8-12-8. При этом ток.через дуговой промежуток протекает в том 0 же направлении, но уменьшается, так как он определяется током секции 7, энергия которой уменьшается из-за диссипации на дуговом промежутке 6. Ток секции 8 также уменьшается из- . за диссипации на активных сопротивлениях контура 8-12-8.

В момент t блоком 5 управления снова включается ключ 3, а ключ 12 размыкается. При этом снова секции Q 8 и 7 заряжаются, а ток в дуговом промежутке 6 увеличивается.

В момент t блоком 5 управления выключается ключ 3 и включается ключ 12. Секции 7 и 8 снова разряжаются. 5 В момент t j- ключ 12 блоком 5 уп-. равления выключается, а ключ 4 зклю- чается. При этом ток через дуговой промежуток 6 скачком изменяется на противоположный, формируя в дуговом Q промежутке 6 отрицательный импульс тока. Секции 7 и 8 разряжаются, причем энергия секции 8 диссипирует на дуговом промежутке 6, а энергия секции 7 диссипирует на активных сопротивлениях контура 7-4-.7.

В момент tg блоком 5 управления снова включается ключ 3, а ключи 4 и 12 выключаются.. При этом ток через

512781

дуговой промежуток 6 скачксм изменя ется на противополойшый формируя в дуге положительный импульс тока. Секция 7 подключается к источнику 1 питания через Дуговой промежуток 6, а g секция 8 - непосредственно. Далее генератор работает аналогично.

Изменяя моменты времени t, t, ti переключения ключей 3 и 12,- можно изменять соотношение времени заряда 10 секций и их -разряда, и за счет этого регулировать среднее значение энергии В секциях 7 и 8 а значит, и величину сварочного тока при питании от нерегулируемого источника 1 пита- 15

ния. Изменяя моменты времени t

(

t

5

t,, МОЖНО регулировать соотноше 1ие. длительностей токов прямой и обратной полярностей.,

По-сравнению с известным генератором при одинаковых с ним величинах напряжений источника питания и дуговго промежутка, а также при одинаковых индуктивностях секций индуктив- ного накопителя энергии, разряд в предлагаемом генераторе происходит дольше, так как заряд секции 8 осуществляется на полное напряжение, источника питания (в.известном генера- торе - на разность напряжений источника питания и дугового промежутка), поэтому за одно и то же время в секции 8 предлагаемого генератора запасается энергии больше. Следовательно дольше происходит разряд, а значит, и шире диапазон длительностей импульсов тока, который позволяет пог ысить качество сварного шва за счет возможности выбора оптимального свгроч- ного режима для более широкой номенклатуры свариваемых материалов и их свойств. Кроме этого, при выполнении

6

g

0 5

0

50 5 0

второго ключа неуправляемым упрощается блок управления и уменьшается необходимая мощность управляющих сигналов.

Секции индуктивного накопителя в предлагаемом генераторе магнитно не связаны, поэтому крутизна фронтов импульсов тока значительно выше, так как определяется в основном временем переключения ключей. Это способствует меньшей деионизации дугового промежутка и повышению стабильности горения дуги, что также улучшает качество сварного шва.

Формула изобрете-ния

1.Генератор импульсов сварочного тока, содержащий источник питания,

: двухсекционный индуктивный накопитель, первый и второй , блок управления, дуговой промежуток, причем источник питания через первый ключ и первую секцию индуктивного накопителя присоединен к дуговому промежутку, отличающийся тем.. что, с- целью Повышения качества сварного шва за счет расширения диапазона изменения параметров импульсов сварочного тока, второй ключ присоединен параллельно первой секции индуктивного накопителя, вторая секпия которого включена параллельно цепи из последовательно соединенных первой секции и дугового промежутка.

2.Генератор по п.1, отличающийся тем, что второй ключ вы полнен неуправляемым.

- 3, Генератор по п.1, о т л и ч а-. ю щ и и с я тем, что в него введен третий ключ, присоединенный параллельно второй секции индуктивного накопителя.

// J

Изобретение относится к источникам питания для дуговой сварки и может быть использовано для аргонодуговой сварки. Цель изобретения - повьшение качества сварного шва з а счет расширения диапазона изменения параметров импульсов сварочного тока. Генератор -содержит источник питания, управляемые ключи, блок управления, индуктивный накопитель энергии. Индуктивный накопитель выполнен в виде двух магнитно не связанных секций. При последовательном включении ключей в нагрузке формируются положительные и отрицательные импульсы тока. Изменяя моменты времени переключения ключей, можно регулировать частоту импульсов тока и соотношение длительностей токов прямой и обратной полярностей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. § (Л с к -xj 00 UnA NMl

.

f

K

гй

v I

a.J

ФигЛ

Фиг. 5

Редактор И.Николайчук

Составитель В.Ганюшин

Техред Н.Глущенко Корректор С.Шекмар

Заказ 6792/12Тираж 1001Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва.,, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4