Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора
СОюз СОветским
СОЧиапистических
Республик
< 1854636 (61) Дополнительное к ввт. свид-sy— (22) Заявлено 123.079 (2!) 2827082/25-27 с присоединением заявки Но(23) ПриоритетОпубликовано 150881. Бюллетень ИЯ 30
Дата опубликования описания 150881 51 „К„з
В 23 К 9/10
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 821. -91. 75 (088. 8) (72) Авторы изобретения
A.A.ÊóêóûêèH, П.Е.Смирнов н В.А.Новосел
g f,.«,ô.
Сибирский металлургический :.петит := им. ерго Ф@дд@ фДф(идзе ( (71) Заявитель (54 ) ОГРАНИЧИТЕЛЬ HAIIPRilF:НИЯ ХОЛОСТОГО ХОДА
СВАРОЧНОГО Т -AIIC Изобретение относится к сварочной технике, в частности к устрой"твам автоматического снижения напряжения в цепи сварочных трансформаторов, применяющихся для ручной дуговой сварки. Известен. ограничитель напряжения, содержащий блок питания, трансформатор тока в сварочной цепи и триггер Шмидта (1). Недостатками ограничителя являются малая чувствительность и невысокое быстродействие. Малая чувствительность обусловлена наличием диода в цепи связи трансформатора тока и триггера Шмидта. Малое быстродействие объясняется способом подключения триггера к трансформатору тока, при котором схема срабатывает только в положительные полупериоды, что обусловливает среднее время срабатывания не менее 0,01 с. Кроме того, применение контактного коммутатора увеличивает время срабатывания да 0,06 с. Эти недостатки ухудшают возбуждение дуги, что приводит к дополнительным трудозатратам. Известно устройство, содержащее силовой тиристорный коммутатор и 30 †.pa:.ñôîðìàòoð тока в сварочной цепи (2) . Однако зто устройство характеризуется малой чувствительностью и недостаточной устойчивостью работы схемь-. прн сварке. Малая чувствительобъясняezca наличием а цепи связи трансформатора тока с оптронами диодов, имеющих при малых токах большое внутреннее сопротивление. Недостаточная устойчивость схемы при свар<е объясняется отсутствием выдержки времени, что приводит к неустойчивому горению дуги. В итоге устройство мешает работе сварщика. Известно также устройство для ограничения напряжения, содержащее тиристорный коммутатор и трансформатор тока в сварочной цепи (3). Однако даннсе устройство обладает малой чувствительностью и недостаточным быстродействием. Малая чувствительность объясняется низким входным сопротивлением оптронов и большим током управления. ими. Недостаточное быстродействие объясняется наличием в схеме релейного злемента со сравнительно большой инерционностью. Эти недостатки ограничителя также оказывают влияние на работу сварщика. 854636 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора, имеющий высокую чувствительность и быстродействие до 5 мс, он может применяться со всеми типами сварочных трансформаторов. ограничитель содержит тиристорный коммутатор в цепи питания сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, токоограничивающий элемент в виде RC-цепочки, включенной параллельно коммутатору, блок питания, трансформатор тока в сварочной цепи, усилитель низкой частоты, два триггера Шмидта, реле времени, причем вход усилителя подключен ко вторичной обмотке трансформатора тока, Выход усилителя подключен ко входу первого триггера Шмидта, первый выход которого связан со входом реле времени, а второй выход, сигнал которого инверсен входному сигналу свободен, выход реле времени связан со входом второго триггера Шмидта, второй выход которого подключен ко входу блока управления коммутатором (4). Недостатком этого устройства является влияние ограничителя на работу сварщика из-,за сравнительно большого времени включения (до 7 мс в зависимости от чувствительности и времени выдержки на отключение). Этот недостаток объясняется тем, что связь второго триггера Шмидта с первым осуществляется через реле времени, которое выполнено на основе эмиттерного повторителя и RC-цепи, подключенной к базе эмиттерного повторителя. Потенциал базы зависит от параметров цепи разряда времязадающего конденсатора (резистор R 13, переход эмиттер-коллектор транзистора Т 5, сопротивления диода Д 8 в прямом направлении и емкости конденсатора С 4): 1» =Š— U =Š— U — — =U О) Ь t к с к ор яс ое Rc где U — потенциал базы транзистора Т 7 реле времени относительно положительного полюса источника питания; Š— потенциал положительного к полюса источника питания равен 0; Ц вЂ” потенциал на обкладках конс денсатора