HU188875B - Circuit arrangement for controlling the voltage of electrode feeding motor of shielded arc welding machine with consumable electrode - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés védögázas, fogyóelektródás hegesztőgép elektróda előtoló motor feszültségének vezérlésére, amely kapcsolási elrendezésben transzformátor tekercs(ek)en durva és/vagy finom szabályozást lehetővé tevő, a tekercs(ek) végé(ei)nek vagy közbenső megszakított pontjának környezetében elrendezett megcsapolások vannak, amely megcsapolások fokozatkapcsoló(k)ra csatlakoznak. A találmánynak az a lényege, hogy egy vagy két olyan segédtranszformátora van, amely segédtranszformátor(ok) primer tekercsé(ei)nek egyik kivezetése(i) a tekercs(ek) megcsapolásokkal ellátott végé(ei)hez, míg a segédtranszformátor(ok) primer tekercsé(ei)nek másik kivezetése(i) a fokozatkapcsolóik) elmenő végé(ei)hc7, vagy a segédtranszformátorok) primer tekercse(i) a tekercs(ek) közbenső megszakítás! pontjai vagy bármely két fázistekercs egymással összeköthető végei közé van(nak) kötve. -1-

Description

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés védőgázas, fogyóelektródás hegesztőgép elektróda előtoló motor feszültségének vezérlésére, amely kapcsolási elrendezésben transzformátor tekercs(ek)en durva és/vagy finom szabályozást lehetővé tevő, a tekercs(ek) végé(ei)nek vagy közbenső megszakított pontjának környezetében elrendezett megcsapolások vannak, amely megcsapolások fokozatkapcsolódra csatlakoznak.

Mint ismeretes a fogyóelektródás ívhegesztő eljárás szerint az elektródát görgők segítségével folyamatosan kell előretolni, hogy így mindig érintkezésben maradjon az elektróda a hegesztendő alapanyaggal a hegesztőíven keresztül. Az ívet és varratot rendszerint gáz (oxigén, argon vagy a kettő keveréke) védi az oxidációtól. A fémelektróda hegesztőívhez való eljuttatását, azaz az előtolásához szükséges sebességét általában az elektróda átmérője, anyaga, az alkalmazott áramerősség és a gáz fajtája, továbbá az áramforrásra és a hegesztőív fajtájára (rövid ív, szóró ív) jellemző optimális, az ívet tápláló feszültség határozza meg. Mindezekből látható, hogy a jó hegesztő varrat létrehozásához szükséges paraméterek optimális összehangolása nem egyszerű.

A gyakorlatban az állandó tényezők, mint pl. a fémelektróda anyaga, átmérője, a gázfajta és a hegesztőív fajtája előre beállíthatók és a hegesztőnek tulajdonképpen csak két paramétert, az áramforrás feszültségét és a fémelektróda sebességét kell összehangolnia. A két különböző paraméternek két különböző szabályozó szervvel való optimális beállítása még gyakorlott hegesztőnek is időt vesz igénybe, amely egyrészt effektív munkaidő veszteséget jelent, másrészt csak bizonyos késleltetéssel történik a beállítás, amely viszont a minőség rovására megy. Különösen akkor jelent ez nehézséget, ha munka közben viszonylag sűrűn kell a hegesztési áramokat változtatni, mert pl. a hegesztendő szerkezetben az anyag vastagsága változik.

A fenti nehézségeken a hegesztőgép gyártók úgy igyekeztek úrrá lenni, hogy olyan szerkezetek (villamos vagy mechanikus) előállítására törekedtek, amelyeknél a hegesztőnek csak egy beállító szervet kell kezelni, általában az áramszabályozót. A szerkezetet úgy készítették el, hogy a huzalsebesség az áramszabályozóval automatikusan működtetve álljon be a helyes értékre. Ezeket nevezik egygomb vezérlésű berendezéseknek. Az egygomb vezérlés általában olyan gépeknél kerül alkalmazásra, amelyek egyszerű, olcsó kivitelűek és a hegesztő rendszerint szakképzetlen, betanított munkás vagy nagyértékű programozható hegesztőgépeknél. Természetesen a megvalósítás módja mindkét gépfajtánál más és más. Míg az olcsó gépeknél csak egyszerű megoldások jöhettek szóba, addig a nagyértékü gépeknél elektronikus, mikroprocesszoros megoldásokat alkalmaztak.

A huzaltolás sebessége ugyan lineáris kapcsolatban van az áramforrás feszültségével, azonban az együttfutás csak transzformációval biztosítható, mert míg az áramforrás feszültségtartománya : 2,5 arányban változik egy bizonyos minimum és maximum között, addig az előtolás sebessége 1 ; 10 arányban. Az egyszerűbb egy gombos megoldások a hegesztő feszültségről táplált feszültségforrások alkalmazásán alapulnak. Ezeknek alapvető hátránya, hogy a hegesztő feszültség különösen a rövidíves hegesztő eljárásnál nagymértékben ingadozik (rövidzárlat is előfordulhat) és ez megzavarja a huzalelőtolás szükséges egyenletességét.

