Генератор импульсов сварочного тока Советский патент 1987 года по МПК B23K9/09 B23K9/10 

Изобретение относится к источникам питания для дуговой сварки и может быть использовано для аргонно-дуговой сварки не- Г1лавян1имся электродом а;1юминия и его С11лавов, а также в других областях техники для питания нагрузки разноамплитудны- ми импульсами регулируемой длительности.

Целью изобретения является повышение качества сварного шва за счет расширения диапазона изменения параметров импульсов сварочного тока, улучпаение мас- согабаритных показателей енератора и рас- 1нирение функциональных возможностей генератора.

На фиг I изображена принципиа. шиая схема 1-енератора импульсов сварочного тока; на фиг. 2 - график тока через дуговой промежуток; на фиг. 3 - принципиальная схе.ма генератора импульсов сварочного тока при выполнении индуктивного накопителя анергии с двумя отводами; на фиг. 4 -- график тока через дуговой промежуток в схеме па фиг. 3.

Генератор импульсов сварочного тока (фиг. 1) состоит из источника 1 питания, двухсекционного индуктивнсич) накопителя 2 энергии, nepBoi o 3 и второго 4 управляемых ключей, блока 5 управ.чения. Генератор содержит выходные клеммы 6 и 7, между которыми включен дуговой промежуток 8, а также третий 9 и четвертый 10 управляемые ключи. Источник питания имеет выходные зажимы 11 и 12. Индуктивный накопитель 2 имеет выводы 13 и 14 и секционирован с 11Омо1П,ью отвода 15. При этом источник 1 питания соединен последовательно с секцией 13-15 индуктивного накопителя 2 и вк.мючен в первую диагональ мостовой схемы, образованной управляемыми ключами 3, 4. 9 и К), во вторую диагональ которой включены выходные клеммы б и 7, причем вторая секция i5 -14 ипдуктии- ного накопителя 2 энер1 ии включена пос.че- довательпо с ключом К).

Блок 5 уп)авления осуп.1ествляет поочередное включение и выключение управляемых ключей 3, 4, 9 и 10 таким образом, чтобы включенному сск тоянию к„1ючей 3 и 10 всегда соответствовало выключенное состояние ключей 4 и 9, а включенному состоянию ключей 4 и 9 выключенное состояние ключей 3 и 10, т. е. чтобы пары ключей 3, 10 и 4, 9 работали в пр)оти- вофазе. Длительность и частота вк. 1Юченного состояния ключей регулируются.

На фиг. 2 кривая 16 - график тока через дуговой промежуток 8.

Генератор импульсов сварочного тока по фиг. 1 работает следующим образом.

Дуговой промежуток 8 приводится в приводящее с остояние в момент t(, (фиг. 2). Это можно сделать с помощью, например, осциллятора или касанием электрода поверх- ноети издетия. При подаче сигнала управления с бл(жа F) на управляемые к.чючи 3

