Выпрямитель для дуговой сварки Советский патент 1991 года по МПК B23K9/00 

И toopi к ние OIIKX и н я к - IOKT рои XHUKI ,1 UMiHHo к i нарочным шточникам питания и можс i Гн.пь И1по1ыонано на про шриятияч MciiiiHiKK i poi ния

Ii,eibh monpc ния шпионя i 4iiitimt н xiio.ioi и 4i (. ки х х i Kiepm i ик (варочной) ooojiv юнания и нонышенш прон (во тите п, i ol IH ( марки м ( Р ui 4i i п ния фор миронания шна и мены1чмшя а (б|)ы d г,ва

1ШЯ

На фи| 1 прино lend внешняя харак тери11ика выпрямите ш (1Н н.шряж ни ,1 пжна1р(ки) на фш 2 1

ч OKI ри ц i Kin

М ИГ I Я

Выпрямин п (фш 2) (о юи i in х ф u oi о и lOBoi о т р i т форма юр,1 i i eh п ио

HI 1 ОПа Ю I Ы I t р И I о1 , НЮрИЧНОИ 2

ООМ01К1МИ liiOBHOlo 1и) 1 ПрОВО UIHKOHOI I

i фа t ни i в н i и ibiioi i б юка ф икит и i 1ЫЮ1 ( б юк i i | 014 i в а 1 L 1Я i о иа н ич |а , 1К4Ш и ни ипн и хапакп |Нч тки и оно i

НИН Ча ОЮ ч ф I НЮ О Ш II Г И Ч HOI II б Hlh I l 4X01 Ко 1| о о Ю 1К 1К)Ч1 II К 4,11 И ВИ1К01

н i ори i ипн оо .ч i ки 2 t и юно о i pa IK фор иа i op iвы мк пбшд MS ныхо i,

выпрямителя. Помимо этого к цепи выпрямленного тока основного и дополнительного вентильных блоков последовательно включены катушки 6 и 7 индуктивного сопротивления, расположенные так, что их маг- нитные потоки направлены встречно и коэффициент магнитной связи между ними лежит it пределах 0,5-- 1, а соотношение величин их индуктивных сопротивлений взято в пределах U/Le (0.05- 0,7), где 1,„ и L - ин«

дуктивные сопротивления в цепи основного

и дополнительного вентильных блоков. В упрощенном варианте исполнения индуктивное сопротивление 8 включено в общую цепь выпрямленного тока основного и дополнительного вентильных блоков.

Выпрямитель во втором варианте реализации (фиг. 3) состоит из 3-х фазного силового трансформатора с малым рассеянием, достигнутым за счет соосного расположении первичной I и вторичной 2 обмоток, с зазором между ними не более 2 мм, вторичной обмотки, включенной звездой, основного 3 х фазного вентильного блока 3. устройства 4 для создания падающей внешней характеристики и дополнительного вен тилыюго блока 9, выполненного в виде одно- полупериодного выпрямителя, вход которого подключен к нулевой точке вторичной обмотки силового трансформатора, а выход через 7 индуктивного сопротивленияк общему выходу выпрямителя (фиг. 3. а) иди к выходу устройства, соз- дающего падающую внешнюю характеристику (фиг. 3,о).

Устройство 4 для создания падающей внешней характеристики в описанных вариантах реализации может быть выполнено, например, в виде активного сопротивления или транзисторного ключа, включенных в цепь выпрямленного тока основного блока или же в виде управляемого тиристорного блока 10. одновременно выполняющего роль основного вентильного блока (фиг. 4). При выполнении силового трансформатора с секционированной первичной обмоткой 1 (как сделано в описанных выше вариантах pea лизании выпрямителя с изменением напряжения сварки, осуществляемым путем изменения числа виткон первичной обмотки 1 силового трансформатора, одновременно изменяется также напряжение, подаваемое на дополнительный вентильный блок и соответственно изменяется напряжение перехода

с падающей ветви на жесткую

--А

(фиг.

