Источник питания для сварки изделий тлеющим разрядом

Источник питания для сварки изделий тлеющим разрядом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к .области сварочного производства и предназначено для использования в устано ах для сварки и пайки -в тлеющем разряде с предшествующей очисткой. Источник питания содержит повышающий трансформатор, силовой выпрямитель и фазовый регулятор напряжения со схемой управления. За счет введения в схему управления специального блока устройство позволяет раздельно контролировать режим очистки и режим сварки и повысить производительность процесса путем увеличения тока режима очистки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. л«ает last ОФ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК госудАРственный комитет сссР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,,(21) 3839497/25-2? (22) 08.01.85 (46) 15,10.86. Бюл. № 38 (72) А. Л. Сиваков, В. И. Чернецов и Д. И. Котельников (S3) 621.791.66 (088.8} (56) Авторское свидетельство СССР . № 1156875. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ ТЛЕЮЩИМ РАЗРЯДОМ (57) Изобретение относится к,области сварочного производства и предназначено для

„„SU„„. 1263466 А1 использования в устаноках для сварки н пайки в тлеющем разряде с предшествующей очисткой. Источник питания содержит повышающий трансформатор, силовой выпрямитель н фазовый регулятор напряжения со схемой управления. За счет введения в схему управления специального блока устройство позволяет раздельно контролировать режим очистки и режим сварки и повысить производительность процесса путем увеличения тока режима очистки.

1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к сварочному оборудованию и предназначено для использования в устаноках для сварки и пайки В тлеющем разряде.

Тлеющий разряд используется в качестве поверхностного постоянно действующего нормально распределенного источника теплоты. Лнодное напряжение (U-., положительный потенциал которого прикладывается к аноду, а отрицательный — к катоду (свариваемыгл деталям), составляет величину порядка 100 — 400 В и зависит or давления газа в рабочей камере, сорта газа и температуры свариваемых иэделий. По мере возрастания температуры свариваемых изделий, напряжение между анодом и катодом увеличивают, тем самым увеличивал ток тлеющего разряда, который увеличивают до тех пор, пока свариваемые детали не разогреются до требуемой температуры (Tp») одновременно с разогревом осуществляется очистка детали.

Чтобы поддерживать требуемую температуру сварки (Т-.), необходимо поддерживать заданное значение тока тлеющего разряда, величина которого устанавливает температуру свариваемых изделий равной Т . Если преждевременно увеличить ток тлеющего разряда, то он перейдет в дуговой с оплавлением поверхности детали, что недопустимо.

Цель изобретения — — увеличение производительности за счет увеличения тока тле:Ощего разряда в режиме очистки.

ha фиг. 1 изображена блок-схема ис1очника;. »а фиг. 2 — вариант выполнении блоков устройства; на фнг. 3 — графические пояснения работы источника.

Источник питания состоит иэ регулятора

1 напряжения, который соединен последоВательно с повышагощим трансформатором 2, Вторичная обмотка которого соединена с 3фазным 2-полупериодным Выпрямителем 3, отрицательный выход которого соединен через гасящее сопротивление 4 -.; coapoTHHление 5 обратной связи с землей, а положительный Выход — с ачодом в ра î÷åé камере

Вторым Входом блока 7 заьциты перегрзок и короткого замык=íèÿ,,НрН этом сопротивление 5 обра ной связи соединено с входами блоков 7 и 8 защиты От neperpy», O6Haра»»К«ЭНIIс» ИМПуЛГ СОВ дХ» -И Ь»ХО»»сз которых соединены между собой и с входом формирователя 9 импульсов, nLI:«og. I

11 контроля режима очистки соединены соответственно с третьим входом блока 7 защиты от перегрузок, и с вторим входом устройства 8 обнаружения импульсов дуги.

При изменении напряжения от 0 до 14 В на управляющем входе регулятора напряженил на его Выходе напряжение изменяется от 0,05 до i,l г г» (20 — 380 В).