5

0

5

0

5

0

5

0

5

и 10 они включаются. При это.м секция 13- 15 индуктивного накопителя 2 через включенные ключи 3 и 10 и дуговой промежуток 8 заряжается от источника 1 питания. Ток протекает по цепи выходной зажим 11 источника 1 питания - секция 13-15 - ключ 10 клемма 6 - дуговой промежуток 8 - клемма 7 - ключ 3 - выходной зажим 12 источника 1 питания. Происходит заряд индуктивного накопителя 2 энергии от источника 1 питания. Ток через дуговой промежуток 8 увеличивается и протекает в паправлении от клеммы 6 к клемме 7; примем это направление за положительное. В момент /I блоком 5 управления 3 и 10 выключаются, а ключи 9 и 4 включаются. За счет взаимной индукции между секциями 13 - 15 и 15-14 индуктивного накопителя 2 ГОК в секции 13.15 скачком уменьшается, а ток в секции 15 -14 скачком увеличивается до значения, определяемого энергией, запасенной в магнитом поле индуктивного накопителя 2 к моменту /i, и общей индуктивностью секций 13-15 и 15-14, т. е. индуктивностью всего индуктивного накопителя 2. Ток протекает по цепи 11-13-15-14 - 9-7-8-6-4-12. В течение времени t I , происходит заряд инуктивного накопителя 2 через обе его секции 13 -15 и 15-14. Ток через дуговой промежуток 8 в момент /1 скачкообразно изменяет слое направление и через дугу формируется отрицаге.тьный импульс тока. В момент /2 блоком 5 управления нова включаются ключи 3 и 10, а юпю- чи 9 и 4 выключаются. За счет взаимной индукции между секциями 13- 15 и 15-14 индукгивного накопителя 2 энергии ток перехватывается в секцию 13 15 и увеличивается до значения, определяемого энергией, запасенной в магнитном поле индуктивно- I o накопителя 2. и индуктивностью его секции I3-- 15. Ток снова протекает по цепи 11-13 15 10-6-8 -7-3--12. Через дуговой промежуток 8 снова формируется положительный импульс тока. Заряд индуктивного накопителя 2 энергии и увеличение тока в цепи дуги может происходит как в течение нескольких периодов, так и в течение одного полупериода в зависимости от соотношения периода следования и лпульсов и величины постоянной времени секций индуктивного накопителя 2. В установившемся режиме величина тока остается неизменной от импульса к импульсу. Амплитуды импульсов тока прямой и обратной полярностей определяются величиной, запасенной в индуктивном накопителе 2 энергии и соотношением индуктивностей секций 13-15 и общей индуктивностью всего индуктивного накопителя 2. Длительность импульсов токов и частота их следования определяются моментами переключения ключей 3, 4, 9 и 10. Выбирая различные соотношения индуктивностей секций 13-15 и 15-14 за счет, например, изменения местоположения отвода 15,

можно регулировать соотношение амп.чнгул токов прямой и обратной полярностей.

Выполнение индуктивнок накопителя 2 с отводом 15 и возможностью изменения количества витков между отводом 15 и выводами 13 и 14 индуктивного накопителя 2, например с помопаью скользящего контакта, как это показано на фиг. I, позволяет изменять соотношение амплитуд импульсов токов положительной и отрицательной полярностей. Однако при любом местоположении отвода 15 амплитуда импульса положительной полярности всегда больше амплитуды импульса отрицательной полярности или равна ей при нахождении отвода 15 в крайнем правом по схеме па фиг. 1 положении. Но для сварки бывает необходимо превьипение амплитуд как положительной полярности над отрицательной, так и наоборот - отрицательной над положительной. В этом случае в предлагаемом генераторе импульсов сварочного тока индуктивный накопитель энергии может быть выполнен с двумя (вводами и возможностью независимого изменения количества витков между каждым из и выводами индуктивного накопителя энергии, причем отводы присоединены к управляемым ключам в смежных плечах мостовой схемы.

На фиг. 3 изображен предлагаемый генератор импульсов сварочного тока для выполнения индуктивного накопителя с двумя отводами. Он содержит источник 1 питания, двухсекционный индуктивный накопитель 2 энергии, первый 3 и второй 4 управляемые ключи, блока 5 управления, выходные клеммы 6 и 7, между которыми включен дуговой промежуток 8, третьего 9 и четвертого 10 управляемых ключей. Источник 1 питания имеет выходные зажимы 11 и 12. Индуктивный накопитель 2 имеет выводы 1.3 и 14, а также отводы 15 и 17, причем за счет, например, скользяшего контакта отводов 15 и 17 имеется возможность независимого изменения количества витков между каждым из отводов 15 и 17 и выводами 13 и 14 индуктивного накопителя 2. Отводы 15 и 17 присоединены к управляемым ключам 10 и 9 соответственно, расположенным в смежных плечах мостовой схемы, образованной управляемыми ключами 3, 4, 9 и 10, в первую диагональ которой включен источник 1 питания, последовательно соединенный с секцией 13-17 индуктивного накопителя 2, а во вторую диагональ включены выходные клемм1)1 6 и 7, причем вторая секция 17-15 индуктивного накопителя 2 включена последовательно с управляемым ключом 10.

