Устройство для электромагнитного перемещения расплава сварочной ванны Советский патент 1978 года по МПК B23K9/08 

Изобретение относится к сваркеплавлением, в частности с электромагнитным воздействием на расплавленный металл внешни.м магнитным полем, и может быть использовано в народном хозяйстве при сварке металлов и сплавов на постоянном и переменном токе.

Известно устройство для электромагнитного перемешивания расплава сварочной ванны, содержащее соленоид, источник питания, шунтированный емкостью, коммутирующий элемент в: виде однофазного мостового инвертора на управляемых диодах, вход которого через ключевой элемент подключен к источнику питания, блок управления коммутирующим элементом и блок управления ключевым элементом в виде последовательно соединенных широтно-импульсного модулятора генератора высокой частоты с выпрямлением выходного сигнала }.

В этом устройстве, однако, при прерывании тока соленоида с помощью ключевого элемента возникают значительные перенапряжения, которые могут привести к пробою полупроводниковых приборов в ключевом и коммутирующем элементах, что резко снижает надежность работы устройства.

Кроме того, из-за отсутствия синхронизации м.ежду автогенераторами блоков управления ключевым и коммутирующим элементами возможно появление импульсов тока в соленоиде различной скважности как в одном периоде колебаний, так и в течение всего процесса сварки, что приводит к ухудщению формирования сварного шва.

Целью изобретения является повышение надежности управления ключевым и коммутирую щим элементами и расширение пределов регулирования частоты импульсов тока в соленоиде.

Это достигается тем, что в устройство введены мостовая схема диодного ограничителя и резисторы, при этом соленоид соединен через указанные элементы с емкостью источника питания, ключевой элемент выполнен в виде -двух транзисторных ключей по одному в каждом проводе питания, а блок управления ключевым элементом имеет два выхода, соединенных соответственно с входами управления ключевого элемента.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит задающий генератор 1, блок управления ключевым элементом 2, включающий широтно-импульсный модулятор 3, управляемый генератор высокой частоты 4, выпрямители 5 и 6, блок управления коммутирующим элементом 7, ком1мутирующий элемент 8, ключевой элемент 9 на транзисторах 10 и 11, соленоид 12, источник питания 13, диодный ограничитель перенапряжений 14, емкость 15.

Выход задающего генератора 1 соединен со входом блока управления 7 коммутирующего элемента 8, а также с входом щиротно-импульсного модулятора 3. Это обеспечивает синхронное включение щиротно-импульсного модулятора 3 и любой пары тиристоров коммутирующего элемента 8.

Выход щиротно-импульсного модулятора 3 соединен с входом управляемого генератора высокой частоты 4, в результате чего после включения щиротно-импульсного модулятора 3 возникают колебания в управляемом генераторе высокой частоты 4.

Два выхода управляемого генератора высокой частоты 4 через выпрямители 5 и 6 питают током цепи без транзисторов 10 и И ключевого элемента 9. Таким образом, обеспечивается синхронное включение пары управляемых диодов коммутирующего элемента 8 и транзисторов 10 и И.

Диодный ограничитель 14 по мостиковой схеме входной диагональю присоединен к зажимам соленоида 12, а другой диагональю - к зажимам емкости 15, которая присоединена к проводам питания 13 и ключевым элементом 9.

Принцип работы устройства может быть пояснен с помощью фиг. 2, на которой изображены временные диаграммы токов и напряжений в характерных точках схемы, например Uj - напряжение на выходе щиротно-импульсного модулятора 3, ток iu - ток на выходе диодного ограничителя 14.

В момент появления импульса задающего генератора 1 синхронно включается блок широтно-импульсного модулятора 3 пара управляемых диодов в блоке 8 и начинаются колебания и4- В результате напряжение Us.s включает транзисторы 10, 11 и через них протекает ток iio,u питающий катущку соленоида ii2. В момент 11 окончания импульса Uj широтноимпульсного модулятора прекращаются колебания U4 и импульс включения транзисторов 10, И. Однако ток ii2 индуктивной катупжи прерваться мгновенно не может и после включения транзисторов 10, 11 протекает через диоды ограничителя 14 (см. iu), подзаряжая емкость 15. В результате напряжение на соленоиде Ui2 не превыщает величины Е источника питания.

Изменяя уставку блока щиротно-импульсного модулятора, можно плавно регулировать отаощение - , т. е. скважность импульсов.

Изменение частоты задающего генератора 1 т. е. интервала Т, может быть получено, например, в схеме автоколебательного мультивибратора с регулируемым смещением. Блок щиротно-импульсного модулятора может быть выполнен с регулируемой длительностью выходного импульса на основе ждущего мультивибратора. Управляемый генератор высокой частоты 4 может быть выполнен, например, на основе автоколебательного мультивибратора с трансформаторной обратной связью (типа Роера).

Использование новых блоков (щиротно-импульсного модулятора, управляемого генератора высокой частоты, диодного ограничителя перенапряжений) дает возможность реализовать надежное переключение ключа и коммутатора без перенапряжений и обеспечить плавное регулирование скважности в щироком диапазоне частот. Это позволяет подобрать оптимальные режимы электромагнитной обработки расплава сварочной ванны путем плавной регулировки частоты и длительности (скважности)

импульсов тока при сварке металлов и сплавов как на постоянном, так и на переменном токе.

Формула изобретения

Устройство для электромагнитного перемещивания расплава сварочной ванны, содержащее соленоид, источник питания, щунтированQ ный емкостью, коммутирующий элемент в виде однофазного мостового инвертора на управляемых диодах, вход которого через ключевой адемент подключен к источнику питания, блок управления коммутирующим элементом и блок управления ключевым-элементом в виде последовательно соединенных щиротно-импульсного модулятора, гедератора высокой частоты с выпрямлением выходного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности клю. чевого и коммутирующего элементов и расщирения пределов регулирования частоты импульсов тока в соленоиде, в устройство введена мостовая схема диодного ограничителя и резисторы, при этом соленоид соединен через указанные элементы с емкостью источника питания ключевой элемент выполнен в виде двух транзисторных ключей по одному в каждом проводе питания, а блок управления ключевым элементом имеет два выхода, соединенных соответственно с входами управления ключевого элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Заявка № 2104364/25, кл. В 23 К 9/08, 1975.