Устройство для импульсного питания сварочной дуги

Авторы патента:

B23K9/095 - управление или автоматическое регулирование параметров сварки

Владельцы патента RU 2457088:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Устройство предназначено для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка. Исполнительное устройство (8) состоит из источника питания (1), в сварочную цепь которого последовательно включено балластное сопротивление (2), параллельно которому подключено коммутирующее устройство (3). Блок (4) сравнения напряжения дуги с задающим напряжением, блок (5) формирования длительности пауз, релейный элемент (6) с двумя выходами и блок (7) формирования длительности импульсов соединены последовательно. Один из выходов релейного элемента (6) соединен с исполнительным устройством (8) непосредственно, а другой через блок (7) формирования длительности импульсов. Блок (5) формирования длительности пауз подключен к выходу блока (4) сравнения напряжения дуги с заданным напряжением во время паузы и датчик коротких замыканий (12), который работает на этапе импульса, ограничивая амплитуду тока независимо от того, где произошло короткое замыкание - на интервале паузы или импульса. Такое ограничение тока короткого замыкания обеспечивает, с одной стороны, повышение качества сварного соединения за счет исключения выплесков сварочной ванны во время короткого замыкания и, с другой стороны, снижение массогабаритных показателей коммутирующего устройства, а так же способствует улучшению энергетических показателей устройства. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к электродуговой сварке, а именно к устройствам для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка, и может найти широкое применение в различных отраслях машиностроения, в технологии и технике электросварочных работ.

Прототипом предлагаемого изобретения является устройство для сварки, содержащее исполнительное устройство, блок сравнения напряжения дуги с заданным напряжением, последовательно соединенные блок формирования длительности пауз, релейный элемент с двумя выходами и блок формирования длительности импульсов, причем один из выходов релейного элемента соединен с исполнительным устройством непосредственно, а другой - через блок формирования длительности импульсов, а вход блока формирования длительности пауз подключен к выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением во время паузы и датчик коротких замыканий, работающий в фазе с блоком сравнения напряжения дуги с заданным напряжением на интервале паузы, причем вход датчика коротких замыканий подключен ко второму выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением, а выход через усилительное устройство - к дополнительному входу блока формирования длительности импульсов (патент РФ №2210475, кл. 7 В23К 9/095, 03.01.2002 г.).

Ограничение амплитуды импульсов обеспечивается за счет уменьшения длительности импульсов сварочного тока, что при экспоненциальной форме импульсов приводит к уменьшению амплитуды.

Недостатком рассмотренного устройства является то, что ограничение амплитуды происходит только в том случае, если короткое замыкание произошло на интервале паузы. Если же короткое замыкание произошло во время импульса, то ограничения не происходит. Это приводит к тому, что при сварке в различных пространственных положениях происходит выплеск сварочной ванны, что ухудшает качество сварного соединения, а также вынуждает увеличивать массогабаритные показатели исполнительного устройства, которое должно отключать большие токи короткого замыкания при U_д=0.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества сварного соединения за счет ограничения амплитуды импульсов сварочного тока при коротком замыкании дугового промежутка и снижение массогабаритных показателей исполнительного устройства.

Поставленная задача решается следующим образом.

Для того чтобы однозначно и своевременно можно было зафиксировать факт короткого замыкания и ограничить амплитуду, датчик коротких замыканий работает в фазе с блоком формирования длительности импульсов. При этом датчик тока короткого замыкания контролирует амплитуду импульса и при достижении заданного значения независимо от состояния дугового промежутка дает сигнал на отключение тока импульса. Для этого датчик короткого замыкания работает в фазе с блоком формирования длительности импульсов тока, причем на один вход датчика подается текущее значение тока импульса, на второй вход - заданное значение тока импульса. Выход датчика через усилительное устройство подключен к дополнительному входу блока формирования длительности импульсов тока.

Далее сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображена блок-схема устройства для сварки с импульсным питанием дуги.

