Генератор импульсов сварочного тока

Генератор импульсов сварочного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3804465/25-27 (22 ) 22. 10. 84 (46) 30.01.86. Бюп. 9 4 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) Н.И.Чернявский и В.В.Ивашин (53) 621.721.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1 - 1073025, кл. В 23 К 9/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М"- 1147531 кл . В 23 К 9/00, 1983, (54) (57) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ СВАРОЧНОГО ТОКА, содержащий источник питания, двухсекционный индуктивный накопитель энергии, первый и второй управляемые ключи, блок управления, две выходные клеммы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества сварного шва эа счет расширения диапазона изменения параметров импульсов сварочного тока, в него введены третий и четвертый управляемые ключи, а секции индук тивного накопителя включены в смежные плечи образованной управляемыми ключами мостовой схемы, в одну диагональ которой включен источник питания, а в другую диагональвыходные клеммы.

1 l

11зобретение относится к источникам питания для дуговой сварки и может быть использовано для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом алюминия и его сплаве, а также в других областях техники для питания нагрузки разноамплитудными импульсами регулируемой длительности.

Целью изобретения является повышение качества сварного шва за счет расширения диапазона изменения параметров импульсов сварочного тока.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема генератора импульсов сварочного тока при включении секций индуктивного накопителя в смежные плечи мостовой схемы, прилежащие к дуговому промежутку; на фиг.2 график тока через дуговой промежуток; на фиг. 3 — принципиальная схема генератора импульсов сварочного тока при включении секций индуктивного накопителя в смежные плечи мостовой схемы, прилежащие к источнику питания.

Генератор импульсов сварочного тока состоит из источника 1 питания, двухсекционного индуктивного накопителя 2 энергии, первого и второго управляемых ключей 3 и 4, присоединенных к блоку 5 управления, двух выходных клемм 6 и 7„ между которыми включен дуговой промежуток 8, третьего и четвертого управляемых ключей 9 и 10, присоединенных к блоку 5 управления, причем секции

11 и 12 индуктивного накопителя 2 энергии включены в смежные цепи образованной управляемыми ключами

3,4, 9 и 10 мостовой схемы, в одну диагональ которой включен дуговой промежуток 8.

Секции 11 и 12 включены в смежные плечи мостовой схемы, прилежашие к дуговому промежутку 8. Полюса источника питания обозначены позициями 13 и 14, Блок 5 управления осуществляет поочередное включение и выключение управляемых ключей 3,4, 9 и 10 таким образом, чтобы включенному состоянию ключей 3 и 10 всегда соответ ст-«овало выключенное состояние ключей 4 и 9, а включенному состоянию ключей 4 и 9 - выключенное состояние ключей 3 и 10. Дпи207673 2

10

55 тельность и частота включенного состояния ключей регулируется.

В качестве управляемых .ключей могут быть использованы различные устройства, например транзисторы, однооперационные и комбинированновыключаемые тиристоры с узлами искусственной коммутации, двухоперационные тиристоры, запираемые тиристоры, оптоэлектронные приборы и т.п.

Источник питания может быть как рекуперативным, например электромашинный генератор, аккумулятор, так и нерекуперативным, например выпрямитель.

Генератор импульсов сварочного тока, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом.

Дуговой промежуток 8 приводится в проводящее состояние в момент

Это можно сделать с помощью, например, осцилляторов или касанием электрода поверхности изделия, При подаче сигнала управления с блока 5 на управляемые ключи 3 и 10 они включаются. При этом секция 11 индуктивного накопителя 2 через включенные ключи 3 и 10 и дуговой промежуток 8 заряжается от источника питания 1. Ток протекает по цепи: полюс 13 источника 1 питания — ключ

3 — секция 11 индуктивного накопителя 2 - выходная клемма 6 - дуговой промежуток 8 - клемма 7 — ключ 10 полюс 14 источника 1 питания ° Происходит заряд индуктивного накопителя 2 энергии от источника питания

1. Ток через дуговой промежуток 8 увеличивается и протекает от клеммы

6 к клемме 7, примем это направление эа положительное. В момент блоком 5 управления ключи 3 и 10 выключаются, а ключи 9 и 4 включаются. За счет взаимной индукции между секциями 11 и 12 индуктивного накопителя 2 ток перехватывается в секцию 12 и протекает по цепи: 139-7-8-6-12-14. В течение времени происходит заряд индуктивного накопителя 2 через секцию 12, Ток через дуговой промежуток 8 в момент t< скачкообразно изменяет свое направление и через дугу формирует ся отрицательный импульс тока ° В момент t< блоком 5 управ пения снова включаются ключи 3 и 10, а ключи 9 и 4 выключаются. За счет взаимной индукции между секциями