Такой вариант реализации изобретения обес нечивает простоту настройки режима и полу чение стабильного процесса в широком диапазоне режимов Однако при дистанционной регулировке напряжения сварки, выполняемой, например, тиристорным блоком 10 с блоком 11 управления (фиг. 4) или при ис- пользовании силового трансформатора с не- секпионированной первичной обмоткой, при изменении напряжения сварки I г, напряже0

0

5 0

5 Q 5

0

ние UA не изменяется. Это затрудняет настройку режима сварки С целью обеспечения одновременного изменения напряжения Ud и ОА дополнительный вентильный блок 12 выполнен тиристорным. При этом для обеспечения необходимых строго определенных соотношений между Jcg и UA в выпрямителе дополнительно установлен блок 13 синхронизации изменения напряжения UA , вход которого подключен к блоку управления основного тиристорного вентильного блока 1 I, а выход подключен к входу цепи 14 регулирования напряжения блока управления дополнительного тиристорного блока 12 (фиг. 4). В данном варианте реализации силовой трансформатор выпрямителя может быть выполнен как с секционированной, так и с несекционированной вторичной обмоткой.

Для получения высоких скоростей нарастания тока короткого замыкания (с некоторой задержкой после касания капли с ванной) необходимых для сварки вертикальных швов и для ограничения тока короткого замыкания при перегорании перемычки между каплей и электродом (что необходимо для уменьшения разбрызгивания) в цепи выпрямленного тока основного и дополнительного вентильных блоков последовательно включены катушки 7 и 6 индуктивного сопротивления (фиг. 2, и и 3, а). Они расположены к; к, что их магнитные потоки направлены встречно, а коэффициент магнитной связи между ними в IIPI лелах 0,5 I. Помимо этого соотношение индуктивных сопротивлений катушек взято в пределах I.ii/La 0,05 0,7 (где Ь, индуктивное сопротивление катушки 6 в цепи основного вентильного блока, а .„ - индуктивное сопротивление катушки 7 в цепи дополнительного вентильного блока). При выполнении сварки швов в нижнем положении и других случаях, когда нет необходимое ти в получении повышенных скоростей нарастания тока, в предлагаемых вариантах выпрямителя выходы основного и дополнительного вентильных блоков подключают через общее индуктивное сопротивление 8 к выходу выпрямителя (например, фиг. 2, п и 3, о).

Работа выпрямителя при сварке происходит следующим образом.

Перед началом сварки разрядный промежуток разомкнут, на вентильные блоки 3 и 5 (фиг 2, а) подается напряжение от соответствующих частей вторичной обмотки Напряжение на выходных клеммах выпрямителя будет равно максимальному напряжению .холостого хода основного вентильного блока. Дополнительный блок 5 при --том заперт. В момент короткого замыкания электрода с изделием напряжение на клеммах выпрямителя будет равно напряжению короткого замыкания. В этот момент

оба блока работают на и ток к сигарочной цепи 1к з 1к зо4- 1к зд (где 1кзо и 1кздсоот во гспн нно токи короткою смыкания основною и юпол нитед ь- ного блоков) Ток I кзд1 и корят наi рев и перегорание электрода и соответственно, ускоряет нача.ю сварки

В момент nepeiорания электрода зажи гается дуга и начинается пропев сварки Поскольку напряжение сварки j берут выше напряжения 1 д . го дополнительный блок )аперт, а дуга трит на падающей части внешней характеристики При ведении сварки на малых и средних токах ,« и пониженных напряжениях переход кагель в ванну на изделии происходит при коротких замы- каниях В этот момент напряжение на клем мах выпрями геля снижается до значений меньших д. дополнительный блок автоматически отпирается и ток в цепи резко увеличивается, ускоряя переход капли в ванну на свариваемой детали При быстром переходе капли в ванн между каплей и электродом обра зуется шейка, которая пере горает со взрывом и при этом зажигается т i a I i пряже пме Г между электродом и им.мьн) пов .п и Я I ри повышении напря

юполнитедыгыи блок i и. я в дальнейшее i о - ч ходит на кругопа- харак герметики В

работы выпрямителя

жения I , выпи автома i ичес км ап рение u i и oi нон. гаюшеи вс ни LI дальнейшем m i ь i повторяете я

-)м пернмен талышм было усганов депо, чю для обеспечения стабильного процесса сварки в COj проволоками диаметром 0.8 1,4 мм на повышенных скоростях за счет ведения сварки наклонных швов на «спуск и вертикальным методом «сверх вниз необходимо, чтобы выпрями тетьобес печмвал скорость нарастания тока короткою замыкания в цепи, законченном на активное сопротивление 0,02 Ома, порядка 150 400 кА/с в течение первых 2 3 МО после закорачивания цепи