С 4; значение потенциала на обо кладке конденсатора исходном состоянии до срабатывания первого триггера Шмидта (транзисторы Т 5; Т б, резисторы R 10 — R 15, R 25, конденсатор С 3); R — сопротивление цепи разряда конденсатора С 4; С вЂ” емкость конденсатора С 4. Пусть ..»,»-сл- потенциал базы транзистора Т 7 реле времени, при котором происходит срабатывание второго триггера Шмидта (транзисторы Т 8; Т 9, резисторы Н 17 — R 23). Этот потенциал имеет знак минус, причем (U< >)(U,). Тогда из (1) получим выражение для времени срабатывания на включение реле времени, и, соответственно, всего ограничителя t »»K< =RC (1mUa — 1„Б,»-с(,), (2) где Б и {» — имеют положительное знал.ср чение. Как видно из (2), время включения зависит от емкости конденсатора С 4, значение которой выбирается исходя из требуемого значения выдержки времени на отключение напряжения холостого хода сварочного трансформатора. Так, при емкости конденсатора С4=4 мкф 20 выдержка времени 0„5 с, а максимальное время включения 7,8 мс при среднем значении 5,6 мс. Цель изобретения — уменьшение влияния ограничителя на процесс сварки путем уменьшения времени срабатывания на включение. Поставленная цель достигается тем, что в схему ограничителя, содержащую тиристорный коммутатор в цепи питания 30 сваРочного трансформатора, блок управления коммутатором, токоограничивающий элемент, включенный параллельно коммутатору, трансформатор тока в сварочной цепи, ко вторичной обмотке которого подключен усилитель низкой частоты, два триггера Шмидта, реле времени, при этом выход усилителя соединен со входом первого триггера Шмидта, первый выход последнего связан со входом реле времени, вы40 ход реле времени подключен ко входу второго триггера (»шмидта, второй выход последнего соединен со входом блока управления коммутатором, дополнительно введен инвертор, вход которого соединен со вторым выходом первого триггера Шмидта, а выход подключен ко входу блока управления коммутатором. На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит тиристорный коммутатор 1, блок 2 управления ком мутатором 1, токоограничивающий элемент 3, блок 4 питания; трансформатор 5 тока в сварочной цепи, усилитель б низкой частоты, первый триггер 7 Шмидта, реле 8 времени, второй триггер 9 Шмидта, инвертор 10, который выполнен на транзисторе 11, резисторе 12 и стабилитроне 13, свароч@) ный трансформатор 14, электрод 15 и свариваемую деталь 16. Входными зажимами 17 и 18 устройство подключается к сети. Первый триггер 7 Шмидта имеет транзисторы 19 и 20 и резистоЯ ры 21 и 22. Реле 8 времени выполне854636 но на транзисторе 23, конденсаторе 24, резисторе 25 и диоде 26. Второй триггер 9 Шмидта включает транзисто ры 27 и 28 и резистор 29. устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на зажимы 17 и 18 все элементы схемы получают питание от блока 4. Сварочный транс форматор 14 получает питание через токоограничивающий элемент 3, поэтому напряжение в сварочной цепи снижено до допустимых значений. Напряжение на входе усилителя 6 низкой частоты отсутствует, поэтому нет сиг нала на входе триггера 7. Последний находится в выключенном состоянии, ,т.е. транзистор 19 закрыт, а транзис тор 20 открыт. Реле 8 времени находится в исходном состоянии, когда транзистор 23 открыт, а конденсатор 24 заряжен. Транзистор 27 второго триггера 9 также открыт, а транзистор 28 закрыт. Напряжение на выходе второго триггера 9, снимаемое с резистора 29, равно О, что соответствует отсутствию сигнала на входе блока 2 управления тиристорным коммутатором 1. В этом режиме инвертор 10 также не имеет на выходе напряжения, так как стабилитрон 13 закрыт ток базы транзистора 11 мал, и последний находится в выключенном состоянии. Такое состояние схемы может продолжаться сколь угодно долго. При замыкании электрода 15 на сва риваемую деталь 16 появляется ток в сварочной цепи, на выходе трансформатора 5 тока появляется сигнал, который усиливается усилителем 6. Транзистор 19 триггера 7 открывается, а транзистор 20 закрывается, что приводит к появлению сигнала. на входе реле 8 времени и исчезновению сигнала на входе инвертора 10. При этом конденсатор 24 реле 8 времени разряжается через резистор 22, транзистор 19,диоды 26,и напряжение на конденсаторе 24 начинает уменьшаться по экспоненте. В это время при запирании транзистора 20 пробивается ста билитрон 13 инвертора 10, транзистор 11 отпирается, подавая напряжение на вход блока 2 управления. Последний открывает тиристорный коммутатор 1, что приводит к подаче напряжения сети на первичную обмотку сварочного Г трансформатора 14. В сварочной цепи возникает ток сварки. Во время срабатывания инвертора 10 процесс разряда конденсатора 24 продолжается. .