Устройство для сварки

 

Изобретение относится к сварочным устройствам, у которых для передачи сигналов управления используется сварочный кабель . Целью изобретения является повышение качества сварных соединений путем повышения стабильности сигнала управления при дифференциальном способе его задания и за счет формирования внешних характеристик сварочного трансформатора изменением его сопротивления. Устройство состоит из источника сварочного тока и электрически связанных с ним вспомогательного блока, блока коммутаторов, блока памяти и блока управления. Изменяя длительность проводящего состояния тиристоров в блоке коммутаторов, удается изменять магнитные свойства сварочного трансформатора. Тем самым изменяется крутизна вольтамперной статической х-ки источника сварочного тока. Для этого сварочный тр-р снабжен дополнительной первичной обмоткой, которая связана с сетью через тиристорный коммутатор. Вспомогательный блок имеет дополнительный преобразователь, который подает в сварочную цепь на холостом ходу напряжение повышенной частоты и малой амплитуды. Питание схем управления от этого преобразователя позволяет исключить влияние нестабильности напряжения сети на точность сигнала управления . 5 ил. с (Л

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (11 4 В 23 К 9/10, 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1, р

Чк с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4112651/25-27 (22) 22.08.86 (46) 23.03.88. Бюл. № 11 (71) Грозненский нефтяной институт им. акад. М. Д. Миллионщикова (72) Н. В. Сердцов (53) 62!.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1268339, кл. В 23 К 9/10, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ (57) Изобретение относится к сварочным устройствам, у которых для передачи сигналов управления используется сварочный кабель. Целью изобретения является повышение качества сварных соединений путем повышения стабильности сигнала управления при дифференциальном способе его задания и за счет формирования внешних характеристик сварочного трансформатора изменением его сопротивления. Устройство

„„SU„„1382616 А1 состоит из источника сварочного тока и электрически связанных с ним вспомогательного блока, блока коммутаторов, блока памяти и блока управления. Изменяя длительность проводящего состояния тиристоров в блоке коммутаторов, удается изменять магнитные свойства сварочного трансформатора.

Тем самым изменяется крутизна вольтамперной статической х-ки источника сварочного тока. Для этого сварочный тр-р снабжен дополнительной первичной обмоткой, которая связана с сетью через тиристорный коммутатор. Вспомогательный блок имеет дополнительный преобразователь, который подает в сварочную цепь на холостом ходу напряжение повышенной частоты и малой амплитуды. Питание схем управления от этого преобразователя позволяет щ исключить влияние нестабильности напряжения сети на точность сигнала управления. 5 ил.

С:

13826

1

Изобретение относится к электродуговой сварке и может быть использовано при сварке в монтажных условиях на любой высоте для установки сварочного режима, когда характерна значительная удаленность сварщика от источника сварочного тока и необходимо соблюдать повышенную электробезопасность.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений путем повышения стабильности сигнала управления при дифференциальном способе его задания и за счет формирования внешних характеристик сварочного трансформатора изменением его сопротивления.

На фиг. 1 представлена схема устройства для сварки; на фиг. 2 — графики зависимости напряжений на выходных обмотках трансформаторов от сопротивления подстроечных резисторов (а,б) и временные диаграммы, иллюстрирующие характер изменения напряжений и токов на элементах устройств вспомогательного блока (в--з); на фиг. 3 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу блока коммутаторов и блока памяти; на фиг. 4 — схема сварочного трансформатора (а), график зависимости повышенного напряжения кратковременного холостого хода сварочного трансформатора от величины опережающего угла а,<, (б) и семейство внешних характеристик сварочного трансформатора для различных значений опережающего угла управления пз (в); на фиг. 5а,б — графики зависимости кривых напряжений на обмотке второго трансформатора и на выходе второго узла сравнения при однополупериодном нагружении выхода сварочного трансформатора.

Устройство для сварки состоит из источника 1 сварочного тока и электрически связанных с ним вспомогательного блока 2, блока 3 коммутатора, блока 4 памяти и блока 5 управления.

Блок источника 1 сварочного тока содержит сварочный трансформатор 6 < тремя обмотками 7 9 и трансформатор 10 тока.

Вспомогательный блок 2, выполненный в виде двух симметричных плеч, содержит преобразователь 11, два подстроечных сопротивления 12 и 13, трансформатор 14 с тремя обмотками 15 — 17, трансформатор 18 с тремя обмотками 19 — 2!, три однофазных выпрямителя со сглаживающими элементами 22

24, два узла 25 и 26 сравнения и два диода

27 и 28.

