Стабилизатор сварочной дуги переменного тока Советский патент 1980 года по МПК B23K9/06 

(5Д) СТАБИЛИЗАТОР СВАРОЧНОЙ ДУГИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

I Изобретегше относится к оборудова шю для дуговой сварки плавящимся н неплавящимся электродом.

Известно устройство для стабилизации сварочной ду1и nepoMCViHoro тока 1, основанное на и СП ОЛЬ зов гнергли заряженного конденсатора при подклгачешк его с помощью тиристоров к дуговому промежутку непосредственно через импульсный трансформатор.

i Это устройство состоит из двух зарядных цепей, каждая из которь х поперемешю через тиристор разряжается на дуговой промежуток непосредственно или через импульсный трансформатор. Тиристоры, через которые происходит разряд накопленной энергии, имеют общую точку, благодаря которой при сбое в схеме управления тиристорамя одна из зарядных цепей подключается на напряжение дугового промежутка,чю приводит к выходу из строя ее элементов, и следовательно, всего устройства.

Наиболее близким по выполняемой функции и техническому рошеьшю к предлагаемому . устройству является стабилизатор дуги 2, содержащий зарядный трансформатор, две полу- .

периодиые зарядные цепи, каждая из которых содержит одну из вторичных обмоток зарядного трансформатора, диод, конденсатор и разрядный тиристор. Зарядные цепи присоединены через общий дроссель к дуге.

Для управления тиристорами используется импульсный трансформатор, который является одновременно фазирующим элементом и источником импульсов управления.

Так как разрядные цепи стабилизатора дуги

to имеют общую точку, при сбое в схеме управления, т.е. при подаче управляющего импульса на тиристоры в момент, не соответствующий переходу тока дуги через цепь, образуется цепь, состоящая из одного тиристора, заряд15ного диода и вторичной обмотки зарядного трансформатора. Эта цепь оказывается включенной параллельно дуговому промежутку, т.е. под напряжение сварочного трансформатора. Вследствие малого сопротивления этой цепи

