Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка Советский патент 1987 года по МПК B23K9/09 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано преимущественно для сварки плавящимся электродом короткой дугой в различных областях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет уменьшения разбрызгивания.

.На чертеже представлена блок-схема устройства для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка .

Устройство содержит сварочный источник 1 питания, например, типа ВДУ 504, анализатор 2 состояния дуго- вого промежутка и задатчик 3 импульсов. Анализатор состояния дугового промежутка собран на транзисторах V1-V7 и содержит датчик тока V1-V3, датчик напряжения V5-V6 и дифферен- циальньй каскад V4, V7, работающий как узел суммирования. Датчик тока

посредством резистора R1 связан с по- 25 отрицательньй потенциал базы транзис- ложительной шиной управляемого выпря- тора V6 относительно оси эмиттера

вызывает увеличение коллекторного тока. При этом напряжение на коллектомителя сварочного источника питания Первый каскад датчика тока содержит транзистор VI, включенный по схеме с

ре транзистора .V6 уменьшается, база

общим эмиттером. Коллектор транзисто- ЗО транзистора V7 становится более поло- ра VI соединен с базой транзистора жительной, что вызывает уменьшение

V2. Второй каскад датчика тока содержит транзисторы V2 и V3, включенные в составной транзистор. Датчик напряжения подключен параллельно дуговому промежутку посредством делителя R2 .- R3 напряжения. Первый каскад датчика напряжения содержит транзистор У5, включенный по схеме эмиттерного повторителя, и имеет непосредственнзто связь с последующими, выполненными по схеме с общим эмиттером на транзисторе V6. Датчики тока и напряжения развязаны по питанию посредством RCфильтров относительно узла суммиррва- g тельно, что обусловливает закрытое ния, который представляет собой диф- состояние транзисторов V2 и V3, на ференциальный каскад с противофазны- коллекторе которых присутствует отри- ми входными сигналами. Нагрузкой цательный потенциал, поступающий на дифференциального каскада является базу транзистора V4. Этот потенциал резистор. Выход анализатора состояния вызывает ток коллектора транзистора дугового промежутка подключен к входу V4, создающий падение напряжения на задатчика импульсов через диод 8.. Первый каскад задатчика импульсов содержит транзистор V9, включенный по схеме эмиттерного повторителя. К вы55

резисторе R7,,

Таким образом, при включении сварочного источника тока в режиме холостого хода на резисторе R7 присутствует напряжение. В это же время, как было показано выше, падение напряжения на резисторе R6 .уменьшится вследствие зал :рывания транзистора V7.

ходу первого каскада подключены два последующих, представляющих со бой спусковое устройство V10-V 1. Последний каскад задатчика импульсов

представляет собой усилитель мощности, выполненный на составном транзисторе V12-V13. Нагрузкой задатчика импульсов служит резистор, с которого снимаются управляюпше импульсы. Управляющие импульсы подаются на резистор, включенный в блок задания тока сварочного источника питания.

Устройство работает следующим образом.

При включении кнопки Пуск сварочного источника питания на его выходных клеммах появляется сварочное

напряжение холостого хода. Это напряжение с делителя R2-R3 поступает на вход датчика напряжения. Отрицательный потенциал базы транзистора V5 относительно его эмиттера увеличивается, что вызьгеает увеличение тока коллектора. Одновременно возрастает падение напряжения на резисторе, с которого снимается входной сигнал для последующего каскада. Возрастающий

ре транзистора .V6 уменьшается, база

5

0

тока коллектора последнего. При этом падение напряжения на резисторе R6 от прохождения коллекторного тока уменьшается. Поскольку сварочная цепь разомкнута, ток сварки отсутствует. На базу входного транзистора VI датчика тока сигнал из цепи не поступа- ет. Транзистор VI открыт отрицательным потенциалом базы, который создается делителем RA-R5.. При этом сопротивление коллекторно-эмиттерного перехода транзистора VI мало, напряжение на коллекторе также незначиg тельно, что обусловливает закрытое состояние транзисторов V2 и V3, на коллекторе которых присутствует отри- цательный потенциал, поступающий на базу транзистора V4. Этот потенциал вызывает ток коллектора транзистора V4, создающий падение напряжения на

5

резисторе R7,,

Таким образом, при включении сварочного источника тока в режиме холостого хода на резисторе R7 присутствует напряжение. В это же время, как было показано выше, падение напряжения на резисторе R6 .уменьшится вследствие зал :рывания транзистора V7.