При скоростях нарастания юка корот кого замыкания меньше 150 кА- с процесс протекает нестабильно с повышенным разбрызгиванием При скоростях нарастания тока короткою замыкания по тыне 400 кА/с процесс протекает стабильно но имеет место повышенное ра збры и иванме и ухудшается формирование шва Оп ым гльные скорости нарастания тока короткого замыкания (в пределах 150 400 кА/с) в предлагаемых вариантах осуществления выпрямителей достигаются за счет выполнения силового трансформатора с малым рассеянием и дополнительного вентильного блока, взятого по расчетному току нагрузки в пределах (0,3 2) от расчетного тока нагрузки основного вентильного блока При токах нагрузки дополнительного вентильною блока меньше 0.3 величина тока дополнительного блока, постигающего в общую цепь при коротком

.

5

0

5

0

5

0

45

0

5

замыкании и г и каплей недостаточна ин быстрою перехода капли в шов что при водит к нарушениям пропела сварки При величине расчетного юка юно ши гельною вентильного блока, превышающею неличтн расчетного тока основного |ичгм1ьною б.ю ка, ток коротком; замыкания юно тигель ною вентильною блока чрезмерно гзе пгк и настолько увеличив,зет общий ток в цепи перемычки между электродом и кап ien. чю приводит к большей иг те взрыва перс мычки В результате величигзается ра збры з гивание и худшается формирование шва

Величина за зора межи первичной и гею ричной обмотками (.илового фажформа тора определяет величину потерь энергии на рассеяние Чем больше за зор. тем больше потери и меньше скорости нарамания тока короткого замыкания во вторичной цепи трансформатора

При зазоре межи обмо.ьамн равном 2.5 мм и вентильном юполнигедьном блоке рассчитанном на гок. равный О, расчет ною тока основною блока . Kopot. i и нар.к тания в сварочной (силовой| цепи равны 125 130 кА/с При увеличении мощном и дополнительною вентильного блок,) ю зна чений расчетною тока, равною 2,0 расчет ного тока основного блока при том же за зо ре 2.5 мм скорости нарастания увс.тичи ваются до 135 138 кА с. а при чвелмчении расчетного тока инго.шнтелыгото блока до 2,5 расчетного тока основного блока они увеличиваются до 140 кЛ,с Однако во этих случаях формирование шва еще плохое и ра збры зт икание велико Причиной этого как показали ишные скоростной кшмч ьем км. является замедленный перехот каьш жидкого металла с электро ia гз нанпочкч на изделии, что характерно при не тома точных скоростях нарастания юка корог кого замыкания и соответственно не-ни га точных электродинамических силах

При зазоре между первичной и гзгорич ной обмотками, равном 2 мм, I мм и О. мм и мощности юиолни те.тыкн о венммьното блока, ранной от О ю 2.0 расчетном тока ос новн, м i зет ильног о б юка с корос г и на рас тания мешают 150 100 к с. эгом капли э 1еь г ро тог о метгглла перс хо г я г н шов быстро, формирование низа хорошее раз бры 31 иванме небольшое При за зоре 2.U мм и расчетном токе юполнигельного б тока 02 расчетного тока основного б юка с корт in нарастания снижаются до 120 |}п к с формирование шва ху цпается, ра збры з i ванне у гзе шчинается н При iu ш i нии расчетном) г ока юпо.тни те м.ног i , Ю 2.5 расчетного 1ока осногзного б i,i зазоре 2,0 мм скорости нар,к т.имя цепи ве шчиваюк я ю 15и 55i гичивае ни в зрьпз ie|u мычкг % и - скт ро том. не шчи ьае i, ,i i , i кн меж ТА кап геи н э и к i , .,