На фиг. 4 кривая 18 - график тока через дуговой промежуток 8 в схеме на фиг. 3.

Генератор импульсов сварочного тока по фиг. 3 работает следующим образом.

Дуговой промежуток 8 приводится в проводящее состояние в момент ) (фиг. 4). При подаче сигнала управления с блока 5 на

0

управляемые ключи 3 и И) они включаются. При этом секция 13 15 индуктиниого накопителя 2 через включенные к,1ючи и Ю и дуговой промежуток 8 заряжается от исгочника 1 питания. Ток протекает по цепи 11 -13- 15 10-6 8 73 12. Происходит заряд индуктивного накопителя 2 энергии от источника 1 питания. Ток через дуговой промежуток 8 увеличивается и протекает в направлении от клеммы 6 к клемме 7; причем это направление принято за 11оложите, 1ьн()е. В момеш /i 6:ioKOM 5 управ. 1ения ключи 3 и 10 выключаются, а ключи 9 и 4 включаются. За счет взаимной индукции между секциями

5 13 -17 и 17-15 индуктивного накопителя 2 ток в секции 17-15 скачком уменьп1ается до нуля, а в секции 13 17 скачком увеличивается до значения,определяемого энергией, запасенной в магнитном поле индук- iiiu)ior o накопителя 2 к моменту /: и индук0 тивностьк) секции 13--17. Ток протекает ю цепи 11-13-17 9-7-86- 4-12. В течение времени tf--i происходит заряд ИНДУКТИВНОГО накоп11те;1я 2 через его секции 13 17. Ток через дуг(1ВО11 Г1ромежуток 8 в

5 момент /i скачкообразнс изменяет свое па- |111ав.1еиие и через дугу формируется (jTpn- цатс 1ьн1)1Й импульс тсжа. Поско.чьку, как по- K i3;uu) на фиг. 3, количество втков, а значит и ,1.чдук1 ивность секции 1.3 -17 меньше, чем секции 13 -15, то ток отрицате:1ьной no. uip0 ности в момент . бо. 1ыпе, чем по.пожи- тельной. При изменении места положения отводов 17 и 15 таким o6 Ki3iiM. что между выводом 13 и отводом 15 окажется меньше В1ггк(п;. чем мгжду выводом 13 и отводом 17, ГОК о. ;)ица гельно о импу.чьса в момент 1

5 будет меньше положительного.

В момент / O.KJKOM 5 управ-ления снова включаются ключи 3 и И), а ключи 9 и -4 вык,:1ючаются. ла счет взаимной индукции

Q между секциями 13 17 и 13 15токперехна тываегся в секцию 13 - 15 и изменяется до значения, определяемого энергией, запасен Hoii в Mai iiiiTHOM iiu.ie инд ктпвн(14) накопителя 2 и индуктивностью его секции 13 15 Ток тона протекает по цепи 11 Л 15

5 И)--( 8 -7 3 12 Через дуговой проме жуток 8 снова формируется положитель.ный импульс :(ка. Причем при положении отводов 15 и 17, указанном на фиг. 3 в мп мент /. ток положительной полярности мень nje, чем ток отрицате.чьной по.чярности. Да0 -ТРР генератор работцег аналогично,

В предлагаемо : операторе но с)ан11с- нию с известным за; ;;саеман в индуктивном накопителе энергия может быть зпачите.и.ио ниже и ограничена только энергией, необхо ДИМОЙ для стаби ibHoro ;()нм|ия дуги. В этом

5 случае поддержание необходимой дшп . П) ности импучьса тока осуществляется не зз счет энергии, ..| в ин.гуктивном накопителе, а за tuei т111е)1ии. norpen.iнемой

5

от источника питания. Это по ноляет уменьшить индуктивиость секций индуктивного накопителя и, следо1К1те.тьно, уменьшить мае су, габариты и расход активных материалов на его и.и-отов.ченио.