Блок 3 коммутаторов содержит два двухполупериодных коммутатора 29 и 30 и два однополупериодных коммутатора 31 и 32, причем коммутатор 31 работает в отрицательный, а коммутатор 32 — в положительный полупериод пониженного напряжения.

Блок 4 памяти содержит входной усйлитель 33 и запоминающее устройство 34, выполненное с двумя входами, выходной усилитель 35 и блок 36 фазового управления.

5 !

О !

l6 г

Блок 5 управления содержит диод 37, ограничительное сопротивление 38, шунтирующее сопротивление 39 и переменное регулировочное сопротивление — задатчик

40 тока, служащий для установки необходимого режима в перерыве между сваркой (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

В перерыве между сваркой во вспомогательном блоке 2, все симметричные элементы которого одинаковы, имеют одинаковый дрейф и находятся в одинаковых условиях на втором и третьем выходах преобразователя 11, присутствуют только переменные напряжения повышенной частоты. На первом его выходе, которым он подключен к входу блока 36 фазового управления, присутствует как переменное напряжение питающей сети, необходимое для синхронизации управляющих напряжений на в)включение двухполупериодных коммутаторов 29 и 30 в момент сварки, так и напряжение повышенной частоты самого преобразователя 11, необходимое для синхронизации управляющих напряжений на включение однополупериодных коммутаторов 31 и 32 в момент холостого хода сварочного трансформатора 6. При этом преобразователь 11 одновременно является и блоком питания элементов блока 4 памяти (эти связи не показаны), и из-за значительного потребления энергии выполнен по схеме с преобразованием частоты. При таком построении схемы питания для получения различных стабилизированных напряжений необходим лишь один стабилизатор постоянного напряжения усложненной конструкции.

Переменное напряжение с второго выхода преобразователя 11 прикладывается как к входу двухполупериодного выпрямителя

22, так и (через первое подстроечное сопротивление 12) к обмотке 15 первого трансформатора 14, а через второе подстроечное сопротивление 13 — к обмотке 20 второго трансформатора 18. При этом двухполупериодные коммутаторы 29 и 30 выключены, однополупериодные коммутаторы 31 и 32 поочередно включаются и выключаются, вследствие чего преобразователь 11 своим третьим выходом оказывается подключенным к первой первичной обмотке 7 сварочного трансформатора 6. Однополупериодные токи в обмотках 16 и 19, а также двухполупериодные токи в обмотках 15 и 20 трансформаторов 14 и 18 образуют на их выходных обмотках 17 и 21 переменные напряжения одинаковой величины. Эти напряжения с помощью подстроечных сопротивлений

12 и 33 выбираются на таких участках кривых зависимостей этих напряжений от величин их установочных подстроечных сопротивлений, на которых обеспечивается высокая повторяемость сигналов управления на выходах двух узлов 25 и 26 сравнения при переходе устройства с режима

1382616

1О

3 на режим и высокая стабильность резлльтирующего сигнала управления на выходе усилителя 33 при длительной работе устройства (фиг. 2а,б).

Переменные напряжения с выходных обмоток 17 и 21 прикладываются к входам симметричных однофазных выпрямителей 23 и 24, а переменное напряжение с второго выхода преобразователя 11 — к входу однофазного выпрямителя 22 для их выпрямления и сглаживания, а затем и для сравнения на узлах 25 и 26 сравнения, При этом на выходах симметричных выпрямителей

23 и 24 присутствуют выходные постоянные напряжения отрицательной полярности, на выходе выпрямителя 22 ирисутствуег постоянное напряжение положительной полярности, а на обоих выходах узлов 25 и 26 сравнения устанавливаются напряжения положительной полярности и одинаковой величины при максимальном сопротивлении блока 5 управления, который запитывается только при положительной полуволне напряжения повышенной частоты преобразователя 11, что соответствует на выходе усилителя 33 сигналу управления, равному нулю.

Рассмотрим три следующих режима работы вспомогательного блока 2 (для случая, когда преобразователь 11 генерирует на своих выходах напряжения повышенной частоты синусоидальной формы): режим холостого хода сварочного трансформатора 6 на интервале времени 1о 1ь когда одноиоллпериодные коммутаторы 31 и 32 включены, а двухполупериодные коммутаторы 29 и 30 выключены; режим короткого замыкания на интервале времени ti 1з (этот интервал времени искусственно завышен путем отключения двухполупериодных коммутаторов 29 и 30), когда сопротивление на дуговом промежутке равно нулю и однополупериодные коммутаторы 31 и 32 остаются включенными, двухполупериодные коммутаторы 29 и

30 (специально) отключены; и третий режим на интервале времени t — ts, когда однополупериодные коммутаторы 31 и 32 выключены.

