RU1773635C - Способ возбуждени дуги плазмотрона - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электросварочному производству, преимущественно к плазменной обработке металлов Сущность изобретени  заключаетс  в том, что перед подачей ионизирующего воздействи  устанавливают разовым регулированием тиристоров выпр мител  пониженное напр жение холостого хода выпр мител  в пределах/3/2VcMaKc Vcxx V0MaKc. где VCXx - значение посто нной составл ющей напр жени  холостого хода; /Смакс - значение по- сто нной составл ющей ЭДС при естественной коммутации тиристоров выпр мител . Предлагаемый способ позвол ет снизить максимальные броски тока не менее чем в 2 раза по амплитуде, что приводит к повышению ресурса сменных катодов плазмотрона не менее чам на 20%. 6 ил.

Description

Изобретение относитс  преимущественно к электросварочному производству, в частности к технологическим установкам дл  электродуговой плазменной резки, наплавки , сварки и напылени .

Известен способ возбуждени  дуги, осуществл емой в серийной установке воздушно-плазменной резки АПР-404. Возбуждение дуги плазмотрона осуществл етс  подачей на него напр жени  холостого хода тиристорного выпр мител  и дальнейшей подачей ионизирующего воздействи .

Величина броска стартового тока может быть определена из анализа эквивалентной электрической цепи, изображенной на фиг. 1, где Lorp и Rorp - ограничительные сопротивлени  в цепи дуги, определ емые в основном дроссельным реактором, а также реактивными и активными потер ми трансформатора; Рд(1,1) - нелинейное и нестационарное сопротивление возбужденной дуги; 1р - фаза напр жени  e(t) в момент подачи ионизирующего воздействи  Нахождение точного значени  броска стартового тока в представленной нелинейной параметрической цепи затруднительно, однако  сно, что и амплитуда и длительность этого броска монотонно возрастают с ростом попьтсекун- дного интеграла:

л

/ е (CD t) d u t,

V где е(йн) Е sin саг. (1)

В частности, при напр жении холостого хода с естественной коммутзцнри гиристо- ров, характеризующего npmov, i (фиг 2), максимальное значение р-э-м получаiX| ;Х1 iCO

и

Ы :СЛ

етс  при значении у

фи,

Недостатком прототипа  вл ютс  знз читальные броски токз при фэзах t/, близких к л/3.

Целью изобретени   вл етс  повышение ресурса сменных деталей плазмотрона (катод, сопло и т.п.) путем ограничени  области наибольших значений бросков стартового тока.

Цель достигаетс  тем, чго парад подачей ионизирующего воздействи  устанавливают фазовым регулированием тиристоров выпр мител  пониженное напр жение холостого хода выпр мител  в пределах

( 3/2)УоМакс Уохх Уомакс.. (2)

В этом выражении нижн   граница соответствует предельно допустимой фазе напр жени , равчой ту, а коэффициент

определ етс  как частное от делени  предельных коэффициентов формы, пропорци +

опальных / e((Wt)do)t при (р , равном

9 соответственно

К ..31

I2JT

з 

VT

ЈиЈ, / e(uJt)d«t/f e()) -5nP

О/ т,--ггЈ.

Задать напр жение, более низкое, чем ( 3/2)Уомакс недопустимо, так как при этом снижаетс  максимальное мгновенное значение напр жени , величина которого определ ет устойчивость возбуждени  дуги.

На фиг. 1 приведена эквивалентна  схема определени  величины бросков стартового тока в способе; на фиг, 2 и 3 - по сн ющие осциллограммы проютипа; на фиг. 4 и 5 - соответствующие по сн ющие осциллограммы изобретени ; на фиг, 6 приведен пример функциональной схемы дл  реализации способа.

Способ реализуетс  следующим образом . Напр жение сети 1 подают на тири- сторный выпр митель 2 м его управл ющее устройство 3 (см. фиг, 6), Управл ющее устройство 3 начинает вырабатывать импульсы управлени  тиристоров, фаза включени  ксЗТ7Г

торых находитс  в пределах тт рхх у и

задаетс  программой, не завис щей от программы установки тока плазмотрона, В результате еще до возбуждени  дуги напр жение холостого хода плазмотрона 4 оказываетс  пониженным в сравнении с максимально возможной ЭДС при естественной коммутации тиристоров, причем его среднее значение оказываетс  в пределах,

указанных в выражении (2), Форма осциллограммы напр жени  холостого хода приведена дл  частного случа  - на фиг. 4

5

Датчиком 5 тока контролируетс  отсутствие тока плазмотрона 4. Дуга плазмотрона инициируетс  в результате подачи ионизирующего воздействи , например, в

10 виде высоковольтного высокочастотного напр жени  от осцилл тора 6. Стартовый бросок тока определ етс  не только амплитудой напр жени  Е, вырабатываемой выпр мителем 2, а также ограничительными

15 сопротивлени ми Lorp, Rorp, Rfl(t.l), но и моментом инициации дуги, определ ющим фазу ty, котора  во всех случа х больше

УХХ тг, а в примере на фиг. 4 не меньше л/2.