I U НЯ p 1 зГфПН ИВ ИНН И X М Пае ГС Я ф())МИ

ронаим IH

ри i и о HIиии сварки к вергика 1ыюм поюжеиии пи меньше пия разбрызгивании и нчнкчия формирования шва в цени выпрям ie нног о тока основного и чопопни leibiioio б пока нк ночают инд ктивные ка о и 7 е встречно направ кнными магнитными поюками коэффициентом маг нипчои связи or 0) ц I взятые при со ей ношении ИН1ЛКТИВНЫХ coupon ив к нии 1 1-005 07 (фш 26) В этом ens час работа выпрями к in в периоды коротких за мыкании и нос ic них происчошг е :е ц ю шим обра зом В нача ie короткой) замыка ния пока напряжение сварки меныпае1ея от 11/i ц 1Д гок в i в фочнои цепи нс 1ичи кается со скоростью опре к 1яе мои пара мс i рам и кош ра ос новнг m б юка 1 IH обе е не к ния спокоинмо i тяпни кати с ванной ин и кпшнос 11 в цепи основной) б шк i 31 HOI поря IK i 1 -015 О } м н При снижении I f ниже л юно тик п ими б ж (нкршаскн и н типичной ка шке BKiH) кипой в ц мь шп iume n

юго б юка Hi mnaci гечь с ммфныи юн о| ре к 1Ж мыи -) ( юно mm с u HOI о б юка

i -) ( в ш v оин is к ни и В i in о к и с i вис ПН1Ч1ПХ ююкон kai MUCK I i привоин

s мс 1ЫПс пик; ин i н т ивнсн о соиро i ив к ния h в цепи основной f юк н ре 1Ы ) i с юк в с в ipo той цс пи ре зко s вс Ч1ЧШМС к я -)ю обе не нпзас i м орсние пс кпе к i нш к II lit -MI и в ь mm I ( с

к юс 41 ж, ния е i ы ши ипс ос н IH i а ния

I Ж 1 Пс I КО О 3IMH1 1МЯ ОС HOBHI ГС б 01 I

конь к t е ре к я p IBM м 15 с 11 и

Н I I IUH I) I IMC НИЯ с I IPO I HO I ) I OK I KOp )C I 1

Hip К Illlll Mil I I ММрОЧНОИ ЦСИ ОП|Ч Ц

я с н я п ip те i о 1ми ) i pa юпо i ни н п HOI о i к i и t i мс i е я не по и i ти 1 j и

i I )1 v p 1ВНИГС II НО I C ОС) ЫПОМ ЮКс )р Л

i о с ммпкпны з ik i ичивае кя не ре чо i kill ш Винни и lie pc i op mm перечники мс A u

К II elf If ОМ В 1) MOMCIII МАИ

)еня ivi i и ве с i Hiihi срфки и ))боп

ЫПрЯМ1П Я МВЮрЯСНЯ Н. ЦсНШИ (e I

i«pi4.iH i e pc o i к те н в то и и м м IH с и la в фыв i при не tn i ор щи пи ики ме ж is кап к и и -i ii i ро сом опре и 1яюшие i г юи i1 не i фоккание ipomcrt мз фкп м i me pi брызппз ние и xoponiei формирование IHBI опре л 1яюня коэффициентом мм шиной с я (и И1М Ki ивнос н и b и 7 и соопюше ние м их ве in inn В( при коэффицис те ми шиной с вн (И 01 О г ю 1 и 1 Ч о. 00) I) 11ри ко(}1финиета м.пнитнои с вя ш мень тих О i и соотношениях «-()()) 07 капшки 7 Bk 1юче иная в цеш нноши м ihiKio BCHinihHoio б юка м мо в шя i на повышение скорости нараекмшя т KI во | с мя kopoiKMO амыншия и cooineui вс нно скорое ii) nepcxoia kail in в ванн не не Н чив н ня ин ктиинс те и

11MCKUUI1X (|)ИНИМ1 I ММШПНОИ С ВЯ Я

выше I ш бывает Рыпошсние с соотношением ш пн1ивностеи менее 005 привошп к ре ком вспичению скорости нарастания тока в самом нача ie коротком замыкания PetKoe всмичение тока атр ; няет с шяние кати с ванной В рез пь гатс время перехода капли в шов величи вается что атр гняеп вынопненис сварки вертика 1ьных швов и приводит к вепичению разбрызгивания При выпопнении катмнек 6 и 7 с соотношением ин иктивностеи бопее 07 и kOiффиuиeнтoм машигной связи oi 05 ю 1 скорость нарастания тока при коротком замыкании замст.1яетея В рез ть г 1тс i ите 1ыюеть пере хо ха кап ш в шов ве шчнвается -)по з 1тр шяе i ыпошение