Генератор опорного напряжения вырабатывает медленно меняющееся опорное НаорНжение (О- — i5 В) ко.1орое поступет ь.» управляющий Вход регулятора напряжения„изменяя ггапря кение между анодом и катодом дР напряжения Ia Выходе 3-фаэНОГO ПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПОЯМИЧ»ЧЯ Д,,-ГЮ если деталь Hе разогрелась,, а анодное наПряжЕНИЕ «Уак будут ув«ЛИЧИВВТЬ, : O ВОЗНИкает дуга, т,е. тлеющий разряд перейдет

В,дуговоч, а через сопротивление обратнои связи и гасящее сопротивление скачком увеличится Тох. Это резкое изменение тока (сиГнал ДуГи фиксируется Устпойс »г Вом Обнаружения импульсов дуги илн устройством защиты От короткого заг;икания и перегрузок, которые Вырабатывают импульсы дуги продолжительностью т-:-. или тopI, YoTopûc поступают на вормироватсль импульсов, а = его Выхода на вход генератора опорно-о напряжения и блрка контроля режима Очистки, так как:.ып". Вжение на выходе ганераТОРВ ОПОРНОГО I2IJРЯЖЕНИЯ PaВНО ИУЛЮ Нс»

ВРЕМЯ таост H 12 тсРЬ Д « Говой РВЗРЯД ГВСИТСЯ H переходит в нормальный тлеющий, а Опорное напряжение за это Время уменьшается на

Задан»ЧОЕ ЗНВЧЕНИЕ, КОТO " ОЕ ОярслкясГЕ < -.

«К» H Coll I»»CIJT»»»ЬЧО Г:,,» Cfjp<) ЗОМ;.», с»«ОН

Н»ГП ™м»»(- З --".,.:.,""..,;,ДНО Ч -Ч. »») .rч,,с

«» ак yМЕщс»П12ЕТС» На ОП О\ Дср!CH;IОС;1 с:ICIII;Е

» .:ООЧВС1«raуГОщЕЕ уМЕ»НЬГ= ЗЕГ1ИЮ З»адaHHOI О - :II"

ЧС ГПЯ ОПОРНОГО НВПРЯжЕНИЯ. 2 Зс»1Е», ВЛгвс

НО;;ОэрасГВЕГ Г ВвжиMJ О,„.al»riÄ» „;; —,»;Н Гс,жего ря р иа 1р». Вето«»атисгески::В .:;«(=-гчи".2 «тCH ОТ Jvs«ao 1раа.»»асс. Ч т и "."МЫ Г-6 C:, е» »ачаег быгтрь и "азо! ров сва",.i»JHañìых иэделий до тез»гпеват«»ры разогрева (Т-,аа

Тра == (О 5 — 1 *,7: уа,., lр. раа.ракс.== I, . —,. )са .

В Вежиме caaoaи В с1 .«.!1стве ащиты

» »

-О От Коро1КОГO 2ГсиКВНН;,: I1»-„j.»Ãj»»»2OH ВКЛ ОсГВ.ТСЯ ПЕРЕМЕННОЕ КВЛИОРОВВННОЕ СОПР::тнвление, которое фиксирует ток тлеющего разряда 1 c ., такой Величины, чтОбы температура свариваемых изделий соответство«Вала 0,5 — -0,7Т .-:. (Температура плавления Ос.

НОВНОГО СОЕДИНЕНИЯ).

Если в процессе разогрева анод коснет" я детали, То образуется короткое эамькание (U = О), а через сопротивлени;. ратной связи потечет ток 1. При У.к 6 и токе ЬО,lА сработает устройство эа .. .;::а

От КОРОТКОГО ЗаМЫКаНИЯ, СИГНаЛ К;:: кООГО поступит на вхсд генератора опор:: .". IaПРЯжЕНИЯ, ПРИ ЭТОМ НаПРЯжЕНИ:,;-.- сЫХОде генератора опорного напряженaÄ pa»"...1О и":»лю, а его опорное напряжение умегп».:- Ве»"::После устранения эамыкани-;:,;1==:-0 : ...роцесс автоматически восстанавл.,l.acro.= те. автоматически восстанавливас =.я:::Водное

НанряжЕНИЕУаr. И ТОК тЛЕЮщЕГО раэчяда! 243466 соответствующие температуре разогреваемых деталей.

Блок 11 контроля режима очистки служит для контроля импульсов дуги. Выходное напряжение этого блока обратно пропорционально частоте F следования импульсов дуги. Следовательно, если отсутствуют дуги, выходное напряжение блока имеет максимальное значение (15 В) и с ростом частоты до F р следования импульсов дуги уменьшается до нуля. 10

Выходное напряжение с блока 1! поступает в устройство защиты от перегрузок и короткого замыкания таким образом, что при изменении выходного напряжения от

15 В до О ток тлеющего разряда в режиме разогрева уменьшается от I p.*. -..идо !в-.=

=,2 — 5-А.

