Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка Советский патент 1981 года по МПК B23K9/00 B23K9/09 

(54) УСТРОЙСТВО Для ДУГОВОЙ СВАРКИ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА Изобретение относится к дуговой электрической сварке плавлением, а именно к устройствам управления переносом металла и снижения его разбрызгивания при сварке в защитных газах, когда необходимо с высоким быстродействием осуществлять периодическое кратковременное снижение тока через дуговой промежуток. Известно устройство для дуговой сварки обеспечивающее коммутацию сварочного тока, содержащее силовой тиристор, который подключает сварочный источник питания к дуговому промежутку, коммутирующую емкость, вспомогательные тиристяры, систему управления тиристорами цепь заряда емкости-, при этом цепь заряда обеспечивает заряд емкости в исходное состояние после окончания коммутации сварочного тока, а заряд осуществляется посредством колебательного контура 1. Однако необходимость к началу каждой коммутации обеспечивать заряд емкости ограничивает частоту возможных срабатываний такого устройства и не позволяет осуществлять последовательные коммутации тока, интервалы времени между которыми меньще времени заряда, что особенно необходимо при управлении нестабильным про цессом сварки. Кроме того, наличие цепей заряда увеличивает габариты, повыщает сложность и снижает экономичность устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и результату я&;7яется устройство, содержащее, силовой тиристор, подключающий источник питания к дуговому промежутку, коммутирующую емкость, датчик момента коммутации и систему управления тиристорами, причем коммутирующая емкость периодически заряжается от специального источника через ограничивающее балластное сопротивление 2. Однако необходимость заряда емкости также ограничивает частотный диапазон известного устройства. При этом требуемая мощность источника заряда и балластного сопротивления (в зависимости от режима сварки и условий коммутации) может достигать I кВт, что вызывает необходимость дополнительного охлаждения элементов конструкции устройства, увеличивает его сложность и габариты, приводит к потерям энергии.

Цель изобретения - повышение быстродействия коммутации тока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дуговой сварки с коротки.ми замыканиями дугового промежутка, содержащем силовой тиристор, включенный между источником питания и дуговым промежутком, коммутирующие тиристоры, сопротивления и коммутирующий конденсатор, а также подключенные параллельно дуговому промежутку последовательно соединенные датчик момента коммутации и систему управления тиристорами, введен пороговый элемент, а коммутирующие тиристоры соединены по мостовой схеме и включены параллельно дуговому промежутку и силовому тиристору, причем коммутирующий конденсатор включен в диагональ тиристорного моста, тиристоры одной из диагональных ветвей которого защунтированы сопротивлениями, а параллельно коммутирующему конденсатору через пороговый элемент подключена система управления тиристорами.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит силовой тиристор 1, подключенный к сварочному источнику 2 и дуговому промежутку 3. Коммутирующий конденсатор 4 (обычно батарея бумажных конденсаторов емкостью (0,8-23102мкф), включен в диагональ тиристорного моста, составленного из вспомогательных тиристоров 5--8. Тиристоры одной из диагональных ветвей моста, например 5 и 7, защунтированы сопротивлениями Q и 10, величина каждого из которых не менеее 300..., 500 Ом.

Датчик 11 момента коммутации представляет собой логическое устройство, которое осуществляет непрерывный контроль за изменением мгновенных значений параметров режима сварки (падения напряжения на дуговом промежутке, величины тока и др.) и по заданному алгоритму формирует команду на начало ком.мутации сварочного тока.

Система 12 управления тиристорами формирует управляющие импульсы на открывание тиристоров. Для тиристоров 5-8 длительность управляющих импульсов не должна превыщать 10..., 15 мкс. Необходимость открывания конкретной диагонали моста целесообразно определять по полярности заряда емкости к началу коммутации. Например, если полярность соответствует указанной на схеме, то необходимо открывать тиристоры 6 и 8.