Предлагаемое устройство для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка, от которого питается сварочная дуга 9, состоит из следующих элементов: исполнительного устройства 8, состоящего из источника питания 7, в сварочную цепь источника питания последовательно включено балластное сопротивление 2, параллельно которому подключено коммутирующее устройство 3, блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением 4, на первый вход которого подается напряжение дуги U_Д, а на второй вход подается заданное напряжение дуги U_З. Выход блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением 4 соединен со входом блока формирования длительности пауз 5, который, в свою очередь, последовательно соединен с релейным элементом 6, имеющим два выхода, причем один из выходов релейного элемента 6 соединен с одним из входов коммутирующего устройства 3 исполнительного устройства 8 непосредственно, а другой - через блок формирования длительности импульсов 7 со вторым входом коммутирующего устройства. Для этого используется один из входов блока формирования длительности импульсов 7. Блок формирования длительности пауз 5 подключен к выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением U_З во время паузы. На второй вход блока формирования длительности импульсов 7 подается заданное время длительности импульсов t_u сварочного тока.

Один из входов датчика коротких замыканий 12 соединен с токовым шунтом 10, который включен последовательно в сварочную цепь источника питания, а на другой вход подается заданное значение тока короткого замыкания I_З. Выход датчика коротких замыканий 12 через усилитель 11 подключен к третьему входу блока формирования длительности импульсов 7.

В качестве коммутирующего устройства 3 может быть использован тиристор с принудительной коммутацией (см. Князьков А.Ф. Разработка и исследование импульсных модуляторов тока для сварки. Кандидатская диссертация, Томск, 1975).

Устройство работает следующим образом. Напряжение дугового промежутка сравнивается во время паузы с заданным напряжением U_З в блоке сравнения 4. Ошибка ΔU(t)=U_З-U_д с выхода блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением поступает на вход блока формирования длительности пауз 5, который интегрирует ошибку ΔU(t) на интервале всей паузы до величины срабатывания релейного элемента 6.

Релейный элемент 6 переводит коммутирующее устройство 3 во включенное состояние, при этом протекает ток импульса, который возрастает по экспоненте. Одновременно релейный элемент 6 запускает блок формирования длительности импульсов 7. После заданной длительности импульса t_u с выхода блока формирования длительности импульсов 7 поступает сигнал, переводящий коммутирующее устройство 3 в выключенное состояние, то есть импульс тока прекращается.

При нормальном горении дуги амплитуда импульсов сварочного тока меньше заданной величины импульсов тока короткого замыкания I_З в датчике коротких замыканий 12. При этом датчик коротких замыканий 12 не вступает в работу. При коротком замыкании амплитуда импульсов сварочного тока значительно возрастает. При достижении значения заданного тока короткого замыкания I_З датчик 12 выдает сигнал на блок формирования длительности импульсов 7 и тем самым принудительно заставляет его выдать сигнал на коммутирующее устройство 3, отключающее импульс сварочного тока. Это обеспечивает отключение тока короткого замыкания на заданном уровне I_З независимо от того, где произошло короткое замыкание - на интервале паузы или импульса сварочного тока. Такое ограничение тока короткого замыкания обеспечивает, с одной стороны, повышение качества сварного соединения за счет исключения выплесков сварочной ванны во время короткого замыкания и, с другой стороны, снижение массогабаритных показателей коммутирующего устройства 3, а так же способствует улучшению энергетических показателей устройства.

Устройство для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка, содержащее исполнительное устройство, состоящее из источника питания, в сварочную цепь которого последовательно включено балластное сопротивление, параллельно которому подключено коммутирующее устройство, блок сравнения напряжения дуги с задающим напряжением, последовательно соединенные блок формирования длительности пауз, релейный элемент с двумя выходами и блок формирования длительности импульсов, причем один из выходов релейного элемента соединен с исполнительным устройством непосредственно, а другой - через блок формирования длительности импульсов, а блок формирования длительности пауз подключен к выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением во время паузы, и датчик коротких замыканий, отличающееся тем, что один из входов датчика коротких замыканий подключен к токовому шунту, включенному последовательно в сварочную цепь источника питания, а на второй вход подается заданное значение тока короткого замыкания, а выход датчика коротких замыканий через усилительное устройство подключен к дополнительному входу блока формирования длительности импульсов.

