Стабилизирующий сварочный дроссель

Стабилизирующий сварочный дроссель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТАБИЛИЗИРУЮ1Т.ИЙ СВАРОЧНЫЙ ДРОССЕЛЬ для сварки постоянным током с периодрпескими .короткими замыканиями , содержащий магнитопровод с размешенными на нем силовой обмоткой и обмоткой управления, включенными встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки за счет уменьшения разбрызгивания металла при оптимальной форме кривой сварочного тока, он снабжен быстро нас ыцакхцимся. сердечником, который изолирован от магнитопровода и введен в часть витков силовой обмотки .

1058728

Изобретение относится к сварочно. технологическим процессам и может быть использовано для сварки постоянньм током с короткими замыканиями дугового промежутка.

Известно устройство, содержащее магнитопровод с намотанными на нем силовой обмоткой и секционированной обмоткой управления, которая обеспечивает регулирование формы фронтов тока в широких пределах при замыкании ее накоротко или на регулировочное устройство, соединенной последовательно с обмоткой (1) .

Основньм недостатком известного устройства является отсутствие воэможности регулирования амплитуды тока короткого замыкания независимо от длительности короткого замыкания, что ухудшает перенос электродного металла, увеличивает его разбрызги-,ф вание и отрицательно сказывается на качестве процесса сварки.

Известно устройство, содержащее магнитопровод с намотанными на нем силовой обмоткой и обмоткой управления, которая через низкоомное сопротивление подключена к источнику постоянного тока (21 .

Недостатком указанного устройства являетск-гакже отсутствие возможности регулирования ампдитуды тока короткого замыкания независимо от длительности короткого замыкания,что ухудшает качество сварки.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее магнитопровод с силовой обмоткой, включенной в сварочного цепь, и обмоткой управления, в цепь которой

Включено регулировочное устройство 4 причем обмотка управления через упомянутое устройство подключена к источнику постоянйого тока ГЗ), Основньм недостатком данного устройства является то, что оно ие 45 обеспечивает оптимальной форм тока короткого замыкания, а также создает большие пульсации тока и напряжения на интервале горения дуги, что значительно ух,удшает качество сварки.

Пель изобретения — повыаение качества сварки за счет уменьшения разбрызгивания электродного металла при оптимальной форме кРивой тока короткого замыкания.

Поставленная цель достигается тем,,что стабилизирукщнй сварочный дроссель для сварки постоянным током с периодическими короткими замы- 60 каниями, содержащий магнитопровод с размещенными на нем силовой обмоткой и обмоткой управления, включенными встречно, снабжен быстронасыцакщимся сердечником, который изолирован 65 от магнитопровода и введен в часть витков силовой обмотки.

На фиг.1 изображена схема предлагаеМого,цросселя1 на фиг.2 — харак терные осциллограммы тока и напряжения, получаемые при сварке с использованием предлагаемого дросселя на фиг ° 3 — основная кривая намагничивания сердечника дросселя, имеющего воздушный зазор 6 = 2 мм, СТ. Э350.

Стабилизирукщий сварочный дроссель содержит магнитопровод 1 с расположенными на нем силовой обмоткой

2 и числом витков Wq и м и обмоткой 3 управления,,имекщей число витков V>, которая через регулировочное устройство 4 подключена параллельно источнику 5 постоянного тока, причем в часть витков силовой обмотки

2 введен быстронасыцакщий сердечник

6 — дополнительный магнитопровод, магнитно не связанный с иэолированныч магнитопроводом 1.

Устройство работает следующим образом.

В процессе сварки на интервале горения дуги через обмотки 2 и 3 протекают токи, которые создают в этих обмотках встречно направленные магнитные потоки. При этом. намагни-.: чивакщая сила, создаваемая обмоткой

3 управления, устанавливается больше намагничивающей силы, создаваемой силовой обмоткой, на величину, которая обеспечивает состояние основного магнитопровода 1 в режиме насыцения. Дополнительный магнитопровод (сердечник 6) при этом находится в ненасыценном состоянии. Следовательно, индуктивное сопротивление сварочной цепи на данном интервале, в основном, определяется индуктивныь| сопротивлением части, витков силовой обмотки 2, охватывающей дополнительный магнитопровод 6. За счет этого устраняются пульсации тока и напряжения сварочного выпрямителя, что улучшает эластичность дуги и значи" тельно уменьшает число случайных коротких замыканий, так как скорость нарастания тока короткого замыкания в первой фазе значительно ограничена и выброса электродного металла иэ сварочной ванны не происходит.

