RU2043888C1

RU2043888C1 - Welding arc pulsed stabilizer

Info

Publication number: RU2043888C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Гулаков; Михаил Васильевич Головачев; Борис Иванович Носовский
Original assignee: Мариупольский металлургический институт
Priority date: 1992-05-22
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: welding engineering. SUBSTANCE: welding arc pulsed stabilizer has two transformers 1,2, two thyristors 7,8, four diodes 10-13, capacitor 9, resistor 14. EFFECT: increased power and stability of arc ignition pulses by changing switching stage circuit, improved operating parameters of stabilizer and wider operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при производстве или модернизации сварочных источников питания. The invention relates to welding production and can be used in the manufacture or modernization of welding power sources.

Целью изобретения является разработка устройства, обеспечивающего повышенную мощность и стабильность поджигающих дугу импульсов за счет изменения схемы ключевого каскада, что позволяет улучшить эксплуатационные свойства стабилизатора, расширить сферу его применения. The aim of the invention is to develop a device that provides increased power and stability of arc igniting pulses by changing the key cascade circuit, which allows to improve the operational properties of the stabilizer, to expand its scope.

Для стабилизации процесса дуговой сварки на переменном токе в начале каждого полупериода сварочного напряжения на дугу подают кратковременный мощный импульс тока, сформированный за счет перезаряда конденсатора, подключаемого в цепь питания дуги с помощью тиристорных ключей. В известной схеме конденсатор не может перезарядиться до амплитудных значений питающих его напряжений, что снижает мощность импульса, поджигающего дугу. При этом на мощность этого импульса сказывается момент открывания тиристоров относительно начала полупериода напряжения, питающего дугу. Это связано с досрочным закрыванием тиристоров, так как ток зарядки конденсатора, протекающий через них, определяется реактивным сопротивлением конденсатора. Этот ток может поддерживать тиристор открытым до тех пор, пока он превышает ток удержания тиристоров в открытом состоянии. Указанное условие обеспечивается (после прихода на управляющий электрод тиристора отпирающего импульса) в течение весьма короткого времени, после чего тиристор закрывается. To stabilize the process of arc welding with alternating current, at the beginning of each half-cycle of the welding voltage, a short-term powerful current pulse is generated into the arc, generated by the overcharging of the capacitor connected to the arc power circuit using thyristor switches. In the known circuit, the capacitor cannot be recharged to the amplitude values of the voltage supplying it, which reduces the power of the pulse that ignites the arc. Moreover, the moment of opening of the thyristors relative to the beginning of the half-period of voltage supplying the arc affects the power of this pulse. This is due to early closure of the thyristors, since the charging current of the capacitor flowing through them is determined by the reactance of the capacitor. This current can keep the thyristor open as long as it exceeds the current holding the thyristors in the open state. The specified condition is provided (after the arrival of the trigger pulse to the thyristor control electrode) for a very short time, after which the thyristor closes.

На чертеже изображена электрическая схема стабилизатора. The drawing shows the electrical circuit of the stabilizer.

Позициями 1 и 2 соответственно обозначены дополнительный и сварочный трансформаторы; 3 и 4 точки подключения к схемам ключевого тиристорного каскада; 5 и 6 соответственно сварочный электрод и свариваемое изделие; 7 и 8 ключевые тиристоры; 9 конденсатор; 10 и 11 силовые диоды; 12 и 13 маломощные диоды; 14 резистор. На схеме не показано устройство формирования управляющих импульсов, отпирающих тиристоры. Управляющие сигналы U_y с этого устройства поступают на соответствующие электроды тиристоров 7 и 8.Positions 1 and 2 respectively indicate additional and welding transformers; 3 and 4 points of connection to the circuits of the key thyristor cascade; 5 and 6, respectively, a welding electrode and a welded article; 7 and 8 key thyristors; 9 capacitor; 10 and 11 power diodes; 12 and 13 low-power diodes; 14 resistor. The diagram does not show a device for generating control pulses that unlock thyristors. The control signals U _y from this device are fed to the corresponding electrodes of the thyristors 7 and 8.

Устройство работает следующим образом. При появлении на дуге положительной полуволны напряжения и включении в начале этого полупериода тиристора 8 конденсатор 9 мгновенно зарядится через него и диод 11. Но тиристор при этом остается открытым, так как до момента достижения на вторичной обмотке трансформатора 1 амплитудного значения напряжения ток через тиристор протекает по двум цепям: тиристор 8 диод 11 конденсатор 9 и тиристор 8 диод 13 резистор 14. Ток, протекающий по первой цепи, весьма мал (недостаточен для удержания тиристора в открытом состоянии), а по второй цепи достаточен для поддержания тиристора открытым. The device operates as follows. When a positive half-wave voltage appears on the arc and the thyristor 8 is turned on at the beginning of this half-cycle, the capacitor 9 instantly charges through it and the diode 11. But the thyristor remains open, since until the amplitude of the voltage reaches the secondary winding of the transformer 1, the current flows through the thyristor through two circuits: thyristor 8 diode 11 capacitor 9 and thyristor 8 diode 13 resistor 14. The current flowing through the first circuit is very small (insufficient to keep the thyristor in the open state), and the second circuit is sufficient for keeping thyristor open.