A két állító szerv mechanikus összekapcsolásának az a hátránya, hogy huzalátmérő váltás esetén nem túlzottan egyszerű a mechanikus kapcsolat módosítása. Ha a két állító szervet együttfutó potenciométerekkel valósítják meg, ahol a feszültségszintek beállítása elektronikus szabályozó elemek segítségével mind az áramforrás, mind a huzalelőtoló motor feszültségének megfelelő értékre való beállításával történik, a kivitel bonyolult és ezért drága.

A találmány célja olyan egygomb vezérlésű hegesztőgép létrehozása, amely egyszerű, olcsó és az igényeket minden tekintetben kielégíti.

A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy az áramforrás feszültség változtatása és az előtoló feszültség változtatása egygombos vezérléssel egyszerű módon biztosítható az áramforrás főtranszformátoráról vett feszültség transzformációjával oly módon, hogy a főtranszformátor tekercsé(ei)t legalább egyik végé(ük)nek környezetében több helyen megcsapoljuk, majd a tekercs(ek) teljes menetszámán fellépő feszültségét a tápfeszültséget és az előloló feszültséget előállító segédtranszformátor(ok)ra adott primer feszültség között a megcsapolásokon keresztül fokozatkapcsolóval megosztjuk és így a megfelelő megcsapolás kiválasztásával a két feszültség közti arány egyszerűen beállítható.

A találmánynak az a lényege, hogy egy vagy két olyan segédtranszformátora van, amely segédtranszformátor(ok) primer tekercsé(ei)nek egyik kivezetése(i) a tekercs(ek) megcsapolásokkal ellátott végé(ei)hez, míg a segédtranszformátor(ok) primer tekercsé(ei)nek másik kivezetése(i) a fokozatkapcsolóik) elmenő végé(ei)hez vagy a segédtranszformátor(ok) primer tekercse(i) a tekercs(ek) közbenső megszakítás! pontjai vagy bármely két fázistekercs egymással összeköthető végei közé van(nak) kötve.

Egy előnyös kiviteli példánál két segédtranszformátor kerül alkalmazásra és az egyik segédtranszformátor primer tekercse a durva szabályozást, míg a másik segédtranszformátor primer tekercse a finom szabályozást lehetővé tevő megcsapolásokat tartalmazó tekercsvégre vagy megszakítás! pontra van kötve. A segédtranszformátorok szekunder tekercsei egymással sorba vannak kötve és egyenirányítón keresztül elektróda előtoíó motor kapcsaira csatlakoznak.

A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példákon keresztül ismertetjük, az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli példáját szemléltetjük háromfázisú csillagkapcsolású főtranszformátor esetén, a 2. ábrán az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés főtranszformátorában levő primer tekercsének

188 875 teljes menetszámán fellépő feszültség megoszlását látjuk, a 3. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy másik kiviteli példáját mutatja be a tekercs közbenső megszakítása esetén, a 4. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy további kiviteli példáját szemléltetjük háromszög kapcsolású főtranszformátor esetén.

Az 1. ábrán látható kapcsolási elrendezésben háromfázisú hálózatra kapcsolt főtranszformátor primer R, S, T tekercsei csillagba vannak kapcsolva. A példa szerint a primer R, S, T tekercsek mindkét kivezetésük környezetében meg vannak csapolva. A primer R, S, T tekercsek egyik, például a hálózatra kötött végén a durva szabályozást lehetővé tevő a_n a₂... megcsapolások, míg a másik, például a csillagpontba kötött végén a finom szabályozást lehetővé tevő x„ x₂... megcsapolások vannak elrendezve. Miután ezek közül csak az egyik fázisban levő pl. a primer R tekercs a_l5 a₂..., x_H x₂... megcsapolásait fogjuk felhasználni, az 1. ábrán is csak ezeket jelöltük meg.

Az R tekercs egyik v, kivezetése és a hálózat közé T₅, segédtranszformátor primer tekercse, míg az R tekercs másik v₂ kivezetése és a csillagpont közé T_s2 segédtrans’zformátor primer tekercse van kötve. Az R tekercs egyik Vj kivezetése és az a_i, a₂... megcsapolások F, fokozatkapcsolóra, míg az F₃ fokozatkapcsoló elmenő vége a T_sl segédtranszformátor primer tekercsével együtt hálózatra, továbbá az R tekercs másik v₂ kivezetése és az x_1? x₂... megcsapolások F₂ fokozatkapcsolóra, míg az F₂ fokozatkapcsoló elmenő vége a T_s2 segédtranszformátor primer tekercsével együtt a csillagpontra van(nak) kötve.

