Система питания для многопостовой дуговой сварки Советский патент 1983 года по МПК B23K9/00 

Изобретение относится к дуговой сварке и, в частности, к системе питания для многопостовой сварки, преимущественно на переменном токе.

Многопостовая сварка, имеющая существенные эксплуатационные преи / щества перед однопостоэой сваркой, представляет большой практический интерес для потребителей. Однако применение многопостовой сварки на переменном токе в настоящее время весьма ограничено (практически отсутствует) из-за серьезных недостатков известных систем питания.

Известны системы питания для многопостовой сварки на переменном токе содержащие общий источник питания - силовой трансформатор, распределительные шинопро&о щ переменного тока и постовые регуляторы.

В качестве постовых регуляторов могут использоваться дроссели с регулируе1Уйм врздушным зазором Cl дроссели, насыщения | 2, тиристоЕИД, включенные встречно-параллельно и шунтирова нные дросселем с воздушным зазором ЗЗ.

Однако данным системам для многопостовой сварки на переменном то

ке присущи невысокйе СВарсгчгныегтг эксплуатационные характеристики. Так во всех известных системах .форма кривой сварочного тока сильно искажена, невозможно получить благоприятную для сварки прямоугольную форму тока, регулировать частоту сварочного тока с целью выбора оптимсшьной, компенсировать и регулировать постоянную составляющую тока; трудно или невозможно обеспе-. чить пульсирующие и импульсные режимы.

(Из-за высокого индуктивного со15 противления длинных магистралей

(распределительных шииопроводов) переменного тока, трудно обеспечить на постах стабилг ное напряжение при включении других постов и следова20тель но, независимость работы постов друг от друга.

Кремле того, постовые регуляторы в данных устройствах громоздки, так как работают на низкой частоте (50 Гц)..

Наиболее близкой к изобретению является система питания, в которой в качестве общего источника питания применён силовой трансформатор с

распределительным шинопроводом переменного тока, а в качестве постового регулятора - дроссели с воэдуыным зазором 43.

Известному устройству также присущи указанные неоюстатки и, кроме того, - невозможность дистанционного регулирования тока и низкая надежность, обусловленная подвижными сердечниками дросселя.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет выбора оптимальной частоты сварочного тока импульсных режимов сварки и исключения влияния постов друг на друга.

Поставленная цель достигается тем, что в системе питания для многопостовой дуговой сварки, преимущественно на переменном токе, содержащей общий источник питания, распределительные шинопроводы и постовые регуляторы, общий источник питания выполнен на двухполярном выпрямителе с нулевой точкой, а постовые регуляторы выполнены на низкочастотных, и высокочастотных полупроводниковых ключах, обратных ключах и двухобмоточном дросселе, при этом общий источник питания соединен трехпроводными шинопроводами постоянного тока с постовыми регуляторами, а его первый вход соединен с плюсовым шинопр.оводом и через высокочастотный и низкочастотный ключи и обмотки дросселя - с вторым входом постового регулятора, который соединен с минусовым ыинопроводом, причем точка соединения высокочастотного и низкочастотного ключей через обратные ключи доединена с третьим входом постового регулятора, который соединен о нулевым шинопроводом.

На фиг. 1 представлена схема системы питания; на фиг. 2 - временны характеристики сварочного тока в режиме симГ/1ётричного (о) и-несимметричного (J) переменного тока, а также в режиме импульсного знакопостоянного тока () прямой и обратной полярности, который может быть также получей от предлагаемой системы питания.

Система питания (фиг.1) содержит общий источник питания 1, выполненный на двухполярном выпрямителе с нулевой точкой, трехпроводный рас-т пределительный шинопровод 2 (+), 3(0) и 4(-).и постоянные регуляторы 5 - 7. В каждый постовой регулятор включены высокочастотные ключи 8 и 9, низкочастотные ключи J.O и 11, обратные ключи 12 и 13, двухобкоточный дроссель 14 с обмотками 15 и 16, датчики тока 17 и 18, элементы сравнения сигнала задания с сигналом датчиков тока 19 и 20, блок управления низкочастотными ключами 21 и блок управления высокочдстотными ключами 22 к выходным зажимам регулятора 23 и 24 подключены электрод 25 и изделие 26 (сварочная дуга).

Устройство работает следующим образом.

Блок управления 21 дает команду на поочередное включение одного из. низкочастотных ключей (определяет длительность полупериодов сварочног тока) и дает через блок управления 22 разрешение на работу соответствующего высокочастотного ключа. Блок управления 22 задает максимальное и минимальное значение тока одного и другого полупериодов.

При подаче с блока управления

21команды на включение низкочастотного ключа 10 и разрешения на блок

22на включение высокочастотного ключа 8, ключи 8 и 10 замыкаются,

и начинается нарастание тока обратной полярности по цепи: зажим + выпрямителя 1, ключ 8, датчик тока 17, низкочастотный ключ 10, обмотка 15 дросселя 14, сварочная дуга (зажим регулятора 24, электрод 25, изделие 26, зажим регулятора 23), зажим О выпрямителя 1.

