Регулятор сварочного тока Советский патент 1987 года по МПК B23K9/00 

fO

f5

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к регуляторам сварочного тока, и предназначен для сварки плавлением постоянным током.

Целью изобретения является повьше- 5 ние качества сварньк соединений за счет обеспечения-стабильности сварочного процесса.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема регулятора сварочного TOKaJ на фиг.2 - принципиальная электрическая схема регулятора сварочного тока с источником постоянного тока, выполненным по однофазной мостовой схемеJ и с однофазными инверторами и выпрямителями.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом постоянного тока инвертора 2 тока. Выводы переменного тока инвертора 2 тока подключены к первичной обмотке трансформатора 3. К вторичной обмотке трансформатора 3 через реактор 4 подключен выпрямитель 5. Положительный вывод инвертора 6 напряжения подключен к отрицательномз выводу инвертора 2 тока. К объединенным выводам инверторов подключен первый вывод конденсатора 7. Отрицательный вывод инвертора 6 напряжения соединен с отрицательным выводом источника 1 постоянного тока и вторым выводом конденсатора 7. Вывбды переменразличные входные сопротивления. Входное сопротивление инвертора 2 тока имеет малое значение. Оно определяется уравнением

Ки

х 7к7+ к„

где Х - реактивное сопротивление

коммутирующего конденсатора инвертора тока

R - сопротивление, определяемое потерями в конденсаторе и трансформаторе; а - коэффициент, определяемый

схемой инвертора. Очевидно, что при К„- сэо сопротивление инвертора тока равно О, Сопротивление инвертора напряжения 6 имеет большое значение. Оно определяется

20 большими сопротивлениями потерь холостого хода. Таким образом, напряжение источника 1 постоянного тока практически полностью приложено к инвертору 6 напряжения. Напряжение на

25 сварочной нагрузке 10 в режиме холостого хода определяется коэффициентом трансформации второго трансформатс.ра 8 и значением напряжения источника 1 питания. При появлении нагрузочного

30 тока в цепи сварочной нагрузки 10 увеличивается ток IJ в цепи постоянного тока,6 инвертора и инвертора 2 тока С уменьшением сопротивления сварочной нагрузки и увеличением тока Ij

ного тока инвертора 6 напряжения сое- 35 Увеличивается падение напряжения на

входном сопротивлении R, инв.ертора 2 тока и увеличивается напряжение на трансформаторе 3 и выпрямителе 5. В момент достижения тока в сварочной 40 нагрузке 10, равного критическому значению, напряжение на вьшрямителе 5 равно напряжению на выпрямителе 9. Вентили вьшрямителя 5 начнут проводить ток. Инвертор 2 тока переходит 45 в нагрузочный режим. С увеличением тока в цепи переменного тока 2 индинены с первичной обмоткой второго трансформатора 8, вторичная обмот-: ка которого соединена с входными выводами переменного тока второго выпрямителя 9. Положительный вывод вьшрямителя 5 соединен с положительным выводом второго выпрямителя 9 и подключен к первому выводу сварочной нагрузки 10. Система 11 управления обеспечивает работу тиристоров инвертора 2 тока и инвертора 6 напряжения.

На принципиальной электрической схеме (фиг.2) дополнительно обозначевертора входное сопротивление его увеличивается. Увеличивается напряжение на выводах постоянного тока

ны дроссель 12 инвертора тока, комму- инвертора 2 тока и уменьшается зна- тирующий конденсатор 13 инвертора то- чение напряжения на выводах постоянного тока инвертора 6 напряжения, что приводит к уменьшению напряжения

на выводах вьшрямителя 9. Нагрузка

ка, дроссель 14 инвертора напряжения и коммутирующий конденсатор 15 инвертора напряжения.

Регулятор сварочного тока работает на инвертор напряжения 6 уменьшается следующим образом.и увеличивается значение загрузки инвертора тока 2. Величина загрузки инвертора тока 2 ограничивается реакВ режиме холостого хода инвертор 2 тока и инвертор 6 напряжения имеют

различные входные сопротивления. Входное сопротивление инвертора 2 тока имеет малое значение. Оно определяется уравнением

Ки

х 7к7+ к„

где Х - реактивное сопротивление

коммутирующего конденсатора инвертора тока

R - сопротивление, определяемое потерями в конденсаторе и трансформаторе; а - коэффициент, определяемый

схемой инвертора. Очевидно, что при К„- сэо сопротивление инвертора тока равно О, Сопротивление инвертора напряжения 6 имеет большое значение. Оно определяется

