Устройство для электродуговой сварки и наплавки Советский патент 1992 года по МПК H05B7/148 

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано преимущественно в источниках питания для сварки и наплавки.

В литературе описана функциональная схема источника питания для сварки с реактивными сопротивлениями в сварочном контуре, где регулировка режима осуществляется изменением реактивных сопротивлений Х| и Хс.

Известен патент США № 3594541 от 20.07.71 г. Работа дуги с экранируемым электродом переменного тока, в котором описан способ сварки металлов с помощью переменного тока путем обеспечения необходимого потенциала возобновления зажигания дуги в каждый из моментов нулевого тока.

Однако вышеназванные источники описывают только способ.

Целью настоящего изобретения является создание устройства для осуществления регулирования в схеме с индуктивно-емкостным колебательным контуром при обеспечении необходимого напряжения поджига в широком диапазоне токов нагрузки.

Указанная цель достигается тем, что для повышения устойчивости горения дуги, качества сварки и расширения диапазона регулирования, вывод обмотки дросселя дежурной дуги соединен с выводом обмотки трансформатора и с выводом обмотки сило 4 VJ СЛ N3

ю

вого дросселя для регулирования основного тока, другой вывод обмотки дросселя дежурной дуги соединен с конденсатором,который соединен с тиристорным переключателем, шунтированным резистором, цепи управления тиристоров переключателя, подключены на выходе формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора, соединенного своим входом с датчиком тока силовой цепи, другой выход обмотки силового дросселя подключен к группам конденсаторов, соединенных с тиристорными переклю- чателями, количествокоторых

определяется глубиной и точностью регулирования, цепи управления тиристорных переключателейподключеныкформирователям импульсов, входы которых подключены к компаратору, соединенного своим входом с датчиком тока сварочной цепи, а на вторые входы формирователей импульсов, кроме формирователя, обеспечивающего дежурный ток, подключено программирующее устройство для регулирования тока.

На фиг, 1. представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - кривые зависимости напряжения на конденсаторах Uc и тока нагрузки 1н от изменения емкости колебательного индуктивно-емкостного контура.

Устройство содержит силовой трансформатор 1, дроссель дежурной дуги 2, силовой дроссель 3, группы конденсаторов 4, 5..,п, колебательного индуктивно-емкостного контура, тиристорные переключатели 6, 7.,.п, шунтирующий резистор 8, формирователи импульсов 9, 10...п, компаратор 11, датчик сварочной цепи 12, программирующее устройство 13.

При осуществлении регулирования тока нагрузки в сторону уменьшения в схеме с колебательным индуктивно-емкостным контуром посредством изменения емкости контура напряжение Uc (фиг. 2) на емкости контура уменьшается, что ведет к уменьшению напряжения повторного поджига при переходе через ноль тока нагрузки.

При сварке неплавящимся электродом алюминия и его сплавов в среде инертного газа необходимо поддерживать напряжение поджига не менее Unmin (фиг. 2) во всем диапазоне тока нагрузки.В одноконтурной системе недостижимо поддержание высокого напряжения поджига в широком диапазоне токов нагрузки. Для поддержания высокого напряжения повторного поджига в широком диапазоне токов нагрузки предлагается ввести колебательный индуктивно- емкостный контур дежурной дуги, который

резонирует независимо от силового колебательного индуктивно-емкостного контура.

Параметры дросселя дежурной дуги 2 и конденсатора 4 колебательного индуктивно-емкостного контура дежурной дуги постоянны, т.е. настроен на неизменный минимальный ток нагрузки. Напряжение на емкости ис колебательного индуктивно-емкостного контура дежурной дуги неизменно

и больше Unmin.

Для обеспечения независимой работы двух колебательных индуктивно-емкостных контуров и регулирования тока нагрузки посредством изменения емкости силового колебательного индуктивно-емкостного контура предлагается подключить конденсаторы 5...П, силового колебательного индуктивно-емкостного контура через тиристорные переключатели 7 ... п, количество которых определяется точностью и глубиной регулирования, колебательный индуктивно-емкостный контур дежурной дуги подключить к нагрузкам через тиристор- ный переключатель 6 зашунтированный

резистором 8, в цепь нагрузки 14 включить датчик тока сварочной цепи 12, который подключен ко входу компаратора 11, выход которого подключен к входам формирователей импульсов управления 9, 10 ... п, тиристорными переключателями б, 7 ... п ко вторым входам формирователей, кроме формирователя импульсов управления 9 ти- ристорного переключателя 6 подключено программирующее устройство 13.

