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

со 00 to

О5

Изобретение относится к электродуговой сварке и может быть нспользовано при сварке в монтажных условиях на любой высоте для установки сварочного режима, когда характерна значительная удаленность сварщика от источника сварочного тока и необходимо соблюдать повышенную электробезопасность.

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений путем повышения стабильности сигнала управления при дифференциальном способе его задания и за счет формирования внешних характеристик сварочного трансформатора изменением его сопротивления.

На фиг. 1 представлена схема устройства для сварки; на фиг. 2 - графики зависимости напряжений на выходных обмотках трансформаторов от сопротивления подстроечных резисторов (а,б) и временные диаграммы, иллюстрирующие характер изменения напряжений и токов на элементах устройств вспомогательного блока (в-з); на фиг. 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу блока коммутаторов и блока памяти; на фиг. 4 - схема сварочного трансформатора (а), график зависимости повышенного напряжения кратковременного холостого хода сварочного трансформатора от величины опережающего угла 0.3, (б) и семейство внешних характеристик сварочного трансформатора для различных значений опережающего угла управления аз (в); на фиг. 5а,б - графики зависимости кривых напряжений на обмотке второго трансформатора и на выходе второго узла сравнения при однополупериодном нагруже- нии выхода сварочного трансформатора.

Устройство для сварки состоит из источника 1 сварочного тока и электрически связанных с ним вспомогательного блока 2, блока 3 коммутатора, блока 4 памяти и блока 5 управления.

Блок источника 1 сварочного тока содержит сварочный трансформатор 6 г тремя об мотками 7-9 и трансформатор 10 тока.

Вспомогательный блок 2, выполненный в виде двух симметричных плеч, содержит преобразователь 11, два подстроечных сопротивления 12 и 13. трансформатор 14 с тремя обмотками 15-17, трансформатор 18 с тремя обмотками 19-21, три однофазных выпрямителя со сглаживающими элементами 22- 24, два узла 25 и 26 сравнения и два диода 27 и 28.

Блок 3 коммутаторов содержит два двух- полупериодных коммутатора 29 и 30 и два однополупериодных коммутатора 31 и 32, причем коммутатор 31 работает в отрицательный, а коммутатор 32 - в положительный полупериод пониженного напряжения.

Блок 4 памяти содержит входной усилитель 33 и запоминающее устройство 34, выполненное с двумя входами, выходной усилитель 35 и блок 36 фазового управления.

Блок 5 управления содержит диод 37, ограничительное сопротивление 38, щунти- рующее сопротивление 39 и переменное регулировочное сопротивление - задатчик с 40 тока, служащий для установки необходимого режима в перерыве между сваркой (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом. В перерыве между сваркой во вспомогательном блоке 2, все симметричные элемен0 ты которого одинаковы, имеют одинаковый дрейф и находятся в одинаковых условиях на втором и третьем выходах преобразователя 11, присутствуют только переменные напряжения повышенной частоты. На перг вом его выходе, которым он подключен к входу блока 36 фазового управления, присутствует как переменное напряжение питающей сети, необходимое для синхронизации управляющих напряжений на включение двухполупериодных коммутаторов 29 и 30 в

0 момент сварки, так и напряжение повыщен- ной частоты самого преобразователя 11, необходимое для синхронизации управляющих напряжений на включение однополупериодных коммутаторов 31 и 32 в момент холостого хода сварочного трансформа5 тора 6. При этом преобразователь 11 одновременно является и блоком питания элементов блока 4 памяти (эти связи не показаны), и из-за значительного потребления энергии выполнен по схеме с преобразованием частоты. При таком построении схемы питания для получения различных стабилизированных напряжений необходим лишь один стабилизатор постоянного напряжения усложненной конструкции.

Переменное напряжение с второго выхода преобразователя 11 прикладывается как к входу двухполупериодного выпрямителя 22, так и (через первое подстроечное сопротивление 12) к обмотке 15 первого трансформатора 14, а через второе подстроечное сопротивление 13 - к обмотке 20 второго

0 трансформатора 18. При этом двухполупе- риодные коммутаторы 29 и 30 выключены, однополупериодные коммутаторы 31 и 32 поочередно включаются и выключаются, вследствие чего преобразователь 11 своим третьим выходом оказывается подключенным

к первой первичной обмотке 7 сварочного трансформатора 6. Однополупериодные токи в обмотках 16 и 19, а также двухполу- периодные токи в обмотках 15 и 20 трансформаторов 14 и 18 образуют на их выход- ных обмотках 17 и 21 переменные напряже- ния одинаковой величины. Эти напряжения с помощью подстроечных сопротивлений 12 и J3 выбираются на таких участках кривых зависимостей этих напряжений от величин их установочных подстроечных

5 сопротивлений, на которых обеспечивается высокая повторяемость сигналов управления - на выходах двух узлов 25 и 26 сравнения при переходе устройства с режима

0

3

на режим н высокая стабильность тирующего сигнала управления на

резуль- вы.ходе

усилителя 33 при длительной работе устройства (фиг. 2а,б).