На фиг. 2в з представлены временные диаграммы, иллюстрирующие характер изменения напряжений, на втором выходе преобразователя 11 U- .. напряжений (; ; и

Ьг на обмотках 7 и 21 ч токов в обмотках

15, 16, 19 и 20 (i >, ii, ii9, 4О) трансформаторов 14 и 18,.а также управляющих напряжений на выходах узлов 25 и 26 сравнения (. >:;,> в указанных ранее трех режимах работы вспомогательного блока 2. Так, переменное напряжение на втором выходе преобразователя 11 во всех трех режимах имеет различные значения, причем на интервале времени iq — t> оно имеет свое максимальное значение, а на интервале времени t t — — минимальное значение. Это объясняется тем, что выходной каскад преобразователя 11 рассчитан на значительно меньшую мощность, чем сварочный трансформатор 6, и обладает крутопадающей внешней характеристикой, напряж. ния на выходных обмотках 17 и 21 трансформаторов 14 и 18 в первых двух интервалах совершенно одинаковы в каждом из них, но произвольной формы (фиг. 2г,д), причем напряжение на выходной обмотке 21 трансформатора 18 оказывается инвертированО ным с отставанием на 180 относительно выходного напряжения на обмотке 17 первого трансформатора 14 по причине разделения переменного тока третьего выхода преобразователя I! по полупериодам, т.е. по обмоткам 16 и 19 трансформаторов 14 и 18 (фиг. 2е,ж). На интервале времени 1п 1;, эти напряжения будут геометрически правильной трапецеидальной формы и в одной фазе. Г1ричеч на интервале времени 1 — у импульсов этих напряжений по сравнению с интервалом времени 1ч — 1, наблюдается увеличение по амплитудному значению и уменьшение по продолжительности их следования, а на интервале времени t, --1л налюдается некоторое увеличение по амплитудному значению с одновременным увеличением их длительности.

Анализируя импульсные напряжения на обмотках 17 и 2! по амплитудным значениям и Ilo продолжительности их cëåäîвания, можно сделать вывод, что они практически остаются неубываюгцими во всех трех режимах работы вспомогательного блока 2 по сравнению с переменным напряжением на втором выходе преобразователя 11. Это объясняется, с одной стороны тем, что на интервале времени 1 --1з наблюдается значительное увеличение однополупериодных гоков в обмотках 16 и 19 (фиг. 2е, ж ) вследствие нулевого сопротивления на дуговом промежутке и некоторое увеличение на интервале времени 1п- t-, переменных токов в обмотках 15 и 20 (фиг. 2еж) по причине исчезновения однополупериодных токов в обмотках 16 и 19 первого 14 и второго

18 трансформаторов. С другой стороны тем, что обмотки 15, 20 и 16, 19 последних относительно их выходных обмоток 17 и 21 имеют различные коэффициенты трансформации. Так, например, число витков у обмоток 17 и 21 больше, чем у обмоток 15 и 20, а у последних значительно больше, чем у обмоток 16 и 19, Поэтому два равных напряжения положительной полярности, установленных на выходах двух узлов 25 и 26 сравнения на интервале времени 1, ti. с момента времени t начинают одновременно уменьшаться (фиг. 2з) по причине уменьпгающсгося напряжения на втором выходе преобразоватепя 11, а следовательно, и положительного напряжения на выходе вьшрямителя 22, который своим выхоloM подклющн как к первому входу узла 25 сравнения, так

1382616 через двухполупериодные коммутаторы 29 и

30 соединены параллельно (согласно), а вторичная обмотка 9 расположена на обоих стержнях. Причем последняя разделена на две равные части, каждая из которых располагается на своем стержне поверх своей первичной обмотки, т.е. обмотка 9 является относительно своих первичных обмоток 7 и 8 частично разделенной, при этом обе ее части соединены одна относительно другой последовательно и согласно, а наводимые в них ЭДС складываются. Последовательное соединение обеих частей обмотки 9 необходимо для создания близкого темпера- 40 турного режима в первичных обмотках 7 и 8, так как в них при таком соединении в любой момент времени будет всегда протекать один и тот же сварочный ток (фи . 4а), Так как обмотки сварочных трансформаторов обычно изготавляются из материалов, 45 хорошо проводящих тепло, то происходит переток тепла из более нагретой п рвичной обмотки к менее нагретой и, следовательно, углы сдвига между током и напряжением в каждой из них в каждый полупериод напряжения сети по времени может работать значительно дольше другой. Это не вызывает возрастания существенных потерь в трансформаторе 6 при его длительной работе.