Как только ток тлеющего разряда уменьшится от 1 рва.макс. до 5 — 10 А, блок 1 Вырабатывает сигнал, который поступает на второй вход устройства 8 обнаружения импульсов дуги и выключает его.

Таким образом, в режим разогрева в начальный момент, когда происходит очистка свариваемых деталей дуги возникают часто

Р) Fêp Следовательно, напряжение на выходе блока .1 1 равно нулю, устройство обнаружения импульсов дуги выключено, а устройство защиты от перегрузок устанавливает начальное значение тока тлеющего разряда, который протекает через оспротивление обратной связи, равным 2 — 5А.

По мере очистки свариваемых деталей дуги возникают реже F Fêp.), напряжение на блоке 1! возрастает, ток тлеющего pasряда увеличивается с 2 — 5 А до !рва. -. При токе тлеющего разряда I)5 — !О А включается устройство обнаружения импульсов дуги.

Таким образом, в режиме разогрева ток тлеющего разряда изменяется. от 1-.. до

Iрвз.макс., бЛВГОдаря ЧЕМУ ВрЕМя раэОГрЕВВ свариваемых изделий сокращается в 1,8—

3 раза.

Так как сигнал с сопротивления обрат- 40 иой связи снимается относительно земли, это позволяет заземлить общий провод схемы управления регулятора напряжения. В качестве регулятора напряжения может быть. использован промышленный регулятор напряжения, что позволяет упростить изготовление источника питания.

Источник питания работает следующим образом.

Рассмотрим принцип работы устройств управления регулятора напряжения в режиме разогрева в начальный момент, когда происходит очистка свариваемых деталей (а), при достижении тока тлеющего разряда Iрвз.мвск. (В) и в Режиме сваРки (с., см. фиг. 2).

Генератор 10 опорного напряжения может быть построен по принципу заряда и разряда конденсатора таким образом, чтобы напряжениеУ ц было прямо пропорционально напряжению на конденсаторе. В исходном состоянии конденсатор разряженф о=О) и с заданной постоянной времени заряжается до 5 В.

Время изменения напряжения Uio определяется экспериментально, так как быстрое увеличение приводит к частому возникновению дуг и ухудшению стабилизации тлеющего разряда, а медленное увеличение приводит к затягиванию времени разогрева сва-риваемых изделий. Обычно это время составляет 30 — !20 с.

Блок 11 построен таким образом, что его выходное напряжение (U .< ) обратно пропорционально частоте F следования импульсов дуги.

В исходном состоянии нет импульсов дуги, выходное, напряжение U

Особые требования предъявляются к скорости нарастания напряжения Uii.> от О до !

5 В, которая сравнима со скоростью нарастания напряжения Uio генератора !О опорного напряжения, при этом время нарастания составляет 30 в !20 с.

F p задается экспериментально с таким расчетом, чтобы в режиме разогрева при очистке свариваемых изделий выполнялось условие Fêp — F и таким образом напряжение

U(ь1 равнялось нулю.

Формирователь 9 импульсов предназначен для формирования передних фронтов сигнала Uo, который формирует передний фронт выходного напряжения U o генератора !

О опорного напряжения. Это позволяет сократить время выключения импульсов дуги и тем самым повысить стабильность тлеющего разряда, что в вою очередь дает возможность в режиме разогрева повысить начальное значение тока тлеющего разряда до 2 — 5А.

Напряжение Ущ поступает на управляющий вход регулятора 1 напряжения, таким образом, напряжение между анодом и катодом Us. в рабочей камере 6 прямо пропорционально напряжению Ll>o и при изменении его от 0 до 15 В напряжение Ua. изменяется от 60 В до U--..

Рассмотрим принцип разогрева свариваемь!х изделий в режиме разогрева (а, в,) и в режиме сварки (с,см. фиг. 2).

В начальный момент происходит очистка свариваемых изделий (см. фиг. 2, а). Для этого режима выполняется условие F)F p, следовательно, Ui t. =О, U(1,в= !5 В. Так как

Uf1.2= 15 В, то устройство 8 обнаружения импульсов дуги закрывается, Uz =10 Б, г напряжение Ui . уменьшает значение фиксированного тока тлеющего разряда в блоке

7 защиты от короткого замыкания и перегрузок от Iр-.--. до Ь-= 2 — 5 А, Таким образом, устройство защиты от перегрузок и короткого замыкания поддерживает ток тлеющего разряда равным 1-.

