Устройство для сварки переменным прямоугольным током

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПЕРЕМЕННЫМ ПРЯМОУГОЛЬНЬМ ТОКОМ, содержащее источник постоянного тока с крутопадающей внешней характеристикой , к которому через дроссель подключен тиристорный инвертор со схемой управления и конденсатор, о тл и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет повышения эластичности дуги, в него введены зарядный диод и разрядная цепь, состоящая из последовательно соединенных .стабилитрона и резистора, которая включена параллельно зарядному диоду, & анод кото того-соединен с выводом дросселя, а катод через конденсатор с выводом источника постоянного тока. i ,0 . ni сд If о: i i L n . -rr

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

И9> Ю

3(59 В 23 К 9/00

В рт цр= q q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3537929/25-27 (22) 12.01.83 (46) 30.06.84, Бюл. N 24 (72) А.Ф. Князьков, А.С,Киселев и В.И.Зуев (71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С;M.Кирова (53) 621.791.75 (088.8) (56) 1. Патент США N - 4180720, кл. 219-130, опублик. 1979.

2. Патент Японии N 52-46901, кл. В 112.2 опублик. 1977, 3. Патент Японии N 52-42537, кл. I2 В 112.2, опублик. 1977 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПЕРЕМЕННЫМ ПРЯИОУГОЛЬНЫИ ТОКОИ, содержащее источник постоянного тока с крутопадающей внешней характерис: тикой, к которому через дроссель подключен тиристорный инвертор со схемой управления и конденсатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет повышения эластичности дуги, в него введены зарядный диод и разрядная цепь, состоящая из последовательно соединенных стабилитрона и резистора, которая включена параллельно зарядному диоду, анод которого-соединен с выводом З дросселя, а катод через конденсатор — уу с выводом источника постоянного тока. МФ

1100056

10 !

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для плазменной, микроплазменной и аргонно-дуговой сварки неплавящнмся электродом алюминиевых сплавов переменным прямоугольным током.

Известен источник питания для сварки переменным прямоугольным током (1) .

Данный источник питания обладает недостаточно высокими технико-эконо. мическими и массогабаритными показателями, так как в нем используются два выпрямительных блока, один из которых подключается к дуге на время протекания в сварочной цепи тока обратной полярности и замыкается накоротко на время протекания в сварочной цепи тока прямой полярности. Эластичность дуги при этом определяется параметрами сглаживающих фильтров в цепи выпрямительных блоков.

Известно устройство для дуговой сварки на переменном прямоугольном токе j2) .

Недостатком такого устройства является то, что для надежного возбуждения дуги при смене полярности сварочного тока используется дополнительный источник постоянного тока с высоким напряжением холостого хода, что противоречит требованиям по электробезопасности и ухудшает массогабаритный показатель, а наличие конденсатора в цепи постоянного тока на входе инвертора снижает эластичность дуги. !

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для дуговой сварки переменным прямоугольным током, содержащее источник постоянного тока, дроссель и конденсатор в цепи постоянного тока, тиристорный инвертор и схему . управления $3) .

Недостатком данного устройства является то, что в процессе горения дуги конденсатор, подключенный к цепи постоянного тока на входе инвертора, шунтирует нагрузку — свароч ную дугу и, следовательно, при возмущениях по длине дуги, что характерно для ручной сварки, часть энергии дросселя, необходимой для поддержания условий горения дуги, поглощается конденсатором. Такое взаимное расположение дросселя, конденсатора и электрической дуги в сварочной цепи уменьшает коэффициент устойчивости системы источника питания — дуга и, следовательно уменьшает эластичность дуги. При этом повышается вероятность случайных обрывов дуги в процессе сварки.

Цель изобретения — повьппение качества сварного соединения за счет повышения эластичности дуги.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сварки переменным прямоугольным током, содержащее источник постоянного тока с крутопадающей внешней характеристикой, к которому через дроссель подключен тиристорный инвертор со схемой управления и конденсатор, введены зарядный диод и разрядная цепь, состоящая из последовательно соединенных стабилитрона и резистора, которая включена параллельно зарядному диоду, анод которого соединен с выводом дросселя, а катод через конденсатор — с выводом источника постоянного тока.

На фиг. 1 изображена схема устройства для сварки переменным прямоугольным током; на фиг. 2 — эпюры напряжений на дуге и конденсаторе.

Устройство для сварки переменным прямоугольным током содержит источник 1 постоянного тока с крутопадающей внешней характеристикой, тиристорный инвертор, состоящий из тиристоров 2-5 коммутирующих устройств

6-9, выход которого подключен к электроду 10 и свариваемому изделию 11, а вход — к источнику 1 постоянного тока через дроссель 12, конденсатор 13, подключенный к цепи постоянного тока (на входе инвертора) через зарядный диод 14 и разрядную цепочку, состоящую из последовательно соединенных стабилитрона 15 и резистора 16, и схему 17 управления.

На фиг. 2 представлены эпюры напряжений на дуге U+.и конденсаторе

Uj где U, U — напряжение дуги соответственно прямой и обратной полярности при заданной длине дуги, П вЂ” напряжение дуги прямой полярf1 ности в момент возбуждения при увели- ченной длине дуги, U„„- напряжение холостого хода источника постоянного тока, U — напряжение стабилизации стабилитрона, t„ — момент отклю1 100056

35 чзния сварочного тока обратной полярности; t2 — момент возбуждения дуги прямой полярности при заданной длине дуги, t> — момент отключения тока прямой полярности, t — начало

5 уменьшения длины дуги, tg — начало увеличения длины дуги, 16 — момент возбуждения дуги при увеличенной длине дуги, t — момент погасания дуги.