Поскольку резисто-ры Кб и R7 соединены одними концами с отрицательным проводом коллекторного питания, а другие их концы соединены с резистором R8, то на последнем возникает падение напряжения вследствие разности потенциалов на подключенных к нему концах резисторов R7 и R6, отрица- тельньй потенциал имеет нижний (по схеме фиг.1) конец резистора КВт, На вход задатчика импульсов подается постоянное положительное напряжение, которое не попадает на базу транзистора V9 вследствие того, что оно является запирающим для диода V8, Транзистор V9 закрыт фиксированным напряжением базы, создаваемым делителем R9-R10. Падение напряжения на змит- терном резисторе незначительно ввиду закрытого состояния транзистора V9. Транзисторы VIО и Vll включены таким образом, что в исходном состоянии (когда.на базе транзистора VIО отсутствует открьш.ающий отрицательный потенциал) транзистор VIО закрыт, а транзистор VI открыт вследствие наличия: фиксированного тока.базы, создаваемого резисторами Rll и R12. Напряжение коллектора транзистора VII мало, что определяет закрытое состояние составного транзистора V12-VI3. При работе сварочного выпрямителя на холостом ходу импульсы управления с резистора RI3 не поступают в систему управления тиристорами ВДУ 504. После касания электродом изделия зажигается сварочная дуга. Во- вторичной цепи источника питания появляется сварочный ток. Напряжение холостого хо да снижается до напряжения дуги. С появлением сварочного тока на базу вх.одного транзистора V датчика тока через резистор R1 поступает положительный сигнал, величина которого пропорциональна силе тока. Коллектор- ньш ток транзистора VI уменьшается, а напряжение на его коллекторе - увеличивается. Возрастание отрицательного потенциала базы составного транзистора V2-V3 приводит к увеличению силы его коллекторного тока и уменьшению напряжения на его коллекторе. Вместе с этим уменьшается отрицательный потенциал базы транзистора V4 от- .носительно эмиттера, что приводит к уменьшению его коллекторного тока. Снижение неличины тока коллектора транзистора V4 влечет за собой умень33497- 4

шение падения напряжения на резисторе R7. С другой стороны, уменьшение напряжения на выходе сварочного ис- g точника питания от напряжения тсолос- того хода до напряжения дуги приводит к умен1;шению отрицательного потенциала базы транзистора V5 относительно его эмиттера. При этом база транзис- 10 тора V6 также становится менее отрицательной, .что вызывает уменьшение коллектора тока транзистора V6. Напряжение на его коллекторе возрастает, как и отрицательный потенциал ба- 15 зы тр йнзистора V7, вместе с которым увеличивается величина коллекторного тока последнего транзистора. Напряжение на резисторе R6 увеличивается. Если на холостом ходу источника пита- 20 ния напряжение на резисторе R7 превышало напряжение на резисторе R6, то теперь напряжение на R7 уменьшается, а на R6 - увеличивается. При средних значениях тока сварки и напряжения 25 дуги эти величины становятся примерно равными. Так как напряжение на резисторе R8 пропорционально разности напряжений на резисторах R7 и R6 и на холостом ходу источника питания 30 с резистора R8 в схему задатчика импульсов Снимается положительный потенциал, возрастание напряжения на резисторе R6 и уменьшение напряжения на резисторе R7 приводит к уменьшению g этого потенциала. При горении дуги без коротких замыканий напряжение, поступающее на вход задатчика импульсов, близко к нулю..При возникновении короткого замыкания межэлектродного 0 промежутка сварочный ток начинает увеличиваться, а напряжение на дуговом промежутке начинает уменьшаться. Увеличение сварочного тока приводит к дальнейшему уменьшению напряжения на 5 резисторе R6 по указанному механизму. Аналогично снижение напряжения дугового промежутка приводит к увеличению напряжения на резисторе R6. Выделяющийся на резисторе R8 разност- 0 ньй сигнал приобретает теперь иную полярность, а именно отрицательный потенциал приложен к катоду диода V8. По мере развития короткого замыкаиия величина этого напряжения увеличи1ва- 5 ется и может регулироваться резистором R8. Диод V8 начнет пропускать снимаемое с резистора R8 напряжение после того, как его величина превысит приложенное к диоду запирающее