Если через сопротивление 5 обратной связи потечет ток 1) 1-., то сработает блок " защиты от перегрузок, который на время выполнения условия I ) l--. вырабатывает импульс U ä= U>. = О длительностью, т.ь который закрывает вход генератора 16 опорного напряжения, Uio= О, при этом конденсатор генератор- 10 опорного напряжения разряжается на заданную величину, а I уменьшается. Как только I станет (1-., блок 7 защиты от перегрузок выключается, а напряжение 09 плавно возрастает.

Блок 7 защиты от перегрузок выполняет также роль дугогашения, так как при возникновении дуги ток, протекающий через сопротивление обратной связи, 1-. При этом импульс дуги Uzл длительностью Тср задается блоком 7 защиты от перегрузок.

По мере очистки свариваемых изделий

ДУГИ ВОЗНИКавт РЕЖЕ И КаК СЛЕДСТВИЕ F(Fвр, значит U >.i начинает возрастать от О до 15 В и тем самым в блоке 7 защиты от перегрузок сигнал U

Uxp., при этом U! i.g= О и включается устройство 8 обнаружения импульсов дуги.

Таким образом, в режиме разогрева ток тлеющего разряда автоматически увеличиваетсЯ от 1- .= 2 — 5 А до 1Рв na«c.=- },5—

2 1св..

В режиме сварки (см. фиг. 2, с) в блоке

7 защиты от короткого замыкания и перегрузок включается переменное сопротивление, величина которого фиксирует ток тлеющего разряда I cs При этом ток 1 . задают такой величины, чтобы температура свариваемых изделий соответствовала 0,5 — 0,7 Т-.

Гасящее сопротивление 4 служит для лучшей стабилизации тока тлеющего разряда, препятствует самовозбуждению в системе и имеет величину 15 — 20 Ом. Сопротивление 5 обратной связи (10 Ом..

В качестве примера иа фиг. 3 изображе«а принципиальная "хема устройства управления регулятора напряжения.

Устройство обнаружения импульсов дуги построено нв активных элементах.Vio — Чзз, Элементы устройства обнаружения импульсов дуги выбраны таким образом, что если ток тлеющего разряда, протекающий через сопротивление 5 обратной связи, увеличится ) 1 А за время 0,5 с, т.е. не допускается скачок тока тлеющего разряда через сопротивление 5 обратной связи, то транзистор

Vis закрывается на время т. ., т.е. Из на время т--. равно нулю (т--.= C Rgo).

Устройство защиты от перегрузок построено на активных элементах V5 — Vio. К базе транзистора Vio подключены переменные сопротивления Ris, К16, Иы, режиме разогрева к сопротивлени;.,-.

5 обратной связи (фиг. 1) через сопротивление R> подключено Rio. Величина сопротивления Ris фиксирует ток тлеющего разряда Iv»-., это то значение тока тлеющего разряда, до которого он может возрасти через сопротивление обратной связи. При превышении этого тока открываются транзисторы Чз и Vo, а Uy р= U 7. = О.

При достижении заданной температуры разогрева свариваемых изделий срабатывает реле Р, которое вместо сопротивления R>s включает R>o, которым задается ток тлеющего разряда 1.

10

Сопротивление Кз1 через сопротивление R4 и диод Чзз подключено к коллектору транзистора Чзз блока контроля режима очистки. Сопротивление 8 1 устанавливается таким, чтобы при Ui>.i= О фиксировался ток тлеющего разряда 1 -.=

2 — 5 А. Таким образом, при изменении напряжениь Ui .> от 15 В до О в устройстве защиты от перегрузок фиксируется ток тлеЮЩЕГО РаЗРЯДа OT 4 раз. иакв. До I раЧ.

2 — 5 A.

