Источник питания для дуговой сварки Советский патент 1988 года по МПК B23K9/09 B23K9/10 

оо оо ISD

О5

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для плазменной, микроплазменной и аргоиио-дуговой сварки неплавящимся электродом алюминиевых сплавов переменным током.

Цель изобретения - повышение качества сварного шва.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого источника питания дуговой сварки; на фиг. 2 - графики токов и напряжений; на фиг. 3 - принципиальная схема источника питания для дуговой сварки с двухсекционной вторичной обмоткой трансформатора; на фиг. 4 - графики токов и напряжений в схеме на фиг. 3.

а секция 9-6 разряжается за счет диссипации ее энергии на дуговом промежутке 8-10. В момент /2 ток секции 5-9 достигает максимума, а напряжение обмотки 13 изменяет 5 свой знак. При этом энергия из секции 5-9 частично рекуперирует в сеть через трансформатор 1 и ток в ней несколько уменьшается. В момент /3 при отрицательной полуволне напряжения обмотки 13 блоком 7 управления включаются тирнсторы 4 н 11. Тиристоры 3 и 12 при этом выключаются, так как к ним в обратном направлении приложено напряжение обмотки 13 через открытые тиристоры 11 и 4 соответственно, и дуговой промежуток 8-10. Ток секции 5-9 про10

Источник питания для дуговой сварки,5 текает по контуру 5-9-8-10-11 - 5, а ток

(фиг. 1) содержит трансформатор 1, двух-секции 9-6 - по контуру 9-6-4-13-9.

секционный индуктивный накопитель 2 энер-При этом ток через дуговой промежуток 8- гии, первый 3 и второй 4 тиристоры, соединенные с выводами 5 и 6 индуктивного накопителя 2 энергии, блок 7 управления, присоединенный к управляющим электродам 20 тиристоров, первый рабочий электрод 8, присоединенный к точке 9 соединения секций индуктивного накопителя 2, второй рабочий электрод 10, третий 11 и четвертый 12 тиристоры. Вторичная обмотка 13 трансформатора 1 включена между точкой 14 соединения первого 3 и второго 4 тиристоров и точкой 9 соединения секций индуктивного накопителя 2 энергии, третий 11 и четвертый 12 тиристоры соединены последовательно и присоединены между выводами 5 и 6 секций индуктивного накопителя энергии, а точка 15 соединения третьего 1 1 и четвертого 12 тиристоров присоединена к второму рабочему электроду 10.

На фиг. 2 кривая 16 - график напряжения на вторичной обмотке 13 трансформатора 1; кривая 17 - график тока в дуге между рабочими электродами 8 и 10; кривая 18 - график тока через секцию 5-9; кривая 19 - график тока через секцию 9-6.

Источник питания для дуговой сварки (фиг. 1) работает следуюш.им образом. 40

В установившемся режиме дуга между рабочими электродами 8 и 10 возбуждена, через секции 5-9 и 9-6 протекают токи.

10 скачком изменяет знак на противоположный и формируется отрицательный импульс тока. Секция 9-6 заряжается от обмотки 13 и ток в ней увеличивается, а секция 5-9 разряжается за счет диссипации ее энергии на дуговом промежутке 8-10. В момент /4 ток секции 9-6 достигает максимума, а напряжение обмотки 13 изменяет свой знак и становится снова положительным. При этом энергия из секции 9-6 частично рекуперирует в сеть через трансформатор 1 и ток в ней несколько уменьшается. В момент tf при положительной полярности напряжение обмотки 13 схема возврашается в исходное 30 состояние, блоком 7 управления вк тючаются тиристоры 3 и 12 и далее источник питания работает аналогично.

Изменяя моменты t, 1з и /5 включения тиристоров 3, 4, И и 12, можно регулировать величину тока в дуговом промежутке и соотношение длительностей импульсов токов прямой и обратной полярностей, а изменяя соотношение индуктивностей секций 5-9 и 9-6, например, за счет изменения количества их витков, можно изменять соотношение амплитуд различных полярностей. Источник питания для дуговой сварки (фиг. 3) содержит трансформатор 20, двухсекционный индуктивный накопитель 21 энергии, первый 22 и второй 23 тиристоры, соединенные с выводами 24 и 25 индуктив35

направление которых показано на фиг. 1 ного накопителя 21 энергии, блок 26 управстрел ка ми.

