Сварочный выпрямитель Советский патент 1987 года по МПК B23K9/00 

15

Дания крутопадающих во;1ьт-амперных внешних характеристик дополнительного выпрямительного блока 3, а дроссель L1 (блок 8) - для стабилизации горения дуги в момент перехода напряжения на выходе трансформатора Т1 через нулевое значение.

В качесте регул ируюн его устройства 6 применяется переменный резистор, включенный в цепи смещения системы управления тиристорами.

Обратный вентиль 9 служит для замыкания тока, проходящего через дуговой промежуток в момент перехода напряжения сети через нулевое значение. Этот ток поддерживается за счет энергии, накопленной индуктивностью дросселя L1 при протекании через него тока дополнительного выпрямительного блока.

Пороговые устройства 10 и 11 представляют собой электрические узлы, срабатывание которых происходит при достижении

Изобретение относится к электродуговой сварке и предназначено для сварки пульсирующей импульсной дугой.

Цель изобретения - снижение массы и стоимости сварочного выпрямителя, улучше- ние его эксплуатационных характеристик - надежности и стабильности возбуждения дуги, расширение диапазона рабочих режимов без ухудшения стабильности протекания процесса.

На фиг. 1 представлена блок-схема сва- 10 рочного выпрямителя; на фиг. 2 - принципиальная схема; на фиг. 3 - схема диодного ограничителя с включенным на его выходе триггером Шмитта.

Сварочный выпрямитель состоит (фиг. 1 и 2) из трансформатора 1, основного выпрямительного блока 2, дополнительного выпрямительного блока 3, питающих дуговой промежуток 4, блока 5 управления тиристорами основного выпрямительного блока, регулирующего устройства 6, балластного ре- 20 входного напряжения регламентированного зистора 7, дросселя 8, .обратного венти-(ранее заданного) уровня. При этом с ростом

ля 9, первого 10 и второго 11 порого- входного напряжения при переходе границы вых устройств, двух логических элементов срабатывания на выходе первого порогово- 2И 12 и 13 и преобразователя 14 уровня. го устройства 10 сигнал логической едини- При этом основной 2 и дополнительный 3 цы скачкообразно меняется на сигнал логи- выпрямительные блоки подключены к выходу 25 ческого нуля, а на выходе второго порого- трансформатора 1, а между выходами этих вого устройства 11 - наоборот, т. е. выход блоков включены последовательно соединен- блока 10 инверсный, а блока 11 - прямой, ные балластный резистор 7 и дроссель 8.Преобразователь 14 уровня представляет

Точка соединения этих элементов подключе- собой последовательно соединенные компрес- на к обратному вентилю 9 и к входам сор и пороговое устройство (например, триг- пороговых устройств 10 и 11. К основному гер Шмитта). Компрессор может быть вы- выпрямительному блоку 2 также подключены полнен в виде диодного ограничителя напря- последовательно соединенные блок 5 управ- жения, логарифмического усилителя, систе- ления тиристорами и регулирующее уст- мы аналогового вычитания сигналов, ройство 6. Выход основного выпрямитель-Стабилитрон VD (фиг. 3) ограничивает

ного блока 2 и дросселя 8, а также вхо- входное напряжение на уровне порога его ды обратного вентиля 9 и преобразователя 14 стабилизации. Поэтому при увеличении на- уровня подсоединены к выходу выпрямителя пряжения на дуге от О до номинального (точки А и Б на фиг. 2), куда подклю- значения, напряжение в точке соединения чен дуговой промежуток 4. Вы){оды преоб- резистора R и стабилитрона VD вначале рас- разователя 14 уровня и второго порого- тет до напряжения стабилизации последнего, вого устройства 11 подключены к входам дО а затем сохраняется на постоянном уровне, второго логического элемента 2И 13, Это напряжение, поступая на вход триггера которого соединен с вторым входом первого Шмитта DA, управляет его работой. При логического элемента 2И 12, а первый вход этом на выходе последнего формируется сиг- подключен к выходу первого порогового уст- нал логический единицы при достижении ройства. Выход первого логического элемен- входного напряжения определенного уровня та 2И подключен к разрешающему входу 45 и сигнал логического нуля - при сниже- блока 5 управления тиристорами.нии этого напряжения ниже этого уровня.

