Устройство для сварки Советский патент 1975 года по МПК B23K9/10 

1

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для электродуговой и плазменной сварки постоянным током.

Известно устройство для сварки, содержаaiee источник питания, силовой тиристор, дроссель и блокирующий диод, включенные последовательно в сварочную цепь, а также коммутирующий конденсатор и вспомогательный тиристор.

Недостатками известного устройства являются ненадежность в работе, больщие габариты и вес из-за наличия двух источников питания и больщого числа управляемых элементов-тиристоров, а так же больщие потери из-за наличия в цепп заряда конденсатора активного сопротивления.

Повышение надежности, уменьщение веса и габаритов предлагаемого устройства обеспечивается за счет того, что цепь из соединенных последовательно коммутирующего конденсатора и дополнительно введенных в схему блокирующего диода и зарядного дросселя подключена параллельно сварочному источнику питания. Коммутирующий конденсатор и часть секций зарядного дросселя защунтированы введенным в схему диодом. При питании от источника с большой величиной индуктивности обмоток самого источника для исключения влияния энергии, запасенной в его обмотках на заряд коммутирующего конденсатора, зарядный дроссель имеет магнитный сердечник.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство для сварки состоит из силового

тиристора 1 и коммутирующего дросселя 2,

включенных последовательно в сварочную

цепь; коммутирующего конденсатора 3, который через вспомогательный тиристор 4 подключен параллельно коммутирующему дросселю 2, а через диод 5 и зарядный дроссель 6 - параллельно источнику 7 постоянного тока; конденсатора 8, включенного параллельно зажимам источника 7 постоянного тока; диода 9, подключенного параллельно цепи, состоящей из конденсатора 3 и части секций зарядного дросселя 6; дросселя 10, включенного последовательно в сварочную цепь; диода

11, щунтирующего цепь, состоящую из сварочной дуги и включенного последовательно с ней дросселя 10.

Устройство работает следующим образом. В первоначальном состоянии силовой 1 и

вспомогательный 4 тиристоры находятся в непроводящем состоянии, коммутирующий конденсатор 3 заряжен до напряжения, превышающего напряжение источника 7 питания, за счет зарядного дросселя по цепп 7-5-6-3-

7. Полярность на конденсаторе 3 прн этом обозначена на чертеже.

При подаче управляющего нмпульса на унравляющий электрод тнрнстора 1 носледний переходнт в проводящее состоянне и через нагрузку - сварочную дугу протекает ток но цепи 7-10-дуга-1-2-7. Для прекращения нротекания тока через нагрузку управляющий импульс подается на управляющий электрод вспомогательного тиристора 4.

При отпирании вспомогательного тиристора 4 конденсатор 3 разряжается по цепи 3- 4-2-3, н на катоде тиристора 1 появляется положительное напряжение, что приводит к его выключению. Для нормальной работы схемы амплитуда тока в колебательном контуре 3-4-2 должна превышать максимальное значение тока через силовой тиристор 1 в прямом направлении. Для нолучения малого времени восстановления управляемости силового тиристора 1 необходимо, чтобы через него в период восстановления протекал достаточно высокий обратный ток но цени 3-4-1-11 - 8-3.

При активной нагрузке диод 11 нужен только для прохождения обратного тока, минуя нагрузку, так как в противном случае при малых значениях нагрузки (сонротивление дуги велико) тиристор 1 может не выключиться. Для надежного выключения время, в течение которого к тиристору 1 приложено обратное напряжение, должио быть несколько больще времени восстановления запирающей способности в прямом направлении силового тиристора 1. Это достигается соответствующим подбором параметров контура 3-4-2. Таким образом силовой тиристор выключается во время положительной полуволны колебания в контуре 3-4-2.

Считая, что колебательный контур 3-4-2 идеальный, нанряжение конденсатора 3 после перезаряда будет равно нервоначальному, но с противоположной нолярностью. Следовавательно, в зарядном контуре 7-5-6-3-7 будет действовать суммарное напряжение источника 7 и заряженного конденсатора 3. Поэтому зарядный ток при таких начальных условиях будет больше, чем при заряде незаряженного конденсатора. Энергия, запасенная в дросселе 6, будет больще, и конденсатор 3 зарядится до больщего нанряжения, чем при заряде незаряженного конденсатора. Такой процесс будет повторяться при каждом цикле «перезаряд-заряд конденсатора 3, и напряжение на нем при высокой добротности контура может подняться до недопустимой величины. При высокой добротности контура для поддержания напряжения конденсатора 3 требуемой величины, которая определяется надежным выключением тиристора 1, параллельно коммутирующему конденсатору 3 и части секций зарядного дросселя подключен диод 9, шунтирующий их в обра гном направлении.

Благодаря диоду 9, после перезаряда кондепсатора 3 по цепи 3-4-2-3 i достижепии полярности, обратпой указанной на фиг. 1, начинается процесс перезаряда его по цепи 3-9-6-3. Индуктивность секций нижней части дросселя 6 значительно меньще, чем верхней его части, благодаря этому перезаряд конденсатора 3 по цени 3-9-6-3 происходит быстрее, чем заряд но цепи 7-5-6-3-7, что ограничивает напряжение на конденсаторе. Необходимое напряжение на конденсатор устанавливается подбором соотношения числа секции зарядного дросселя 6.

При питании от источника с большой величиной индуктивности обмоток самого источника при отключении сварочного тока коммутаторо.м па выходе источника появляется перенапряжение, за счет которого значительно повышается нанряжение на конденсаторе 3. Для ограничения заряда конденсатора 3 в зарядный дроссель 6 вводится магнитный сердечник. При этом в верхней части дросселя наводится нанряжение, которое приложено встречно напряжению питания. Величина напряжения на конденсаторе 3 определяется также соотношением витков дросселя 6.

Всномогательный тиристор 4 выключается, когда к нему прикладывается отрицательная нолуволна напряжения в колебательном коптуре 3-4-2. Таким образом, к нагрузке нрикладываются имнульсы, по форме близкие к прямоугольной. Частота следования импульсов сварочного тока определяется частотой управляющих импульсов, а длительность - сдвигом между управляющими импульсами.

Таким образом, включение коммутирующего конденсатора через зарядный дроссель и диод параллельно сварочному источнику питания существенно унрощает устройство, уменьшает вес и габариты, новышает надежность, исключает источник повышенного напряжения для заряда коммутирующего конденсатора; причем включение диода, шунтирующего в обратном направлении коммутирующий конденсатор и часть зарядного дросселя, стабилизирует напряжение заряда конденсатора на нужном уровне, определяемом соотношением индуктивностей верхней и нижней частей зарядного дросселя.

Предмет изобретения

1. Устройство для сварки, содержащее источник питания, силовой тиристор, дроссель и блокирующий диод, включенные последовательно в сварочную цепь, а также коммутирующий конденсатор и вспомогательный тиристор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, уменьшения веса и габаритов устройства, цепь из соединенных последовательно коммутирующего конденсатора н дополнительно введенных в схему блокирующего диода и зарядного дросселя подключена нараллельно сварочному источнику пи тания.

2. Устройство для сварки но п. 1, отличающееся тем, что зарядный дроссель выполней секционированным, и часть секции вместе с коммутирующим конденсатором зашунтирована введенным в схему диодом.

3. Устройство для сварки по п. 2, отличающееся тем, что зарядный дроссель выполнен с магнитным сердечником.