Устройство для получения импульсного сварочного тока (его варианты) Советский патент 1987 года по МПК B23K9/10 

11

Изобретение относится к устройствам для получения импульсного сварочного тока, которое применяется во время сварки в защитной среде.

Известно устройство, которое содержит конденсатор, источник питания последовательно которым подключены первый тиристор и первичная обмотка импульсного трансформатора, парал- лельно которой подключен второй тиристор . Вторичная обмотка импульсного трансформатора подключена через диод .к сварочной дуге. Между общей точкой первого и второго тиристоров и первичной обмотки импульсного транс фогаматора подключен конденсатор, а параллельно второму тиристору подключен диод (авт.св. НРБ № 32452, кл. В 23 К 9/10, 1982).

Недостаток этого i устройства за- ключается в том, что оно имеет отно сительно низкий коэффициент заполнения импульсного сварочного тока и

очень крутые положительные фронты на-25 и первичной обмоткой импульсного

растания напряжения на тиристоры, что может привести к их произвольному замыканию.

Целью изобретения является повышение стабилизации устройства за счет повышения чacтofы импульсов, так как создается повьш1енный коэффи- циент заполнения импульсного сварочного тока и уменьшается крутизна положительных фронтов напряжения на тиристоры.

Это достигается тем, что в устройство для получения сварочного тока, содержащее первый тиристор, подключенный к одному по.люсу источника питания, последовательно соединенные конденсатор, второй тиристор и первичная обмотка импульсного трансфор- матора, вторичная, обмотка которого через диод подключена к сварочной дуге, введены первый дроссель и по - следовательно соединенные второй дроссель в третий тиристор, при этом общая точка конденсатора и второго тиристора соединена с вторым дросселем и через первый дроссель с первым тиристором,, общая точка первичной обмотки импульсного трансформатора и конденсатора подключена к третьему тиристору и другому полюсу источника питания. Во втором варианте цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные третий тиристор, дроссель, общая точка которых подключена к первому тиристору, другой вывод дросселя подключен к общей точке конденсатора и второго тиристора, а третий тиристор соединен с общей точкой конденсатора и первичной обмоткой импульсного трансформатора и к другому полюсу источника питания.

В третьем варианте цель достигается тем, что в устройство введены дроссель и шесть тиристоров, при этом первый тиристор через дроссель соединен с общей точкой конденсатора и второго тиристора, между конденсатог ром и третьим тиристором подключен четвертьш тиристор, между общей точкой конденсатора и четвертого тиристора и общей точкой первого тиристо-. ра и источника питания подключен пя- тьш тиристор, между первичной обмоткой импульсного трансформатора и конденсатора подключен шестой тиристор, между общей точкой второго тиристора

трансформатора и общей точкой кон- денсатора и шестого тиристора подключен седьмой тиристор, а между общей точкой конденсатора и второго тиристора и общей точкой шестого тиристора и первичной обмоткой импульсного трансформатора подключен восьмой тиристор, общая точка третьего и четвертого тиристоров подключена ко второму полюсу источника питания.

Варианты вьптолнения устройств поясняются фиг.1-4.

На фиг.1 показано выполнение уст) ройства в соответствии с изобретением. К положительному полюсу питающего напряжения подключен анод первого тиристора 1, катод которого через первьш дроссель 2 и конденсатор 3 подключен к отрицательному полюсу питающего напряжения. К общей точке первого дросселя 2 и конденсатора 3 подключен .анод второго тиристора 4, катод которого через первичную

обмотку импульсного трансформатора 5 подключен к .отрицательному полюсу питающего напряжения. Вторичная обмотка импульсного трансформатора 5 через диод 6 подключена к сварочной

дуге 7. Анод третьего тиристора 8 подключен к отрицательному полюсу питающего напряжения, а его катод через второй дроссель 9 подключен к общей точке первого дросселя 2, конденсатора 3 и анода второго тиристора 4.