Блок фоомирования импульсов пост1роен на актив: ых элементах V>1 — Ч з и служит для формирования переднего фронта импульса дуги, который определяется временем разряда конденсатора С4 через сопротивление К2(т Р= C4Rgo) и имеет значение 2 10 .— 810 с. При этом Rqq(Rqo с тем расчетом, чтобы вуемя разряда конденсатора сос10

Блок контроля- режима очистки построен на активных элементах Чзз — Чзт. Выходное напряжение U .i зависит от частоты следования импульсов дуги и определяется зарядом и разрядом конденсатора Сэ)(Х (тзсР= Cg R4i, тР р= Cg R4g) . При этом время разряда равно 30 — 120 с, а время заряда определяется экспериментально и должно быть таким, чтобы в режиме разогрева при выполнении условия F-p. Р напряжение

Uii-i равнялось, нулю. Выключение устройГенератор 10 опорного напряжения построен на активных элементах ЧРз — Vgg, З5 таким образом напряжение 11, прямо пропорционально напряжению на конденсаторе 4.g. Время заряда конденсатора Сз равно Сз(аозт+ Rag), где Raz) Rag, а время его разряда Cs Язз. Таким образом, если дуг нет, конденсатор Сз заряжается через диод

Ч28, Й37 К39 от О до 15 В, где время заряда конденсатора Сз равно 30 — 120 с, а если возникает дуга (Uz.з= Ug= О), конденсатор Сз разряжается через диод Чю, йзз, Rgg. Время разряда определяется экспериментально и должно быть таким, чтобы при очистке свариваемых изделий в режиме разогрева поддерживался ток тлеющего разряда Iнвч.=2 — 5 А. ства обнаружения импульсов дуги в завис.:... сти от величины 1»апря>кени. .. Ui;.; -"-,.ä",»»аетс»-. переменным сопротивление;:, 1>..-. T-àкнм образом> что IIpH Uii,!«(U«3,11>иг., г, т»>анзисТОР >Зт ОТI»PhIBG-TC»I ПИИ i!. = — !3 1 И17ИТ И"

1>1/етс»1 вход транзист01311,а.

Устройство защ»»ты от короткого замьiкания выполнено на активных злементах

Vi- 7.. В Ьежи;,»е короткого -BYb!!=,àH!»»-.

U-; О, а через сопротивление обратной »О связи протекает ток 1(6,5 А, значит транзисторы Vi и 4 закрыты, а Ъ 4 открывается, 6 т.>= О, Ui!>= О. При устранении коротко».о замыкания 1=-. {},;ианз»»сгоо /, Открывается, а V4 закрывается, У7д= — 15 В и автоматицеск1» восст:- ис-.. >I!i 4:».Отса Г - = ж». :Г=.-.: ш,иты от YopOTI»o! o за,-.1.:.. . 3:- "": р 11, так же и на дугу, так 1 зк х-: жимы при дуге 1.) .== 2Π— - .>:: 1 и 1=-10 ——

100 А, а делитель К1Е. вы." .ра»» таким образОм что И1311 U-к «(60 8 Tp2!»3»»cTop Ч1 закрывается.. . ак как через сопротив;г>1»ие обратной связи протекает то«1 1 О 1 то Vz закрыт, а Vi от1»рь»т,(, 1. = — 0 i» . .:. Ггсится, 25

Возможны и другие варианты включения регулятора напряжения в схем-,. Если = i" лятор напри>кения вкиючеи после повылающеГО транс1ЬОрелато1>с!, 1>еГули1>у1ошие

;ар»»вторы должны быть сосд енц так же, :.ак в схеме-пр 3то. "."ие.

Формула изобретения

i. Источник иита1гия для сварки изделий тл".Гощим разрядом с преди ествующей очисткой, содер>кящий повышающий трансформатор, силовой выпр митель, ограничитель.—.ое сопротивление и тири:-орный регулятор напряженич со схемой управления, включающей электрически связанные по входу блок -.àùèòû от перегрузок, блок обнаружения импульсов дуги и блок фазового управления тиристорами с генератором опорного напряжения, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения времени очистки, в схему управления дополнительно введены формиро-: —,-.;- импульсов и блок контроля режима

Г3 и. 1»епвый вь»ход которого подклю. второму входу блока защиты от пере-:ок, а второй — к второму входу блока об..,3руже1»ия импульсов дуги, выход которого

Г:::;местно с первым выходом блока защиты от перегрузок подключен к входу формирователя импульсов, выход которого объединен с вторым выходом блока защиты от перегрузок и подключен к входам генератора опорного напряжения и блока контроля режима очистки.

2. Источник по и, 1, отличающийся тем, что катоднаи групга выпрямительного моста заземлена через ограничительное сопротивление, а тиристорный регулятор напряжения установлен иа входе повышающего .;:-".;1с „ >О1р м втор а.

Редактор М. Дылын

Заказ 54?3/13

Составитель Е. Сомова

Техред И. Верее Корректор В. Бутяга

Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений И открытий

113035, москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПЛП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4