Изобретение относится к однофазному выпрямителю для дуговой сварки. .

Способ тестирования установки для электродуговой сварки // 2440875

Изобретение относится к области сварочного производства и может найти применение при аттестации сварочного оборудования в любых отраслях промышленности. .

Устройство для автоматического регулирования длины дуги при электросварке // 2440220

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами электрической сварки, а именно к устройству автоматического регулирования длины дуги при электросварке.

Способ контроля сварочного процесса (варианты) // 2431552

Устройство для электродуговой сварки // 2429112

Изобретение относится к устройству для электродуговой сварки плавящимся электродом сплошного сечения, порошковыми проволоками и самозащитными проволоками в среде активных и инертных газов и их смесях на обратной и прямой полярности в различных пространственных положениях.

Комбинированный способ импульсного управления процессом сварки плавящимся электродом // 2429111

Изобретение относится к области электродуговой сварки плавящимся электродом сплошного сечения, порошковыми проволоками, самозащитными проволоками в среде активных и инертных газов, смесях Ar+CO2; CO2+O2; Ar+CO 2+O2 на обратной и прямой полярности в различных пространственных положениях, в частности к способу комбинированного управления переносом электродного металла при сварке плавящимся электродом.

Способ ручной дуговой сварки плавящимся электродом модулированным током // 2418659

Изобретение относится к способу ручной электродуговой сварки плавящимся электродом модулированным током. .

Дистанционный регулятор для сварочного устройства // 2417142

Изобретение относится к дистанционному регулятору для сварочного устройства. .

Способ адаптивной импульсно-дуговой сварки // 2410216

Изобретение относится к способу адаптивной импульсно-дуговой сварки покрытыми электродами и может быть использовано при сварке корневых швов стыковых соединений и заполняющих слоев сварных швов металлоконструкций, монтируемых в различных пространственных положениях.

Способ сварки неплавящимся электродом в защитных газах корневых слоев сварных соединений // 2381092

Изобретение относится к способу сварки неплавящимся электродом в защитных газах корневых слоев сварных соединений и может быть использовано при сварке во всех пространственных положениях.

Источник питания для дуговой сварки // 2463137

Изобретение относится к источникам питания для электродуговой сварки

Устройство задания последовательности сварочных работ // 2467847

Изобретение относится к способу дуговой сварки с использованием сварочной проволоки полуавтоматическим сварочным гибким производственным модулем, полуавтоматическому сварочному гибкому производственному модулю, способу отслеживания сварочной производственной линии с упомянутым модулем и сварочной производственной линии с упомянутым модулем

Контроллер расхода защитного газа для сварочного аппарата // 2470751

Способ управления сварочным аппаратом // 2484931

Изобретение относится к способу управления сварочным аппаратом, содержащим плавкий электрод, в котором величины параметров сварки, требуемых для процесса сварки, запоминают в запоминающем устройстве и хранят в виде так называемых характеристических кривых (1) при помощи, по меньшей мере, одной опорной точки (2) на характеристической кривой (1)

Сварочный источник питания с цифровым управлением рабочим циклом // 2540952

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в импульсном сварочном источнике питания. Техническим результатом является обеспечение быстрого реагирования на быстро происходящие события в сварочной дуге, возникающие с интервалами времени менее 1 мс. Сварочный источник питания включает в себя схему преобразования мощности, выполненную с возможностью приема мощности от первичного источника питания, один или более силовых полупроводниковых переключателей для прерывания мощности от первичного источника питания и преобразование прерываемой мощности в выходную мощность сварки, цифровой контроллер с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) со схемой управления вентилем, которая генерирует выходной ШИМ-сигнал, который управляет переключением одного или более силовых полупроводниковых переключателей. Выходной ШИМ-сигнал включает в себя рабочий цикл, скорректированный с учетом одного или более источников ошибки в сварочной системе. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил.