Переменные напряжения с выходных обмоток 17 и 21 прикладываются к входам симметричных однофазных выпрямителей 23 и 24, а переменное напряжение с второго выхода преобразователя II - к входу однофазного выпрямителя 22 для их выпрямления и сглаживания, а затем и для сравнения на узлах 25 и 26 сравнения. При этом на выходах симметричных выпрямителей 23 и 24 присутствуют выходные постоянные напряжения отрицательной полярности, на выходе выпрямителя 22 присутствует постоянное напряжение положительной полярности, а на обоих выходах узлов 25 и 26 сравнения устанавливаются напряжения положительной полярности и одинаковой величины при максимальном сопротивлении блока 5 управления, который запиты- вается только при положительной полуволне напряжения повышенной частоты преобразователя 11, что соответствует на выходе усилителя 33 сигналу управления, равному нулю.

Рассмотрим три следующих режима работы вспомогательного блока 2 (для случая, когда преобразователь 11 генерирует на своих выходах напряжения повьиненной частоты синусоидальной формы): режим холостого хода сварочного трансформатора 6 на интервале времени to-1|, когда однополу- периодные коммутаторы 31 и 32 включены, а двухполупериодные коммутаторы 29 и 30 выключены; режим короткого замыкания на интервале времени ti-1,з (этот интервал времени искусственно завыщен путем отключения двухполупериодных коммутаторов 29 и 30), когда сопротивление на дуговом промежутке равно нулю и однополупериодные коммутаторы 31 и 32 остаются включенными, двухполупериодные коммутаторы 29 и 30 (специально) отключены; и третий режим на интервале времени t.j-ts, когда однополупериодные коммутаторы 31 и 32 выключены.

На фиг. 2в-3 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие характер изменения напряжений на втором выходе преобразователя II Увы,, напряжений Ui и U2I на обмотках 17 и 21 ч токов в обмотках 15, 16, 19 и 20 (iis, ii6, ii9, т} трансформаторов 14 и 18,..а также управляющих напряжений на выходах узлов 25 и 26 сравнения UBUX 25,2fi В указанных ранее трех режимах работы вспомогательного блока 2. Так, переменное напряжение на втором выходе преобразователя II во всех трех режимах имеет различные значения, причем на интервале времени 1э-ts оно имеет свое максимальное значение, а на интервале времени ti-1з - минимальное значение. Это объясняется тем, что выходной каскад пре1382616

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

образователя 11 рассчитан на значительно меньщую мощность, чем сварочный трансформатор 6, и обладает крутопадающей внешней характеристикой, напряжения на выходных обмотках 17 и 21 трансформаторов 14 и 18 в первых двух интервалах совершенно одинаковы в каждом из них, но произвольной формы (фиг. 2г,д), .причем напряжение на выходной обмотке 21 трансформатора 18 оказывается инвертированным с отставанием на 180 относительно выходного напряжения на обмотке 17 первого трансформатора 14 по причине разделения переменного тока третьего выхода преобразователя 1 I по полупериодам, т.е. по обмоткам 16 и 19 трансформаторов 14 и 18 (фиг. 2е,ж). На интервале времени t.r tr эти напряжения будут геометрически правильной трапецеидальной формы и в одной фазе. Причем на интервале времени ti - t,j у импульсов этих напряжений по сравнению с интервалом времени t,i - ti наблюдается увеличение по амплитудному значению и уменыпение по продолжительности их следования, а на интервале времени t:)-- t,s на- людается некоторое увеличение по амплитуд- но.му значению с одновременным увеличением их длительности.

Анализируя импу.чьсные напряжения на обмотках 17 и 21 по амплитудным значениям и по продолжительности их следования, можно сделать вывод, что они практически остаются неубывающими во всех трех режимах работы вспомогательного блока 2 по сравнению с переменным напряжением на втором выходе преобразователя 11. Это объясняется, с одной стороны тем, что на интервале вре.мени t|-- 1з наблюдается значительное увеличение однополу- периодных ГОКОВ в обмотках 16 и 19 (фиг. 2е, ж) вследствие нулевого сопротивления на дуговом промежутке и некоторое увеличение на интервале времени t.r- 1л переменных токов в обмотках 15 и 20 (фиг. 2е,ж) по причине исчезновения однополупериодных токов в обмотках 16 и 19 первого 14 и второго 18 трансформаторов. С другой стороны - тем, что обмотки 15, 20 и 16, 19 последних относительно их выходных обмоток 17 и 21 имеют различные коэффициенты трансформации. Так, например, число витков у обмоток 17 и 21 больше, чем у обмоток 15 и 20, а у последних значительно больше, чем у обмо ток 16 и 19. Поэтому два равных напряжения положительной полярности, установленных на выходах двух узлов 25 и 26 сравнения на интервале времени tn t|. с момента времени 1| начинают одновременно уменьшаться (фиг. 2з) по причине уменьшающегося напряжения на втором выходе преобразователя 11, а следовательно, и положительного напряжения на выходе выпря.ми- теля 22, который своим выходом подключен как к первому входу узла 25 сравнения, так