А еньн1ИЙ ;uniac HCpi HH н индуктивном накопителе но1В()ляег исно.тьчовать исгочни ки питания с меныним нанря/кением холостого хода, ч го также улучшает массогаба)иг- ные ноказатели генератора.

Длительиосгь 111)сггекании тока любо но- лярности в предлагаемом гене|)аторе не зависит от величины запаса энергии в ИНДУКТИВНОМ нак(Л1Ителе, а определяется бло ком управления. Поэтому диапазон cooTfio- Н1ений .1лиге,1ьностен токов различных но- ,1ярностей в нредлагаемом генераторе гораз- д(; болыне. Практически он м(Jжeт бьггь ..но бым и генс(1агор может испо,пьзоватьсч даже для сварки постоянным током любо11 ю.тяр ности, чго значительно рас ниряет его функциональные возможносги. Широкий диана- зон изменения парамегров имиу.тьсов свароч- HOi o тока нозволяе нов1)1СИТ1 качество свар- НО1 () н1ва за счет (юзможносш установки опгима.мьных парамет|)()в импульсов в каждом ( де,11л:ом . а также рациона,чь- но распределяп ь iHeiiinio между criafiHB. ie- мым изде,-1ием и iuh ib(j) лектро

0

5

д )м, что новьииает его долговечность и снижает расход вольфрама.

Формула изобретения

1.Генератор импульсов сварочного тока, с(держаший источник питания, двухсекционный индуктивный накопитель энергии, первый и второй управляемые ключи, блок управления, выходные клеммы, между кото- pi.iMn включен дуговой промежуток, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного шва, в него введены третий и четвертый управляемые ключи, исгочник питания соединен последовательно с одной из секций индуктивного накопителя энергии и включен в первую диагональ мостовой схемы, образованной унрав- .чяемыми ключами, во вторую диагональ ко- 1ор(Я1 вклк;чен1)1 выходные клеммы, причем июрая секция индуктивного накопителя энер1ии включена последовательно с одним из управ,ляемых ключей.

2.fYMieiiaTop по п. 1, отличающийся тем, что индуктивный накопитель энергии выполнен с двумя отводами, например, в виде скользящих контактов для независимого из и нения количества витков между каждым 1 отводов н выводами индуктивного накопителя эне)|-ии, причем отводы прпсоеди- Htiibi к уирав.тяемым ключам в смежн1)х п,1ечах мостовой схемы.

срие.1

6

Тб

Изобретение относится к источникам питания для дуговой сварки и может быть иснользовано для аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом алюминия и его сплавов,- а также в других областях техники для питания нагрузки разноамплитудны.ми импульсами регулируемой длительности. Целью изобретения является повьинение ка чества сварного шва за счет рас1пирения диапазона изменения параметров импульсов сварочного тока, улучшение массогабарит- ных показателей геператора и расширение ею функциональных возможностей. Для достижения цели четыре управляемых ключа образуют мостовую схему, в одпу диагональ которой включен дуговой промежуток. В другую диагона, 1ь моста включены последовательно соединенные источник питания и одна ил секций индуктивного накопителя. В двух- сскци(1нно.м индуктивном накопителе энергии .электрический ток протекает поочередно то через одну, то че)сз обе секции. Это позволяет в ;iyi-OBOM промежутке получать раз нополярные и разноамплитудные импу.пьсы сварочного тока. 1 з.п.ф-лы, 4 пл. « (Л со ел СО 05

сриг.З

Состанитель В. Пучпнскнй

Редактор Э. СлиганТехред И. ВорсеКоррекк. рВ In тяга

Заказ 4566/14Тираж 969Иодписипе

ВНИИПИ Государствошого комитета СС СР по де.мм ii:u)r )peii Hiiii и огкрьпий

1 13035, Москва, Ж 35, PayiucKan H.i6., л. 4.Г) Производственно-полиграфическое нредпринтие. г, Ж.)род. ,i. I Ipoeh: 11.14. 1

(риг4