При включении тиристора 4 через

него и через дроссель 2 конденсатор т

J заряжается питающим напряжением

полярностью, обозначенной на фиг.1. После того, как зарядка закончится и тиристор 1 будет выключен, включается тиристор 4, через который кон- денсатор 3 разряжается через первичную обмотку импульсного трансформатора 5. При этом через вторичную обмотку импульсного трансформатора 5,.диод 6 и сварочную дугу 7 протекает токо- вый ймпульс. Вследствие индуктивности импульсного трансформатора 5 часть энергии конденсатора 3 посредством колебательного процесса возвращается обратно в конденсатор 3, перезаря-2о вии, что тиристор 1 включается только после того, как ток через тиристор 8 пройдет через нуль. В зтом случае не являются необходимыми отдельные Дроссели в цепях обоих тиристоров 1 и 8, и достаточен только дроссель 10. Очевидно, это устройство более простое, но его можно использовать только при условии, что не является необходимым регулировать амплитуду исходных импульсов,

25

жая его обратной полярностью. После окончания перезарядки и выключения тиристора 4 включается тиристор 8. . Получается контур, составленный из тиристора 8, дросселя 9 и конденсатора 3, причем последний разряжается и перезаряжается первоначальной полярностью до напряжения источника питания. Так как контур перезарядки независим от трансформатора и его сравнительно.большой индуктивности, при подходящем рассчитывании дросселя 9 процесс протекает сравнительно быстро. Следует новое заключение тиристора 1, при котором конденсатор 3 окончательно заряжается через дроссель 2 и описанный процесс повторя- . ется. В зависимости от того, когда тиристор 1 включится: после окончания перезарядки конденсатора 3 через тиристор 8 и дроссель.9 или же в данный момент процесса перезарядки, конденсатор 3 будет заряжен до раз-, личного напряжения, причем крайнее напряжение заряда будет тем выше, чем раньше включен тиристор. Наличие отдельного дросселя в цепях обоих тиристоров 1 и 8 позволяет включение тиристора 1 во время процесса перезарядки через тиристор 8, причем не по- 50 лучаются недопустимо высокие крутизны нарастания тока через тиристор 1,

Взаимные связи между элементами схемы позволяют избегнуть крутые положительные фронты нарастания напря- 55 жения на тиристоры, так как при включении каждого из тиристоров I и 8 на другом получается нарастание наг пряжения в отрицательном, а не в по35

30

На фиг,3 показан третий вариант вьшолнения устройства. Между выводами питающего выпрямителя 11 подключена последовательная цепь из первого тиристора 1, дросселя 10, конденсатора 3 и четвертого тиристора 12. Между общей точкой первого тиристора 1 и питающего выпрямителя 11 и общей

о

40 точкой конденсатора 3 и четвертого тиристора 12 подключ ен пятый тиристор 13, а между общей точкой первого тиристора 1 и дросселя 10 и общей точкой четвертого тиристора 12 и

45 выпрямителя 11 подключен третий тиристор 8. Параллельно конденсатору . 3 подключена цепь, которая состоит из второго тиристора 4, первичной обмотки импуль сного трансформатора 5 и шестого тиристора 14, причем седьмой тиристор 15 подключен между общей точкой конденсатора 3 и шестого тиристора 14 и общей точкой второго тиристора 4 и первичной обмоткой импульсного трансформатора 5 и шестого тиристора 14 и между общей точкой конденсатора 3 и второго тиристора 4 подключен восьмой тиристор 16. Вторичная обмотка импул1 сного трансложительном направлении. Кроме того, оба дросселя и конденсатор ограничивают при включении любого из трех тиристоров крутизну напряжения на остальные два тиристора до очень низких значений.

На фиг,2 показан второй вариант устройства, В отличие от устройства, показанного на фиг.1, общая точка между первым тиристором 1 и первым дросселем 2 и общая точка между третьим тиристором 8 и вторым дросселем 9 коротко замкнуты, а оба параллельные дроссели 2 и 9 заменены одним общим дросселем 10,

Действие устройства, показанного на фиг,2, аналогично действию устройства, показанного на фиг,1, при уело-

2о

25

0

2о

0

30

5

5

На фиг,3 показан третий вариант вьшолнения устройства. Между выводами питающего выпрямителя 11 подключена последовательная цепь из первого тиристора 1, дросселя 10, конденсатора 3 и четвертого тиристора 12. Между общей точкой первого тиристора 1 и питающего выпрямителя 11 и общей

о

0 точкой конденсатора 3 и четвертого тиристора 12 подключ ен пятый тиристор 13, а между общей точкой первого тиристора 1 и дросселя 10 и общей точкой четвертого тиристора 12 и

5 выпрямителя 11 подключен третий тиристор 8. Параллельно конденсатору . 3 подключена цепь, которая состоит из второго тиристора 4, первичной обмотки импуль сного трансформатора 5 и шестого тиристора 14, причем седьмой тиристор 15 подключен между общей точкой конденсатора 3 и шестого тиристора 14 и общей точкой второго тиристора 4 и первичной обмоткой импульсного трансформатора 5 и шестого тиристора 14 и между общей точкой конденсатора 3 и второго тиристора 4 подключен восьмой тиристор 16. Вторичная обмотка импул1 сного трансформатора 5 через диод 6 соединена со сварочной дугой 7 .