и к второму входу узла 26 сравнения. Вследствие этого в интервале времени t|-12 напряжения на выходах узлов 25 и 26 сравнения, быстро уменьшаясь, одновременно пересекают свои нулевые значения, а затем, поменяв свои знаки на противоположные, устанавливаются с момента времени t2.

Отрицательные напряжения на интервале времени t2-ts по абсолютной величине значительно превосходят первоначальную вещих импульсов (фиг. Зд-з), а однополупе- риодные коммутаторы 31 и 32 поочередно включаются и выключаются по мере поступления на их входы управляющих импульсов положительной полярности (фиг. Зв,г). Незначительный ток холостого хода сварочного трансформатора 6 в случае (фиг. 36) спадает до нуля в момент времени (т.е. момент выключения одного коммутатора совпадает во времени с моментом вклюличину положительных напряжений, уста- ю чения другого коммутатора), паузы в криновленных в интервале времени to-ti, а с момента времени 1з два равных отрицательных напряжения на выходах узлов 25 и 26 сравнения начнут уменьшаться и, уменьшаясь на интервале времени t.3-14 установой тока JH и напряжения UH (фиг. За,б) отсутствуют и длительность проводящего состояния каждого однополупериодного коммутатора становится равной 180°. Благодаря этому сварочный трансформатор 6

вятся с момента времени t4 и по своей аб- 15 будет включен на непрерывное пониженное

солютнои величине на интервале времени t4-ts будут лишь в несколько раз превосходить по величине первоначальное значение положительных напряжений, установленных в интервале to-Ь, вследствие от сутствия большой разницы по абсолютной величине между положительным напряжением на выходе однофазного выпрямителя 22 и отрицательными напряжениями на выходах однофазных выпрямителей 23 и 24.

.. 20

напряжение повышенной частоты с третьего выхода преобразователя 11. Причем одно- полупериодный коммутатор 3 включается только в момент отрицательного, а однополу- периодный коммутатор 32 - в момент положительного полупериода пониженного напряжения повышенной частоты. Блок 5 управления, который шунтирует выход сварочного трансформатора 6, запитан только в положительный полупериод пониженного

На фиг. 4а представлена конструкция 25 напряжения третьего выхода преобразоватрансформатора со стержневой магнитной системой, у которого первичные обмотки 7 и 8 расположены на разных стержкях и через двухполупериодные коммутаторы 29 и 30 соединены параллельно (согласно), а втотеля 11 и при незначительном уменьшении его переменного регулировочного сопротивления 40 на интервале времени t| -12 на- людается увеличение напряжения положительной полярности только на выходе , IIV- riLJl II CJ LJ J I i I fj f U. D I f

ричная обмотка 9 расположена на обоих рого узла 26 сравнения или на первом вхостержнях. Причем последняя разделена на две равные части, каждая из которых располагается на своем стержне поверх своей первичной обмотки, т.е. обмотка 9 является относительно своих первичных обмоде входного усилителя 33 (фиг. Зи). Это приводит к появлению на выходе последнего сигнала управления, отличного от нуля (фиг. Зк), который постулает на первый вход запоминающего устройства 34 и с

ток 7 и 8 части чно разделе н н о й , при этом 5 его выхода на вход выходного усилителя 35. обе ее части соединены одна относительно Величина выходного напряжения последнего другой последовательно и согласно, а наводи- « ° определяет длительность мые в них ЭДС складываются. Последова- открытого состояния управляющих элемен- тельное соединение обеих частей обмотки 9 ™« двухполупериодного коммутатора 29 в необходимо для создания близкого темпера- 40 чение каждого полупериода частоты сети, турного режима в первичных обмотках 7 которьж включен в цепь дополнительной пер- и 8, так как в них при таком соединении в обмотки 8 сварочного трансформато- любой момент времени будет всегда протекать один и тот же сварочный ток (фиг. 4а). Так как обмотки сварочных трансформаторов обычно изготавляются из материалов, хорошо проводящих тепло, то происходит переток тепла из более нагретой первичной обмотки к менее нагретой и, следовательно, углы сдвига между током и напряжением в

ра 6.