В перерыве между сваркой на интервале времени to — t4 в блоке 3 тиристорных коммутаторов двухполупериодные ком мутаторы

29 и 30 выключены вследствие отсутствия на их управляющих входах управляю5 и к второму входу узла 26 сравнения. Вследствие этого в интервале времени ti — t> напряжения на выходах узлов 25 и 26 сравнения, быстро уменьшаясь, одновременно пересекают свои нулевые значения, а затем. поменяв свои знаки на противоположные, устанавливаются с момента времени t>.

Отрицательные напряжения на интервале времени t> — t3 по абсолютной величине значительно превосходят первоначальную величину положительных напряжений, установленных в интервале времени to — ti, а с момента времени t> два равных отрицательных напряжения на выходах узлов 25 и 26 сравнения начнут уменьшаться и, уменьшаясь на интервале времени 4 — t4 установятся с момента времени t4 и по своей абсолютной величине на интервале времени

t4 — 4 будут лишь в несколько раз превосходить по величине первоначальное значение положительных напряжений, установленных в интервале to — ti, вследствие от сутствия большой разницы по абсолютной величине между положительным напряжением на выходе однофазного выпрямителя

22 и отрицательными напряжениями на выходах однофазных выпрямителей 23 и 24.

На фиг. 4а представлена конструкция трансформатора со стержневой магнитной системой, у которого первичные обмотки 7 и 8 расположены на разных стержнях и

25 ь щих импульсов (фиг. 3n — з), а однополупериодные коммутаторы 31 и 32 поочередно включаются и выключаются по мере поступления на их входы управляющих импульсов положительной полярности (фиг. Зв,г) . Незначительный ток холостого хода сварочного трансформатора 6 в этом случае (фиг. Зб) спадает до нуля в момент времени T л -(-а (т.е. момент выключения одного коммутатора совпадает во времени с моментом включения другого коммутатора), паузы в кривой тока 1н и напряжения U. (фиг. За,б) отсутствуют и длительность проводящего состояния каждого однополупериодного ком мутатора Ч становится равной 180 . Благодаря этому сварочный трансформатор 6 будет включен на непрерывное пониженное напряжение повышенной частоты с третьего выхода преобразователя 11. Причем однополупериодный коммутатор 31 включается только в момент отрицательного, а однополупериодный коммутатор 32 — в момент положительного полупериода пониженного напряжения повышенной частоты. Блок 5 управления, который шунтирует выход сварочного трансформатора 6, запитан только в положительный полупериод пониженного напряжения третьего выхода преобразователя 11 и при незначительном уменьшении его переменного регулировочного сопротивления 40 на интервале времени ti t налюдается увеличение напряжения положительной полярности только на выходе второго узла 26 сравнения или на первом входе входного усилителя 33 (фиг. Зи). Это приводит к появлению на выходе последнего сигнала управления, отличного от нуля (фиг. Зк), который поступает на первый вход запоминающего устройства 34 и с его выхода на вход выходного усилителя 35.

Величина выходного напряжения последнего в момент сварки определяет длительность открытого состояния управляющих элементов двухполупериодного коммутатора 29 в течение каждого полупериода частоты сети, который включен в цепь дополнительной первичной обмотки 8 сварочного трансформатора 6.

В отличие от коммутатора 30, который может быть выполнен на однооперационных тиристорах, коммутаторы 29, 31 и 32 должны иметь узлы принудительной коммутации либо быть выполнены на двух операционных тиристорах. Эта необходимость для однополупериодных коммутаторов 31 и 32 вызвана разницей частот преобразователя 11 и сети (т.е. f p)f.), а для двухполупериодного коммутатора 29 — необходимостью управления его тиристорами с опережающим углом управления (x3 (фиг. Зд,е). При этом двухполупериодный коммутатор, построенный на однооперационных тиристорах с искусственной коммутацией, является сложным по конструкции и в управлении, и

1382616

55 применение таких тиристоров при таком виде коммутации целесообразно для формирования внешней характеристики мощного сварочного трансформатора. Поэтому предлагаемое устройство будет рассматриваться в предложении, что двухполупериодный коммутатор 29, а также однополупериодные коммутаторы 31 и 32 выполнены на двухоперационных тиристорах, которые допускают по цепи управляющего электрода как отпирание, так и запирание прибора, и применение которых возможно для формирования внешних характеристик сварочных трансформаторов малой и средней мощностей, как наиболее часто применяемых в монтажных условиях. Причем необходимость в запирании тиристоров однополупериодных коммутаторов 31 и 32 возникает только в момент замыкания электрода на изделие.