При этом потенциал базы транзистора 23 повышается и при достижении определенной величины транзистор 23 .закрывается, что приводит к закрыванию транзистора 27 и открыванию транзистора 28. Триггер 9 опрокидывается. На резисторе 29 появляется напряжение от транзистора 28, т.е ° происходит дублирование сигнала на входе блока 2 управления. В таком состоянии схема нахддится все время сварки. При обрыве сварочной дуги пропадает сигнал на входе усилителя 6 низкой частоты и, соответственно, на входе триггера 7. При этом транзистор 19 закрывается, а транзистор 20 открывается. Транзистор 11 инвертора I0 закрывается, сигнал íà его выходе пропадает, однако сигнал на входе блока 2 управления остается, так как транзистор 28 остается открытым.Конденсатор 24 начинает заряжаться через резистор 25 реле 8 времени и ре15 зистор 21 триггера 7. Потенциал базы транзистора 23:понижается по закону экспоненты до тех пор, пока с определенной выдержкой времени транзистор 27 открывается, а транзистор Щ 28 закрывается. Сигнал на входе блока 2 управления пропадает, и тиристорный коммутатор 1 запирается, Разрывая цепь питания сварочного трансформатора 14. Схема приходит в первоначальное состояние. Ускорение срабатывания схемы на включение {увеличение быстродействия) происходит из-за того, что входной сигнал триггера 7 передается на вход блока 2 управления, минуя инерционный элемент — реле 8 времени, так как время срабатывания транзистора 11 инвертора 10 значительно меньше, чем время разряда конденсатора 24 и время срабатывания транзиСторов 23 и 27. Подключение инвертора 10 к выходу триггера 7, независимому от цепи разряда конденсатора 24, исключает влияние этой цепи на работу инвертора 10, 49 Положительный эффект от применения предлагаемого устройства заключается в уменьшении времени включения устройства и, соответственно, в уменьшении влияния его на работу 4 сварщика,что приводит к повышению производительности труда последнего. Так, при чувствительности устройства к сопротивлению цепи электрод-деталь 120 Ом и времени включения 5,6 мс коэффициент надежности возбуждения дуги равен 0,64. Применение предлагаемого устройства при той же чувствительности позволяет уменьшить время включения до 2,8 мс, при этом коэффициент надежности возбуждения дуги повышается до 0,82. Уменьшение числа попыток возбуждения дуги приводит к уменьшению. психофизиологической нагрузки на сварщика, что в конечном итоге приводит к увеличению проЩ изводительности его труда. Формула изобретения Ограничитель напряжения холостого у хоца сварочного трансформатора, со854636 Составитель И.Лурье Редактор М.Бандура Техред З,Фанта Корректор М.Демчик Заказ 6575/18 Тираж 1148 Подписнсе ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП Патент, г.Ужгород„ ул.Проектная, 4 держащий тиристорный коммутатор в . цепи питания сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, токоограничивающий элемент, включенный параллельно коммутатору, трансформатор тока в сварочной цепи, ко вторичной обмотке которого подключен усилитель низкой частоты, два триггера ИМидта, реле времени, при этом выход усилителя соединен со входом первого триггера Шмидта, первый выход последнего связан со входом реле времени, выход реле времени подключен ко входу второго триггера Шмидта, второй выход последнего соецинен со входом блока управления коммутатором, отличающийся тем, что, с целью снижения влияния ограничителя на процесс сварки путем уменьшения времени срабатывания на вклю" чение, в ограничитель введен инвертор, вход которого соединен со вторым выхоцом первого триггера Шмидта, а выход подключен ко входу блока управления коммутатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Акцептованная заявка Японии 9 50-8699, кл. Б 23 К 9/10, 07.04.75. 2. Заявка ФРГ 9 2504870, 1 кл. l3 23 К 9/10, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР Р 647076, кл. В 23 К 9/10, 1974. 4. Тиристорный ограничитель напряжения холостого хода сварочных транс)$ форматоров ТОНХ-6.-Информационный листок М 83-78 Кемеровского межотраслевого территориального ЦНТИ, 1978 (прототиг.:) .
