Способ возбуждения электрической дуги и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сварочному производству. Цель изобретения - упрощение процесса возбуждения дуги. На междуэлектродный промеждуток подают один мощный импульс с коротким передним фронтом и амплитудой напряжения 5-15 кВ, достаточной для пробоя дугового промежутка. Пологопадающий задний фронт обеспечивает перерастание искрового разряда в дуговой. Для осуществления способа в разрядный контур устройства для возбуждения электрической дуги последовательно включен дополнительный конденсатор. Первичная и вторичная обмотка импульсного трансформатора соединены одноименными концами и совместно с дополнительным конденсатором, токоограничивающим сопротивлением и диодом образуют относительно дугового промеждутка два контура - высоковольтный с малой постоянной времени и низковольтный с большой постоянной времени. Время возбуждения дуги определено переходными процессами в источнике сварочного тока и составляет несколько десятков миллисекунд. Для возбуждения дуги достаточно одного импульса, а потому уровень радиопомех минимален. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 B 23 К 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

°, - и;де1 -. $ p

1 ,д, (21) 4625163/27 (22) 10.10.88 (46) 15.12.90. Бюл. N. 46 (72) Д,Г.Коваленко (53) 621.791,75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N706209,,кл,,В 23 К 9/06, 1976.

Оборудование для дуговой сварки.

Справочное пособие под ред. В.В,Смирнова. Ленинград. отд-ние: Знергоатомиздат, 1986, с. 234, (54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварочному производству. Цель изобретения — упрощение процесса возбуждения дуги, На междуэлектродный промежуток подают один мощный импульс г коротким передним фронтом и амплитудой напряжения 5 — 15 кВ, достаточной рля пробоя дугового промежутИзобре1ение относится к сварочному производству, а именно к способам возбуждения электрической дуги.

Цель изобретения — упрощение процесса возбуждения дуги.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для реализации способа возбуждения электрической дуги; на фиг. 2— осциллограммы напряжения и тока электрической дуги постоянного тока при ее возбуждении одиночным. высоковольтным мощным импульсом, где 0хх — напряжение холостого хода основного источника питания;

Окакс — амплитуда импульса;

Од — установившееся напряжение дуги;,. Ю,, 1613263 А1 ка. Пологопадающий задний фронт обеспечивает перерастание искрового разряда в дуговой, Для осуществления способа в разрядный контур устройства для возбуждения электрической дуги последовательно включен дополнительный конденсатор, Первичная и вторичная обмотки импульсного трансформатора соединены одноименными концами и совместно с до пол н ител ьным конденсатором, токоограничивающим сопротивлением и диодом образуют относительно дугового промежутка дна контура — высоковольтный с малой постоянной времени и низковольтный с большой постоянной времени. Время возбуждения дуги определено переходными процессами в источнике сварочного тока и составляет несколько десятков миллисекунд. Для возбуждения дуги достаточно одного импульса, а потому уровень радиопомех минимален, 2 с.п.ф-лы, 2 ил. тн — время нарастания импульса (передний фронт импульса);

t — время спада импульса (задний фронт импульса);

,„„— ток высоковольтного импульсного источника;

1ис — ток источника сварочного тока; д — ток электрической дуги, Вторичная обмотка импульсного трансформатора 1 (Т1) одним концом подключена к клемме "электрод", другим концом соединена с одноименным концом первичной обмотки того же трансформатора, В эту точку включены дополнительный конденсатор 2 (С1) и запускающая цепочка 3 (R1, R2, С2), Накопительный конденсатор 4 (C3) подключен к другому концу первичной обмотки

1613263

10 трансформатора 1 (T1) и аноду тиристора 5 (V1). Накопительный конденсатор 4 (СЗ) и дополнительный конденсатор 2 (С1) соединены через первичную обмотку импульсного трансформатора 1 (T1), Ha обкладки этих конденсаторов, которые соединены с тиристором 5 (ч 1), включены однополупериодные выпрямители 6 (ЧЗ, Ч4, RÇ, R4) и 7 (V5, Чб, R5, R6), получающие питание от сетевого трансформатора 8 (T2) через разъем 9 (Х1), Диод 10 (V7) соединяет минусовую клемму источника тока и вывод первичной обмотки импульсного трансформатора 1 (T1). Полупроводниковый диод11 (V2) с токоограничивающим резистором 12 (R7) соединяют катод тиристора 5 (V1) с лл осовой клеммой источника сварочного тока и изделием. Реле 13 (К1) своей обмоткой включено параллельно клеммам источника сварочного тока, нормальноразомкнутым контактом реле соединена запускающая цепочка 3 (R1, R2, С2) и управляющий электрод тиристора 5 (V1).

Накопительный конденсатор 4 (C3) и дополнительный конденсатор 2 (С1) заряжаются до напряжения 400 В от однополупериодных выпрямителей 6 и 7 от повышающего трансформатора 8.

При подаче сварочного напряжения от источника сварочного тока срабатывает реле 13 (K1) и cBDMM нормальноразомкнутым контактом К1,1 через заг:ускающую цепочку

3 (R1, R2, С2) открывает тиристор 5 (Ч1). При этом образуется разрядный контур с малой постоянной времени: дополнительный конденсатор 2 (С1), первичная обмотка импульсного трансформатора 1 (Т1), накопительный конденсатор 4 (СЗ), тиристор 5 (V1), На вторичной обмотке импульного повышающего трансформатора 1 (Т1) наводится высоковольтный импульс, тем =амым осушествляется подача нэ междуэлектродный промежуток мощного импульса специальной формы с коротким передним фрснтом и амплитудой напряжения 5-15 кБ, что -..ð:водит к пробою Дугового промежутка электрод-изделие. Конденсатор 2 (:1) имев" значительно мен.-.шую емкость, чем конденсатор 4(СЗ) и перезаря>кается От конденсатора 4 (СЗ) на друг по полярность (указана в скобках на фиг. 1.