Замыкание электрода на изделие на интервале времени t» — t; приводит к мгновенному появлению переменного сигнала управления повышенной частоты на выходе трансформатора 10 тока (фиг. Зн) в источнике

1 сварочного тока вследствие нулевого сопротивления на дуговом промежутке. В результате этого его действию на этом интервале соответствует прекращение поступления управляющих импульсов положительной полярности на управляющие входы однополупериодных коммутаторов 31 и 32 с второго и четвертого выходов блока 36 фазового уг»равления (фиг. Зв,г) и с момента времени

ts с помощью последнего мгновенное включение двухполупериодных коммутаторов 29 и 30, а также появление на первом выходе блока 36 фазового управления напряжения положительной полярности (фиг. Зл), которое прикладывается к второму входу запоминающего устройства 34. Так как величина этого напряжения выбирается выше мак имально возможного по абсолютной величине, чем на первом входе запоминающего устройства 34, то сброс запоминающегося сигнала управления на его выходе, установленного в момент холостого хода сварочного трансформатора 6, становится невозможным

С другой стороны, с момента прекращения подачи пониженного напряжения сварочного трансформатора 6 от третьего выхода преобразователя 11 сигнал управления на выходе входного усилителя 33 быстро падает до нуля (фиг. Зк, интервал времени t t;) вследствие появления на обоих выходах узлов 25 и 26. сравнения отрицательных напряжений, от действия которых диоды 27 и 28, выполняющие функции ключей, закрываются. Причем в момент сварки на интервале времени ts -tg с третьего выхода блока

36 фазового управления, который состоит из двух каналов, следуют управляющие импульсы положительной полярности (фиг. Зж, з), от действия которых длительность проводящего состояния каждого тиристора Ч двухполупериодного коммутатора 30 стано5

35 вится равной !80, следовательно, ток, проходящий через этот коммутатор, падает до нуля в момент времени Т=л +и (когда момент запирания одного тиристора совпадает во времени с моментом отпирания другого тиристора или запирание тиристоров осуществляется после достижения точек ."т>, 2лг. Зл ... за счет изменения полярности перемеиного напряжения сети по окончании каждого полупериода, т.е. имеет место естественная коммутация) . С пятого выхода блока 36 фазового управления в отличие от его третьего выхода на управляющий вход двухполупериодного коммутатора 29, который также состоит из двух каналов, следуют наряду с положительными и отрицательные импульсы (фиг. Зд,е), т.е. для тиристоров этого коммутатора присущ опережающий угол управления »х.», при котором запирание его тиристоров может производиться до окончания текугцей полуволны напряжения сети и длительность проводящего состояния каждого тиристора равна Ч" » ——

=лг+я — о(з. Из этого следует, что поочередное включение тиристоров двухполупериодного коммутатора 30 обеспечивает непрерывный магнитный поток Ф сварочного трансформатора 6 с помощью его первой первичной обмотки 7. После выключения в каждом полупериоде сетевого напряжения тиристоров двухполупериодного коммутатора 29 в процессе сварки исключаются провалы до нулевых значений форм кривых тока и напряжения нагрузки (фиг. 3а б), что благоприятно сказывается на устойчивости горения дуги и качестве сварки, так как резкий переход при опережающем угле управления у этих кривых всегда будет с более высоких на более низкие уровни их мгновенных действующих значений на нагрузке (т.е. в пределах от 1.» . до Г» и 1 до 1. . где 1. »> ) 1»»» H III> ) 1,,»

В основе работы предлагаемого устройства положен фазоступенчатый метод регулирования переменного напряжения на нагрузке путем ступенчатого изменения индуктивного сопротивления сварочного трансформатора 6 относительно его вторичной обмотки 9 с помощьк» дополнительной первичной обмотки 8. И так как ток сети 1, потребляемый последним, может быть определен как алгебраическая сумма токов, потребляемых от каждой его первичной обмотки в отдельности (! =I»+I >, где I» ток, »»отреб ляемый обмоткой 7; 1> — ток, потребляемый обмоткой 8), то очевидно, что ток коммутации для двухполупериодного коммутатора 29 всегда меньше тока сети. Так, для конструкции сварочного трансформатора 6

1> (фиг. 4а) он равеH+ Это позволяет»»рим».нять двухоперационные тиристоры при фа зовом регулировании с опережак»пгим углом управления.

