Устройство для сварки на переменном токе Советский патент 1982 года по МПК B23K9/06 

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к производству сварочных аппаратов, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при производстве ручной дуговой сварки, сварки под флюсом и сварки в среде защитных газов,-наиболее эффективно может быть применено при сварке в опасных условиях, где недопустимо высокое напряжение холостого хода сварочного аппарата.

Известно устройство для сварки на переменном токе от источника с жесткими внешними характеристиками, в первичную цепь сварочного трансформатора которого последовательно включены реактор и конденсатор. Резонансная .частота LC-контура близка к частоте питающей сети. Применение LC-контура позволяет существенно повысить коэффициент мощности устройства, снизить напряжение холостого хода и повысить устойчивость горения дуги 1.

Однако снижение напряжения холостого хода в таких устройствах до значений, оговариваемых стандартом на электробезопасность, не позволяет возбуждать дугу или обеспечить необходимый сварочный ток. При неблагоприятных начальных условиях в моменты подключения к сети возбуждения или обрыва дуги в устройствах-.с LCконтуром вследствие перенапряжений на переходном процессе возникает устойчивый феррозонанс, сопровождающийся сверхтоками и перенапряжениями на элементах. Это явление

10 приводит к аварии или срабатыванию защиты.

В случае длительного короткого замыкания, возникающего при замораживании электрода или по другим

15 причинам, ток в цепи стремится к очень большой величине. Падения напряжения на элементах возрастают. Величина этих напряжений превышает максимально допустимые. Это происхо20дит в том случае, если в цепи ЬС-кон тура преобладает индуктивное сопротивление, которое имеет нелинейный характер. Вследствие насыщения сердечника результирующее сопротивление

25 уменьшается, становится равным емкостному и схема входит в устойчивый феррорезонансный режим.

Кроме того, при случайном уменьшении сопротивления дугового проме30жутка (длина дуги, падение капли

и т.п.) увеличивается скорость нарастания сварочного тока, т.е. процесс обладает параметрической положительной обратной связью, что недопустимо по условиям устойчивости горения дуги (отсутствие саморегупирования) .

Индуктивный характер контура способствует возникновению высокого уровня радиопомех в сети. Это происходит вследствие лавинообразного потребления тока при флюктуациях дуги.

Цель изобретения - повьлиение надежности работы путем одновременного снижения напряжения холостого хода и предотвращения феррорезонанса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены схема совпадения и дополнительная обмотка включенная последовательно и согласно с первичной обмоткой трансформатора, при этом свободный конец дополнительной обмотки подключен к одной из входных клемм трансформатора через ключ, управляющий вход ключа соединен с выходом схемы совпадения, разрешающий вход которой подключен к указанной клег-гме трансформатора, а запрещающий - к выходу датчика сварочного тока.

Величина емкости-конденсатора и икдуктивностей трансформатора подобраны в таком соотношении, чтоемкостное сопротивление кораденсатора меньше суммы индуктивных сопротивлений намагничивания и рассеяния первичной обмотки, т.е. на холостом ,ходу, но больше суглмы индуктивных сопротивлений рассеяния первичной и вторичной обмоток, т,е, при сварке.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Устройство содержит трансформато 1, Г ереключатель 2, конденсатор 3,дополнительную обмотку 4, ключ 5, схему б совпадения и датчик 7 сварочного тока.

Первичная обмотка трансформатора 1 через переключатель 2 соединена с конденсатором 3 и образует с ним последовательный Д-С-контур, Последовательно согласно с первичной обмоткой трансформатора 1 включена дополнительная обмотка 4,

Между обкладкой конденсатора 3, подключенной к сети и конечньгм вывойам дополнительной обмотки 4 трансформатора 1, установлен ключ 5 например симистор. Управляющий вход ключа 5 соединен с выходом схемы б совпаденияf обеспечивающей управление ключом 5 сигналом напряжения сети п|зи отсутствии запрещающего сигнала 7 сварочного тока.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства в сеть на холостой, ход сварочный ток отсутствует и с выхода датчика 7 сварочного тока на запрещающий вход схемы б совпадения сигнал не поступает. Таким образом, ключ 5 через схему 6 совпадения отпирается сигналом напряжения сети.

