Регулятор сварочного тока

Регулятор сварочного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварке и предназначено , в частности, для сварки плавлением на постоянном токе в автоматизированном электросварочном производстве. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений за счет стабилизации капельного переноса металла . Устройство содержит источник постоянного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом автономного инвертора тока. Его выводы переменного тока соединены с первым трансформатором, который через реактор Изобретение относится к сварке, предназначено для сварки плавлением на постоянном токе и может быть использовано в автоматизированном электросварочном производстве. Наиболее близким к предлагаемому является регулятор сварочного тока, содержащий источник постоянного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом автономного инвертора тока, выводы переменного тока которого через трансформатор и реактор подсоединены к входу переменного тока первого выпрямителя, систему управления, конденсатор и последовательно соединенподключен к первому выпрямителю. Отрицательный вывод источника постоянного тока соединен с отрицательным вы водом инвертора напряжения. Отрицательный вывод инвертора тока соединен с полсжительным выводом инвертора напряжения. Выводы переменного тока инвертора напряжения соединены с вторым трансформатором. К выводам второго трансформатора подключен второй выпрямитель на тиристорах . Отрицательные выводы выпрямителей объединены и соединены с нагрузкой. Положительные выводы выпрямителей также объединены и соединены с нагрузкой. Второй выпрямитель содержит дополнительные диоды, подключенные к отпайкам вторичных полуобмоток второго трансформатора . Ток в инверторе напряжения регулируется путем изменения входного сопротивления инвертора тока. Вольтамперная характеристика в области малых токов жесткая, а в области рабочих режимов - крутопадающая, что обеспечивает улучшение качества сварных швов. 2 ил. ные инвертор напряжения, второй трансформатор и второй выпрямитель, при этом отрицательный выход последнего соединен с первым выходом регулятора и с отрицательным выходом первого выпрямителя, положительный выход которого соединен с вторым выходом регулятора и с положительным выходом второго выпрямителя, отрицательный вывод источника постоянного тока соединен с обкладкой конденсатора и отрицательным выводом инвертора напряжения , положительный вывод которого соединен с другой обкладкой конденсатора и отрицательным выводом автономного инвертора тока 1. сл с V4 СО СЛ О Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 B 23 К 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ql

О

К) (21) 4834107/08 (22) 04.06.90 (46) 07.05.92. Бюл. Ф 17 (71) Ленинградский электротехнический институт им, В.И.Ульянова (Ленина) (72) Г.Л. Бенедиктов (53) 621.791.75(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 1296337, кл, B 23 К 9/00, 1985. (54) РЕГУЛЯТОР СВАРОЧНОГО ТОКА (57) Изобретение относится к сварке и предназначено, в частности, для сварки плавлением на постоянном токе в автоматизированном электросварочном и роизводстве. Цель изобретения — повы шение качества сварных соединений за счет стабилизации капельного переноса металла. Устройство содержит источник постоянного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом автономного инвертора тока. Его выводы переменного тока соединены с первым трансформатором, который через реактор

Изобретение относится к сварке, предназначено для сварки плавлением на постоянном токе и может быть использовано в автоматизированном электросварочном производстве.

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор сварочного тока, содержащий источник постоянного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом автономного инвертора тока, выводы переменного тока которого через трансформатор и реактор подсоединены к входу переменного тока первого выпрямителя, систему управления, конденсатор и последовательно соединен„„5U„„1731502 А1 подключен к первому выпрямителю. Отрицательный вывод источника постоянного тока соединен с отрицательным выводом инвертора напряжения, Отрицательный вывод инвертора тока соединен с положительным выводом инвертора напряжения.