При достижении током дуги максимального значения, заданного блоком 22, элемент сравнения 19 дает команду на отключение ключа 8. Энергия, накопленная дросселем 14 во время импульса напряжения, поддерживает сварочный ток по цепи: обмотка 15 дросселя, дуга, ключ 12, датчик тока 17, ключ 10. При спаде тока от заданного минимального значения элемент сравнения дает команду на включение ключа 8, при этом снова начинается нарастание тока до заданного значения. Такой процесс пульсации тока обратной полярности продолжается до окончания установленой длительности полупериода сварочного тока.

Смена полярности производится по команде блока 21; при этом сигнал задания величины сварочного тока обратной полярности блоком 22 отключается с элемента 19, а на элемент 20 подается сигнал задания величины сварочного тока прямой поТ1ярности. Ключ 8 размыкается, а ключ 9 замыкается. Одновременно поступает сигнал на включение ключа 11 и отключение ключа 10. Нарастающий ток прямой .полярности проходит по обмотке 16 дросселями наводит в обмотке 15 ЭДС, способствуюшую быстрому отключению ключа 10. Энергия, накопленная в дросселе в полупериод обратной полярности, трансформируется в обмотку 16, обеспечивая быструю смену полярности сварочного тока. Начинается процесс пульсации тока прямой полярности от минимального до максимально го заданного зна чения. В зависимости от значения дли тельности тока прямой полярности t и тока обратной полярности top , а также от соотношения пороговых значений тока прямой полярности /доксп IIVVUH пп пороговых значений тока обратной полярности l vaKcon . ммноп могут быть получены как симметричный режим переменного тока (фиг.2а) так и любые вариации несимметричного режима (фиг. 2б). При необходимости получения знакопостоянного пульсирующего с низкой частотой (фиг. 2в) или постоянного тока дуги той или иной полярности блок управления 21 формирует разрешающий сигнал на одном низкочастотном ключе (10 или 11) и через блок 22 на одном высокочастотном ключе (8 или 9). При этом пороговые значения тока импульса 1, wvHHM и тока паузы мин.ц. задаются блоком управления 22, а длительность импульса тока t и паузы тока tf, - блоком 21.. . Предложенное устройство обеспечивает по сравнению с известными возможность широкого внедре,ния многопостовой сварки на переменном токе, так как оно свободно от всех не достатков, присущих известным системам многопостовой сварки на.переменном токе. Наличие в устройстве шинопроводов постоянного тока исклю чает большое падение напряжения в них, а-следовательно, взаимное влияние работы постов друг на друга, и позволяют производить сварку на постоянном токе от традиционных регуляторов (например балластных реостатов) . При этом достигается существенно повышение сварочных свойств, так ка можно получать прямоугольный переменный ток, выбирать оптимальную ча стоту, регулировать и компенсировать постоянную составляющую, независимо регулировать длительность амплитуду и глубину пульсации полу волн тока прямой и обратной поляр ности, а также получать импульсные и пульсирующие режимы, вследствие того, что регулирование производит ся на высокой частоте. Предлагаемое устройство обеспечивает снижение материалоемкости, так как дроссели работают на высокой частоте, универсальность системы для сварки на переменном токе и знакопостоянном токе прямой и обратной полярности. ФЬрмула изобретения Система питания для многопостовой дуговой сварки, преимуществе«нд на переменном токе, содержащая общий источник питания, распределительные шинопроводы и постовые регуляторы, отличающаяся тем, что, с целью повшиения качества сварного соединения за счет выбора оптимальной частоты сварочного тока импульсных режимов сварки и исключения влияния постов друг на друга, о&ций источник питания выполнен на двухполярном выпрямителе с нулевой точкой, а Постовые регуляторы выполнены на низкочастотных и высокочастотных полупроводниковых ключах, обратных ключах и двухобмоточном дросселе, при этом общий источник питания соединен трехпроводными шинопроводами постоянного тока с постовыми регуляторами, а его первый вход соединен с плюсовым шинопроводом и через высокочастотный и низкочастотный ключи и обмотки дросселя - с вторым входом постового регулятора, который соединен с минусовым шинопроводом, причем точка соединения высокочастотного и низкочастотного ключей через обратные ключи соединена с третьим входом постового регулятора, который соединен с нулевым шинопроводом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рабинович И.Я. Оборудование для дуговой электрической сварки. - . Источники питания. М., Машгиз, 1958, с. 117. 2.Патон Б.Е.. Лебедев В.К. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки. М., Машиностроение, 1966, с. 190. 3.Белинский С.М. и др. Оборудование для сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов. Л. Энергия, -1975, с. 52. 4.Рабинович И.Я. С)борудование для дуговой электрической сварки. Источники питания. М.; Машгиз, 1958, с. 183 (прототип).

i :

Incutc. лп.

1ниН.0Л

а) о

Irtunn iHQn.aj

6

JSSTф1/г.2