13826

9 ! 1ри отрыве электрода с момента времени t8 в устройстве имеет место второй вид холостого хода источника сварочного тока

6 кратковременный (U. ° ° ), при котором время действия повышенного напряжения с частотой питающей сети на дуговом промежутке выбирается минимально необходимым и обычно составляет не менее 0,01 с и не более 0,5 с, что необходимо для стабильного возбуждения дуги. После прекращения воздействия повышенного напряжения 1р с момента времени tq устройство начинает возвращаться в исходное состояние при этом на смену сварочному напряжению на дуговой промежуток приходит напряжение управления, максимально возможная величины которого не превышает 12 В. Напряжение

ll 1 выходе 3dïоминающего устройства 33, установленное в момент холостого хода сварочного трынсформатора 6 до начала сварочш>го циклы, остается неизменным (фиг. Зм).

На фиг. 4б представлена зависимость повышенного напряжения кратковременного холостого хода сварочного трансформатора

6. имеющего место сразу после прекращения сварочного процесса, от величины опе режающего угла управления а> тиристорами двухиолупериодного коммутатора 29 25 (ири условии что длительность ироводящ«го состояния каждого тиристора >1>> двухиолуиериодиого коммутатора 30 равна 180, т.е. когда двухиолуиериодные коммутаторы 29 и

>0 «ще находятся в работе, а одноиолупериодиы«коммутаторы 31 и 32 выключены. HB фиг 4в представлено семейство внешних характеристик сварочного трансформатора 6 .l.гя различных значении оиережающ«го yr,l;l уираВЛЕНИя аы.

B««возможные способы регулирования

>ока в сварочных трансформаторах можно

«âå«Tll к двум; изменению напряжения холостого ходы (. ° ° и индуктивного сопротивления Z источника сварочно о тока. Анализируя зависимость напряжения кратковременного холостого хода и рабочего напряже- 4р

flHH сварочноп> трансформатора 6 от величины опережаю>цего угла управления а; (фиг. 4б,в), можно сделать вывод, что мети,< регулирования в предлагаемом устрой«тве ыивлогичен регулированию тока сварочного трансформатора с подвижными кытуш- 45 кыми, ы следовательно, относится к второму способу регулирования — измененин> индуктивного сопротивления Z источника.

На фиг. 5а,б представлены зависимости кривых напряжений на обмотке 2I второго трансформатора 18 и на выходе второго узла 26 сравнения при одноиолуп«риодиом нагружении выхода сварочного тран форматора 6 (в данном случае в иоложи(«льный лолупериод пониженного напряжения повышенной частоты третьего выхода преобразователя 11) опытной нагрузкой.

Однополупериодное нагружение активным сопротивлением от большой величины

16

10 (К=Кы) до нуля (R= О) на выходе сварочного трансформатора 6 сопровождается на отрезке (К2, Rl) незначительным увеличением напряжения положительной полярности на выходе узла 26 сравнения (фиг. 5б) и незначительным уменьшением переменного напряжения на выходной обмотке 21 второго трансформатора 18 (фиг. 5а). Однако на отрезке (О; R,) иа выходе узла 26 сравнения наблюдается уже резкое увеличение напряжения положительной полярности с достижением точки максимума на этом отрезке, а затем резкий спад с переходом в область отрицательных значений. На выходной обмот— ке 21 наблюдается резкое уменьшение переменного напряжения и после достижения точки минимума резкое возрастание с достижением максимального значения ири R=0.

Это объясняется сдвигом фаз токов в обмотках при уменьшении активной загрузки до экстремальных значений на отрезке (О; R,).

Однополупериодный ток в обмотке 19 увеличивает свой опережающий угол, не возрастая по амплитудному значению, и при дальнейшем уменьшении нагрузки (в положительный полулериод) еще в большей мере увеличивает свой оиережак>щий угол, но уже со значигельным увеличением амплитуд ого значения, а при величине активной нагрузки, равной нулк>, достигает своего максимального значения, опережая переменный ток в обмотке 20 на 180 (фиг. 2ж).