20 тиристор выходит КЗ строя. Такое явление воз никает либо из-за случайной помехи в схеме управления тиристорами, либо при коротком замыкании дугового промежутка каплей метал3ла при сварке плавящимся электродом, когда на входе импульсного трансформатора появляется ложный импульс из-за быстрого спадания до нуля напряжения на дуге. Целью настоящего изобретения является повышение качества сварного соединения и надежности работы. Поставленная цель достигается за счет того, что в каждую схему управления тиристором. введены цепь из последовательно соединенных дополнительной вторичной обкатки зарядного трансформатора и даода, и параллельно подклю ченный к ней конденсатор, а также транзистор через который указанная цепь подключается к управляющему электроду тиристора, резистор, дополнительный диод и стабилитрон шунтирующи переход эмиттер-база и подключенный через резистор и дополнительный диод ко вторичной обмотке фазирующего трансформатора, а в цепь дуги введен разделительный конденсатор, при этом тиристоры включены между собой встречно-параллельно, а накопительный конден сатор подключен к дуговому промежутку через указанные тиристоры, дроссель и разделительный конденсатор. На фиг. 1 изображена принципиальная элект рическая схема предлагаемого стабилизатора дуги. На фиг. 2 изображены: а - изменение напря жения холостого хода вторичной обмотки сваро вого трансформатора - U и сварочного тока ij,; б - изменение напряже1шя на дуговом промежутке - и ; в - изменение напряжения на конденсаторе 4 - U,; г - стабилизирующий импульс тока - . На фиг. 3 изображены: а - изменение напряжения на дуговом промежутке U ; б - изменение напряжения на обмотке 28 - Ujg; в - изменение напряжедая на стабилитроне 22 г - изменение напряжения на обмотке 29 - и29; Д - изменение напряжения на стабилитроне 23 - U23. Стабилизатор содержит трансформатор 1, первичная обмотка которого подключается к той же сети, что и сварочный трансформатор 2. Вторичная обмотка зарядного трансформатора 3 и конденсатора 4 образуют зарядную цепь. Кон денсатор 4 подключен к дуговому промежутку 5 через встречно-параллельные соединешп 1е тиристоры 6 и 7, дроссель 8 и разделительный конденсатор 9. Схема управления тиристорами состоит из фазирующего трансформатора 10, первичная обмотка 11. которого включена параллельно дуговому промежутку и двух одинаковых цепочек, каждая из которых состоит из дополнительной вторичной обмотки 12 и 13 зарядного трансформатора, на который подключен диод 14 и 15 и фильтрующий конденсатор 16 и 17, а параллельно конденсатору через транзистор 18 и 19 и резистор 20 и 21 подключен управляющий переход соответствующего тиристора 6, 7. Переход база-эмиттер трансформаторов 18, 19 зашунтирован соответствующим стабилизатором 22, 23 и подключен к цепочке образованной соответственно резистором 24, 25, диодом 26, 27 вторичной обмоткой 28, 29 фазирующего трансформатора 10. Начала обмоток трансформаторов 1 и 10 обозначены точкой. Стабилизатор работает следующим образом. При включении зарядного трансформатора 1 в сеть происходит заряд конденсатора 4 напряжением, совпадающим по фазе со вторичным напряжением холостого хода U, (фиг. 2, а и в), сварочного трансформатора 2 по цепи: обмотка 3 сварочного трансформатора - конденсатор 4. Учитывая, что напряже1ше на дуге (и ток) отстают от напряжения холостого хода на угол близкий 90° (фиг. 2, а и б) в момент ti перехода синусоиды сварочного тока через ноль напряжения на конденсаторе 4 достигнет величины близкой к амплитудному значению напряжения (фиг. 2 в) обмотки 3. В этот момент по команде схемы управления открывается тиристор 6 и заряженный конденсатор 4 через дроссель 8 и разделительный конденсатор 9 разряжается на дуговой промежуток 5, образуя стабилизирующий импульс тока (фиг. 2, г). Разряд конденсатора 4 на дуговой промежуток носит колебательный характер, поэтому тиристор пропускает только одну полуволну тока, и закрывается при прохождении стабилизирующего тока через ноль (фиг. 2, г), предотвращая дпительное щунтйрование обмотки 3 дугой, а разделительный конденсатор 9 уменьшает ток шунтирования. Ширина стабилизирующего импульса зависит от индуктивности дросселя 8. Так как тиристор 6 закрылся, конденсатор 4 на шнает заряжаться до напряжения обмотки 3 зарядного трансформатора, а затем повторять его (фиг. 2, г), перезаряжаясь по цепи: обмотка 3 зарядного трансформатора - конденсатор 4. Напряжение на конденсаторе, повторяя напряжение обмотки 3, имеет обратную полярность. В момент tj прохождения синусоиды сварочного тока через ноль (фиг. 2, а) по команде схемы управления открывается тиристор 7 и заряженный конденсатор 4 через дроссель 8 и разделительный конденсатор 9 разряжается на дуговой промежуток 5, образуя стабилизирующий импульс тока (фиг. 2, г) но уже другой полярности. Для управления тиристорами 6 и 7 используются две одинаковые схемы управления, отличающиеся подключением начал и концов дополнительных обмоток 12 и 13 зарядного трансформатора 1 и вторичных обмоток 28 и 29 I фазирующего трансформатора 10. Источником ; импульсов для тиристора 6 служит вторичная обмоткаИ зарядного трансформатора 1, диод 14 и фильтрующего конденсатора 16. Подключение управляющего электрода тиристора 6 к этому источнику осуществляется транзистором 18 при появлении отрицательного напряжения на переходе база - эмиттер со стороны фазирующей цепи. Величина отрицательного напряжения ограничивается стабалитроном 22, а ток базы-резисто ром 24. Фазирующая цепь питается от втор1 чной обмотки 28 фазирующего трансформатора Ю через диод 26. Начало отрицательной полуволны напряжения на обмотке 28, относительно эмиттера транзистора 18, совпадает с моментом перехода через ноль напряжения на дуге (и сварочного тока). (Фиг. 3, б) совпадает по фазе с моментом, необходимым для открытия тиристора 6. Напряжение на стабилитроне 22, относительно эмиттера транзистора 18 (показанный на фиг. 3, в) и начало импульса совпадает с нулем напряжения на дуге. При появлении этого импульса транзистор 18 открывается и напряжение конденсатора 16 прикладывается через резистор 20 к управляющему переходу тиристора 6, что и вы зывает открытие тиристора 6. Источником импульсов для тиристора 7 служит вторичная обмотка 13 зарядного трансформатора 1, диод 15 и фильтрующий конденсатор 17, Подключите управляющего электрода тиристора 7 к этому источнику осуществляется транзистором 19 при появлении отрицательного напряжения на переходе база-эмиттер со стороны фазирующей цепи. Фазирующая цепь состоит из вторичной обмотки 29 фазирующего трансформатора 10, диода 27, резистора 25, ограничивающего ток базы, и стабилитрона 23, ограничивающего напряжение на базе транзистора 19. Начало отрицательной полуволны напряжения на обмотке 29, относительно эмиттера транзистора 19 совпадает с моментом tj перехода через ноль напряжения на дуге (и сварочного тока). (Фиг. 3, г) и совпадает по фазе с моментом открытия тиристора 7.Напряжение на стабилитроне 23 относительно эмиттера транзистора 19, имеет вид, показанный на фиг. 3, д и начало импульса совпадает с нулем напряжения на дуге. 7 6 При появлении этого импульса транзистор 19 открьшается и напряжение конденсатора 17 прикладывается через резистор к управляющему переходу тиристора 7, что и вызьшает открытие тиристора 7. Формула изобретения Стабилизатор сварочной дуги переменного тока, содержащий зарядный трансформатор, два тиристора со схема ии их управления, дроссель и накопительный конденсатор, причем параллельно вторичной обмотки зарядного трансформатора включен накопительный конденсатор, подсоединенный через дроссель параллельно дуговому промежутку, а схемы управления тиристорами выполнены в виде фазирующего трансформатора, первичная обмотка которого подключена параллельно дуговому промежутку, каждая из вторичных обмоток подключена к управляющему электроду соответствующего ти: ристора, отличающийся тем, что, с целью повыщеиия качества сварного соединения и надежности работы, в каждую схему Зшравления тиристором введены цепи из последовательно соединенных дополнительной вторичной обмотки зарядного трансформатора и диода, и параллельно по.дключенный к ней конденсатор; а также транзистор, через который указанная цепь подключена к управляющему электроду тиристора, резистор дополнительный диод и стабилитрон, шунтирующий переход эмиттер-база и подключенный через резистор и дополнятельный диод на вюрично обмотке фазирующего трансформатора, а в цепь дуги введен разделительный конденсатор, при этом тиристоры включены между собой встречно-параллельно, а накопительный конденсатор подключен к дуговому промежутку через указанные тиристоры, дроссель и разделительный конденсатор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Автоматическая сварка №6, 1967, с. 7-12. 2.Авторское свидетельство СССР № 445539, кл. В 23 К 9/00, 16.05.72.

. i

23

w