Устройство для дуговой сварки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (g11 4 В 23 К 9/00, 9/10

ГЮСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ы ., Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4064686/25-27 (22) 05.05.86 (46) 23.03.88. Бюл. 11 (7 1) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) И.В.Пентегов, Е.П.Стемковский, Д.А.Шейковский, В.А.Легостаев и А.A.Áîëîòàåâ (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1147531, кл. В 23 К 9/00, 1982. (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к источникам питания для импульсно-дуговой электросварки и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и

КПД устройства. Устройство содержит исто ник питания с буферным конденсатором на его выходе, индуктивный накопитель энергии (ИНЭ) с отводами от обмотки, ключ, блок управления и два диода. Часть обмотки ИНЭ является общей для зарядного и разрядного токов.

В случае протекания, например, зарядного тока по всей обмотке разрядный ток, определяемый запасенной энергией в ИНЭ, протекает в части этой же обмотки через диод. Это позволяет выполнить обмотку ИНЭ с меньшим числом витков, а значит, уменьшить расход меди, что соответственно позволит выбрать сердечник для ИНЭ с меньшим размером окна. Уровень напряжения на дуговом промежутке при обрыве дуги можно выставить любым (не превышая напряжения, допускаемого по технике безопасности), попобрае соотеетстеен- (/) но число витков рекуперационной секции обмотки ИНЭ. Рекуперацня энергии С в буферный конденсатор увеличивает

КПД устройства. 1 э.п, ф-лы, 5 ил.

1382611

Изобретение относится к источникам питания для дуговой сварки.

Цель изобретения — улучшение масссгабаритных показателей и КПД устройства.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для дуговой сварки для случая, когда источник питания через ключ и первый диод под- 10 ключен к части обмотки индуктивного накопителя энергии (ИНЭ), причем диод катодом подсоединен к отводу от средней части обмотки; на фиг.2 график изменения тока через дуговой !5 промежуток; на фиг.3 — принципиальная схема устройства для дуговой сварки для случая, когда источник питания через ключ подключен к отводу от средней части обмотки, а первый диод 20 своим катодом — к одному концу обмотки ИНЭ, на фиг.4 — график изменения тока через дуговой промежуток в устройстве по схеме на фиг.3, на фиг.5 — принципиальная схема устрой- 25 ства для дуговой сварки для случая выполнения ИНЭ с возможностью изменения количества витков между его выгогами.

Устр..г ство для дуговой сварки 30 (фиг. 1) содержит источник 1 питания, с ферный конденсатор 2, ИНЭ 3, ключ

4, блок 5 упр, н..:ения, первый б и втор,1 7 диоды, дуговой промежуток 8, " pi ÷Ðм неj)вый полюс 9 и ТОчника 1 пи- 35 тания через ключ 4 подсоедчнен к одном и= выводов 10 ИНЭ 3. Катод диода б подсоединен к отводу 11 ИНЭ 3, з отвод 12 через диод 7 связан с полюсом 9 источника питания. Второй вы- 40 вод 13 сбмотки ИНЭ 3 через дуговой промежуток связан с вторым полюсом ис точника питания, который соединен такк и с анодом диода б.

На графике (фиг.2) участок 14 на интервале с,-Г соответствует про.еканию тока через секцию 10-13 ИНЭ

3 и дуговой промежуток, а участок 15

«.а интервале -t — через секцию

1! — 13 ИНЭ 3 и дуговой промежуток.

Уст!.ойство (фиг.3) содержит источ50 кик 1 питания, буферный конденсатор

?, ИНЭ 3, ключ 4, блок 5 управления, первьгй 6 и второй 7 диоды, дуговой промежуток 8, причем первый полюс 9

55 источника 1 IlHTàêèÿ через ключ 4 подсоединен к отводу 11 от средней части обмотки ИНЭ 3, второй полюс исто :ика 1 питания подсоединен к выводу 10 обмотки через диод 6, дуговой промежуток 8 подключен к другому вы" воду 13 обмотки ИНЭ 3 и аноду диода

6 причем отвод 12 через диод 7 соединен с полюсом 9 источника 1 питания.

На фиг.4 приведен график изменения тока через дуговой промежуток в устройстве по схеме фиг.3. Участок

16 графика — ток через секции 11-13 обмотки ИНЭ 3, участок 17 графика— ток через секции 10-13 обмотки ИНЭ 3.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

В установившемся режиме в момент времени t< (фнг,2) дуга возбуждена и блоком управления включается ключ

4 и запирается диод 6. При этом по цепи первый полюс 9 источника 1 питания — ключ 4 — вся секция 10-13 ИНЭ

3 — дуговой промежуток 8 — второй полюс источника 1 питания протекает ток IA, обеспечивающий горение дежурной дуги. При этом происходит заряд

ИНЭ 3 от источника 1 постоянного напряжения, ток 1д через дуговой промежуток 8 увеличивается (участок 14 на фиг,2). В момент времени t ключ

4 размыкается. Эа счет взаимной индукции (между секциями 10-13 и 1113) в секции 11 — 13 ИНЭ 3 наводится

ЭДС самоиндукции, прикладываемая через дуговой промежугок 8 к диоду 6 в прямом направлении.