большими сопротивлениями потерь холостого хода. Таким образом, напряжение источника 1 постоянного тока практически полностью приложено к инвертору 6 напряжения. Напряжение на

сварочной нагрузке 10 в режиме холостого хода определяется коэффициентом трансформации второго трансформатс.ра 8 и значением напряжения источника 1 питания. При появлении нагрузочного

тока в цепи сварочной нагрузки 10 увеличивается ток IJ в цепи постоянного тока,6 инвертора и инвертора 2 тока С уменьшением сопротивления сварочной нагрузки и увеличением тока Ij

тором 4. В рабочем режиме мощности, передаваемые из цепи постоянного тока инвертором 2 тока и инвертором 6 напряжения, близки по значениям. При одинаковых мощностях в рабочих режимах равномерно загружаются трансформаторы, тиристоры и вентили всего регулятора. Конденсатор 7, подключенный к выводам постоянного тока, необходим д;1я согласования условий работы инвертора 2 тока и инвертора 6 напряжения. Ток инвертора 2 тока имеет непрерывный характер.

При коротком замыкании в сварочной нагрузке загрузка инвертора тока максимальна . Напряжение на входе инвертора тока имеет максимальное значение . Ток в цепи постоянного тока инвертора напряжения ограничен большим значением входного сопротивления инвертора тока. Мощность, потребляемая от источника постоянного тока, расходуется на потери в элементах устройства. Ток в сварочной нагрузке имеет максимальное значение. Мощность при глухом коротком замыкании в нагрузке не выделяется. Если при коротком замыкании сопротивление имеет ко

нечное, отличное от нулевого, значе- ние, то мощность увеличивается и происходит расплавление электрода. Возникновение дуги приводит регулятор в рабочий режим, в котором мощность от источника постоянного тока одно- временно через оба инвертора передается в сварочную нагрузку. - Таким образом, в режимах с большим сопротивлением нагрузки нагрузочная характеристика регулятора имеет жесткую характеристику, а в режимах с малыш- значениями сопротивления сварочной нагрузки вольт-амперная характеристика крутопадающая.

Экспериментальная проверка показа- ла, что применение предлагаемого регулятора сварочногоiTOKa позволяет в 2-3 раза уменьшить потери по сравнению с известным. Регулятор позволя-

Р

fc T исполгззовать сеть переменного тока 380 В, 50 Гц для производства сварочных работ, что значительно увеличивает область его применения. Использование в регуляторе реактора для ограничения тока инвертора и регулирования тока в инверторе напряжения путем изменения сопротивления постоянному току инвертора тока позволяет при малом числе элементов обеспечить необходимую вольт-амперную характеристику. Отличительной особенностью регулятора является высокая крутизна внешней характеристики, которая является естественной и не требует устройств для ее формирования.

0ЭЛ

- -35

25

40

Формула изобретения

Регулятор сварочного тока, содер- жапцш источник постоянного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом автономного инвертора тока, выводы переменного тока которого через трансформатор и реактор подсоединены к входу переменного тока первого выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных ,соеди- нений за счет обеспечения стабильности сварочного процесса, зз него введены конденсатор и последовательно соединенные инвертор напряжения, второй трансформатор и второй выпрямитель, при этом отрицательный выход последнего соединен с первым выходом регулятора и с отрицательным выходом первого выпрямителя, положительный выход которого соединен с втормм выходом регулятора и с положительным выходом второго выпрямителя, отрицательный вывод источника постоянного тока соединен с обкладкой конденсатора и отрицательным выводом инвертора напряжения, положительный вывод которого соединен с другой обкладкой конденсатора и отрицательным выводом автономного инвертора тока.

Редактор Н,и1вьщкая

г.2

Составитель Г.Чайковский

Техред А.Кравчук. Корректор Л. Патай

Заказ 703/16Тираж 976Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Изобретение относится к области сварочного производства, а именно к регуляторам сварочного тока, и предназначено для сварки плавлением постоянным током. Изобретение позволяет повысить качество сварных соединений за счет повышения стабильности сварочного процесса. Для этого последовательно с инвертором тока включен инвертор напряжения, который через второй трансформатор и второй выпрямитель подключен к сварочной нагрузке. Ток в инверторе напряжения регулируется путем изменения входного сопротивления инвертора тока. Вольт- амперная характеристика в области малых токов жесткая, а в области рабочих режимов - крутопадающая. Малое число элементов, малое значение действующих токов в тиристорах и вентилях обеспечивают высокий КПД регулятора. Устройство может быть вьтолнено на стандартных элементах, 2 ил. (Л