Основной выпрямительный блок 2 состоит (фиг. 2) из управляемых тиристорных вентилей VS1 и VS2, включенных по схеме двухполупериодного выпрямителя со средней

Логарифмический усилитель получают, используя операционный усилитель с введенным в цепь отрицательной обратной связи нелинейным элементом с логарифмической

точкой. По аналогичной схеме собран и до- характеристикой, например полупроводникополнительный выпрямительный блок 3. В ка- вым диодом.

Преобразователь 14 уровня необходим ддя согласования напряжения дуги с входными напряжениями логических элементов. Это связано с тем, что напряжение на дуге изменяется в процессе сварки в широких пределах: от напряжения холостого хода источника питания до нуля при коротком зачестве вентилей в нем использованы относительно маломощные диоды VD2 и VD3. Между катодами вентилей основного и дополнительного выпрямительных блоков включены последовательно соединенные дроссель L1 (блок 8) и балластный резистор R1 (блок 7). Резистор R1 служит для соз55

5

Дания крутопадающих во;1ьт-амперных внешних характеристик дополнительного выпрямительного блока 3, а дроссель L1 (блок 8) - для стабилизации горения дуги в момент перехода напряжения на выходе трансформатора Т1 через нулевое значение.

В качесте регул ируюн его устройства 6 применяется переменный резистор, включенный в цепи смещения системы управления тиристорами.

Обратный вентиль 9 служит для замыкания тока, проходящего через дуговой промежуток в момент перехода напряжения сети через нулевое значение. Этот ток поддерживается за счет энергии, накопленной индуктивностью дросселя L1 при протекании через него тока дополнительного выпрямительного блока.

Пороговые устройства 10 и 11 представляют собой электрические узлы, срабатывание которых происходит при достижении

0

0 входного напряжения регламентированного (ранее заданного) уровня. При этом с ростом

Логарифмический усилитель получают, используя операционный усилитель с введенным в цепь отрицательной обратной связи нелинейным элементом с логарифмической

характеристикой, например полупроводникомыкании электрода на изделие. А для нормального функционирования логических элементов входной сигнал должен нринимать только два уровня - логических нуля и единицы. Поэтому при наличии напряжения 5 на дуге (дуговом промежутке) и значении его, превышающем приэлектродные падения напряжения, на выходе преобразователя 14 уровня формируется логическая единица. Амплитуда этого сигнала не зависит при

Этот процесс осуществляется по следующей схеме. Если в момент возбуждения дуги произвести замыкание электрода на изделие, то напряжение на дуге, а соответственно и на выходе преобразователя 14 уровня, будет близким к нулю, что приведет к формированию на выходе элемента 13 логического нуля, запрещающего по второму входу логического элемента 12 работу блока 5 управления тиристорами. Основной

дополнительного выпрямительного блока 3, который недостаточен для расплавления электродного или основного металла. «При- построе- IS мерзания электрода к изделию не происходит. В момент отрыва электрода от изделия возбуждается дуга, так как напряжение холостого хода дополнительного выпрямительного блока 3 велико.

По резистору R1 (блок 7) течет ток дуги.

этом от величины входного напряжения. выпрямительный блок 2 п ри этом отключен. При уменьщении входного напряжения ниже Через электрод к изделию протекает ток от указанного значения на выходе преобразователя уровня формируется сигнал логического нуля.

Пороговые устройства 10 и ны таким образом, что первое срабатывает при коротком замыкании дугового промежутка (т. е., при токе короткого замыкания дополнительного выпрямительного блока). Второе пороговое устройство 11 срабатывает при превыщении минимального зна- 20 питающейся от дополнительного выпрями- чения тока, при котором еще возможно горе- тельного блока 3. Падение напряжения на

R1 достаточно для срабатывания блока I и мало для срабатывания блока 10. На выходах этих блоков формируется уровень логической единицы. Логическая единица с выхода блока 10 ноступает на первый вход первого элемента 2И 12, а аналогичный сигнал с выхода блока 11 - на второй вход второго элемента 2И 13.