Пороговое устройство 13 выполнено на известных пороговых элементах. Оно срабатывает, когда напряжение заряда коммутирующей емкости 4 по абсолютной величине превышает уровень 10..., 15 В, величина которого определяется -экспериментально. Для предотвращения выхода из строя тиристоров мостовой схемы при их аварийно.м сквозном открывании, например 5 и 8 или 6 и 7, в устройство введен токовый автомат 14 защиты.

При закрытом силовом тиристоре i через дуговой промежуток протекает малый вспомогательный ток, определяемый цепочкой 15 и 16.

Предлагаемое устройство работает сле. дующим образом.

В исходном состоянии тиристор 1 открыт, тиристоры 5-8 закрыты. Конденсатор заряжается по цепи 2-9-4 -10-2 до напряжения источника 2, превышающего порог срабатывания устройства 13. Идет процесс сварки без коммутации. Сварочный ток

протекат по цепи 2-1-3-2.

При срабатывании датчика 11 момента коммутации система 12 управления открывает -тиристоры 6 и В. Напряжение на конденсаторе 4 через дуговой промежуток прикладывается встречно к силовому тиристору , по цепи 4-8-14-3 - 1-6-4, приводя к его закрыванию. Под действием энергии индуктивности сварочного источника 2 происходит перезаряд конденсатора 4 по цепи 2-6-4-8-14-2. Полярность становится противоположна той, что указана на чертеже. Для того, чтобы через дуговой промежуток вновь включить сварочный ток, осуществляют открывание тиристора 1 по управляющему электроду. При этом тиристоры 6 и 8 закрываются.

5 Величина емкости конденсатора 4 в зависимости от условий коммутации (прежде всего, от сварочного тока и индуктивности сварочного источника) подбирается таким образом, чтобы к окончанию перезаряда напряжение на конденсаторе по абсолютной

0 величине превышало порог срабатывания порогового устройства 13. Тогда при следующей коммутации открываются тиристоры 5 и 7, затем - вновь 6 и 8 и т. д.

Если в отдельных циклах вследствие нестабильности процесса сварки напряжение на конденсаторе по абсолютной величине ниже порога срабатывания устройства 13, то для повышения помехозаш,ищенности схемы и предотвращения сквозного открывания тиристоров очередная ком.мутация не будет разрешена до тех пор, пока в цепи 2-9-4-10-2 не произойдет дозаряд конденсатора 4 выше порога срабатывания устройства 13. В реальных условиях сварки доля подобных циклов обычно не превышает

2---5% от общего числа коммутаций.

Включение коммутирующего конденсатора по мостовой схеме позволяет значительно повысить быстродействие устройства. Так, допустимый интервал времени между окончанием одной и началом последующей коммутации снижается практически до нескольких МКС (против 1..., 3 мс при наличии цепей перезаряда),габариты устройства уменьшаются в 1,5-2 раза, устраняются потери энергии, возникавшие в цепях перезаряда емкости. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет у.меньшить разбрызгивание, повысить быстродействие при сварке в углекислом тазе короткой дугой, импульсно-дуговой сварке, а также устранить потери энергии в цепях перезаряда емкости. Формула изобретения Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, содержащее силовой тиристор, включенный между источником питаниг дуговым промежутком, коммутирующи иристоры, сопротивления и коммутирующий конденсатор, а также подключенные параллельно дуговому промежутку последовательно соединенные датчик момента коммутации и систему управления тиристорами, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия коммутации тока, в устройство введен пороговый элемент, а коммутнруюшие тиристоры соединены по мостовой схеме и включены параллельно дуговому промежутку и силовому тиристору, причем коммутирующий конденсатор включен в диагональ тиристорного моста, тиристоры одной из диагональных ветвей .моста защунтированы сопротивлениями, а параллельно коммутирующему конденсатору через пороговый элемент подключена система управления тиристорами. Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР jVg 5791 i2, кл. В 23 К 9/10, 24.03.76. 2.Авторское свидетельство СССР Ло 484055, кл. В 23 К 9/00. 25.07.73.