Выводы переменного тока инвертора напряжения соединены с вторым трансформа-,: тором, К выводам второго трансформатора подключен второй выпрямитель на тиристорах. Отрицательные выводы выпрямителей объединены и соединены с нагрузкой. Положительные выводы выпрямителей также объединены и соединены с нагрузкой. Второй выпрямитель содержит дополнительные диоды, подключенные к отпайкам вторичных полуобмоток второго трансформатора. Ток в инверторе напряжения регулируется путем изменения входного сопротивления инвертора тока. Вольтамперная характеристика в области малых токов жесткая, а в области рабочих режимов— крутопадающая, что обеспечивает улучшение качества сварных швов, 2 ил. ные инвертор напряжения, второй трансформатор и второй выпрямитель, при этом отрицательный выход последнего соединен с первым выходом регулятора и с отрицательным выходом первого выпрямителя, положительный выход которого соединен с. вторым выходом регулятора и с положительным выходом второго выпрямителя, отрицательный вывод источника постоянного тока соединен с обкладкой конденсатора и отрицательным выводом инвертора напряжения, положительный вывод которого соединен с другой обкладкой конденсатора и отрицательным выводом автономного инвертора тока (1), 1731502

Недостатком известного регулятора яв- аноды тиристоров соединены с выводами ляется недостаточная стабильность свароч- вторичной обмотки, а каждый анод диодов ного процесс и есс" из-за вероятностного второго выпрямителя соединен с одной из характера переноса металла за счет слож- отпаек вторичной обмотки второго трансногохарактера каплеобразования,чтоухуд- 5 форматора. Ток на выходе регулятора сваает качество сварных соединений. рочного тока регулируется регулирующим шает кач целью изобретения является повыше- инвертором тока на значениях, которье

> ние качества сварных соединений за счет обеспечивают перенос металла крупными обеспечения стабильности переноса метал- каплями. Первый и второй выпрямители рала. 10 ботают параллельно на общую нагрузку. ДоПоставленная цель достигается тем, что полнительно введенные тиристоры при регулятор сварочногс тока, содержащий ис- подаче управляющих сигналов от системы точник постоянного тока, положительный управления обеспечивают увеличение тока вывод которого соединен с положительным в дуге и перенос металла мелкими каплями выводом автономного инвертора тока, вы- 15 от электрода к ванне. Во время паузы между воды переменного тока которого через импульсамипроисходитрасплавлениеэлектрансформатор и реактор подсоединены к тродаистабилизация объемаванны, Подвовходу переменного тока первого выпрями- димая к ванне энергия компенсирует теля, систему управления, конденсатор и потери на отвод тепла в материал изделия. последовательно соединенные инвертор 20 Это обеспечивает стабильность переноса напряжения, второй трансформатор и вто- металла и улучшает качество сварных соедирой выпрямитель, при этом отрицательный нений. выход последнего соединен с первым выхо- На фиг. 1 представлена электрическая дом регуля егулятора и с отрицательным выходом схема регулятора сварочного тока; на фиг. 2 первого выпрямителя, р ителя, положительный вы- 25 — диаграммы мгновенных значений токов и ход которого соединен с вторым выходом напряжений. регулятора и с ра и с положительным выходом Регулятор содержит источник 1 постовторого выпрямит рямителя, отрицательный вы- янного тока, положительный вывод котороводисточникапостоянноготокасоединенс го соединен с положительным выводом обкладкой конденсатора и отрицательным 30 постоянноготока инвертора 2 тока. Выводы выводом инвертора напряжения, положи- переменного тока инвертора 2 тока подклютельный вывод которого соединен с другой чены к первичной обмотке трансформатора обкладкой конденсатора и отрицательным 3. К вторичной обмотке трансформатора 3 выводом автономного инвертора тока, через реактор 4 подключен выпрямитель 5. снабжен дополнительно введенными тири- 35 Положительный вывод инвертора 5 напрясторами, вторичные обмотки второго транс- жения подключен к отрицательному выводу ф а выполнены с отпайками, при инвертора 2 тока, К объединенным выводам т 7. Выэтом катоды тиристоров и диодов второго инверторов подключен конденсатор . ывыпрямителя объединены и соединены с по- воды переменного тока инвертора б напряложительным выводом второго выпрямите- 40 жения соединены с первичной обмоткой ля, аноды тиристоров соединены с второго трансформатора 8, вторичная обвыводами вторичных обмоток, а аноды каж- мотка которого соединена с входными выводогоиздиодовсоединенысоднойиз отпаек дами переменного тока второго вторичной обмотки второго трансформато- выпрямителя 9. Положительный вывод вы45 прямителя 5 соединен с положительным выра, П ае ыйрегуляторсварочногото- водом второго выпрямителя 9 и подключен редлагаемь и а10.0т и ака имеет высокую стабильность переноса к первому выводу регулятора . трицаметалла, Это достигается путем выполне- тельный вывод выпрямителя 5 соединен с ния регулятора сварочного тока, содержа- отрицательным выводом второго выпрямищего регулирующий автономный инвертор 50 теля 9 и подключен к первому выводу регутока, инвертор напряжения, два трансфор- лятора 10. Отрицательный вывод матора и два выпрямителя, которые работа- выпрямителя 5 соединен с отрицательным ют параллельно на сварочную нагрузку, выводом второго выпрямителя 9 и подклюпричем второй выпрямитель содержит до- чен к второму выводу регулятора 11 Квывополнительно введенные тиристоры, а вто- 55 дам регуляторов 10 и 11 подключена ричная обмотка второго трансформатора сварочная нагрузка 12, Тиристоры второго выполнена с отпайками, при этом катоды выпрямителя 9 подключены анодами к вытиристоров и катоды ди атоды диодов второго выпря- водам вторичной обмотки трансформатора мителя о ъединены и с д б . и соединены с положи- 8, Диоды второго выпрямителя 9 подключетельным выводом второг о о выпрямителя ны анодами к отпайкам вторичной обмотки