Az 1. ábrán látható példában egy további T_s3 segédtranszformátor is van, amely T_s3 segédtranszformátor primer tekercs a főtranszformátor R tekercsével párhuzamosan a hálózat és csillagpont közé csatlakozik. Mindhárom T_sl, T_s2, T_s3 segédtranszformátor szekunder tekercse egymással sorba van kapcsolva és az ábrán nem látható egyenirányítón keresztül egyenáramú elektróda előtoló motorra vannak kötve. A T_s3 segédtranszformátor szekunder tekercsén megjelenő feszültség P potenciométerrel szabályozható.

Az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés a következőképpen működik:

A T_s3 segédtranszformátor szekunder tekercsén az áttételétől függő állandó feszültség jelenik meg, így az elektróda előtoló motor feszültsége és a hegesztő áram között érvényes y = a + b.x jellegű öszszefüggésben szereplő a állandó tag biztosítva van és a szükségleteknek megfelelően a P potenciométerrel beállítható. A T_gl és T_s2 segédtranszformátorok feszültsége viszont az F„ F₂ fokozatkapcsolók segítségével zérustól egy maximumig változtathatók és így megvalósítható az előbbi összefüggés b.x tagja.

A két Fj és F₂ fokozatkapcsoló, amennyiben az R tekercs v, és v₂ kivezetésein áll, rövidrezárja a T_s, és T_s2 segédtranszformátorok primer tekercseit és így a T_sI és T_s2 segédtranszfor.nátorok szekunder tekercsein a feszültség nulla lesz. Ha az egyik, pl. az F, fokozatkapcsolóval egyet lépve az a, megcsapolást kötjük a hálózatra, akkor ezzel a v, kivezetés és az a_t megcsapolás közti meneteket a T„ segédtranszformátor primer tekercsére kötjük. Ezzel egyidejűleg a főtranszformátor R tekercsében az összmenetszám a v, kivezetés és az a, megcsapolás közti menetek számával csökken. A szimmetria érdekében ugyanilyen mértékű menetszámcsökkentést hajtunk végre az S és T tekercseknél is, de itt a lekapcsolt meneteket nem használjukYel.

Könnyen belátható, hogy bármelyik F, vagy F₂ fokozatkapcsolóval lépünk tovább, újabb meneteket kapcsolunk át valamelyik T\, vagy T., segéd-. transzformátorra és mindig csökkentjük ezzel az R lekeres menetszámát. Mivel az R tekercsre mindig azonos, a hálózat által biztosított feszültség jut, az R tekercs két v, és v₂ kivezetése közti feszültség és a hálózati feszültség közti különbség minden következő fokozatra való áttérésnél nő. Ezzel együtt változik természetesen a feszültség különbség és a hálózati feszültség közti arány is. A 2. ábrán az R tekercsen a feszültség megoszlását szemléletesen is bemutatjuk. A hálózati U_h feszültség állandó, az F_ls F₂ fokozatkapcsolók továbbléptetésével az U_h feszültség.kapcsaira kapcsolt menetszám csökken és ugyanannyival nő az U_etl és feszültségekre eső menetszám és ezzel az U_rtl ill. U_et2 feszültségek.

Az a,, a₂...Xj, x₂... megcsapolásokat nemcsak az R tekercs végpontjai környezetében lehet elhelyezni, hanem az R tekercset valamely közbenső pontján megszakítva a megszakítás környezetében is. Erre mutat példát a 3. ábra. Itt ugyancsak két F₃ és F₂ fokozatkapcsolóval kiépített kapcsolást mutatunk be. Ennél a megoldásnál csak egy T, segédtranszformátorra van szükség a két F, és F₂ fokozatkapcsolóhoz. A T_s segédtranszformátor primer tekercsét a megszakított két R₃ és R₂ tekercsrész közé kötjük, továbbá a két F₃ és F₂ fokozatkapcsoló elmenő végeit egymással összekötjük.

Végül a 4. ábrán olyan esetet mutatunk be, ahol a fótranszformátor primer tekercselése háromszögbe van kötve és az a₃, a₂ megcsapolások az R tekercsen, míg az x,, x₂ megcsapolások az S tekercsen vannak. Ez az eset hasonló a 3. ábrán szemléltetett kiviteli példával, csupán az a különbség, hogy a feszültségek nincsenek egymással fázisban.