Поэтому, чтобы не вносить существенной разности в выходные напряжения на обмотках 17 и 21, первого 14 и второго 18 трансформаторов, величина ограничительного сопротивления 38 в блоке 5 управления выбирается ио величине R=Rl. При подключении параллельно к клеммам блока 5 управления дополнительной двухполупериодной нагрузки, которая еще более увеличивает ток управления в сварочной цепи в положительный и делает его отличным от нуля в отрицательный полупериоды, выходные напряжения на выходах узлов 25 и 26 сравнения уходят в область значений отрезка (Rl, 1х2). Однако сигнал управления, установленный ранее с блока 5 управления на выходе усилителя 33, до подключения подобного рода опытной нагрузки остается неизменным.

Таким образом, предлагаемое устройство может быть использовано для сварки как в обычных условиях, так и под водой. Это возможно потом), что зависимости кривых напряжений на обмотке 17 первого трансформатора 14 и на выходе первого узла 25 сравнения при однополупериодном нагружении сварочного трансформатора 6 только в отрицательный полуиериод напряжения управления совершенно идентичны зависимостям, снятым для кривых напряжений на обмотке 21 второго трансформаторы 18 и .иа второго узла 26 сравнения пли однополуие

138261(-;

15

Фор.чули азобр тсния

11 риодном нагружении в положительный полупериод напряжения управления (фиг. 5а,б).

Поэтому при двухполупериодной утечке тока управления рабочая точка переменного напряжения Ul; Hd выходе первого трансформатора 14 будет следовать за рабочей точкой переменного напряжения I l> на выходе второго трансформатора 18 с сохранением между ними прежней несущественной разницы, максимально возможная величина которой определяется при чисто однополупериодном нагружении выбором ограничительного сопротивления 38, т.е. выбором К18=

К2 (фиг. 5а,б). Очевидно, что возмущение подобного рода можно отнести к внешней помехе со стороны ьторичной цепи сварочного трансформатора 6, которая может иметь место, например, при касании неизолированных (поврежденных) частей сварочного кабеля влажной поверхности земли.

Если в перерыве между снаркой (т.е, в момент дли1ельного холостого хода сварочного трансформатора 6) требуется уменьшить величину сварочного тока для следующего сварочного режима, то с блока 5 управления увеличивают величину переменного регулировочного сопротивления 40, а для увеличения снарочного тока уменьшают величину переменного регулировочного сопротинления 40.:.Это обьясняется тсм, ч lo источник питания сварочной дуги переменного тока обладает падающими внешними характеристиками, т.е. при уменьшении сварочного тока рабочее напряжение увеличивается, а при увеличении сварочного тока уменьшается, что позволяет применять регулировочное сопротивление 40 минима1BHI>I) мощности. Для получения линейной шкальl при повороте движка регулировочного сопротивления 40 и для точной установки BE личины сварочного тока н предлагаемом устройстве имеется сопротивление 39, ксторое шунтируEт реl v .Iироночное сопротин ление 40 Унс личепис переменного реl улироночного сопротивления необходимо, чтобы исклк>чи1ь при сварке изделий малых толщин явление прожога в случае плохого контакта блока 5 управления со сварочной цепью, что возможно при смене рабочего места.

Блок 36 фазового управления в предлаlаемо,м устройстве обеспечивает формирование внешних характеристик сварочного трансформатора 6, стабилизацик> режимов его работы от колебаний питающей сети.

Причем каждая кривая (фиг. 4в) может быть получена как при неизменном опережающем угле управления (м= const), так и при несколько изменяющемся опережающем угле управления по мере спада каждой кривой (> =- 1 ) 11o»тому семейство нпешних характеристик (фиг. 4н) следует считать примерчым, так как крутизна спада каждой из кривых зависит и от конструкции блока

36 фазового управления.

1 Io сравнению с известным предлагаемое устройство является помехозащищенным от кратковременных проналон сетевого напряжения в результате того, что н нем предусмотрено накопление электрической энергии (в частности, в преобразова1е.-.с 11 после ныпрямления сетевого напряжения), а по устойчивости дуги к качестну сварки не уступает аналогичным параметрам при использовании для регулирования сварочного тока подвижных катушек трансформатора, так как заложенные н них способы регулирования тока сводятся к изменению сопротивления источника тока (фиг. 4б,в). При этом зависимость повышенного кратковременного напряжения холостого хода в предлагаемом устройстве от величины опережак щего угла более жесткая, чем у трансформаторов с подвижными катушками.

Предложенное устройство вслелствие формирования внешних характеристик сварочного трансформатора без шунтирующего сопротивления в его первичной цепи является более экономичным, а также более производительным благодаря повышению устойчивости дуги и каче TBà сварки..

