Устройство для дуговой сварки Советский патент 1988 года по МПК B23K9/00 B23K9/10 

(21) 4064686/25-27

(22) 05.05.86

(46) 23.03.88. Бкш. № 11

(71)Институт электросварки им. Е.О.Патона

(72)И.В.Пентегов, Е.П.Стемковский, Д.А.Шейковский, В.А.Легостаев

и А.А.Болотаев

(53)621.791.75(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР 1147531, кл. В 23 К 9/00, 1982.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

(57)Изобретение относится к источникам питания для импульсно-дуговой электросварки и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и КПД устройства. Устройство содержит источник питания с буферньм конденсатором на его выходе, индукт1шный накопитель энергии (ИНЭ) с отводами от обмотки, ключ, блок управления и два диода. Часть обмотки ИНЭ является общей для зарядного и разрядного токов. В случае протекания, например, зарядного тока по всей обмотке разрядный ток, определяемь й запасенной энергией в ИНЭ, протекает в части этой же обмотки через диод. Это позволяет выполнить обмотку ИНЭ с меньшим числом витков, а значит, уменьшить расход меди, что соответственно позволит выбрать сердечник для ИНЭ с меньшим размером окна. Уровень напряжения на дуговом промежутке при обрыве дуги можно выставить любьм (не превышая напряжения, допускаемого по технике безопасности), подобрав соответственно число витков рекуперационной секции обмотки ИНЭ. Рекуперация энергии в буферный конденсатор увеличивает КПД устройства. 1 з.п. ф-лы, 5 ип.

сл

Изобретение относится к источникам питания для дуговой сварки.

Цель изобретения - улучшение мас- согабаритных показателей и КПД уст- ройства.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для дуговой сварки для случая, когда источник питания через ключ и первый диод под- ключен к части обмотки индуктивного накопителя энергии (ИНЭ), причем диод катодом подсоединен к отводу от средней части обмотки на фиг.2 - график изменения тока через дуговой промежуток; на фиг.3 - принципиальна схема устройства для дуговой сварки для случая, когда источник питания через ключ подключен к отводу от средней части обмотки, а первьш диод своим катодом - к одному концу обмотки ИНЭ; на фиг.4 - график изменения тока через дуговой промежуток в устройстве по схеме на фиг.З; на фиг.5 - принципиальная схема устрой- ства для дуговой сварки для случая выполнения ИНЭ с возможностью изменения количества витков между его выводами.

ycTpcJ cTBo для дуговой сварки (фиг.1) содержит источник 1 питания, буферньм конденсатор 2, ИНЭ 3, ключ 4, блок 5 упранпения, первый 6 и вто р.:-;1 7 диоды, дуговой промежуток 8, причем первый полюс 9 источника 1 пи гания через ключ 4 подсоединен к одному из выводов 10 ИНЗ 3. Катод диода 6 подсоединен к отводу 11 ИНЭ 3, а отвод 12 через диод 7 связан с полюсом 9 источника питания. Второй вы вод 13 обмотки ИНЭ 3 через дуговой промежуток связан с вторым полюсом источника питания, который соединен та;.1к и с анодом диода 6.

На графике (фиг.2) участок 14 на интервале C(t соответствует просеканию тока через секцию 10-13 ИНЭ 3 и дуговой промежуток, а участок 15 i:a интервале - через секцию 11-13 ИНЭ 3 и дуговой промежуток.

Устройство (фиг.З) содержит источ ьчж 1 питания, буферный конденсатор 2, ИНЭ 3, ключ 4, блок 5 управления, первый 6 и второй 7 диоды, дуговой промежуток 8, причем первый полюс 9 источника 1 питания через ключ 4 подсоединен к отводу 11 от части обмотки ИНЭ 3, второй полюс источника 1 питания подсоединен к выво

0 5 0 5

0 Q

.

0

5

ду 10 обмотки через диод 6, дуговой промежуток 8 подключен к другому выводу 13 обмотки ИНЭ 3 и аноду диода 6, причем отвод 12 через диод 7 соединен с полюсом 9 источника 1 питания .

На фиг.4 приведен график изменения тока через дуговой промежуток в устройстве по схеме фиг.З. Участок 16 гра фика - ток через секции 11-13 обмотки ИНЭ 3, участок 17 графика - ток через секции 10-13 обмотки ИНЭ 3.

Устройство (фиг.1) работает сле- ДУЮ1ЦИМ образом.

В установившемся режиме в момент времени t, (фиг.2) дуга возбуждена и блоком управления включается ключ 4 и запирается диод 6. При этом по цепи первый полюс 9 источника 1 питания - ключ 4 - вся секция 10-13 ИНЭ

3- дуговой промежуток 8 - второй полюс источника 1 питания протекает ток 1д, обеспечивающий горение дежурной дуги. При этом происходит заряд ИНЭ 3 от источника 1 постоянного напряжения, ток 1д через дуговой промежуток 8 увеличивается (участок 14

на фиг.2). В момент времени t ключ

4размыкается. За счет взаимной индукции (между секциями 10-13 и 11- 13) в секции 11-13 ИНЭ 3 наводится ЭДС самоиндукции, прикладываемая через дуговой промежуток 8 к диоду 6 в прямом направлении.