В момент /1 (фиг. 2) при положительной полуволне напряжения на вторичной обмотке 13 трансформатора 1 (полярность показана на фиг. 1 без скобок) блоком 7 управления включаются тиристоры 3 и 12. Тиристоры 4 и 11 при этом находятся в выключенном состоянии, так как к ним через открытые тиристоры 12 и 3 соответственно и дуговой промежуток 8-10 прикладывается обратное напряжение. Ток секции 5-9 проления, присоединенный к управляющим электродам тиристоров, первый рабочий электрод 27, присоединенный к точке 28 соединения секций индуктивного накопителя 21 энергии, второй рабочий электрод 29, при- 50 чем вторичная обмотка трансформатора 20 выполнена в виде двух соединенных секций 30 и 31 с отводом 32 от места их соединения, третий 33 и четвертый 34 тиристоры, причем первая секция 30 вторичной обмотки трансформатора 20 через первый

текает по контуру 5-9-13-3-5, а ток сек- 55 тиристор 22 присоединена параллельно пер- ции 9-6 - по контуру 9-16-12- 10-8-9,вой секции 24-28 индуктивного накопитеформируя через дуговой промежуток 8-10 положительный импульс тока. Секция 5-9 заряжается от сети через трансформатор 1,

ля 21 энергии, вторая секция 31 вторичной обмотки трансформатора 20 через второй тиристор 23 присоединена параллельно втоа секция 9-6 разряжается за счет диссипации ее энергии на дуговом промежутке 8-10. В момент /2 ток секции 5-9 достигает максимума, а напряжение обмотки 13 изменяет свой знак. При этом энергия из секции 5-9 частично рекуперирует в сеть через трансформатор 1 и ток в ней несколько уменьшается. В момент /3 при отрицательной полуволне напряжения обмотки 13 блоком 7 управления включаются тирнсторы 4 н 11. Тиристоры 3 и 12 при этом выключаются, так как к ним в обратном направлении приложено напряжение обмотки 13 через открытые тиристоры 11 и 4 соответственно, и дуговой промежуток 8-10. Ток секции 5-9 про

текает по контуру 5-9-8-10-11 - 5, а ток

При этом ток через дуговой промежуток 8-

0

0

10 скачком изменяет знак на противоположный и формируется отрицательный импульс тока. Секция 9-6 заряжается от обмотки 13 и ток в ней увеличивается, а секция 5-9 разряжается за счет диссипации ее энергии на дуговом промежутке 8-10. В момент /4 ток секции 9-6 достигает максимума, а напряжение обмотки 13 изменяет свой знак и становится снова положительным. При этом энергия из секции 9-6 частично рекуперирует в сеть через трансформатор 1 и ток в ней несколько уменьшается. В момент tf при положительной полярности напряжение обмотки 13 схема возврашается в исходное 0 состояние, блоком 7 управления вк тючаются тиристоры 3 и 12 и далее источник питания работает аналогично.

Изменяя моменты t, 1з и /5 включения тиристоров 3, 4, И и 12, можно регулировать величину тока в дуговом промежутке и соотношение длительностей импульсов токов прямой и обратной полярностей, а изменяя соотношение индуктивностей секций 5-9 и 9-6, например, за счет изменения количества их витков, можно изменять соотношение амплитуд различных полярностей. Источник питания для дуговой сварки (фиг. 3) содержит трансформатор 20, двухсекционный индуктивный накопитель 21 энергии, первый 22 и второй 23 тиристоры, соединенные с выводами 24 и 25 индуктив5

ного накопителя 21 энергии, блок 26 управления, присоединенный к управляющим электродам тиристоров, первый рабочий электрод 27, присоединенный к точке 28 соединения секций индуктивного накопителя 21 энергии, второй рабочий электрод 29, при- чем вторичная обмотка трансформатора 20 выполнена в виде двух соединенных секций 30 и 31 с отводом 32 от места их соединения, третий 33 и четвертый 34 тиристоры, причем первая секция 30 вторичной обмотки трансформатора 20 через первый

тиристор 22 присоединена параллельно пер- вой секции 24-28 индуктивного накопите тиристор 22 присоединена параллельно пер- вой секции 24-28 индуктивного накопителя 21 энергии, вторая секция 31 вторичной обмотки трансформатора 20 через второй тиристор 23 присоединена параллельно второй секции индуктивного накопителя 21 энергии, вторая секция 31 вторичной обмотки трансформатора 20 через второй тиристор 23 присоединена параллельно второй секции 28-25 индуктивного накопителя 21, третий 33 и четвертый 34 тиристоры соединены последовательно и присоединены между выводами 24 и 25 первой 24-28 и второй 28-25 секций индуктивного накопителя 21 энергии, а точка 35 соединения третьего 33 и четвертого 34 тиристоров присоединена к 10 второму рабочему электроду 29.