Через открытый ключ 5 первичная обмотка трансформатора 1 вместе с дополнительной обмоткой 4 оказываетс подключенной к сети. Соотношение полного количества витков первичной цепи трансформатора и количества витков вторичной обмотки определяется требованием техники безопасности Поскольку сопротивление конденсатора 3 относительно сопротивления клгача 5 велико, подключение его к одному из отводов первичной обмотки через переключатель 2 практически не оказывает влияния на значение напряжения холостого хода. Кроме того, шунтирование конденсатора 3 ключом 5 с частью первичной обмотки трансформатера 1 и дополнительной обмотки 4 исключает возможность возникновения феррорезонанса.

Энергоемкость устройства накладывает определенные требования У: величинам емкости конденсатора и индуктивностям трансформатора. Минимальное значение величины емкости конденсатора и индуктивностей трансформатора определяется из условий обеспечения максимального сварочного тока. Максимальное значение величины емкости конденсатора определяется из условия обеспечения емкостного характера результирующего сопротивления контура.

Поскольку величина емкости конденсатора определена, из условия максимально допустимого токавхолостого хода определяется наименьшая сумма индуктивных сопротивлений намагничивания трансформатора с рассеяния первичной обмотки.

Следовательно, на холостом ходу преобладает индуктивное сопротивление.

В начале возбуждения дуги трансформатор 1 работает в режиме короткого замыкания. Сигнал с выхода датчика сварочного тока поступает на запрещающий вход схемы б совпадения, ключ 5 запирается. Первичная обмотка трансформатора 1 в соответствии с положением переключателя 2 оказывается включенной всеть через конденсатор 3. Так как конденсатор 3 и индуктивность первичной обмотки трансформатора 1 образуют последовательный А.С-КОНТУР с частотой, близкой к частоте питающей сети, напряжение на Первичной обмотк® значительно поВ1лиается, сердечник трансформатора насыщается. Насыщение сердечника приводит к уменьшению индуктивного сопротивления цепи намагничивания, которая шунтирует индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки .

Следовательно, ток короткого замыкания, определяемый разностью индуктивного и емкостного сопротивлений контура, ограничен. Перенапряжений на элементах не возникает„ При возбуждении дуги происходит отрыв электрода от изделия, на вторичной обмотке трансформатора 1 обеспечивается напряжение, необходимое для поддержания дуги. Сигнал датчика 7 сварочного тока поддерживает ключ 5 в закрытом состоянии.

Преобладание емкостного сопротивления в цепи контура способствует саморегулированию величины сварочного тока за счет нелинейного характера результирующего индуктивного сопротивления трансформатора 1. Случайное возрастание сварочного тока приводит к увеличению результирующего сопротивления контура, ток уменьшается. При случайном уменьшении сварочного тока результирующее сопротивление контура уменьшается, ток возрастает.

Преббладание емкостного сопротивления над индуктивным обеспечивает стабилизацию сварочного тока. При этом достаточно высокое напряжение повторного возбуждения дуги способствует стабильности процесса горени Кривая напряжения на дуге не имеет ярко выраженных пиков зажигания, имеющих большой частотный спектр. Это значительно снижает уровень радиопомех. Кроме того, наличие- в цеп большой емкости для питающей сети является защитным фильтром.

При обрыве дуги сигнал с выхода датчика 7 сварочного тока отсутствует, ключ 5 открывается, схема переходит в режим холостого хода,

В качестве датчика тока можно использовать любой измерительный трансформатор тока. Ключ5 может быть собран на симисторе либо на двух встречно-параллельно включенных тиристорах.

Данное.изобретение найдет применение в разработке малогабаритных трансформаторов для ручной дуговой сварки в условиях слаботочных электрических сетей.

Формула изобретения

Устройство для сварки на переменном токе, содержащее трансформатор с переключателем количества витков первичной обмотки, конденсатор, образующий с первичной обмоткой последовательный контур с собственной частотой колебаний, близкой к частот питающей сети, и электрически соединенные датчик сварочного тока и ключ отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы путем одновременного снижения напряжения холостого хода и предотвращения феррорезонанса, в устройство введены схема совпадения и дополнительная обмотка, включенная последовательно и согласно с первичной обмоткой трансформатора, при этом свободный конец дополнительной обмотки подключен к одной из входных клемм транформатора через ключ, управляющий вход ключа соединен с выходом схемы совпадения, разрешгиощий вход которой подключен к указанной клемь1е трансформатора, а запрещающий - к выходу датчика сварочного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 548960, кл. В 23 К 9/06, 1976.