Поскольку после отрыва электрода от избуждения дуги. Это напряжения поступает ЗО делия на дуге появляется напряжение - сра- на вход преобразователя 14 уровня, на вы- батывает преобразователь 14 уровня: на его ходе которого при этом формируется сигналвыходе формируется логическая единица, кологической единицы. Последний поступает на торая поступает на первый вход второго первый вход второго логического элемента элемента 2И 13 и формирует на его выходе 13. Поскольку дуга еще не горит, по бал- логическую единицу, разрещая по первому ластному резистору 7 ток не протекает и 35 входу блока 5 его работу. Отпираются ти- падение напряжения на нем равно нулю. ристоры VS1, VS2 основного выпрямительного блока. Угол включения этих тиристоров регулируется (устанавливается) регулирующим устройством 6 и определяет MOHJ.ние дуги, питающейся от дополнительного выпрямительного блока.

Выпрямитель работает следующим образом.

При подаче на вход трансформатора 1 напряжения сети на выходе дополнительного выпрямительного блока 3, а следовательно, и на дуговом промежутке 4 появляется напряжение, достаточное для воз25

Напряжение с этого резистора пропорционально току дуги и поступает на входы пороговых устройств 10 и 11. Пока дуговой промежуток 4 не замкнут накоротко, это напряжение близко к нулю и не превышает порога срабатывания устройств 10 и 11. На инверсном выходе устройства 10 зафиксирован сигнал логический единицы, а на прямом выходе порогового устройства 11 -

40

ность, отдаваемую источником питания в дугу.

Таким образом, при увеличении тока дуги выще критического значения (ток короткого замыкания) или уменьшения напряжения

сигнал логического нуля. Этот сигнал, по- , на ней ниже нормированного уровня (ниже ступая на второй вход второго логическо- суммы приэлектродных падений напряжения), а также при обрывах дуги отключается основной выпрямительный блок 2 и

дуга питается от дополнительного выпрямительного блока 3, повышается стабильность

го элемента 2И 13, формирует на его выходе логический нуль, который, будучи подан на второй. вход первого логического элемента 2И 12 (на первый вход подана

логическая единица с инверсного выхода бло- CQ протекания процесса электродуговой сварки.

Процесс плавления электродного и основного металлов производится от основного выпрямительного блока 2, построенного на мощных тиристорах VS1, VS2, рассчитанных на максимальный сварочный ток. Регулируя возможно только от дополнительного выпря- 55 момент включения тиристоров относительно мительного блока, имеющего повыщенное на- начала полупериода сетевого напряжения,

можно управлять мощностью, отдаваемой в дугу.

ка 10), формирует на его выходе логический нуль, запрещающий работу блока 5 управления тиристорами. Тиристоры VS1 и VS2 основного выпрямительного блока 2 заперты. Возбуждение и горение дуги в этот период

пряжение холостого хода и крутопадающие внещние вольт- амперные характеристики.

Этот процесс осуществляется по следующей схеме. Если в момент возбуждения дуги произвести замыкание электрода на изделие, то напряжение на дуге, а соответственно и на выходе преобразователя 14 уровня, будет близким к нулю, что приведет к формированию на выходе элемента 13 логического нуля, запрещающего по второму входу логического элемента 12 работу блока 5 управления тиристорами. Основной

выпрямительный блок 2 п ри этом отключен. Через электрод к изделию протекает ток от

25

40

ность, отдаваемую источником питания в дугу.

дуга питается от дополнительного выпрямительного блока 3, повышается стабильность

Однако при регулировании сварочного тока с помощью тиристоров, включенных по схеме двухполупериодного выпрямителя, появляются моменты времени, когда ток через них, а следовательно, и через дугу не течет. Горение дуги в таком режиме не- возможно. Для поддержания дугового промежутка в ионизированном состоянии служит дополнительный выпрямительный блок 3, включающийся в работу по поддержанию горения дуги в моменты отключения 10 а выходы основного тиристорного выпрямитока через тиристоры основного выпрямительного блока 2. При протекании тока дополнительного выпрямительного блока 3 по цепи: R1-L1 - дуговой промежуток, дроссель L1 запасает энергию. Дроссель выполтеля и дросселя подсоединены к дуговому промежутку, отличающийся тем, что, с целью снижения его массы и стоимости и улучшения эксплуатационных характеристик, в конструкцию выпрямителя дополнительно