В отличие от коммутатора 30, который может быть выполнен на однооперационных тиристорах, коммутаторы 29, 31 и 32 должны иметь узлы принудительной коммутации либо быть выполнены на двух операционных

тиристорах. Эта необходимость для одно- каждой из них в каждый полупериод на-полупериодных коммутаторов 31 и 32 вызвана разницей частот преобразователя 11 и сети (т.е. ), а для двухполупериодного коммутатора 29 - необходимостью

пряжения сети по времени может работать значительно дольше другой. Это не вызывает возрастания существенных потерь в трансформаторе 6 при его длительной работе. В перерыве между сваркой на интервауправления его тиристорами с опережающим углом управления аз (фиг. Зд,е). При

ле времени to- t4 в блоке 3 тиристорных ком- этом двухполупериодный коммутатор, постмутаторов двухполупериодные коммутаторы 29 и 30 выключены вследствие отсутствия на их управляющих входах управляюроенныи на однооперационных тиристорах с искусственной коммутацией, является сложным по конструкции и в управлении, и

щих импульсов (фиг. Зд-з), а однополупе- риодные коммутаторы 31 и 32 поочередно включаются и выключаются по мере поступления на их входы управляющих импульсов положительной полярности (фиг. Зв,г). Незначительный ток холостого хода сварочного трансформатора 6 в случае (фиг. 36) спадает до нуля в момент времени (т.е. момент выключения одного коммутатора совпадает во времени с моментом вклю чения другого коммутатора), паузы в кривой тока JH и напряжения UH (фиг. За,б) отсутствуют и длительность проводящего состояния каждого однополупериодного коммутатора становится равной 180°. Благодаря этому сварочный трансформатор 6

будет включен на непрерывное пониженное

20

напряжение повышенной частоты с третьего выхода преобразователя 11. Причем одно- полупериодный коммутатор 3 включается только в момент отрицательного, а однополу- периодный коммутатор 32 - в момент положительного полупериода пониженного напряжения повышенной частоты. Блок 5 управления, который шунтирует выход сварочного трансформатора 6, запитан только в положительный полупериод пониженного

напряжения третьего выхода преобразователя 11 и при незначительном уменьшении его переменного регулировочного сопротивления 40 на интервале времени t| -12 на- людается увеличение напряжения положительной полярности только на выходе втоf

его выхода на вход выходного усилителя 35. Величина выходного напряжения последнего « ° определяет длительность открытого состояния управляющих элемен- ™« двухполупериодного коммутатора 29 в чение каждого полупериода частоты сети, которьж включен в цепь дополнительной пер- обмотки 8 сварочного трансформато-

ра 6.

В отличие от коммутатора 30, который может быть выполнен на однооперационных тиристорах, коммутаторы 29, 31 и 32 должны иметь узлы принудительной коммутации либо быть выполнены на двух операционных

управления его тиристорами с опережающим углом управления аз (фиг. Зд,е). При

этом двухполупериодный коммутатор, построенныи на однооперационных тиристорах с искусственной коммутацией, является сложным по конструкции и в управлении, и

применение таких тиристоров при таком виде коммутации целесообразно для формирования внешней характеристики мощного сварочного трансформатора. Поэтому предлагаемое устройство будет рассматриваться в предложении, что двухполупериодный коммутатор 29, а также однополупериодные коммутаторы 31 и 32 выполнены на двух- операционных тиристорах, которые допуска ют по цепи управляющего электрода как

вится равной 180° следовательно, ток, проходящий через этот коммутатор, падает до нуля в момент времени ) + а (когда момент запирания одного тиристора совпадает во времени с моментом отпирания другого тиристора или запирание тиристоров осуществляется после достижения точек П2, 2л2. Зл2... за счет изменения полярности переменного напряжения сети по окончании каждого полупериода, т.е. имеет место ес,теотпирание, так и запирание прибора, и при- ю ственная коммутация). С пятого выхода

менение которых возможно для формирования внешних характеристик сварочных трансформаторов малой и средней мощностей, как наиболее часто применяемых в монтажных условиях. Причем необходимость в заблока 36 фазового управления в отличие от его третьего выхода на управляющий вход двухполупериодного коммутатора 29, который также состоит из двух каналов, следуют наряду с положительными и отрицательпираний тиристоров однополупериодных ком- 15 ные импульсы (фиг. Зд,е), т.е. для тиристо мутаторов 31 и 32 возникает только в моментров этого коммутатора присущ опережаювится равной 180° следовательно, ток, проходящий через этот коммутатор, падает до нуля в момент времени ) + а (когда момент запирания одного тиристора совпадает во времени с моментом отпирания другого тиристора или запирание тиристоров осуществляется после достижения точек П2, 2л2. Зл2... за счет изменения полярности переменного напряжения сети по окончании каждого полупериода, т.е. имеет место ес,те ственная коммутация). С пятого выхода