Процесс начинается протеканием тока

по цепи: трансформатор 1, дроссель 2, конденсатор 4, резистор 8, датчик тока сварочной цепи 12, нагрузка 14, трансформатор 1. Во время протекания тока нагрузки через

датчик тока сварочной цепи 12 на выходе компаратора появляются импульсы напряжения, которые синхронизируют работу формирователей 9,10 ... п. Включаясь, тиристоры переключателя 9 шунтируют рези5 стор 8, т.е. через резистор 8 протекает только в начальные моменты полуволн тока. Количество групп конденсаторов силового контура может быть различным и представлено в различных кодах. Работой формирова0 телей 10 ... п управляет программирующее устройство, которое может быть выполнено, например, на базе микро-ЭВМ. Оно определяет количество и порядок включения групп конденсаторов силового колебательного и

5 индуктивно-емкостного контура, тем самым осуществляя регулирование тока нагрузки.

Программирующее устройство может выполнять различные сервисные функции: задание тока, нгработка и спад тока, импульсный режим, режим горячего шума и т.д.

Благодаря тому, что работа формирователей импульсов 9, 10 ... п синхронизируется током нагрузки тиристоры переключателей 6,7 ... п включаются только после смены направления тока нагрузки, тем самым обеспечивается независимая работа дежурного и силового контуров. При этом напряжение повторного поджига оп- ределяется напряжением на реактивных элементах дежурного контура,которое всегда больше, чем в силовом колебательном индуктивно-емкостном контуре, и выше.

Устройство использовано при создании нового поколения источников питания для электросварки и наплавки, намечен выпуск опытной партии и последующее серийное изготовление.

Формула изобретения.

Устройство для электродуговой сварки и наплавки, содержащее питающий трансформатор, первый вывод вторичной обмотки которого предназначен для подключения к изделию, два последовательных колебательных контура, первый из которых состоит из первой конденсаторной батареи и силового дросселя, а второй - из второй конденсаторной батареи и дросселя дежур- ной дуги, отличающееся тем, что, с

5 10

5 0

15

0

целью повышения устойчивости горения дуги, оно дополнительно содержит п + 1 тири- сторных переключателей, каждый из которых представляет собой цепочку из двух включенных встречно-параллельно тиристоров, управляющие входы которых соединены с двумя выходами формирователя управляющих импульсов, датчик тока нагрузки, компаратор, программатор, резистор, а вторая конденсаторная батарея состоит из п параллельных ветвей, последовательно каждому конденсатору включен тиристорный переключатель, свободные выводы которых объединены и это соединение подключено к датчику тока нагрузки с выводом для подключения к электроду, тиристоры тиристорного переключателя, включенного в цепь первого колебательного контура, зашунтированы резистором, выход датчика тока нагрузки через компаратор соединен с первыми входами п+1 формирователей управляющих импульсов тиристорных переключателей, каждый из вторых входов п формирователей управляющих импульсов тиристорных переключателей, включенных в цепи второго колебательного контура, соединены с одним из п выходов программатора, а свободные выводы силового дросселя и дросселя дежурной дуги соединены с вторым выводом вторичной обмотки питающего трансформатора.

Использование: источники питания для сварки и наплавки. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор и колебательный индуктивно-емкостной контур, для регулирования технологического тока оно снабжено датчиком тока, тиристорными переключателями, формирователями управляющих импульсов, компаратором и программатором. Конденсаторы колебательного индуктивного-емкостного контура подключены через тиристорные переключатели, количество которых определяется точностью и глубиной регулирования. Цепи управления тиристорных переключателей подключены к формирователям импульсов управления. Один из тиристорных переключателей для создания начального тока зашунтирован резистором, Входы формирователей импульсов подключены через компаратор к датчику тока силовой цепи, программатор подключен ко входам всех формирователей импульсов, кроме формирователя, обеспечивающего начальный ток. 2 ил.

J

Фиг. I

I1

Ue

Фиг. 2