По мере роста напряжения данного полупериода до амплитудного его значения конденсатор дозаряжается до суммы этого напряжения с напряжением на дуге. Далее напряжение на вторичной обмотке трансформатора 1 начнет снижаться и напряжением заряженного конденсатора 9 диод 13 закроется, что повлечет за собой запирание тиристора 8 и конденсатор 9 будет оставаться заряженным экстремальным значением суммы указанных напряжений до изменения полярности напряжения на дуге. После смены полярности в начале очередного полупериода откроется управляющим импульсом тиристор 7 и конденсатор мгновенно перезарядится до суммы действующих в этот момент напряжений на вторичных обмотках трансформаторов 1 и 2. Открывается диод 12, поддерживая тиристор 7 открытым до момента достижения амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1. Соответственно и конденсатор 9 перезаряжается до суммы амплитудного значения указанного напряжения и напряжения на дуге. As the voltage of this half-period rises to its amplitude value, the capacitor recharges to the sum of this voltage with the voltage on the arc. Next, the voltage on the secondary winding of the transformer 1 will begin to decrease and the voltage of the charged capacitor 9, the diode 13 will close, which will entail the locking of the thyristor 8 and the capacitor 9 will remain charged with the extreme value of the sum of these voltages until the voltage polarity changes across the arc. After changing the polarity, at the beginning of the next half-cycle, the thyristor 7 opens with a control pulse and the capacitor instantly recharges to the sum of the voltage acting at that moment on the secondary windings of the transformers 1 and 2. The diode 12 opens, keeping the thyristor 7 open until the amplitude value of the voltage on the secondary winding of the transformer 1 is reached Accordingly, the capacitor 9 is recharged to the sum of the amplitude value of the indicated voltage and the voltage across the arc.

Введение указанных элементов в электрическую схему стабилизатора позволяет увеличить размах импульса по амплитуде в два и более раза и сделать его (размах) независимым от момента открывания тиристоров относительно начала полупериода напряжения на дуге. The introduction of these elements into the electric circuit of the stabilizer allows you to increase the amplitude of the pulse by a factor of two or more and make it (range) independent of the moment the thyristors open relative to the beginning of the half-cycle voltage on the arc.

В приведенных рассуждениях упоминается только амплитудное значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1 и ничего не говорится о характере изменения напряжения на дуге. Дело в том, что электрическая дуга обладает существенной стабилизирующей способностью и в процессе ее горения переменное напряжение на ней имеет прямоугольную форму с плоской вершиной (меандр), т.е. напряжение на дуге в течение полупериода является практически постоянным по амплитуде (не изменяется по величине) и не оказывает влияния на характер заряда конденсатора 9. In the above reasoning, only the amplitude value of the voltage on the secondary winding of the transformer 1 is mentioned and nothing is said about the nature of the change in voltage on the arc. The fact is that the electric arc has a significant stabilizing ability and during its burning the alternating voltage on it has a rectangular shape with a flat top (meander), i.e. the arc voltage during the half-cycle is almost constant in amplitude (does not change in magnitude) and does not affect the nature of the charge of the capacitor 9.

Применение изобретения позволило повысить амплитуду поджигающего дугу импульса в 1,8.2 раза, стабилизировать ее при изменении в широких пределах момента открывания тиристоров относительно начала полупериода переменного напряже- ния на дуге. За счет обеспечения указанных эффектов обеспечена возможность интенсивного разрушения окисной пленки при аргонодуговой сварке алюминия и его сплавов, стабилизировать процесс горения дуги в широком диапазоне сварочных токов, особенно в сторону его снижения. Отмечено высокое качество формирования сварочного шва. Application of the invention made it possible to increase the amplitude of the pulse igniting the arc by 1.8.2 times, to stabilize it when the wide opening time of the thyristors varies relative to the beginning of the half-cycle of alternating voltage on the arc. By providing these effects, it is possible to intensively destroy the oxide film during argon-arc welding of aluminum and its alloys, to stabilize the arc burning process in a wide range of welding currents, especially in the direction of its decrease. High quality of weld formation is noted.

Claims

PULSE STABILIZER OF THE WELDING ARC, including a secondary winding of a welding transformer connected in series, a circuit of counter-parallel connected thyristors with their control circuit, a capacitor and a secondary winding of an additional transformer connected according to the secondary winding of the welding transformer, which is connected to the welding electrodes, characterized in that two power and two low-power diodes and a resistor are introduced, and the power diodes are connected in series according to the thyristors, point c the length of one thyristor and the cathode of the first power diode is connected to the cathode of the first low-power diode, and the connection point of the cathode of the other thyristor and the anode of the second power diode is connected to the anode of the second low-power diode, the anode and cathode of the first and second low-power diodes are connected through a resistor to the capacitor plate connected with secondary winding of an additional transformer.