блока 36 фазового управления в отличие от его третьего выхода на управляющий вход двухполупериодного коммутатора 29, который также состоит из двух каналов, следуют наряду с положительными и отрицатель ные импульсы (фиг. Зд,е), т.е. для тиристо ров этого коммутатора присущ опережаю

Изобретение относится к сварочным устройствам, у которых для передачи сигналов управления используется сварочный кабель. Целью изобретения является повышение качества сварных соединений путем повышения стабильности сигнала управления при дифференциальном способе его задания и за счет формирования внешних характеристик сварочного трансформатора изменением его сопротивления. Устройство состоит из источника сварочного тока и электрически связанных с ним вспомогательного блока, блока коммутаторов, блока памяти и блока управления. Изменяя длительность проводящего состояния тиристоров в блоке коммутаторов, удается изменять магнитные свойства сварочного трансформатора. Тем самым изменяется крутизна вольт- амперной статической х-ки источника сварочного тока. Для этого сварочный тр-р снабжен дополнительной первичной обмоткой, которая связана с сетью через тиристор- ный коммутатор. Вспомогательный блок имеет дополнительный преобразователь, который подает в сварочную цепь на холостом ходу напряжение повышенной частоты и малой амплитуды. Питание схем управления от этого преобразователя позволяет исключить влияние нестабильности напряжения сети на точность сигнала управления. 5 ил. с (Л

замыкания электрода на изделие.

Замыкание электрода на изделие на интервале времени t| -ts приводит к мгновенному появлению переменного сигнала управления повыщенной частоты на выходе трансформатора 10 тока (фиг. Зн) в источнике 1 сварочного токи вследствие нулевого сопротивления на дуговом промежутке. В результате этого его действию на это.м интервале

20

щии угол управления аз, при котором запирание его тиристоров может производиться до окончания текущей полуволны напряжения сети и длительность проводящего состояния каждого тиристора равна Ч з Л2-|-а2-о(.з. Из этого следует, что поочередное включение тиристоров двухполупериодного коммутатора 30 обеспечивает непрерывный магнитный поток Ф сварочного соответствует прекращение поступления уп- 25 трансформатора 6 с помощью его первой равляющих импульсов положительной поляр- первичной обмотки 7. После выключения в ности на управляющие входы однополупе-каждом полупериоде сетевого напряжения

риодных коммутаторов 31 и 32 с второго итиристоров двухполупериодного коммутачетвертого выходов блока 36 фазового уп-тора 29 в процессе сварки исключаются

равления (фиг. Зв,г) и с момента временипровалы до нулевых значений форм кривых

ts с помощью последнего мгновенное вклю- 30 тока и напряжения нагрузки (фиг. За-б),

что благоприятно сказывается на устойчивости горения дуги и качестве сварки, так как резкий переход при опережающем угле управления у этих кривых всегда будет с более высоких на более низкие уровни их мгновенминающего устройства 34. Так как величина 35 ных действующих значений на нагрузке этого напряжения выбирается выше макси-(т.е. в пределах от UH :; до L .i : и Ь:, до 1н ,.

чение двухполупериодных коммутаторов 29 и 30, а также появление на первом выходе блока 36 фазового управления напряжения положительной полярности (фиг. 3л), которое прикладывается к второму входу запомально возможного по абсолютной величине, чем на первом входе запоминающего устройства 34, то сброс запоминаюп;егося сигнала управления на его выходе, установленного в момент холостого хода сварочного трансформатора 6, становится невозможным С другой стороны, с момента прекращения подачи пониженного напряжения сварочного трансформатора 6 от третьего выхода прегде и.1| и Ьм.

В основе работы предлагаемого устрой- ства положен фазоступенчатый метод регулирования переменного напряжения на нагрузке путем ступенчатого изменения индуктивного сопротивления сварочного трансформатора 6 относительно его вторичной обмотки 9 с помощью дополнительной первичобразователя 11 сигнал управления н а вы- 45 ной обмотки 8. И так как ток сети L, потребходе входного усилителя 33 быстро падает

до нуля (фиг. Зк, интервал времени 1б-t)

вследствие появления на обоих выходах

узлов 25 и 26. сравнения отрицательных

напряжений, от действия которых диоды 27

ляемый последним, может быть определен как алгебраическая сумма токов, потребляемых от каждой его первичной об.мотки к отдельности (b l|-|-lj. где Ii ток, потреб ляемый обмоткой 7: -- ток, потребляеи 28, выполняющие функции ключей, закры- 50 мый обмоткой 8), то очевидно, что ток комму ваются. Причем в момент сварки на интерва-тации для двухполупериодного коммутатора 29 всегда меньше тока сети. Так, для конструкции сварочного трансформатора 6

ле вре.мени ts -t| с третьего выхода блока 36 фазового управления, который состоит из двух каналов, следуют управляющие импульсы положительной полярности (фиг. Зж,

(фиг. 4а) он равен-g. Это г1Озво. 1яет примез), от действия которых длительность прово- 55 нить двухоперационные тиристоры при фа дящего состояния каждого тиристора Wiзовом регулировании с опережаюп1им yi-.-ioM

двухполупериодного коммутатора 30 стано-управления.