Устройство для сварки, содержащее сварочный трансформатор, два двухполупериодных и лва однополупериолных коммутатора, дна 1рансфорчатора, ныпо.чненныл с тремя обмотками, три однофазных выпрямителя со сглаживающими элементами, дна узла сравнения, три диода, ограничительное, шуHTHруюгцее и два подстроечных сопротивления, задатчик тока переменнос регулировочное сопротивление, входной усилитель и запоминающее устройство, выполненные с двумя входами, выходной усилитель блока фазового управления, выполненный с двумя входами и пятью выходами, трансформатор тока, при»том одна входная клемма устройства связана с концом первичной обмотки сварочного трансформатора, ц>угая через второй днухполупериодный комму

1атор — c пач,l,In%1 IIE рничной обмотки послед него, нтс>рая обмотка перного трансформатора своим началом подключена к началу первой обмотки второго трансформатора, конец которой соединен с началом первичной обмотки сварочного трансформатора через второй однополупериодный коммутатор, и конец второй обмотки первого трансформагора coezHHen с началом IIE рничной обмотки сварочного трансформатора через первый однопо1х-периодный коммутатор, причем третья обмотка первого трансформатора подключена к входу второго однофаз, .с)го выпрямителя, который выходом подключен к второму входу первого узла сравнения, а третья обмотка второго трансформатора подключена к входу третьего однофазного Вы прям иTс .1я, которы и Выходом Ilo3h 7к1—

1,3826

21 г г

VÏ

0 п9, 20

V6ax

6 чен к первому входу второго узла сравнения, выход которого через переход анод— катод второго диода связан с вторым входом и выход первого узла сравнения через переход анод — катод первого диода с первым входом входного усилителя, выход 5 которого через последовательно включенные запоминающее устройство и выходной усилитель связан с первым входом блока фазового управления, который первым выходом подключен к второму входу запоминающего устройства, вторым и третьим выходами— к управляющим входам второго однополупериодного и второго двухполупериодного коммутаторов, третий диод включен в цепь, состоящую из соединенных последовательно ограничительного сопротивления и задат- 15 чика тока, параллельно которому подключено шунтирующее сопротивление, параллельно этой цепи включены выходные клеммы устройства и последовательно соединенные вторичная обмотка сварочного трансформатора и трансформатор тока, выход которого соединен с вторы.м входом блока фазового управления, а четвертый и пятый выходы последнего подключены соответственно к управляющим входам первого однополупериодного и первого двухполупериодного коммутаторов, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений путем повышения стабильности сигнала управления при дифференциальном способе его задания и за счет формирования внешних характеристик сварочного 30 трансформатора изменением его сопротивче16

14 ния в него введены дополнительная первичная обмотка сварочного трансформатора и преобразователь, выполненный с тремя выходами, причем дополнительная первичная обмотка сварочного трансформатора своим концом соединена с концом основной первичной обмотки последнего, а своим началом — с одним из концов первого двухполрпериодного коммутатора последовательно, образуя цепь, которая LLI) Hòèðóåò вход преобразователя, к входу которого входные клеммы устройства присоединены параллельно, при этом последний своим первым выходом подключен к третьему, дополнитель ному, входу блока фазового управления, вторым — к входу первого однофазного выпрямителя, который своим выходом подключен к первому и второму входам соответственно первого и второго узлов сравнения, а также одним концом своего второго выхода преобразователь подключен через первое подстроечное сопротивление к началу первой обмотки первого трансформатора и через второе подстроечное сопротивление к началу второй обмотки второго трансформатора, другим — к общей точке соединения концов первой обмотки первого и второй обмотки второго трансформаторов, и одним концом третьего выхода преобразователь подключен к общей точке соединения начала второй обмотки первого и первой обмотки второго трансформаторов, а другим— к общей точке соединения концов первой и второй, дополнительной, обмоток сварочного трансформатора.

1382616

Фх

О йХ

0 г VV93

0 VgZS

2 е айаг

Ж

Я Оу

0 к 4w

0 ВЫ

1 (1

Фиг. 3

1382616 л комму

mopy ЗО му

/яку бО з,гРад

1!и В. н,й ын (к = 186 ) 1 =ф

Фиг.4 (оставитезь В. Лучинский

Заказ 901 I!

Редактор А. Козориз Техред И. Верес К орректор . атай

Л. П аказ Тираж 921 Подпис ное

В11ИИПИ г

1ИПИ Рос дарственного комитета (Г! Р по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Производственно-полнграфич«ское предприятие, г Ужгород, ул. Проектная, 4