1207673

Для обоих вариантов выполнения генератора (фиг.1 и 3) характерно наличие индуктивности с током в цепи дуги при формировании импуль сов токов обеих полярностей, что стабилизирует горение дуги при воздействии на дугу возмущающих

11 и 12 и@дуктивного накопителя 2 энергии ток перехватывается снова в секцию 11 и протекает по цепи:

13-11-6-8-7-10-14. Через дуговой промежуток 8 снова формируется положительный импульс тока. Заряд индукти вн о го н а ко пителя 2 эн ер гии и увеличение тока в цепи дуги может происходить как в течение нескольких периодов, так и в течение одного 10 полупериода в зависимости от соотношения периода следования импульсов и величины постоянной времени секций индуктивного накопителя, В установившемся режиме величина тока оста- 15 ется неизменной. Амплитуды импульсов токов прямой и обратной полярностей определяются величиной запасенной в индуктивном накопителе 2 энергии и соотношением индуктивностей его секций 11 и 12. Длительности им пульсов токов и частота их следования определяются моментами переключения ключей 3, 4, 9 и 10. Выбирая различные соотношения индуктивностей 25 секций 11 и 12 эа счет, например, изменения количества их витков, можно регулировать соотношение амплитуд токов прямой и обратной полярностей. А изменяя блоком 5 управления моменты переключения ключей, можно регулировать частоту и соотношение длительностей импульсов токов разных полярностей. Секции индуктивного накопителя могут быть включены

35 и в другие два смежных плеча мостовой сх емы, В генераторе импульсов сварочного тока, изображенном на фиг.3, секции

11 и 12 индуктивного накопителя 2 энергии включены в смежные плечи мостовой схемы, образованной ключами 3, 4, 9 и 10, прилегающие к источнику 1 питания, Работа этого генератора происходит аналогично, 45

При формировании импульсов тока положительной полярности ток прот екает по цепи: 13-! 1-3-6-8-7-10»14, а при формировании импульсов тока отрицательной полярности по цепи:

1 3-12-9-7-8-6-4-14 .

50 воздействий, направленных на ее разрыв.

Для компенсации возмущающих воздействий на дугу и стабилизации ее горения в индуктивном накопителе базового объекта необходим минимальный запас энергии A„ „z Кроке этого, для проведения тока через дугу в течение одного из импульсов необходим дополнительный запас энергии А м„. Таким образом, максимальная энергия А, на которую должен быть изготовлен индуктивный накопитель прототипа равна А „ =

Акомя + A„„n

Если энергии в нем будет запасено меньше, то или дуга будет гореть неустойчиво, или не будет обеспе чена необходимая длительность протекания импульса тока, что приведет к появлению бестоковой паузы в дуге и прекращению сварочного про цесса.

По сравнению с базовым объектом в предлагаемом генераторе запасаемая в индуктивном накопителе энергия может быть значительно ниже и

Ограничена только энергией Аюм„ необходимой для стабильного горения дуги. В этом случае поддержание необходимой длительности протека ния импульса тока осуществляется не эа счет энергии, запасаемой в индуктивном накопителе, а за счет энергии, потребляемой от источника питания. Это позволяет значительно уменьшить индуктивность секций индуктивного накопителя, и, следо вательно, уменьшить массу, габариты и расход активных материалов на его изготовление, Длительность протекания тока любой полярности не зависит от величины запаса энергии в индуктивном накопителе, а определяется блоком управления. Поэтому диапазон соотношений длительностей токов различ ных полярностей в предлагаемом гене раторе гораздо больше. Практически он может быть любым, так как при включении только одной пары тирис» торов в противоположных плечах гене ратор может использоваться для сварки постоянным током любой -полярно сти, что значительно расширяет его функциональные воэможности. Широкий диапазон изменения параметров импульсов сварочного тока позволяет повысить качество сварного шва за

1207673

Составитель В.Ганюшин

Редактор Т.Парфенова Техред Т.Дубинчак Корректор A,Òÿñêî

Заказ 126/14 Тираж 1000 Подписное

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 счет возможности установки оптимальных параметров импульсов в каждом конкретном случае, а также рационально распределить энергию между свариваемым иэделием и вольфрамовым электродом, что повышает его долговечность и снижает расход вольфрама.