Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора Советский патент 1981 года по МПК B23K9/10 

(54) ОГРАНИЧИТЕЛЬ НАПРЯЖЕИКЯ ХОЛОСТОГО ХОДА СВАРОЧНОГО TPAIICФOP iATOPA

Изобретение относится к сварочно технике, в частности к устройствам автоматического снижения напряжения в цепи сварочных трансформаторов, применяющихся для ручной дуговой сварки. Известен ограничитель напряжения содержащий блок питания, трансформа тор тока в сварочной цепи и триггер Шмидта 1. Недостатками ограничителя являют ся малая чувствительность и невысокое быстродействие.Малая чувствитель ность обусловлена наличием диода в цепи связи трансформатора тока и триггера Шмидта. Малое быстродействи объясняется способом подключения триггера к трансформатору тока, при котором схема срабатывает только в положительные полупериоды, что обусловливает среднее время срабатывания не менее 0,01 с. Кроме того, примене ние контактного коммутатора увеличивает время срабатывания до 0,06 с. Эти- недостатки ухудшают возбуждение дуги, что приводит к дополнительным трудозатратам. Известно устройство, содержащее силовой тиристорный комгиутатор и трансформатор тока в сварочной цепи 2 . Однако это устройство характеризуется малой чувствительностью и недостаточной устойчивостью работы схемы при сварке. г.5алая ч вствительность объясняется наличием в цепи связи трансформатора тока с оптронами диодов, имеющих при малых токах большое внутреннее сопротивление. Недостаточная устойчивость схемы при сварке объясняется отсутствием выдержки времени,,что приводит к неустойчивому горению дуги. В итоге устройство мешает работе сварщика. Известно также устройство для ограничения напряжения, содержащее тиристорный комамутатор и трансформатор тока в сварочной цепи 3. Однако данное устройство обладает .малой чувствительностью и недостаточHbiiv быстродействием. Малая чувствительность объясняется низким входным сопротивлением оптронов и большим током управления, ими. Недостаточное быстродействие объясняется наличием в схеме релейного со сравнительно больщой инерционностью. Эти недостатки ограничителя также оказывают влияние, на работу сварщика. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора, имекяций высокую чувствительность и быстродействие до 5 мс, он может применяться со все ми типами сварочных трансформаторов Ограничитель содержит тиристорный коммутатор в цепи питания сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, токоограничива ощий эле мент в виде RC-цепочки, включенной параллельно коммутатору, блок питания, трансформатор тока в сварочной цепи, усилитвль низкой .частоты, два триггера Шмидта, реле времени, причем вход усилителя подключен ко вторичной обмотке трансформатора тока, выход усилителя подключен ко входу первого триггера Шмидта, первый выход которого связан со входом реле времени, а второй выход, сигнал кото рого инверсен входному сигналу свобо ден, выход реле времени связан со вхо дом второго триггера Шмидта, второй выход которого подключен ко входу блока управления коммутатором 4. Недостатком этого устройства является влияние Ограничителя на раб ту сварщика из-за сравнительно боль шого времени включения (до 7 мс в зависимости от чувствительности и времени выдержки на отключение). Эт недостаток объясняется тем, что свя второго триггера Шмидта с первым осуществляется через реле времени, которое выполнено на основе эмиттер ного повторителя и RC-цепи, подключенной к базе эмиттерного повторите ля. Потенциал базы зависит от параметров цепи разряда времязадающего конденсатора (резистор R 13, перехо эмиттер-коллектор транзистора Т 5, сопротивления диода Д 8 в прямом на равлении и емкости конденсатора С 4) : пс где TJ - потенциал базы транзистора Т 7 реле времени относител но полох ительного полюса источника питания; Е - потенциал положительного полюса источника питания р вен 0; У|, - потенциал на обкладках кон денсатора С 4; J значение потенциала на об кладке конденсатора . С 4 в исходном состоянии до сра тывания первого триггера Шмидта (транзисторы Т 5; Т б, резисторы R 10 - R 1 R 25, конденсатор С 3); R - сопротивление цепи разряд конденсатора С 4; С - емкость конденсатора С 4, Пусть U(5-.cp потенциал базы транзистора Т 7 реле времени, при котором происходит срабатывание второго триггера Шмидта (транзисторы Т 8; Т 9, резисторы R 17 - R 23). Этот потенциал имеет знак минус, причем (U j-j-p )Uo ) . Тогда из {) получим выражение для времени срабатывания на включение реле времени, и, соответственно, всего ограничителя (, где и и Uj имеют положительное значение. Как видно из (2), время включения зависит от емкости конденсатора С 4, значение которой выбирается исходя из требуемого значения выдержки времени на отключение напряжения холостого хода сварочного трансформатора. Так, при емкости конденсатора мкФ выдержка времени 0,5 с, а максимальное время включения 7,8 мс при среднем значении 5,6 мс. Цель изобретения - гменьшение влияния ограничителя на процесс сварки путем уменьшения времени срабатывания на включение. Поставленная цель достигается тем, что в схему ограничителя, содержащую тиристорный коммутатор в цепи питания сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, токоограничивающий элемент, включенный параллельно коммутатору, трансформатор тока в сварочной цепи, ко вторичной обмотке которого подключен усилитель низкой частоты, два триггера Шмидта, реле времени, при этом выход усилителя соединен со входом первого триггера Шмидта, первый выход последнего связан со входом реле времени, выход реле времени подключен ко входу второго триггера , второй выход последнего соединен со входом блока управления коммутатором, дополнительно введен инвертор, вход которого соединен со вторым выходом первого триггера Шмидта, а выход подключен ко входу блока управления коммутатором. На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит тиристорный коммутатор 1, блок 2 управления кол4мутатором 1, токоограничивающий элемент 3, блок 4 питания, трансформатор 5 тока в сварочной цепи, усилитель 6 низкой частоты, первый триггер 7 Шмидта, реле 8 времени, второй триггер 9 Шмидта, инвертор 10, который выполнен на транзисторе 11, резисторе 12 и стабилитроне 13, сварочный трансформатор 14, электрод 15 и свариваемую деталь 16. Входными зажимами 17 и 18 устройство подключается к сети. Первый триггер 7 Шмидта имеет транзисторы 19 и 20 и резисторы 21 и 22. Реле 8 времени выполнено на транзисторе 23, конденсаторе 24, резисторе 25 и диоде 26. Второй триггер 9 Шмидта включает транзисторы 27 и 28 и резистор 29.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на зажимы 17 и 18 все элементы схемы получают питание от блока 4. Сварочный трансформатор 14 получает питание через токоограничивающий элемент 3, поэтому напряжение в сварочной цепи снижено до допустимых значений. Напряжение на входе усилителя 6 низкой частоты отсутствует, поэтому нет синала на входе триггера 7. Последний на ходится в выключенном состоянии, 5.т.е. транзистор 19 закрыт, а транзитор 20 открыт. Реле 8 времени находится в исходном состоянии, когда транзистор 23 открыт, а конденсатор 24 заряжен. Транзистор 27 второго триггера 9 также открыт, а транзистор 28 закрыт. Напряжение на выходе второго триггера 9, снимаемое с резистора 29, равно О, что соответствует отсутствию сигнала на входе блока 2 управления тиристорным коммутатором 1. В этом режиме инвертор