На интервале короткого замыкания ток, протекающий через силовую обмотку

2 увеличивается, что приводит к увеличению намагничивающих сил, создаваемых ею в основном 1 и дополнительном 6 магнитопроводах.

При этом число витков силовой обмотки 2 и параметры дополнительного магнитопровода 6 выбираются в зависимости от режима сварки, чтодй насыцение его происходило при величине тока (I) насыщения, превышакщем

1 058728

55 величину горения дуги (Д, ) в 1,2+

+1,4 раза, т.е.

IHHa ace — = (Я-(4 (1)

1г.д

При соблюдении условия (1) ток короткого замыкания возрастает к своему пиковому значению со скоростью, определяемой величиной индуктивного сопротивления части секций силовой обмотки, охватывающей дополнительный магнитопровод 6 . .(интервал t л ) фиг. 2).

При достижеиии током короткого замыкания величины, равной току насыщения магнитопровода 6, последний 15 переходит в насыценное состояние.

В результате резко уменьшается индуктивное сопротивление сварочной цепи, а скорость нарастения тока короткого замыкания резко увеличивается 20 (интервал Ф., -1, фиг.2) .

Увеличение скорости нарастания тока короткого замыкания на интервале t< -t (фиг. 2) способствует ускорению образования шейки между 25 электродом и каплей расплавленного металла, что позволяет сократить длительность короткого замыкания.

При дальнейшем увеличении тока короткого замыкания разность намаг- З0 ничиваквих сил, создаваемых частью секций силовой обмотки 2, охватывающей основной магнитопровод i и Обмоткой 3 управления, становится меньше намагничивающей силы, удерживающей магнитопровод 1 в насыцении.

В этот момент магнитопровод 1 выходит иэ насыцения, что приводит к резкому увеличению индуктивного сопротивления в сварочной цепи и замедлению скорости нарастения тока 40 короткого замыкания.

Число секций силовой обмотки 2, охватывающей основной магнитопровод

1, его параметры, а также величина тока в обмотке управления выбираются 45 исходя из условия — = 2,0+,5, (2) гр, где I — мгновенное значение тока короткого замыкания, протекаю-50 щег о ч ере з с илов ую обмотку 2, в момент выхода основного магнитопровода 1 из насыцения; ток горения дуги.

Величина соотношения (2) выбирается по технологическим соображе- ниям и регулируется в укаэанных пределах при настройке процесса. В момент разрыва перемычки при умень- ц» щенки тока, проходящего по силовой обмотке 2, магнитопровод 1 вновь входит в насыцение, При атом сварочный ток резко уменьшает свою величину до момента выхода из насыцения магнитной системы магнитопровода 6. С этого момента ток спадает до тока горения дуги (интервал tл -1,фиг. 2).

Далее процесс повторяется.

Особенностью работы предлагаемого стабилизирующего сварочного дросселя является то, что он обеспечивает автоматически необходимое для нормального протекания процесса перераспределение комплекса сил, действукщих на каплю и сварочнук ванну. В первой фазе короткого замы-. кания (интервал 1„-t<, фиг.2) создаются благоприятные условия развития контакта капли и ванны, в последующей фазе (интервал t -1, фиг.2) ускоряется образование шейки перемычки между электродом и каплей и в последней фазе (интервал t -1, фиг. 2) стабилизируется амплитуда тока короткого замыкания. Все это обеспечивает нормальное протекание процесса на интервале корбткого замыкания и создает наиболее желат тельную (с точки зрения технологических требований) форму тока короткого замыкания. Кроме того, наличие постоянного индуктивного сопротивления на интервале горения дуГи обеспечивает устойчивое и стабильное горения дуги.

П р .и м е р. Производят сварку проволокой Св-08Г2С диаметром

l°, 2 мм на средних токах )сз ср =

130+140 A. Ч„, 270 м/ч, f 13 мм.

Ток горения дуги перед коротким замыканием I q = 110 A В сварочной цепи используют стабилиэирукщий сварочный дроссель по изобретению.

Основной и дополнительный магнитопроводы дросселя выполнены иэ сердечников типа ПЛ25х4 Ох80 СТ ЭЗ 50.