1731502

Г

15 трансформатора 8, Коммутационные процессь в инверторе 2 тока определяет конденсатор 13, Коммутационные процессы в инверторе 6 напряжения определяет конденсатор 14. Работа тиристоров инвертора

2 тока, инвертора 6 напряжения и второго выпрямителя 9 определяется сигналами системы 15 управления.

На диаграммах мгновенных значений (фиг.2) обозначены ток i в сварочной нагрузке 16, напряжение U<> на конденсаторе 7 и инверторе 17 напряжения, ток i диодов второго выпрямителя 18, ток i тиристоров второго выпрямителя 19.

Регулятор сварочного тока работает следующим образом.

В режиме холостого хода инвертор 2 тока и инвертор 6 напряжения имеют различные входные сопротивления. Входное сопротивление инвертора 2 тока имеет малое значение, Сопротивление инвертора 6 напряжения имеет большое значение, Оно определяется большим сопротивлением потерь холостого хода, В этом режиме напряжение источника 1 постоянного тока практически полностью приложено к инвертору.6 напряжения. Напряжение на сварочной нагрузке 12 в режиме холостого хода определяется коэффициентом трансформации второго трансформатора 8 и значением напряжения источника ", питания. При появлении нагрузочного тока в цепи сварочной нагрузки 12 увеличивается ток в цепи постоянного тока инвертора 6 напряжения и инвертора 2 тока. С уменьшением сопротивления сварочной нагрузки и увеличением тока увеличивается падение напряжения на входном сопротивлении инвертора 2 тока и увеличивается напряжение на трансформаторе 3 и выпрямителе 5, При критическом значении сопротивления сварочной нагрузки напряжения на выпрямителе 5 будет равно напряжению на выпрямителе 9. Вентили выпрямителя 5 будут проводить ток. Инвертор 2 тока перейдет в нагрузочный режим. С увеличением тока в цепи переменного тока инвертора 2 входное сопротивление его увеличивается, Увеличивается напряжение на выводах постоянного тока инвертора тока, что приводит к уменьшению напряжения на выводах выпрямителя 9. Нагрузка на инвертор 6 напряжения уменьшается и увеличивается значение загрузки инвертора 2 тока. В рабочем режиме мощности, передаваемые из цепи постоянного тока инвертором 2 тока и инвертором 6 напряжения, близки по значениям. Конденсатор 7, подключенный к выводам постоянного тока инвертора 6 напряжения, необходим для согласования

55 условий работы инвертора 2 тока и инвертора 6 напряжения. Ток инвертора тока имеет непрерывный характер, Ток инвертора напряжения имеет колебательный характер.