20

25

где и.1| и Ьм.

В основе работы предлагаемого устрой- ства положен фазоступенчатый метод регулирования переменного напряжения на нагрузке путем ступенчатого изменения индуктивного сопротивления сварочного трансформатора 6 относительно его вторичной обмотки 9 с помощью дополнительной первичной обмотки 8. И так как ток сети L, потребляемый последним, может быть определен как алгебраическая сумма токов, потребляемых от каждой его первичной об.мотки к отдельности (b l|-|-lj. где Ii ток, потреб ляемый обмоткой 7: -- ток, потребляемый обмоткой 8), то очевидно, что ток комму тации для двухполупериодного коммутато-g

При отрыве электрода с момента времени (я в устройстве имеет место второй вид холостого хода источника сварочного тока 6 - кратковременный (Ь кхх), при котором время действия повышенного напряжения с частотой питающей сети на дуговом промежутке выбирается минимально необходимым и обычно составляет не менее 0,01 с и не более 0,5 с, что необходимо для стабильного возбуждения дуги. После прекращения воздействия повыщенного напряжения с момента времени tg устройство начинает возвращаться в исходное состояние при jTOM на смену сварочному напряжению на луг овой промежуток приходит напряжение управления, максимально возможная величина которого не превышает 12 В. Напряжение на выходе запоминающего устройства 33, установленное в момент холостого хода сва- )очногс) трансформатора 6 до нача. ш сварочного цикла, остается неизменным (фиг. 3м).

На фиг. 46 представлена зависимость повьипенного напряжения кратковременного холостого хода сварочного трансформатора 6. имеющего место сразу после прекращения сварочного процесса, от величины one. режающего угла управления а.э тиристорами двухполупериодного коммутатора 29 (при условии что длительность проводяшег о состояния каждого тиристора |32 двухполуне- риодного коммутатора 30 равна 180°, т.е. когда двухполунериодные коммутаторы 29 и 30 еще находятся в работе, а однонолупери- одные коммутаторы 31 и 32 выключены. На фиг 4в представлено семейство внешних характеристик сварочного трансформатора 6 д. 1я различных значений опережающего уг- . la управления гхз.

Все возможные способы ре1 улирования тока в сварочных трансформаторах можно свести к двум: изменению напряжения холостого хода L xx и индуктивного сопротивления Z источника сварочного тока. Анализируя зависимость напряжения кратковременного холостого хода и рабочего напряжения сварочного трансформатора ti от величины опережаюн1его угла управления а.ч (фиг. 4б,в). можно сделать вывод, что метод регулирования в предлагаемом устройстве аналогичен регулированию тока сварочного трансформатора с подвижными катушками, а с.педовательно, относится к второму способу регулирования - изменению индуктивного сопротивления Z источника.

На фиг. 5а,б представлены зависимости кривых напряжений на обмотке 21 второго трансформатора 18 и на выходе второго узла 26 сравнения при однополупериод- ном нагружении выхода сварочного трансформатора 6 (в данном случае в положительный полупериод пониженного напряжения повыщенной частоты третьего выхода преобразователя 11) опытной нагрузкой.