Дуговой проме>куток оказывается подключенным к параллелы-IG вклю;енным конденсаторам 2 (С1) и 4 (СЗ), г ри этом тиристор

5 (V1) открыт за счет протекания тока по цепи диод 11 (V2), резистор 12 (К7}, чем обеспечивается пологопадающий задний фронт высоковольтного импульса. Это обуславливает переход искоового разряда or

ВЫСОКОВО), ЬТНОГО MRO, Л ЬСЯ В ДУ! О ВОЙ.

4 --, 50

Величина резистора 12 (R7) определяет ток на начальной стадии дугового процесса.

Величины параллельно включенных конденсаторов 2 (С1) и 4 (СЗ) совместно с резистором 12 (R7) определяют время поддержания дугового процесса от запасенной энергии конденсатором 4 (СЗ).

При снижении напряжения дуговогоо процесса в начальной стадии ниже напряжения холостого хода источника сварочного тока в цепь питания дуги через диод 10 (V7) включается источник сварочного тока. Силовой диод 10 (V7) защищает источник сварочного тока от импульсных перенапряжений (U = Uc> + Ucz). При защищенности источника от сварочных перенапряжений диод10 (V7) может отсутствовать.

При нарастании напряжения в междуэлектродном промежутке (выше пробивного) происходит электрический дуговой пробой газа, образуется лавинообразный процесс, приводящий к ионизации газа и образованию проводящего канала, резко увеличивается междуэлектродная проводимость, Ввиду того, что электрическая цепь источника сварочного тока имеет значительную индуктивность (L = 20 — 200 МГН), ток в цепи источника нарастает с определенной скоростью и не может достичь требуемой

ВЕЛИЧИНЫ МГНОВЕННО, ПОЭТОМУ ПОДДЕРжаНИЕ горения дуги осуществляется за счет энергии импульса (задний фронт импульса, фиг. 2).

Длительность заднего фронта импульса должна быть больше времени, необходимого для нарастания тока от источника сварочного тока, до величины, при которой дуга

Гооыт устойчиво, При этОм Достаточно ОДКОго импульса для возбуждения дуги, Время возоуждения дуги определено переходными процессами в источнике сварочного тока и составляет несколько десятков миллисекунд, Уровень радиопомех лри возбуждении дуги минимален, Устройство оказывается достаточно безопасным в обращении, так как до возбуждения дуги на электроде отсутствует напряжение холостогс хода источника cBBI>o ",íîãо тока, а заряженные конденсаторы отключень: о.; сэв, Очных цепей закрытым тиристором 5 (V1) и диодом 11 (V2). При возбуждении cîàðî÷íîé дуги напряжение на элек роде определяется дуговыми переходными пpoUBccBRM, которые весьма кратковременны. При данной схеме устройства эти напряжения минимальны., так как во время переходных процессов избыток напряжения гасится на резисторе 12 (К7). При случайном касании электрода сварщиком в условиях значительного дугового промежутка и вкл очении сварочного тока на него дей1613263

10 ствует одиночный высоковольтный импульс малой длительности (переходный процесс перезаряда конденсатора 2(С1) от накопительного конденсатора 4 (С3) через индуктивности первичной обмотки транс- 5 форматора 1 (Т1). Конденсатор 4 (С3) оказывается отключенным от электрода, так как ток замыкания через сварщика недостаточен цля удержания тиристоров 5 (V1) в открытом состоянии. Время воздействия на 10 сварщика в этом случае составляет: высоковольтной составляющей менее 25 мкс, низковольтной составляющей несколько миллисекунд.

По сравнению с известным объектом 15 упрощается процесс возбуждения дуги и для его реализации не требуетсч применение схемы синхронизации включения двух импульсных источников и не требуется использование малоинерционного низковоль- 20 тного (300 — 500 В) источника большой мощности, Формула изобретения

1. Способ возбуждения электрической дуги, заключающийся в том, что возбуждают 25 дугу высоковольтным импульсом с амплитудой напряжения 5 — 15 кВ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процесса возбуждения дуги, формируют короткий пе30 редний фронт и пологопадающий задний фронт импульса.

2. Устройство для возбуждения электрической дуги, содержащее зарядную цепь и разрядный контур, образованный накопительным конденсатором, тиристором .и первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого включена в сварочную цепь, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улучшения условий возбуждения дуги за счет увеличения времени воздействия импульса тока на дуговой промежуток, оно снабжено дополнительным конденсатором, токоограничивающим сопротивлением и диодом, причем первая выходная клемма устройства соединена с началом вторичной обмотки импульсного трансформатора, конец которой соединен с концом первичной обмотки импульсного трансформатора, начало которой через накопительный конденсатор связан с анодом тиристора, катод которого соединен с анодом диода, катод которого через токоограничивающее сопротивление связан с второй выходной клеммой устройства, при этом точка соединения концов обмоток импульсного трансформатора через дополнительный конденсатор соединена с анодом диода.

1613263

dou дугабоао проиежувка

Составитель В,Пучинский

Редактор Ю.Петрушко, Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 3855 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101