Olyan esetekben, amikor a főtranszformátor feszültség szabályozása nem egyidejűleg történik mind a három fázisban, amikor a T,„ T_tí segédtranszformátorokat különböző fázisban kell vagy célszerű elhelyezni, a T_sl és T_s2 segédtranszformátorok szekunder tekercseiről levett feszültséget először külön-külön egyenirányítjuk és az egyenirányított feszültségeket kapcsoljuk sorba. Hasonló a helyzet a 4. ábra szerinti háromszögkapcsolásnál is, ahol a T_s segédtranszformátor szekunder tekercséről levett feszültség fázisa eltér a T_s3 segéd transzformátor szekunder tekercsének fázisától.

188 875

A találmány szerinti kapcsolási elrendezésnek a következő jelentős előnyei vannak:

- az elektróda előtoló motor áramkörében nincs kapcsoló, amely a kis feszültség (4 - 30 V) miatt zavart okozhatna. (A törpe feszültség életvédelmi okokból szükséges, viszont ilyen kis feszültségen csak az aranyozott érintkezők megbízhatók.)

- Az elektróda előtoló motor feszültsége a főtranszformátor kiiktatott, tehát terheletlen meneteiről származik, a hálózaton maradó tekercsrészhez takaréktranszformátor-szerűen csatlakozik. Az elektróda előtoló motor terhelése nem jelent lényeges terhelést (40— 100 W). Mivel a hálózat feszültsége állandónak tekinthető, ezek a részfeszültségek is állandók és függetlenek a hegesztés közben a főtranszformátor szekunder oldalán fellépő terhelésváltozás (rövidzárás, cseppátmenet stb.) okozta nagyméretű feszültségingadozástól.

- Az egygombos vezérlés két vagy három kisméretű segédtranszformátor alkalmazásával van megoldva. A transzformátor viszont közismerten a legbiztonságosabb és leghosszabb élettartamú elemek egyike.

A találmány nincs a fenti kiviteli példákra korlátozva, hanem kiterjed az igénypontok, különösen a főigénypont terjedelme alá tartozó összes megoldásokra.

Claims (3)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Kapcsolási elrendezés védőgázas, fogyóelektródás hegesztőgép elektróda előtoló motor feszültségének vezérlésére, amely kapcsolási elrendezésben transzformátor tekercs(ek)en durva és/vagy finom szabályozást lehetővé tevő, a tekercs(ek) végé(ei)nek vagy közbenső megszakított pontjá(ai)nak környezetében elrendezett megcsapolások vannak, amely megcsapolások fokozatkapcsolő(k)ra csatlakoznak, azzal jellemezve, hogy egy vagy két olyan segédtranszformátora (T_5l, T_s2) van, amely segédtranszformátor(ok) (T_sl, T_s2) primer tekercsé(ei)nek egyik kivezetése(i) a tekercs(ek) (R, S) megcsapolásokkal ellátott végé(ei)hez (v_t, v₂), míg a segédtranszformátor(ok) (T_sl, T_s2) primer tekercsé(ei)nek másik kivezetése(í) a fokozatkapcsoló(k)
2. 5 (F,, F₂) elmenő végé(ei)hez, vagy a segédtranszformátor(ok) (T_sl, T_s2) primer tekercse(i) a tekercs(ek) (R, S) közbenső megszakítást pontjai vagy bármely két fázis tekercsének (R, S) egymással összeköthető kivezetései (v,, v₂) közé van(nak) kötve.

   ¹⁰ 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy két segédtranszformátor (T_5l, T_s2) alkalmazása esetén az egyik segédtranszformátor (T_5l) primer tekercse a durva szabályozást lehetővé tevő megcsapolásokat (a₂, a₂...), míg a másik segédtranszformátor (Τ_ώ) primer tekercse a finom szabályozást lehetővé tevő megcsapolásokat (x_n x₂...) tartalmazó kivezetésre (v_H v₂) vagy megszakítási pontra van kötve.

   20 3. Az l. vagy 2. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a segédtranszformátor(ok) (T,,, T_s2) szekunder tekercse(i) állandó feszültségről táplált, harmadik segédtranszformátor (T_sj) szekunder tekercsével vannak sorba kötve.

   25 4. A 3. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés,' azzal jellemezvé, hogy az állandó feszültségről táplált, harmadik segédtranszformátor (T,₃) primer tekercse a főtranszformátor primer tekercsével vagy egyik fázisának primer tekercsével (R) párhu³⁰ zamosan van kapcsolva.

   5. Az 1 - 4. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a segédtranszformátorok (T ,, T_s2, T_s3) szekunder tekercsei ₅ egymással sorba vannak kötve és egyenirányítón ⁰ keresztül az elektróda előtoló motor kapcsaira csatlakoznak.
3. 6. Az 1 -4. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a segéd₄₀ transzformátorok (T_sl, T_s2, T_s3) szekunder tekercseire egy-egy egyenirányító csatlakozik, amely egyenirányítók egymással sorba kötve elektróda előtoló motor kapcsaira csatlakoznak.