Конденсатор 7 играет роль накопителя энергии, которая подводится через инвертор тока от источника 1.В нормальных условиях ток в сварочной нагрузке имеет значения. обеспечивающие устойчивое горение дуги, крупноканальный перенос металла и устойчивое равновесие в сварочной ванне. При подаче импульсовуправления на управляющих электродах тиристоров второго выпрямителя 9 они начинают проводить ток (фиг. 2, диаграмма 19). Диоды выпрямителя в этом режиме закрываются (фиг. 2, диаграмма 18), Так как тиристоры подключены к выводам вторичной обмотки трансформатора 8, а диоды - к отпайкам этой обмотки, то при работе тиристоров напряжения на выводах элементов 11 и 12 увеличиваются. При увеличении напряжения на сварочной нагрузке увеличиваются. При увеличении напряжения на сварочной нагрузке достигается резкое увеличение тока в дуге 16. Большое значение мгновенного значения. тока на электроде вызывает отрыв и перенос капли металла от электрода к ванне на изделии. Минимальная длительность импульса тока в нагрузке г, в предлагаемом устройстве может регулироваться за счет запаздывания импульса на тиристоре выпрямителя 9 от импульса управления на тиристоре инвертора 6 напряжения. Максимальное значение т„может достигать нескольких периодов частоты, на которой работает инвертор напряжения. Частота повторения импульсов может изменяться за счет изменения длительности паузы т,, При работе инвертора напряжения на частоте 1 кГц длительность импульса может меняться от 50 мкс до 10 мс и более. Энергия, необходимая для формирования импульса сварочного тока, накапливается в конденсаторе 7. Чем выше значение емкости конденсатора 7, тем меньше влияние импульсного режима на основной непрерывный режим работы регулятора и тем меньше колебание напряжения 17, Таким образом, в режимах с большим сопротивлением нагрузки нагрузочная характеристика имеет жесткую характеристику, а в рабочих режимах с малыми значениями сопротивления сварочной нагрузки вольтамперная характеристика предлагаемой установки крутопадающая.

На рабочие значения накладываются импульсы тока, которые могут изменяться в широких пределах по длительности, а сле1731502

Фиг. < довательно, и по энергии импульса. Введение дополнительных тиристоров обеспечивает точную регулировку процесса переноса металла и позволяет проводить сварку при высокой стабильности переноса металла.

Экспериментальная проверка показала, что применение предлагаемого регулятора по сравнению с известным позволяет увеличить качество сварного соединения и уменьшить расход электрической энергии и потерь на разбрызгивание металла.

Формула изобретения

Регулятор сварочного тока, содержащий источник постоянного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом автономного инвертора тока, выводы переменного тока которого через первый трансформатор и реактор подсоединены к входу переменного тока первого выпрямителя, систему управления, конденсатор и последовательно соединенные инвертор напряжения, второй трансформатор и второй выпрямитель, при этом отрицательный выход последнего соединен с первым выходом регулятора и отрицательным выходом первого выпрямителя, положительный выход которого соединен с вторым выходом регулятора и положительным выходом второго выпрямителя, отрицательный вывод источника постоянного тока соединен с первой обкладкой конденсатора и отрицательным выводом инвертора на5 пряжения, положительный вывод которого соединен с второй обкладкой конденсатора и отрицательным выводом автономного инвертора тока, причем вторичная обмотка второго трансформатора выполнена из двух

10 полуобмоток, а второй выпрямитель выполнен из двух диодов, катоды которых объединены и соединены с положительным выходом второго выпрямителя, при этом первые выводы полуобмоток объединены и

15 соединены с отрицательным выходом второго выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений путем обеспечения стабильности переноса металла. второй выпрямитель

20 снабжен двумя тиристорами, а вторичные полуобмотки второго трансформатора выполнены с отпайками, при этом катоды тиристоров объединены и соединены с положительным выходом второго выпрями25 теля, аноды тиристоров соединены с вторыми выводами вторичных полуобмоток, а аноды каждого из диодов второго выпрямителя соединены с отпайками вторичных полуобмоток второго трансформатора, 1731502

Фиг Г

40

50

Составитель Г.Бенедиктов

Техред- М. Моргентал Корректор Д.Сычева

Редактор С.Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1541 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5