На фиг.4 показано другое пример - ное вьтолнение устройства по третьему варианту. Различие состоит в том, что общая точка первого тиристора 1 и третьего тиристора 8 и общая точка конденсатора 3, второго тиристора 4 и восьмого тиристора 16 коротко замкнуты, а дроссель ГО подключен между одним полюсом питающего вьшрямителя 11 и общей точкой первого тиристора 1 и пятого тиристора 13.

| стройство по третьему варианту (фиг.З и 4) работает следующим образом.

При включении тиристоров 1 иМ2 выпрямителем 11 через включенные тиристоры и дроссель 10 конденсатор 3 заряжается обозначенной на фиг.З полярностью. После того, как зарядка закончится и тиристоры 1 и 12 будут включены, включаются тиристоры 4 и 14, причем конденсатор 3 разряжается через включенные тиристоры и первичную обмотку импульсного трансформатора 5. При этом через вторичную обмотку импульсного трансформатора 5, диод 6 и сварочную дугу 7 протекает токовый импульс. Вследствие индуктивности импульсного трансформатора 5 после разрядки конденсатор 3 перезаряжается до некоторого более низкого напряжения полярностью, обратной обозначенной полярности на фигуре. После окончания перезарядки и включения тиристоров 4 и 14 включаются тиристоры 8 и 13. Через них и через дроссель 10 вьшрямителем 11 окончательно заряжается конденсатор 3 полярностью, обратной обозначенной полярности на фиг. 3. Следует включение тиристоров 15 и 16, причем конденсатор 3 снова разряжается через первичную обмотку импульсного трансформатора 5, причем в отнощении последнего направление разрядного тока остается таким же, как при включении тиристоров 4 и 14. Через вторичную обмотку импульсного трансформатора 5, диод 6 и сварочную дугу 7 снова протекает импульсный ток. После окончания разрядки и перезарядки конденсатора 3 до некоторого напряжения полярностью, обозначенной на фиг.3, снова включаются четыре пары тиристоров в описанной последовательности и процесс повторяется.

5

0

5

0

5

0

5

0

55

Включение тиристоров 1 и 12 и соответственно 8 и 13 можно осуществить перед окончанием предшествующего процесса разрядки конденсатора 3 .через импульсный трансформатор 5. В этом случае в зависимости от момента включения получится различное конечное напряжение окончательной зарядки конденсатора 3 и соответственно различная амплитуда сварочных токовых импульсов. Определение момента включения тиристоров 1 и 12 можно осуществить, контролируя время с момента включения предшествующей пары тиристоров 15 и 16 или же при достижений определенно.гЪ напряжения конденсатора 3 в процессе его перезарядки. То же самое действи х ельно и для тиристоров 8 и 13.

Таким образом, возможно регулировать амплитуду импульсного сварочного тока в соотношении 1:2 и больше. При этом с нарастанием амплитуды нарастает также граничная частота стабильной работы устройства.

Так как в устройствах, показанных на фиг.З и 4, по сравнению с устройствами, показанными на фиг.1 и 2, отсутствует процесс обратной зарядки конденсатора 3, то коэффициент заполнения на 25-30% выше.

V

Формула изобретения

1 .Устройство для получения им,- пульсного сварочного тока, содержащее первый тиристор 1, под1хлюченный к одному полюсу источника питания, последовательно соединенные конденсатор 3, второй тиристор 4 и первичная обмотка импульсного трансформатора 5, вторичная обмотка KqToporo через диод 6 подключена к сварочной дуге, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности работы устройства за счет повышения частоты импульсов, в него введены первый дроссель 2 и последовательно соединенные второй дроссель 9 и третий тиристор 8, при этом общая точка конденсатора 3 и второго тиристора 4 соединена с вторым дросселем 9 и через первый дроссель 2-е первым тиристором 1, общая точка первичной обмотки импульсного трансформатора 5 и конденсатора 3 подключена к третьему тиристору 8 и другому поЛюсу источника питания.