Диод 6 отпирается и ток перебрасывается в секцию П-13. Так как индуктивность секции 11-13 меньше, чем секции 10-13, а энергия, запасенная в магнитном поле ИНЭ 3, мгновенно измениться не может, то ток I в секции 11-13 увеличивается (участок 15 на фиг.2) пропорционально отношению витков W, (секции 10-13) к виткам W (секции 11-13) 1ц ,/Wj и протекает по цепи: вывод 13 ИНЭ 3 - дуговой промежуток 8 - диод 6 - отвод 11 ИНЭ 3. При этом запасенная энергия рассеивается на дуговом промежутке 8, ток I- уменьшается (участок 15 на фиг.2). В момент tj снова включается ключ 4 и запирается диод 6, HHD 3 снова заряжается до момента времени t. Далее выключается ключ 4 и схема работает аналогично. Изменяя моменты времени t, t и t, можно регул1фовать частоту и скважность импульсов тока через дугу.

При обрыве дуги напряжение на выходе и соотв(тственно на секции 11-1 обмотки ИНЭ 3 увеличивается, прикладываясь к диоду 7 в прямом направив- НИИ. Диод 7 отпирается и ток, определяемый оставшейся в этот момент запасенной энергией магнитного поля ИНЭ 3, замыкается по цепи; отвод 12 диод 7 - буферный конденсатор 2 - диод 6 - отвод 11 обмотки ИНЭ 3. При этом запасенная энергия рекуперирует в буферный конденсатор. Напряжение рекуперации Up, определяющее максимально возможное напряжение на дуго- вом промежутке, не превышает величин Up Up.W,/Wp, где Ug - напряжение на конденсаторе 2; W - число витков секции 11-13 обмотки ИНЭ 3, Wp - число витков в секции 11-12.

Устройство (фиг.З) работает следующим образом.

В установившемся режиме в момент t, (фиг.4) дуга возбуждена и блоком 5 управления включается ключ Д, при этом диод 6 запирается. По цепи 9 - 4- 11 - 13-8- (-)1 протекает ток 1ц, величина которого пропорционата.- на отношению витков W секции 10-13 к виткам W, секции 11-13

„ 1д. ,.

При этом происходит заряд ИНЭ 3 от источника 1 питания, ток I (j через дуговой промежуток увеличивается (участок 16 на фиг.А). В момент времени tj ключ 4 отключается. За счет взаимной индукции между секциями 10- 13 и П-13 в секции 10-13 иавод,1,х/ ЭДС самоиндукции, прикладываемая чс

рез дуговой промежуток 8 к диоду 6 в прямом направлении. Диод 6 отпирается и ток перебрасывается в секцию 10-13. Так как индуктивность секции 10-13 больше, чем секции 11-13, а энергия, запасенная в магнитном поле ИНЭ 3, мгновенно измениться не может

тек I в секции 10-13 уменьшается

А.,

пропорционально отношению витков W,

(секции 11-13) к виткам W (секции 10-13)

1 1а. W,/W2.

Протекая по цепи 13 - 8 - 6 - 10, этот ток обеспечивает горение дежурной дуги. Изменяя моменты времени С, и tj, можно регулировать частоту и скважность импульсов тока через дугу При повьпаении напряжения на дуговом промежутке открывается диод 7 и про55 0

5 о

0

исходит рекуперирование накопленной энергии в конденсатор 2.

С целью регулирования соотношения между амплитудами токов Г1арял)юй и разрядной цепей ИН З 3, а также для регулирования сбрасываемой нергяи путем рекупери1 ова ич п буферном конденсаторе устройство с HiiJ может быть выполнено с возможностью изменения количества витков между выводами его обмотки (фиг.5).

Для увеличения амплитуды, например, зарядного тока количество витков секции 10-13 уменьшают. Для этого необходимо вывод 10 (с помощью скользящего контакта или переключателей) переместить ближе к выводу 13. Для увеличения амплитуды разрядного тока отвод 11 следует переместить ближе к выводу 13.

С помощью переключателя осуществляется изменение количества витков WP рекуперационной секции 11-12, за счет которого можно выбирать уровень напряжения на выходе устройства до безопасного значения при обрывах дуги.

По сравнению с ичвестньп- устрой- стном в одной секции обмотки ИНЭ предпагаемсго устройства проходит и зарядный ток, -по позво: яет уменьшить расход активных материалов на изготовление ИНЭ примерно на 20-ЗОл.

Формула изобретения

1. Устройство для дуговой сварки, содержащее источник питания с буферным конденсатором на выходе, индуктивный накопитель энергии (ИНЭ) с отводами от обмотки, ключ, Олок управления и диод, о т л и ч а ьт щ е е- с я тем, что, с целью улучшения мас- согабаритных показателей и КПД устройства, в него введен второй диод, а выходные клеммы подключены между анодом первого диода и одним нз выводов обмотки ИНЭ, источник питания через ключ и второй диод подключен к части обмотки ИНЭ, причем анод первого диода подсоединен к минусовой клемме источника питания, а один из отводов обмотки ИНЭ через второй диод подсоединен к плюсовой клемме источника питания, другой из отводов обмотки ИНЭ соединен с катодом первого диода.

513826

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения безопасности работы сварщика, число витков секции обмотки ИНЭ, включенной между катодом первого диода и анодом второго диода, выбирается из соотношения ..

Wp W,-.

где W - число витков секции обмотки, Ю включенной между выводом обмотки ИНЭ, подсоединенным од ной из выходных клемм, г- катодом первого диода;

- напряжение на буферном конденсаторе J

- напряжение рекуперации, определяющее максимально допустимое по технике безопасности напряжение на выходных клеммах.

аг. /

Л r.S

гз

15

llfJL

tjtz Jt ts t

Фс12.2

f7

.«

J.

tt tz t t ts t, Фа i4