Однополупериодное нагружение активным сопротивлением от больщой величир1ы

10

20

25

15

82616

10

() до нуля (R 0) на выходе сварочного трансформатора 6 сопровождается на

30

35

40

45

50

55

отрезке (Ra, R.i незначительным увеличением напряжения положительной полярности на выходе узла 26 сравнения (фиг. 56) и незначительным уменьщением переменного напряжения на выходной обмотке 21 второго трансформатора 18 (фиг. 5а). Однако на отрезке 0;R, на выходе узла 26 сравнения наблюдается уже резкое увеличение напряжения положительной полярности с достижением точки максимума на этом отрезке, а затем резкий спад с переходом в область отрицательных значений. На выходной обмотке 21 наблюдается резкое уменьшение переменного напряжения и после достижения точки миниму.ма резкое возрастание с достижением максимального значения при . Это объясняется сдвигом фаз токов в обмотках при умвньн1ении активной загрузки до экстремальных значений на отрезке 0; R. Однополупериодный ток в обмотке 19 увеличивает свой опережающий угол, не возрастая по а.мплитудному значению, и при дальнейшем уменьн1ении нагрузки (в положительный полупериод) еще в большей мере увеличивает свой опережающий угол, но уже со значительным увеличением амплитуд- чого значения, а при величине активной нагрузки, равной нулю, достигает своего максимального значения, опережая переменный ток в обмотке 20 на 180° (фиг. 2ж). Поэтому, чтобы не вносить существенной разности в выходные напряжения на обмотках 17 и 21, первого 14 и второго 18 трансформаторов, величина ограничительного сопротивления 38 в блоке 5 управления выбирается по величине . При подключении параллельно к клеммам блока 5 управления допо„ 1нительной двухполупериод- ной нагрузки, которая еще более увеличивает ток управления в сварочной цепи в положительный и делает его отличным от нуля в отрицательный полупериоды, выходные напряжения на выходах узлов 25 и 26 сравнения уходят в область значений отрезка Ri, R2. Однако сигнал управления, установленный ранее с блока 5 управления на выходе усилителя 33, до подключения подобного рода опытной нагрузки остается неизменным.

Таким образом, предлагаемое устройство может быть исгтользовано для сварки как в обычных условиях, так и под водой. Это возможно ПОТОМ), что зависимости кривых напряжений на обмотке 17 первого трансформатора 14 и на выходе первого узла 25 сравнения при однополупериодном нагружении сварочного трансформатора 6 только в отрицательный полупериод напряжения управления совершенно идентичны зависимостям, снятым для кривых напряжений на обмотке 21 второго трансформатора 18 и для второго узла 26 сравнения при однополупе

риодном нагружении в положительный полупериод напряжения управления (фиг. 5а,б). Поэтому при двухполупериодной утечке тока управления рабочая точка переменного напряжения Ui7 на выходе первого трансформатора 14 будет следовать за рабочей точкой переменного напряжения U2i на выходе второго трансформатора 18 с сохранением между ними прежней несущественной разницы, максимально возможная величина которой определяется при чисто однополупериод- ном нагружении выбором ограничительного сопротивления 38, т.е. выбором R.i8 R2 (фиг. 5а,б). Очевидно, что возмущение подобного рода можно отнести к внешней помехе со стороны вторичной цепи сварочного трансформатора б, которая может имегъ место, например, при касании неизолированных (поврежденных) частей сварочною кабеля влажной поверхности земли.

Есл в перерыве между сваркой (т.е. в момент дли1ельного холостого хода сварочного трансформатора 6) требуется уменьшить величину сварочного тока для следующего сварочного режима, то с блока 5 управления увеличивают величину перемен ного регулировочного сопротивления 40, а для увеличения сварочного тока уменьшают величину переменного регулировочного сопротивления 40. Это объясняется те.м, что источник питания сварочной дуги переменного тока обладает падающими внешними характеристиками, т.е. при уменьшении сварочного тока рабочее напряжение увеличивается, а при увеличении сварочного тока уменьшается, что позволяет применять регулировочное сопротивление 40 минимальной мощности. Для получения линейной 1лкалы при повороте движка регулировочного сопротивления 40 и для точной установки величины сварочного тока в предлагаемом устройстве имеется с.ииротивление 39, ксто- рое шунтирхет per улиров(;чное сопротив ление 40 Увеличение переменного регулировочного сопротивления необходимо, чтобы исключить при сварке изделий малых толщин явление прожога в случае плохого контакта блока 5 управления со сварочной цепью, что возможно при смене рабочего места.

Блок 36 фазового управления в предлагаемом устройстве обеспечивает формиро вание внешних характеристик сварочного трансформатора 6, стабилизацию режимов его работы от колебаний питающей сети. Причем каждая кривая (фиг. 4в) может быть получена как при неизменном опережающем угле управления (а. const), так и при несколько изменяюп1емся опережающем угле управления по мере спада каждой кривой {о-) } I io iTOMy семейство внешних характеристик (фиг. 4в) следует считать примерным, так как крутизна спада каждой из кривых зависит и от конструкции блока 36 фазового управления.

По сравнению с известным пред. 1агае- мое устройство является помехозащищен- ным от кратковременных провалов сетевого напряжения в результате того, что в нем предусмотрено накопление электрической энергии (в частности, в преобразователе 1 1 после выпрямления сетевого напряжения), а по устойчивости дуги к качеству сварки не уступает аналогичным параметрам при использовании для регулирования сварочного

0 тока подвижных катушек трансформатора, так как заложенные в них способы регулирования тока сводятся к изменению сопротивления источника тока (фиг. 46,в). При этом зависимость повышенного кратковременного напряжения холостого хода в пред5 лагаемом устройстве от величины опережающего угла более жесткая, чем у трансформаторов с подвижными катушками.