2.Устройство для получения импульсного сварочного тока, содержащее первый тиристор 1, подключенный к одному полюсу источника питания, последовательно соединенные конденсатор 3, второй тиристор 4 и первичная обмотка импульсного трансформатора 5, вторичная обмотка которого через диод 6 подключена к сварочной дуге, отличающееся тем, что, с целью повьшення стабильности работы устройства за счет повышения частоты импульсов, в него введены последовательно соединенные третий тиристор 8, дроссель 10, общая точка которых подключена к первому тиристору 1, другой вывод дросселя 10 подключен к общей точке конденсатора 3 и второго тиристора 4, а третий тиристор 8 соединен с общей точкой конденса.тора 3 и первичной обмоткой импульсного трансформатора 5 и к другому полюсу источника пи- тания.

5, вторичная обмотка которого через диод 6 подключена к сварочной дуге, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности устройства за счет равномерного распределения нагрузки, в него введены дроссель 10 и шесть тиристоров, при этом первый тиристор 1 через дроссель 10 соединен с общей точкой конденсатора 3 и второго тиристора 4, между конденсатором 3 и третьим тиристором 8 подключен четвертый тиристор 12, между общей точкой конден сатора 3 и четвертого тиристора 12 к общей точкой первого тиристора 1 и источника питания подключен пятый тиристор 13, между первичной обмоткой импульсного трансформатора 5 и конденсатора 3 подключен шестой тиристор 14, между общей точкой второго тиристора 4 и первичной обмотки импульсного трансформатора 5 и общей точкой конденсатора 3 и шестого ти- 25 ристора 14 подключен седьмой тиристор 15, а между общей точкой конденсатора 3 и второго тиристора 4 и общей точкой шестого тиристора 14 и первичной обмртки импульсного транс3.Устройство для получения импульсного сварочного тока, содержащее первый тиристор 1, подключенньш к первому полюсу источника питания, ЗО Форматора 5 подключен восьмой тирисГ- последовательно соединенные конденса- тор 16, общая точка третьего 8 и тор 3, второй тиристор 4 и первичная . четвертого . 1 2 тиристоров подключена к обмотка импульсного трансформатора второму полюсу источника питания.

10

3590878

5, вторичная обмотка которого через диод 6 подключена к сварочной дуге, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности устройства за счет равномерного распределения нагрузки, в него введены дроссель 10 и шесть тиристоров, при этом первый тиристор 1 через дроссель 10 соединен с общей точкой конденсатора 3 и второго тиристора 4, между конденсатором 3 и третьим тиристором 8 подключен четвертый тиристор 12, между общей точкой конденсатора 3 и четвертого тиристора 12 к общей точкой первого тиристора 1 и источника питания подключен пятый тиристор 13, между первичной обмоткой импульсного трансформатора 5 и конденсатора 3 подключен шестой тиристор 14, между общей точкой второго тиристора 4 и первичной обмотки импульсного трансформатора 5 и общей точкой конденсатора 3 и шестого ти- 25 ристора 14 подключен седьмой тиристор 15, а между общей точкой конденсатора 3 и второго тиристора 4 и общей точкой шестого тиристора 14 и первичной обмртки импульсного транс15

20

ЗО Форматора 5 подключен восьмой тирисГ- тор 16, общая точка третьего 8 и . четвертого . 1 2 тиристоров подключена к второму полюсу источника питания.

Изобретение относится к сварочным источникам тока для сварки в защитном газе. Изобретение позволяет повысить стабильность сварки. В устройство, содержащее импульсньш сварочный трансформатор, диод, конденсатор, два тиристора введены в первом варианте два дросселя и третий тиристор. Во втором варианте введен один дроссель и тиристор. В третьем варианте введены дроссель и шесть тиристоров. В приведенных схемах источника сварочного тока повышается коэффициент заполнения импульсного тока на 25-30%, т.к. отсутствует процесс обратной зарядки конденсатора, т.е. повьппается частота импульсов. Уменьшается также крутизна положительных фронтов нарастания напряжения на тиристорах. 3 с.п ф-лы, 4 ил. i 1сл со СЛ ;о о 00

Фиг.

ю

-4i

:

1(6

i)

иг.2.о

-s

А

ч

-JF 3

l-Ml

w

IF

Й5ТГ- М

i

Редактор М.Товтин

Составитель Ю.Марков

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 6104/15 Тираж 970 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. П хоектная, 4