н фки вер ика1Ы1Ыч нвоч свер вниз е повышенными скоро т яма

Работа варианюв испо тения выпрями

с я пока s П1Ч11 HI фш и 4 происхопп i 1ким же обр i зом как опис то вьппе ()i ш iHe cocioni пнпь в схемах поучения i i мнине и мсти luiciiiicn чар жн рис TUMI и

i по пи чип onepai ни на i ройки на заит HI in р жим с варки

1Ь ip тис кию с и вес ным ианныи В11П|ЯМ1М п обесп iHiiaei IIOIVKHHC при

в i| с в f О ui и с бг 1ЫНСИ ве дичиной I 1с II НИ i ОС 1ЯЮ1Ц1 И МИНЫ 1ЛГИ И бОПЬ

ii i по изижнос 11 к is i и )ю обеспечивает по is le ние боне пи роко шва с меньшей пне мои и к ния и бо н i п 1авным псрехо

losi к ос IOBII IMS мс i м i bin о харя том можно ве v i и с в ipkv с оо мпими с kopo 1Я ии е о i с 1Я f появ к ния кр ie вых iau

i i ии и i pt ов кроме -tie) о юс ти

I I I I S Me II II IllH p Н ХО М MUi|l ) I It 1 X M 1 TC

PHI IB м I ni м i i mil i i из i

i / 1U I II I fit IL HU I

1Ьнпрнм u п i. 1Я ISIOHOH сварки п i,

i inu MI я RKipoiovt оцржашии pcxc()ai iMin 1,11013011 i i iik фо v нор основной вен

111 1Ы ЫИ б ОК И (|) НКЦИОН 1 Ч.НЫИ б ЮК ill 1U

тннци и t i ) с че 1ьн s нчшеннч

1C ulO 101 И KCkl X ip Iklt flic I ПК И I HI 111 1ШС НИН

upon 3BO ui м иное ы ci цжи в (О е че i s is чип ты формщ j имя шва и s ме 1ыпс ния p i юрп 31 ивания он с мбжсн юно типе сь ным венпмьним б юком коюрыи чо 1ч по к п к i рс хф,1 3HOMS еиювом тран-е форматор i выхохом к OCHOBHOMS вен

II 1НОМ б Юк И (}) ИКЦИОНа П HOMS б lOhS

ри юм юпошигс н.ныи венти1Ы1ЫИ б ок BiinoiHcH м юк равный 0 } 2 нешина ib нон) юка основной) Bcinnibnoio б юка i ре (.d зныи с и юной гранефсрмапор выпо i иен с еоомым рае по юже ние м первичной и IH ipn той обмоток иja зором меж

ними не бо к 2мм

2Выпрямите п ю п 1 шчаьпциис ч км по основной чо is i poi o тиковый ве н

1И1М1ЫИ б ЮК И Ю ШИН 1Ы1ЫИ ВеНТИ )

ным б юк чынопкнп HI тириеюрах и с i 16

жены блоками управления и блоком синхро- ни а ни и.

3 Выпрямитель по п 2, отличающийся тем, что в цепи выпрямленного тока обоих вентильных блоков последовательно соединены катушки индуктивности, включенные

встречно с коэффициентом магнитной спя и от 0,5 до 1 и отношением индуктивных сопротивлений L ..05- 0,7. где I.,, - индуктивное сопротивление в цепи основного вентильного блока; La. индуктивное сопротивление в цепи дополнительного вентильного блока.

1W1

а)

5

0 Риг 2

|(|| pHHllPll l I «МОП I PHIKJM14 ИИЧТМ UPIHI OIIH.lHOl 1HI Mul I

с г i IJPII hi MMi.M d ч М/ PS4)Vv «j HlH I j , ) , i i mill .KIII ml ч io и Minn ч iiirji , (Hi PI штом OIOMH.IHI vln | 1П1И1111Я

ч 11 «PI i n| i|,| w iln iИГ J

II I 14 | ( I 14 lllclni)4M,llls) , 4l ljll KJlM I ill-Mil |

p inn i/ i Hi i MI )

+

;;

Li

-0

01