Управление подводом тепла для сварочных систем // 2555308

Способ управления подводом тепла для сварочных систем включает в себя этап приема данных, кодирующих требуемый диапазон значений подвода тепла, заключенных между верхним и нижним пределом. Способ также включает в себя этап приема данных, кодирующих регулируемое значение первого параметра сварки из набора параметров сварки, и определение его изменения, используемое для определения значения второго параметра сварки из набора параметров сварки, которое обеспечивает поддержание величины подвода тепла при сварке в пределах заданного диапазона значений. Сварочные системы, использующие данный способ управления подводом тепла, содержат источник электропитания для сварки и соединенную с ним схему управления, которые выполнены с возможностью осуществления операций, обеспечивающих поддержание заданного значения величины подвода тепла в соответствии с данным способом. Сварочная система может также содержать податчик проволоки, соответствующую систему позиционирования и может быть выполнена с возможностью осуществления сварки под флюсом. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Передача модульных данных через преобразователь мощности для сварочного источника питания // 2566110

Изобретение относится к модулю управления и сварочной системе для дуговой сварки(варианты). Для сопряжения сварочного источника (12) питания и механизма (16) подачи проволоки предусмотрен внешний модуль (14) управления. Сварочный источник (12) питания предназначен для обмена сигналами управления, сигналами обратной связи и т.д. по кабелю (30) управления, когда тот подключен к стандартному механизму подачи проволоки. Внешний модуль (14) управления обеспечивает использование источника (12) питания с механизмом (16) подачи проволоки, который предназначен для обмена данными, объединенными в единственном кабеле (32) со сварочным питанием. Модуль (14) подключен к сварочному кабелю (26) и кабелю (28) заготовки, идущему от источника (12) питания, и к кабелю (30) управления, например, идущему от многоштырькового соединителя на источнике питания. Модуль (14) также подключен к механизму (16) подачи проволоки посредством сварочного кабеля (32). Модуль объединяет данные со сварочным питанием для передачи в механизм подачи проволоки и выделяет данные из сварочного питания для подачи в источник питания. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ дуговой сварки штучным покрытым электродом // 2571668

Изобретение относится к области сварки, осуществляемой штучными покрытыми электродами. При данном способе сварки обеспечивают постоянную скорость плавления электрода во времени, а плотность тока дуги J во времени t регулируют в соответствии с формулой где β - коэффициент пропорциональности, равный β = (Aк - A0)/tэJ0, A0 - начальное значение коэффициента расплавления электрода, Aк - конечное значение коэффициента расплавления электрода, J0 - начальное значение плотности тока на электроде при зажигании дуги, tэ - время полного сгорания электрода при плотности тока на электроде J0. Использование изобретения позволяет увеличить производительность сварки. 1 ил.

Способ и устройство контроля термического цикла сварного соединения встык краев полос // 2574920

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для сварного соединения встык краев полос на установке для соединения встык (M1) установки обработки полос. При этом устройство контроля (C1) содержит средства соединения (C15), предназначенные для его соединения с центральной системой автоматизированного управления (A1) упомянутой установкой обработки полос и упомянутой установкой соединения встык (M1) для обмена по меньшей мере одного параметра полосы и обмена по меньшей мере одного рабочего параметра. Вычислительное устройство (C11) выполнено с возможностью рассчитывать на основе упомянутых параметра полосы и рабочего параметра по меньшей мере один термический параметр сварного соединения, а средства контроля и определения характеристик (C14) сварного соединения выполнены с возможностью контролировать процесс сварки в зависимости от упомянутого термического параметра. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ управления процессом механизированной сварки в среде защитных газов с подачей сварочной проволоки // 2597855

Изобретение относится к механизированной сварке металлов плавящимся электродом в среде защитных газов, а именно к способам получения качественных сварных соединений и сварки во всех пространственных положениях. Сварку осуществляют на переменном токе промышленной частоты с автоматизированной синхронизацией циклов импульсной подачи сварочной проволоки с циклами переменного тока промышленной частоты. Перенос электродного металла осуществляют в заданный момент за счет управления процессом сварки по каналам обратной связи. В результате получают качественное сварное соединение за счет высокой скорости и стабильности управляемого переноса электродного металла, снижения тепловложения в свариваемое изделие за счет периодического нарастания и спада тока по синусоидальному закону со сменой полярности. 1 табл., 1 ил.