Диод 6 отпирается и ток перебрасывается в секцию 11-13. Так как индуктивность секции 11 — 13 меньше, чем секции 10-13, а энергия, запасенная в магнитном поле ИНЭ 3, мгновенно измениться не может, тс ток I> в секции 11-13 увеличивается (участок 15 на фиг.2) пропорционально Отношению витков W> (секции 10-13) к виткам И (секции 11-13) I„ = I> W,/W и протекает по цепи: вывод 13 ИНЭ 3 — дуговой промежуток 8 — диод 6 — отвод

11 ИНЭ 3. При этом запасенная энергия рассеивается на дуговом промежутке 8, ток I ь уменьшается (учас сок 15 на фиг,2). В момент t> снова включается ключ 4 и запирается диод 6, ИН .! 3 снова заряжается до момента времени t4. Далее выключается ключ 4 и схема работает аналогично. Изменяя моменты времени t, t и t» можно регулировать частоту и скважность импульсов тока через дугу.

1382611

При обрыве дуги напряжение на выходе и соотв тственно на секции 11 — 12 обмотки ИНЭ 3 увеличивается, прикладываясь к диоду 7 в прямом направггении. Диод 7 отпирается и ток, определяемый оставшейся в этот момент запасенной энергией магнитного полз

ИНЭ 3, замыкается по цепи: отвод 1" диод 7 — буферный конденсатор 2 — !0 диод 6 — отвод !1 обмотки ИНЭ 3, При этом запасенная энергия рекуперирует в буферный конденсатор. Напряжение рекуперации Н,, определяющее максимально возможное напряжение на дуго- !5 вом промежутке, не превышает величины р По W Wp, где Uo — напряжение на конденсаторе 2; W — число витков секции 11-13 обмотки ИНЭ 3 W — чисt ло витков в секции 11-12, 20

Устройство (фиг. 3) работает следующим образом.

В установившемся режиме в момент

Сг (фиг.4) дуга возбуждена и блоком

5 управления включается ключ 4, при 25 этом диод 6 запирается. По цепи 9—

4 — 11 — 13 — 8 — (†)1 протекает ток

I<, величина которого пропорциональна отношению витков W секции 10- i i к виткам W секции 11-13 30 в 4

При этом происходит заряд ИНЭ 3 от источника 1 питания, ток I ц через дуговой промежуток увеличивается (участок 16 на фиг.4). В момент времени t ключ 4 отключается. 3а счет

35 г взаимной индукции между секциями 1013 и !1-13 в секции 10-l3 наводи ;i

ЭДС самоиндукции, ::рикладьгваемая ч=— рез дуговой промежуток 8 к диоду 6 в прямом направлении. Диод 6 отпирается и ток перебрасывается в секцию

10-13. Так как индуктивность секции

10-13 больше, чем секции 11 — 13, а энергия, запасенная в магнитном поле

ИНЭ 3, мгновенно измениться не может, ток I4 в секции 10- 13 уменьшается пропорционально отношению витков W, (секции 11-13) к виткам W (секции

10-1 3) I — ?и ° Ы /С4

А

Протекая по цепи 13 — 8 — 6 — 10, этот ток обеспечивает горение дежурной дуги. Изменяя моменты времени г.! и t, можно регулировать частоту и скважность импульсов тока через дугу.

При повышении напряжения на дуговом промежутке открывается диод 7 и происходит рекуперированне накопленной энергии в конденсатор 2.

С пел ью регулирования соотношения между амглитудами токов з прял г1огг и разрядной цеггей ИНЭ 3, а также для регулирования сбрасываемой . нергигг путем рекупериг>.ованнч в буф,:пном конденсаторе устройство с ИНЭ может быть выполнено с возможностью изменения количества витков между выводами его обмотки (фиг. 5) .

Для увеличения амплитуды, например, зарядного тока количеств э витков секций 10-13 уменьшают. Для этого необходимо вывод 10 (с помощью скользящего контакта или переключателей) переместить ближе к выводу 13. Для увеличения амплитуды разрядного тока отвод 11 следует переместить ближс к выводу 13.

С помощью переключателя осуществляется изменение количества витков

И рекуперационной секции 11 — 12, за счет которого можно выбирать уровень напряжения на выходе устройства до безопасного значения при обрывах дуги.

По сравнению L изнест ным етрс йс.тном B одной секции o6MAткн ИНЭ пр< днаг аеме "о устройства проходит и заряднъггг ток, .то позволяет ум ..нырять расхсд активных мат. риал гв на изг отоггление ИНЭ пргсмер о на 20-30.с. эормулаизобретения

1. Устройство для дуговой сварки, содержащее источник питания с буферным конденсатором на выходе, инпуктивный накопитель энергии (ИН3) с отводами от обмотки„ключ, блок уJl равления н диод, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения мас— согабаритных показателей и КПД устройства, в него введен второй диод, а выходные клеммы подключены между анодом первого диода и одним из выводов обмотки ИНЭ, источник питания через ключ и второй диор подключен к части обмотки ИНЭ, причем анод первого диода подсоединен к минусовой клемме источника питания, а один из отводов обмотки ИНЭ через второй диод подсоединен к плюсовой клемме источника питания, другой из отводов обмотки ИНЭ соединен с катодом первого диода.

1382611

2. устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем„ что, с целью обеспечения безопасности работы сварщика, число витков секции обмотки ИНЭ, включенной между катодом первого диода и анодом второго диода, выбирается из соотношения

Р211р где W - число витков секции обмотки, 1п включенной между выводом обмотки ИНЭ, подсоединенным к одной из выходных клемм, к ат одом перво го диода, U — напряжение на буферном конденсаторе, напряжение рекуперации, определяющее максимально допустимое по технике безопасности напряжение на выходных клеммах.

1382Ü11

Составитель В.Пучинский

Техред JI.Сердюкова

Корректор А. Тяско

Редактор А. Козориз

Заказ 1250/10 Тиразк 921 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4