Устройство для сварки переменным прямоугольным током работает следующим образом.

В начальный момент горит дуга обратной полярности, при этом сварочный ток протекает по цепи: плюс источника 1 постоянного тока, дроссель

12, тиристор 2,,дуга между электродом 10.и свариваемым изделнем 11, тиристор 4, минус источника 1 постоянного тока.

По истечении времени горения .дуги обратной полярности (фиг. 2, момент, ) со схемы 17 управления подаются сигналы на коммутирующие устройства 6 и 8. При этом тиристоры

2 и 4 пеоеходят в непроводящее состояние и отключается ток нагрузки— сварочной дуги. В это время конденсатор 13 через зарядный диод 14 заряжается до высокого напряжения за счет энергии, накопленной в дросселе 12.

По истечении времени, необходимого для надежного выключения тиристоров 2 и 4, со схемы 17 управления подаются сигналы на тиристоры 3 и 5. При этом последние пере— ходят в проводящее состояние и, следовательно, конденсатор 13, за40 ряженный до высокого напряжения, подключается через резистор 16, стабилитрон 15 и тиристоры 5 и 3 к сва риваемому изделию 11 и электроду 10, что способствует возбуждению дуги.

При возбуждении дуги прямой полярное- ти (фиг.2,момент,) конденсатор 13 че,рез резистор 16,стабилитрон 15 и тиристоры 5 и 3 разряжается на дугу до напряжения,равного сумме напряжения дуги и напряжения стабилизации 15,а сварочный ток протекает по цепи:плюс источника 1 постоянного тока,дроссель 12,тиристор

5,дуга между свариваемым изделием 11 и электродом 10,тиристор З,минус источника 1 постоянного тока. I

По истечении времени горения дуги прямой полярности (фиг. 2, момент t ) со схемы 17 управления подаются сигналы на коммутирующие устройства

7 и 9. При этом тиристоры 3 и 5 переводят в непроводящее состояние и отключается ток нагрузки — сварочной дуги. В это время конденсатор 13 через зарядный диод 14 заряжается до высокого напряжения за счет энергии, накопленной в дросселе 12.

По истечении времени, необходимого для надежного выключения тиристоров 3 и 5 со схемы 17 управления подаются сигналы на тиристоры 2 и 4.

При этом последние переходят в проводящее состояние и, следовательно, конденсатор 13, заряженный до высокого напряжения, подключается через резистор 16, стабилитрон 15 и тиристоры 2 и 4 к электроду 10 и свариваемому изделию 11, что способствует возбуждению дуги.

При возбуждении дуги обратной полярности конденсатор 13 через резистор 16, стабилитрон. 15 и тиристоры 2, 4 разряжается на дугу до напряжения, равного сумме напряжения дуги и напряжения стабилизации стабилитрона 15, а сварочный ток протекает по цепи: плюс источника 1 постоянного тока, дроссель 12, тиристор 2, дуга между электродом 10 и свариваемым изделием 11, тиристор 4, минус источника 1 постоянного тока.

Затем все процессы, описанные выше, повторяются.

В случае уменьшения длины дуги в процессе сварки (фиг. 21момент t4)7 что приводит к уменьшению напряжения дуги, напряжение на конденсаторе 13 также уменьшается на величину изменения напряжения дуги.

Резкое увеличение длины дуги в процессе горения (фиг. 21момент "- -" - .гдето, нимальное напряжение дуги, что исключает потребление конденсатором 13 энергии дросселя 12 даже при достижении напряжением дуги значения, ! 100056 равного напряжению холостого хода источника -питания. Эластичность дуги в данном случае значительно возрастает, так как вся энергия дросселя 12 используется для поддержания

t условий горения дуги.

При непрерывном увеличении длины дуги в процессе сварки напряжение на конденсаторе 13 в соответствующей части периода переменного прямоуголь10 ного тока определяется напряжением дуги в момент возбуждения (фиг. 2, момент 16 ). Когда длина дуги достигает критического значения, при котором напряжение дуги равно напряжению холостого хода источника 1 постоянного тока (фиг. 2 момент17 ) дуга гаснет и, следовательно, отключается ток в сварочной цепи, а энергия, накопленная дросселем 12, поглощается конденсатором 13.

Пример. Определяют разрывную длину дуги переменного прямоугольного тока, горящей в среде аргона между вольфрамовым электродом и массивной пластиной из сплава АИг6 при напряжении холостого хода источника питания 60 В, начальном токе

15 А, расходе защитного газа 5 л/мин, н емкости конденсатора в цепи постоянного тока 450 мкФ.

В случае подключения конденсатора непосредственно к цепи постоянного тока (как в устройстве-прототипе) разрывная длина дуги составляет

9,6 мм (среднее значение.из 10 опытов) .

В случае подключения конденсатора к цепи постоянного тока через зарядный диод и разрядную цепочку, состоящую из последовательно соединенных резистора (Р=10 Ом) и стабилитрона (U< = 48 В), разрывная длина дуги составляет 17, 2 мм.

Проведенные испытания показали, что введение дополнительных элементов (зарядного диода и разрядной цепочки, состоящей из последовательно соединенных резистора и стабилитрона) в предлагаемое устройство исключает в процессе горения дуги шунтирующее действие конденсатора и, следовательно, вся энергия дросселя расходуется ьля поддержания тока в сварочной цепи, что позволяет производить сварочные работы в различных условиях, не опасаясь случайных обрывов дуги, снизить квалификацию сварщика и повысить производительность сварки легких сплавов малых толщин, 1100056

Составитель Г.Чайковский

Редактор И. Ковальчук Техред T.Ìàòo÷êà Корректор А.Ильин

Заказ 4465/11. Тираж 1037 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4