На фиг. 4 кривая 36 - график напряжения на секциях 30 и 31 относительно отвода 32; кривая 37 - график тока через

ток 27-29 приложено в обратном направлении напряжение секции 31. Ток секции 28 25 протекает по контуру 28- 25-23 31 - 32-28, а ток секции 24-28 - по контуру 24-28-27-29-35- 33- 24, формируя через дуговой промежуток 27- 29 отрицательный импульс тока, причем ток в момент Л( изменяет свое направление на противоположное скачком. Секция 28 35 заряжается от секции 31 вторичной обмотки трансформатора 20, а секция 24-28 разряжается за счет диссипации ее энергии на дуговом промежутке 27-29. В момент /4 ток секции 28 25 достигает максимума, а напряжение секций 30 и 31 меняет свой знак и станодуговой промежуток 27-29; кривая 38 - . вится снова положительным При этом энер25

30

график тока через секцию 24-28 индуктив ного накопителя 21; кривая 39 - график тока через секцию 28-25 индуктивного накопителя 21.

Источник питания для дуговой сварки (фиг. 3) работает следующим образом.

В установившемся режиме дуга между рабочими электродами 27 и 29 возбуждена, через секции 24-28 и 28-25 протекают токи, направление которых показано на фиг. 3 стрелками.

В момент /I (фиг. 4) при положительной полуволне напряжений на секциях 30 и 31 вторичной обмотки трансформатора 20 (полярность показана на фиг. 3 без скобок) блоком 26 управления включаются тиристоры 22 и 34. Тиристоры 23 и 33 при этом находятся в выключенном состоянии, так как к тиристору 23 через открытый тиристор 34 и дуговой промежуток 27-29 приложено в обратном направлении напряжение секции 31, а к тиристору 33 через открытый тиристор 22 и дуговой промежуток 27-29 приложено в обратном направлении напряжение секции 30. Ток секции 24-28 протекает по контуру 24-28-32-30-22-24, а ток секции 28-25 - по контуру 28-25-34-35- 29-27-28, формируя через дуговой промежуток 27-29 положительный импульс тока. Секция 24-28 индуктивного накопителя 21 заряжается от секции 30 вторичной обмотки трансформатора 20, а секция 28-25 разряжается за счет диссипации ее энергии на дуговом промежутке 27-29. В момент /2 ток секции 24-28 достигает максимума, а напря- жения секций 30 и 31 изменяют свой знак. При этом энергия из секции 24-28 частично рекуперирует в сеть через трансформатор 20 и ток- в ней несколько уменьшается. В момент /3 при отрицательных напряжениях (полярность показана на фиг. 3 в скобках) секций 30 и 31 блоком 26 управления включаются тиристоры 23 и 33. Тиристоры 22 и 34 при этом выключаются, так как к тиристору 22 через открытый тиристор 33 и дуговой промежуток 27-29 приложено в обратном направлении напряжение секции 30, а к тиристору 34 через открытый тиристор 23 и дуговой промежугия из секции 28-25 частичио рекуперирует в сеть через трансформатор 20 и ток в ней несколько уменьшается. В момент 5 при положительной полярности напряжений секций 30 и 31 схема возврашается в исход- 20 ное состояние, блоком 26 управления включаются тиристоры 22 и 34 и далее источник питания работает аналогично.

Изменяя моменты ti, /3 и /5 включения тиристоров 22, 23, 33 и 34, можно регулировать величину тока в дуговом промежутке и соотношение длительностей импульсов тока прямой и обратной полярностей, а изменяя соотношение индуктивностей секций 24-28 и 28-25, например, за счет изменения количества их витков, можно регулировать соотношение амплитуд различных полярностей.

Кроме этого, изменяя соотноц ение напряжений секций 30 и 31 вторичной обмотки трансформатора 20, можно регулировать уровень постоянной составляюшей магнитно- 35 го потока трансформатора с целью ее компенсации.

По сравнению с известным источником питания секции индуктивного накопите, 1Я энергии в предлагае.мом источнике питания выполнены без магнитной связи межл ними, что исключает влияние индуктивности рассеяния иидуктивного накопителя, способствующей уменьшению скорости перехода тока через нуль. Поэтому крутизна фронтов импульсов тока значительно повышается, что уменьшает деионизацию дугового промежутка. Это приводит к повышению стаби,1ьнос- ти горения дуги и, как следствие, к улучшению качества сварною пва.