10также не имеет на выходе напряжения, так как стабилитрон 13 закрыт ток базы транзистора 11 мал, и последний находится в выключенном состоянии. Такое состояние схемы может продолжаться сколь угодно долго.

При замыкании электрода 15 на свариваемую деталь 16 появляется ток в сварочной цепи, на выходе трансформатора 5 тока появляется сигнал, который усиливается усилителем 6. Транзистор 19 триггера 7 открывается, а транзистор 20 закрывается, что приводит к появлению сигнала, на входе реле 8, времени и исчезновению сигнала на входе инвертора10. При этом конденсатор 24 реле 8 времени разряжается через резистор 22, транзистор 19 ,диоды 26,и напряжение на конденсаторе 24 начинает уменьшаться по экспоненте. В это время при запирании транзистора 20 пробивается стабилитрон 13 инвертора 10, транзистор

11отпирается, подавая напряжение на вход блока 2 управления. Последний открывает тиристорный коммутатор 1, что приводит к подаче напряжения сети на первичную обмотку сварочного трансформатора 14. В сварочной цепи возникает ток сварки. Во время срабатывания инвертора 10 процесс разряда конденсатора 24 продолжается.

.При этом потенциал базы транзистора 23 повышается и при достижении определенной величины транзистор 23

.закрывается , что приводит к закрыванию транзистора 27 и открыванию транзистора 28. Триггер 9 опрокидывается. На резисторе 29 появляется напряжение от транзистора 28, т.е.

происходит дублирование сигнала на входе блока 2 управления.

В таком состоянии схема находится все время сварки.

При обрыве сварочной дуги пропадает сигнал на входе усилителя 6 низкой частоты и, соответственно, на входе триггера 7. При этом транзистор 19 закрывается, а транзистор 20 открывается. Транзистор 11 инвертора 10 закрывается, сигнал на его выходе

to пропадает, однако сигнал на входе блока 2 управления остается, так как транзистор 28 остается открытым.Конденсатор 24 начинает заряжаться через резистор 25 реле 8 времени и ре15зистор триггера 7. Потенциал базы транзистора 23 :понижается по закону экспоненты до тех пор, пока с определенной выдерх(кой времени транзистор 27 открывается, а транзистор 28 закрывается. Сигнал на входе бло20ка 2 управления пропадает, и тиристорный коммутатор 1 запирается, разрывая цепь питания сварочного трансформатора 14. Схема приходит в первоначальное состояние.

5

Ускорение срабатывания схемы на включение (увеличение быстродействия) происходит из-за того, что входной сигнал триггера 7 передается на вход блока 2 управления, минуя инерционDный элемент - реле 8 времени, так как время срабатывания транзистора 11 инвертора 10 значительно меньше, чем время разряда конденсатора 24 и время срабатывания транзисторов

5 23 и 27. Подключение инвертора 10 к выходу триггера 7, независимому от цепи разряда конденсатора 24, исключает влияние этой цепи на работу, инвертора 10,

0

Положительный эффект от применения предлагаемого устройства заключается в уменьшении времени включения устройства и, соответственно, в уменьшении влияния его на работу сварщика,что приводит к повышению

5 производительности труда последнего. Так, при чувствительности устройства к сопротивлению цепи электрод-деталь 120 Ом и времени включения 5,6 мс коэффициент надежности возбуждения

0 дуги равен 0,64. Применение предлагаемого устройства при той же чувствительности позволяет уменьшить время включения до 2,8 мс, при этом коэффициент надежности возбуждения

5 ДУГИ повышается до 0,82. Уменьшение числа попыток возбуждения дуги приводит к уменьшению, психофизиологической, нагрузки на сварщика, что в конечном итоге приводит к увеличению про0изводительности его труда.

. Формула изобретения

Ограничитель напряжения холостого 5 хода сварочного трансформатора, содержащий тиристорный коммутатор в . цепи питания сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, токоограничивающий элемент, включенный параллельно коммутатору, трансфогянатор тока в сварочной цепи, ко вторичной обмотке которого подключен усилитель низкой частоты, два триггера Шмидта, реле времени, при этом выход усилителя соединен со входом первого триггера Шмидта, первый выход последнего связан со входом реле времени, выход реле времени подключен ко входу второго триггера Шмидта, второй выход последнего соединен со входом блока управления коммутатором, отличающийс я тем, что, с целью снижения влияния ограничителя на процесс сварки путем у леньшения времени срабатывания на включение, в ограничитель введен инвертор, вход которого соединен со вторым выходом первого триггера Шмидта, а выход подключен ко входу блока управления коммутатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 50-8699, кл, В 23 К 9/10, 07,04,75.

2,Заявка ФРГ № 2504870, 0 кл, В 23 К 9/10, 1976,

3,Авторское свидетельство СССР да 647076, кл. В 23 К 9/10, 1974.

4.Тиристорный ограничитель напряжения холостого хода сварочных трансформаторов ТОНХ-6.-Икформацнонный листок f 83-78 Кемеровского межотраслевого территориального ЦНТИ, 1978 (прототип),