Кривая намагничивания сердечников дросселя В = т (Н) определяется либо экспериментально, либо по литературньи данныл

Из графика фиг.3 видно,,что в начале короткого замыкания 3 + (1-1) где Й - напряженность магнитного поля s основном магнитопроводе;

Н вЂ” напряженность магнитного поля 2. в основном магнитопроводе, создаваемая обмоткой управления;

Н - напряженность магнитного

3 поля в основном магнитопроводе, создаваемая силовой обмоткой;

Н вЂ” значение напряженности маг .

Н1 6 нитного поля магнитопроводами 1 и 6, при котором они входят в насыцение.

Зададим число витков, охватывакщих основной и дополнительный магнитопроводы, W = 3, а число витков, охваты1058728 вакицих основной магнитопровод, ы,=г.

Соглас но задан ного услов ия соотно с.еннн токов се< с > 0 ток в т сварочной цепи изменяется в пределах

= (110+250) А.

При наличии параметров М=М +М

= 5; T = (110+250) А, средней длины магнитных силовых линий для выбранных сердечников 10р 0,4 м можно определить напряженности магнитного поля в основном магнитопроводе при величинах сварочного тока, создаваемых силовой обмоткой

W Ice б . 10, -. 15

В 4

W <сет 6 060

«<т - - — = с<г6 «и<

<ср 04

20 где 1св, = I,;< - 110 А

1св = Е <6ъ = 250

Число витков обмотки управления

Ь выбирается в зависимости от величины протекакщего по ней тока. В 25 рассматриваемом примере ток в обмотке управления может изменяться B пределах J,,< = (5 + 20) A. Принимаем

10 A. С учетом того, что при значении тока в силовой обмотке

Х к = 250 A основной магнитопровод

1 должен выходить из насыцения, определяется число витков обмотки управления W выбираем Н,,1 = 875 A/è, где Н1 — значение напряженности магнитного поля в основном магнитопроводе при тока T gg 250 A.

Значение напряженности магнитного поля в основном магнитопроводе, соэ» даваемого обмоткой управления равноА 4Q

Н = Нд+ Н = 875 + 3125 = 400 —; м

По найденному значению напряженности Н определяется W

Й Ю 4000 0,4 — -<60. <1,0)

1(0

Таким образом, основные параметры сварочного дросселя, отноаящиеся к 50 основному магнитопроводу: Wq= 3; W<1= 2; «/)= 1 б 0; Х g = 1 0 A; I g9 = 1 1 0 А;

= 250 A. дополнительный магиитопровод б-быс тронасьж акщийся сердечник должен входить в насыцение" при достижении сварочным током величины Ice = T > x

«(1,2+1,4) = 110 . 1. 4 150 A.

На интервале горения

W ссвс 6 «< 0

Нь * „ тЬ<Б . ссв 04 а на интервале короткого зайыкания

Wi.1câò 3 (50

«< * — ° — =«06— щ 04 м

Таким образом, дополнительный магнитопровод входит в насьвцение при увеличении тока до 150 А (фиг.3) .

Итак, в зависимости от технологических параметров имеется возможность выбирать параметрыстабилиэирунхцего дросселя в йеобходимых пределах-.

При этом индуктивность силовой обмотки и части ее секций определяется по выражению AB6

4= — — —, (1,6) и Еср где Ф - число витков силовой обмотки1

5 - индукпия магнитного поля в сердечнике дросселя, определяемая по основной кривой намагничиваниями

Н вЂ” напряженность магнитного . поля, определяемая по заданной величине тока

5 - сечение магнитопровода1 средняя длина магнитных силовых линий.

При наличии значений индуктивности в характерных участках кривой сварочного тока можно определить мгновенные значения токов в отдельных точках этих участков < ст (ст гА) l. р где 1< « - установившееся значение тока в сварочной цепи время g

R - суммарное сопротивление сварочной цепи) значение индуктивности в соответствии с основной кривой намагничивания.

Проведенные сравнительные испытания с базовым объектом-прототипом показывают, что предлагаемый стабилизирукщий сварочный дроссель обеспечивает более высокое качество сварки за. счет .обеспечения наиболее желательной (с точки зрения технологических требований) Формы тока короткого замыкания, что обеспечивает устойчивое, стабильное горение дуги с минимальным разбрызгиванием электродного металла, а также наименьшее число случайных и неполных коротких замыканий.

ОФ

0Z

Со с тав итель И. Лурье

Редактор М. Келемеш Техред Л.Пилипенко Корректор И. Муска

Заказ 9665/11 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Рауновская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4