нен с разомкнутым магнитопроводом для15 введены балластный резистор, диодный обустранения насыщения его магнитопроводаратный вентиль, два пороговых устройства,

постоянным током дуги.преобразователь уровня и два логических

В момент прохождения сетевого напря-элемента 2И, причем первый вывод балластжения через нуль вентили основного 2 и до-ного резистора соединен с выходом дополполнительного 3 выпрямительных блоков за-20 нительного выпрямительного блока, а втопираются. В этот момент энергия, запасен-рой - с дросселем, пороговыми устройстная в дросселе L, питает дугу, поддержи-вами и катодом обратного вентиля, анод

вая ее горение, по цепи, образованной об-которого подключен к дуговому промежутку,

ратным вентилем VD1 (блок 9). Учитывая,к которому подключен также и вход преобчто для поддержания процесса горения дугиразователя уровня, реверсивный выход перв паузах между импульсами тока основно-25 вого порогового устройства соединен с перго выпрямительного блока достаточен токвым входом первого логического элемента

порядка 10-15 А, габариты, масса и стой-2И, второй вход которого подключен к выхомость части устройства, содержащей дрос-ду второго логического элемента 2И, а высель L1, резистор R1 и диоды VD1-VD3ход - к разрешающему входу блока управотносите. ;ьно малы.ления тиристорами, первый вход второго

Применение предлагаемого сварочного30 логического э.темента подключен к выходу

выпрямителя позволяет улучшить условияпреобразователя уровня, а второй - к выхотруда в монтажных условиях за счет повы-ду второго порогового устройства, щенной его мобильности из-за малой массы,

облегчить процесс сварки, расширить диапа-2. Выпрямитель по п. 1, отличающийся

зон толщин свариваемых материалов в сто-тем, что аноды диодов дополнительного

рону их уменьшения, улучшить качество35 выпрямительного блока подсоединены к высварных соединений за счет стабильноговодам дополнительных вторичных обмоток

горения дуги, регламентированного переносатрансформатора, вторые выводы которых

электродного металла в сварочную ванну,подключены к соответствующим анодам тинадежного возбуждения дугового процесса.ристоров основного выпрямительного блока,

Формула изобретениядО количество витков этих обмоток состав1. Сварочный выпрямитель, содержащийляет 10-50% от количества витков основтрансформатор с включенными на его выхо-ных вторичных обмоток трансформатора.

t э 3 -1

де основным и дополнительным выпрямительными блоками,причем в одном из выпрямительных блоков применены тиристорные управляемые вентили, блок управления тиристорами с подключенным к нему регулирующим устройством и дроссель, при этом трансформатор и блок управления тиристорами подключены к силовой электрической сети, выход блока управления тиристорами соединен с их управляющими электродами.

теля и дросселя подсоединены к дуговому промежутку, отличающийся тем, что, с целью снижения его массы и стоимости и улучшения эксплуатационных характеристик, в конструкцию выпрямителя дополнительно

введены балластный резистор, диодный об

Гь

и,

Фаг. 2

}А

ff

Выход

Фиг.З

Изобретение относится к электродуговой сварке и предназначено для сварки пульсирующей, импульсной дугой. Целью изобретения является снижение массы и стоимости сварочного выпрямителя, улучшение его эксплуатационных характеристик - надежности, стабильности возбуждения дуги, расширение диапазона рабочих режимов без ухудшения стабильности протекания процесса. Выпрямитель (В) содержит трансформатор, два выпрямительных блока, блок управления тиристорами с регулирующим устройством, балластный резистор, дроссель и обратный вентиль. Для улучшения условий зажигания дуги в В введены два пороговых устройства, преобразователь уровня и два логических элемента И 2. Возбуждение дуги производится от маломощного В, а ее питание при сварке - от мощного тиристорного В. Маломощный В с дросселем и обратным вентилем служат также для поддержания горения дуги при прохождении сетевого напряжения через нуль. Схема подключения дополнительного В позволяет уменьшить ток, протекающий через дроссель, и тем самым существенно снизить его габариты и массу. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л 00 to 4 1 00 о