20 Предельный волысекундный интеграл (фиг. 5) оказываетс  принципипально меньшим, чем он же при естественной коммутации тиристоров (фиг. 3), и тем больше, чем больше фаза включени  тиристоров на холостом

25 ХОДУ- А поскольку именно величина вольтсе- кундного интеграла определ ет амплитуду и длительность стартовых бросков тока, оказываютс  также понижены и максимальные стартовые броски тока.

30После первого включени  тиристора

датчик 5 тока начинает выдавать сигнал, отличный от нул , и управл ющее устройство 3 переходит в режим фазового регулировани  с отслеживанием тока отрицательной

35 обратной св зью, при котором сигнал датчика 5 тока сопоставл етс  с сигналом программы , например, нарастани  тока, как это имеет место в прототипе.

Подача фазорегулируемого напр жени 

40 во врем  холостого хода позвол ет снизить вольтсекундный интеграл в пределе лл

/ е (a) t) d ft t/ / е (a) t) d a) t в 1,5 ра45

тс

3

п

2

38.

0

5

Из-за нелинейности и нестационарности сопротивлени  дуги в процессе возбуждени  амплитуда максимальных бросков стартового напр жени  тока уменьшаетс  еще больше.

В то же врем  снижение посто нной составл ющей напр жени  VQXX в области (2) не приводит к снижению устойчивости возбуждени , так как амплитудное значение напр жени  остаетс  неизменным за счет увеличени  переменной составл ющей в виде шестой и кратных ей гармоник.

Дл  по снений функционировани  устройства раскрыта одна из возможностей реализации устройства 3 управлени , содержащего датчик 7 управл ющего сигнала, блок 8 фазового регулировани , электронный переключатель 9, задатчик 10 сигнала фазы холостого хода, реле 11 сигнала тока, программатор 12 нарастани  тока.

Устройство работает следующим образом , Напр жение сети 1 подают на тири- сторный выпр митель 2 и его управл ющее устройство 3, в котором сигналом реле 11 переключатель 9 подключает выход задат- чика 10 к входу датчика 7. Обратной св зи по току нет (внешние характеристики жесткие ) и блок 8 вырабатывает импульсы управлени , с фазами включени  тиристоров. наход щимис  в пределах (2). Точное значение этих фаз определ етс  уровнем сигнала задатчика 10, Оно не зависит от программы тока дуги плазмотрона, поскольку св зь между датчиком 5 и датчиком 7 управл ю- щего сигнала отключена переключателем 9. В результате еще до возбуждени  дуги напр жение холостого хода оказываетс  пониженным в сравнении с максимальным при естественной коммутации тиристоров. Форма осциллограммы напр жени  холостого хода дл  случа , когда регулировкой

задатчика 10 выставлена фаза ty - -n приведена на фиг. 4.

Осцилл тором 6 подаетс  ионизирующее воздействие на плазмотрон 4, в котором ионизируетс  дуга. После включени  первого тиристора выпр мител  2 датчик 5 вырабатывает на своих выходах сигналы, пропорциональные выпр мленному току выпр мител  2. В результате реле 11 включаетс  и переключаетс  переключатель 9 таким образом, что от выхода датчика 7 размыкаетс  выход задатчика 10, и подклю- чаетс  этот вход к датчику 5, образу  цепь отрицательной обратной св зи по току на элементах 5, 9, 7, 8, 2, котора  переключает выпр митель на автоматическое регулирование тока по сигналу программы тока дуги программатора 12, у которого программа нарастани  включаетс  также в момент переключени  реле 1 1 сигналом, подаваемым на вход программатора 12.

Далее до окончани  процесса дугообра- зовани  выпр митель остаетс  переключенным в режиме автоматического регулировани  тока по сигналу программы, т.е. работает с внешним крутопадающими характеристиками. При таком регулировании напр жение на дуге зависит в первую очередь от длины дуги, т.е. от рассто ни  между плазмотроном и обрабатываемой деталью , и в меньшей степени от уровн  тока дуги, задаваемого программатором 12. В частности , это напр жение существенно превышать начальное напр жение при поджиге.

Таким образом изобретение позвол ет повысить срок службы плазмотрона.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ возбуждени  дуги плазмотрона, заключающийс  в подаче на него напр жени  холостого хода тиристорного выпр мител , ионизирующего воздействи  и обеспечении автоматического фазового регулировани  тока дуги, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  ресурса сменных деталей плазмотрона путем ограничени  области наибольших значений бросков стартового тока, перед подачей ионизирующего воздействи  устанавливают фазовым регулированием тиристоров выпр мител  пониженное напр жение холостого хода выпр мител , не завис щее от программытока дуги плазмотрона и задаваемое в пределах

   ( )11омакс Uoxx Уомакс,

   где Uoxx - значение посто нной составл ющей напр жени  холостого хода;

   иомакс - значение посто нной составл ющей ЭДС при естественной коммутации тиристоров выпр мител , а после первого включени  тиристора переключают выпр митель на автоматическое регулирование тока по сигналу программы ток  дуги.

   С с IP Я ctp

   -™c:j- i

   1773635

   ttSinVt/y, у

   Я /

   -fr

   4

   -В

   l

   s