40

50

55

Формула изобретения

. Источник питания д.1я дуговой сварки, содержащий трансформатор, двухс екцион- ный индуктивный накопитель энергии, первый, второй, третий и четвертый тиристоры, соединенные с вывода.ми индуктивного накопителя энергии, блок управления, подключенный к управляющим электродам тиристоров, первый рабочий электрод, присоедиток 27-29 приложено в обратном направлении напряжение секции 31. Ток секции 28 25 протекает по контуру 28- 25-23 31 - 32-28, а ток секции 24-28 - по контуру 24-28-27-29-35- 33- 24, формируя через дуговой промежуток 27- 29 отрицательный импульс тока, причем ток в момент Л( изменяет свое направление на противоположное скачком. Секция 28 35 заряжается от секции 31 вторичной обмотки трансформатора 20, а секция 24-28 разряжается за счет диссипации ее энергии на дуговом промежутке 27-29. В момент /4 ток секции 28 25 достигает максимума, а напряжение секций 30 и 31 меняет свой знак и становится снова положительным При этом энер

гия из секции 28-25 частичио рекуперирует в сеть через трансформатор 20 и ток в ней несколько уменьшается. В момент 5 при положительной полярности напряжений секций 30 и 31 схема возврашается в исход- ное состояние, блоком 26 управления включаются тиристоры 22 и 34 и далее источник питания работает аналогично.

Изменяя моменты ti, /3 и /5 включения тиристоров 22, 23, 33 и 34, можно регулировать величину тока в дуговом промежутке и соотношение длительностей импульсов тока прямой и обратной полярностей, а изменяя соотношение индуктивностей секций 24-28 и 28-25, например, за счет изменения количества их витков, можно регулировать соотношение амплитуд различных полярностей.

Кроме этого, изменяя соотноц ение напряжений секций 30 и 31 вторичной обмотки трансформатора 20, можно регулировать уровень постоянной составляюшей магнитно- го потока трансформатора с целью ее компенсации.

По сравнению с известным источником питания секции индуктивного накопите, 1Я энергии в предлагае.мом источнике питания выполнены без магнитной связи межл ними, что исключает влияние индуктивности рассеяния иидуктивного накопителя, способствующей уменьшению скорости перехода тока через нуль. Поэтому крутизна фронтов импульсов тока значительно повышается, что уменьшает деионизацию дугового промежутка. Это приводит к повышению стаби,1ьнос- ти горения дуги и, как следствие, к улучшению качества сварною пва.

0

Формула изобретения

. Источник питания д.1я дуговой сварки, содержащий трансформатор, двухс екцион- ный индуктивный накопитель энергии, первый, второй, третий и четвертый тиристоры, соединенные с вывода.ми индуктивного накопителя энергии, блок управления, подключенный к управляющим электродам тиристоров, первый рабочий электрод, присоединенный к точке соединения секций индуктивного накопителя, второй рабочий электрод, причем вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух соединенных концами секций с отводом от места их соединения, при этом третий и четвертый тиристоры соединены последовательно и присоединены между выводами первой и второй секций индуктивного накопителя энергии, а точка соединения третьего и четвертого тиристоров присоединена к второму рабочему электроду, отличающийся тем, что, с целью

повышения качества сварного шва, первая секция вторичной обмотки трансформатора через первый тиристор присоединена параллельно первой секции индуктивного накопителя энергии, а вторая секция вторичной обмотки трансформатора через второй тиристор присоединена параллельно второй секции индуктивного накопителя энергии.

2. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что начала секций вторичной обмотки трансформатора электрически соединены.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для плазменной, микроплазменной и аргонно- дуговой сварки неплавящимся электродом алюминиевых сплавов переменным током. Целью изобретения является повышение качества сварного шва. Для этого в устройстве питания, содержащем трансформатор, индуктивный накопитель энергии, четыре тиристора и блок управления, каждая из двух секций вторичной обмотки трансформатора подключена параллельно одной из секций индуктивного накопителя энергии. В течение первой фазы работы источника первая секция накопителя заряжается от трансформатора, а вторая разряжается на дугу. Таким образом формируется положительный импульс сварочного тока. В течение второй фазы работы источника вторая секция накопителя заряжается от трансформатора, а первая разряжается на дугу, формируя отрица тельный импульс сварочного тока. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. (Л

Фи2.2

to t

Фа2.