Предложенное устройство вследствие формирования внешних характеристик сварочQ ного трансформатора без шунтирующего сопротивления в его первичной цепи является более экономичным, а также более производительным благодаря повышению устойчивости дуги и качества сварки.

5Формула изобретения

Устройство для сварки, содержащее сварочный трансформатор, два двухнолупериод- ных и два однополупериолны.ч коммутатора, два 1 рансфор.маюра, выполненных с тремя

0 обмотками, три однофазных выпрямителя со сглаживающи.ми элементами, два узла сравнения, три диода, ограничительное, шунтирующее и два подстроечных сопротивления, задатчик тока переменное регу,1ировоч- ное сопротив.чение, входной усилитель и за5 поминающее устройство, выполненные с двумя входами, выходной усилитель блока фазового управления, выполненный с двумя входами и пятью выходами, трансформатор тока, при этом одна входная клемма

0 устройства связана с конном первичной обмотки сварочного трансформатора, д|)у- гая через второй двухполупериодный комму татор - с ()м первичной (.бмотки последнего, вторая обмотка первого трансформатора своим началом подключена к началу

5 первой обмотки второго трансформатора, конец которой соединен с началом первичной обмотки сварочного трансформатора через второй однополупериодный коммутатор, а конеп второй обмотки первого трансформатора соединен с началом первичной

0 обмотки сварочного трансформатора через первый однополупериодный коммутатор, причем третья обмотка первг)го трансформатора подключена к входу второго однофаз- i;qro выпрямите. 1Я, который выходом подключен к второму входу первого узла сравне ння, а третья об мотка второго трансформатора подклю.чена к входу третьего однофазного выпрямителя, который выходом подключен к первому входу второго узла сравнения, выход которого через переход анод - катод второго диода связан с вторым входом и выход первого узла сравнения через переход анод - катод первого диода - с первым входом входного усилителя, выход которого через последовательно включенные запоминающее устройство и выходной усилитель связан с первым входом блока фазового управления, который первым выходом

подключен к второму входу запоминающего преобразователя, к входу которого входустройства, вторым и третьим выходами - к управляющим входам второго однополу- периодного и второго двухполупериодного коммутаторов, третий диод включен в цепь, состоящую из соединенных последовательно ограничительного сопротивления и задат- 15 выпрямителя, который своим выходом под- чика тока, параллельно которому подключе-ключей к первому и второму входам соотно шунтирующее сопротивление, параллельно этой цепи включены выходные клеммы устройства и последовательно соединенные вторичная обмотка сварочного трансформатора и трансформатор тока, выход которого соединен с вторым входом блока фазового управления, а четвертый и пятый выходы последнего подключены соответственно к управляющим входам первого однополупериодного и первого двухполупериодного 25 второй обмотки второго трансформаторов, и

коммутаторов, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений путем повышения стабильности сигнала управления при дифференциальном способе его задания и за счет формироодним концом третьего выхода преобразователь подключен к общей точке соединения начала второй обмотки первого и первой обмотки второго трансформаторов, а другим - к общей точке соединения концов первой и

вания внешних характеристик сварочного 30 второй, дополнительной, обмоток сварочного трансформатора изменением его сопротивле- трансформатора.

Ce/ai 0

Фиг 1

ния в него введены дополнительная первичная обмотка сварочного трансформатора и преобразователь, выполненный с тремя выходами, причем дополнительная первичная обмотка сварочного трансформатора своим концом соединена с концом основной первичной обмотки последнего, а своим началом - с одним из концов первого двух- полупериодного коммутатора последовательно, образуя цепь, которая шунтирует вход

ные клеммы устройства присоединены параллельно, при этом последний своим первым выходом подключен к третьему, дополнитель ному, входу блока фазового управления, вторым - к входу первого однофазного

ветственно первого и второго узлов сравнения, а также одним концом своего второго выхода преобразователь подключен через первое подстроечное сопротивление к началу первой обмотки первого трансформатора и через второе подстроечное сопротивление - к началу второй обмотки второго трансформатора, другим - к общей точке соединения концов первой обмотки первого и

второй обмотки второго трансформаторов, и

одним концом третьего выхода преобразователь подключен к общей точке соединения начала второй обмотки первого и первой обмотки второго трансформаторов, а другим - к общей точке соединения концов первой и

второй, дополнительной, обмоток сварочного трансформатора.

19, га ж (

I «г J.i,

lf

t-s

II,

t, t, t,

Фиг г

UH

M

H

Ивы)1 0

Фиг.З

к коммутатору 30

1с

К мммдтотор 2

к дцго8ому 3 f проме/кутку

Г

5

Я.О t

/2J V

/л«« Гс J Wi V J iJ/

Фиг. 4

fl

fo/xf5)

Rj I Rflfj/e.n/W)

Rdi/г.пром

Фиг.5