напряжение с резистора НЮ, изменением величины которого можно менять уровень ограничения. Транзистор V9 открьтается проходящим через диод V8 импульсом отрицательной полярности и остается открытым в течение времени действия этого импульса. Во время открытого состояния транзистора V9 ток, проходящий через его коллектор- но-эмиттерньй переход, создает на резисторе R14 падение напряжения, которое служит входным сигналом для спускового узла на транзисторах VIО и VII. При поступлении на базу транзит- тора V10 сигнала отрицательной полярности указанный транзистор открывается. При этом напряжение на его кол- лекторе уменьшается, что приводит к закрыванию транзистора VI и увеЛиче- нию напряжения на его коллекторе. Конденсатор С6 заряжается через резисторы R15 и R16 и открытый эмиттер- ный переход транзистора V10. По мере заряда конденсатора база транзистора становится все менее отрицательной, вследствие чего транзистор VIО закрывается, а VI1 - открывается. На коллекторе транзистора формируется управляющий импульс, который после усиления по мощности составным транзистором V12-V13 будет подан в блок задания тока сварочного выпрямителя. Длительность импульса определяется

временем заряда конденсатора С6 и может регулироваться с помощью резистора R16. Амплитуда импульсов управления регулируется резистором R13.

Таким образом, при возникновении короткого замыкания, управляемый тиристорный выпрямитель будет получать команду на снижение сварочного тока, что позволит снизить энергию взрыва перемычки и уменьшить разбрызгивание

Формула изобретения

1.Устройство для дуговой сварки

с короткими замыканиями дугового промежутка, содержащее источник питания к которому подключен анализатор состояния дугового промежутка, а также задатчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет уменьшения разбрызгивания, последовательно с анализатором состояния дугового промежутка подключен задатчик импульсов, выход которого соединен с входом источника питания.

2.Устройство по и,1, отличающееся тем, что анализатор состояния дугового промежутка содержит датчики тока и напряжения, выходы которых соединены с входами дифференциального каскада.

г г S

в 7

Редактор А.Лежнина

Составитель В.Грибова Техред В.Кадар

Заказ 3908/13Тираж 974Подписное

ВНИИПИ Государственного скомитета СССР

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

Производственно-полиграфи(еское предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Л.Бескид

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано преимущественно для механизированной сварки плавящимся электродом в среде защитных газов. Изобретение позволяет повысить качество сварных соединений за счет уменьшения разбрызгивания металла. Для этого устройство содержит сварочный источник питания, анализатор состояния дугового промежутка,задатчик импульсов управления. Анализатор состояния дугового промежутка соединен последо- .вательно с задатчиком импульсов, подключенным к блоку задания тока сварочного вьшрямителя. При этом анализатор состояния дугового промежутка содержит датчик тока и датчик напряжения, выходы которых соединены с входами дифференциального каскада. Такое, выполнение позволяет регулировать в процессе дуговой сварки с коротким замыканием дугового промежутка амплитуду и длительность импульсов управления и тем самым точно дозировать энергию сварочной дуги. I з.п.. ф-лы, 1 ил. i (Л оо со со 4 о