Импульсный стабилизатор сварочной дуги

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при производстве или модернизации сварочных источников питания. Цель изобретения - повышение мощности и стабильности поджигающих дугу импульсов за счет изменения схемы ключевого каскада, что позволяет улучшить эксплуатационные свойства стабилизатора, расширить сферу его применения. Импульсный стабилизатор сварочной дуги содержит два трансформатора 1, 2, два тиристора 7, 8, четыре диода 10 13, конденсатор 9, резистор 14. 1 ил.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при производстве или модернизации сварочных источников питания.

Целью изобретения является разработка устройства, обеспечивающего повышенную мощность и стабильность поджигающих дугу импульсов за счет изменения схемы ключевого каскада, что позволяет улучшить эксплуатационные свойства стабилизатора, расширить сферу его применения.

Для стабилизации процесса дуговой сварки на переменном токе в начале каждого полупериода сварочного напряжения на дугу подают кратковременный мощный импульс тока, сформированный за счет перезаряда конденсатора, подключаемого в цепь питания дуги с помощью тиристорных ключей. В известной схеме конденсатор не может перезарядиться до амплитудных значений питающих его напряжений, что снижает мощность импульса, поджигающего дугу. При этом на мощность этого импульса сказывается момент открывания тиристоров относительно начала полупериода напряжения, питающего дугу. Это связано с досрочным закрыванием тиристоров, так как ток зарядки конденсатора, протекающий через них, определяется реактивным сопротивлением конденсатора. Этот ток может поддерживать тиристор открытым до тех пор, пока он превышает ток удержания тиристоров в открытом состоянии. Указанное условие обеспечивается (после прихода на управляющий электрод тиристора отпирающего импульса) в течение весьма короткого времени, после чего тиристор закрывается.

На чертеже изображена электрическая схема стабилизатора.

Позициями 1 и 2 соответственно обозначены дополнительный и сварочный трансформаторы; 3 и 4 точки подключения к схемам ключевого тиристорного каскада; 5 и 6 соответственно сварочный электрод и свариваемое изделие; 7 и 8 ключевые тиристоры; 9 конденсатор; 10 и 11 силовые диоды; 12 и 13 маломощные диоды; 14 резистор. На схеме не показано устройство формирования управляющих импульсов, отпирающих тиристоры. Управляющие сигналы U_y с этого устройства поступают на соответствующие электроды тиристоров 7 и 8.

Устройство работает следующим образом. При появлении на дуге положительной полуволны напряжения и включении в начале этого полупериода тиристора 8 конденсатор 9 мгновенно зарядится через него и диод 11. Но тиристор при этом остается открытым, так как до момента достижения на вторичной обмотке трансформатора 1 амплитудного значения напряжения ток через тиристор протекает по двум цепям: тиристор 8 диод 11 конденсатор 9 и тиристор 8 диод 13 резистор 14. Ток, протекающий по первой цепи, весьма мал (недостаточен для удержания тиристора в открытом состоянии), а по второй цепи достаточен для поддержания тиристора открытым.

По мере роста напряжения данного полупериода до амплитудного его значения конденсатор дозаряжается до суммы этого напряжения с напряжением на дуге. Далее напряжение на вторичной обмотке трансформатора 1 начнет снижаться и напряжением заряженного конденсатора 9 диод 13 закроется, что повлечет за собой запирание тиристора 8 и конденсатор 9 будет оставаться заряженным экстремальным значением суммы указанных напряжений до изменения полярности напряжения на дуге. После смены полярности в начале очередного полупериода откроется управляющим импульсом тиристор 7 и конденсатор мгновенно перезарядится до суммы действующих в этот момент напряжений на вторичных обмотках трансформаторов 1 и 2. Открывается диод 12, поддерживая тиристор 7 открытым до момента достижения амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1. Соответственно и конденсатор 9 перезаряжается до суммы амплитудного значения указанного напряжения и напряжения на дуге.

Введение указанных элементов в электрическую схему стабилизатора позволяет увеличить размах импульса по амплитуде в два и более раза и сделать его (размах) независимым от момента открывания тиристоров относительно начала полупериода напряжения на дуге.

В приведенных рассуждениях упоминается только амплитудное значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1 и ничего не говорится о характере изменения напряжения на дуге. Дело в том, что электрическая дуга обладает существенной стабилизирующей способностью и в процессе ее горения переменное напряжение на ней имеет прямоугольную форму с плоской вершиной (меандр), т.е. напряжение на дуге в течение полупериода является практически постоянным по амплитуде (не изменяется по величине) и не оказывает влияния на характер заряда конденсатора 9.

Применение изобретения позволило повысить амплитуду поджигающего дугу импульса в 1,8.2 раза, стабилизировать ее при изменении в широких пределах момента открывания тиристоров относительно начала полупериода переменного напряже- ния на дуге. За счет обеспечения указанных эффектов обеспечена возможность интенсивного разрушения окисной пленки при аргонодуговой сварке алюминия и его сплавов, стабилизировать процесс горения дуги в широком диапазоне сварочных токов, особенно в сторону его снижения. Отмечено высокое качество формирования сварочного шва.

Формула изобретения

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР СВАРОЧНОЙ ДУГИ, включающий последовательно соединенные вторичную обмотку сварочного трансформатора, цепь из встречно параллельно включенных тиристоров со схемой их управления, конденсатора и вторичной обмотки дополнительного трансформатора, включенной согласно вторичной обмотке сварочного трансформатора, которая соединена со сварочными электродами, отличающийся тем, что в него введены два силовых и два маломощных диода и резистор, причем силовые диоды включены последовательно согласно тиристорам, точка соединения одного тиристора и катода первого силового диода подключена к катоду первого маломощного диода, а точка соединения катода другого тиристора и анода второго силового диода подключена к аноду второго маломощного диода, анод и катод соответственно первого и второго маломощных диодов подключены через резистор к обкладке конденсатора, соединенной с вторичной обмоткой дополнительного трансформатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1