RU2095210C1

RU2095210C1 - Electric arc welder

Info

Publication number: RU2095210C1
Application number: RU96100594A
Authority: RU
Inventors: Виктор Терентьевич Караваев
Original assignee: Виктор Терентьевич Караваев
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 1997-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; welding; supply sources for different hand, automatic and semiautomatic welders which require increased no-load duty. SUBSTANCE: device has welding and auxiliary transformers with separate magnetic circuits. Primary winding of welding transformer is connected to output terminal of network through opposite secondary winding of auxiliary transformer. Primary winding of auxiliary transformer is connected in series aiding with secondary winding of welding transformer. Air gap is made in magnetic circuit of auxiliary transformer. EFFECT: enhanced reliability of operation and enlarged operating capabilities. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сварке и может использоваться как источник питания для различных видов ручной, автоматической и полуавтоматической сварки, особенно в случаях, требующих повышенного холостого хода источников. The invention relates to welding and can be used as a power source for various types of manual, automatic and semi-automatic welding, especially in cases requiring high idle sources.

Известно устройство дуговой сварки с целью подпитки и тиристорным фазорегулятором в цепи первичной обмотки силового трансформатора. A device for arc welding with the aim of feeding and thyristor phase regulator in the primary winding circuit of a power transformer is known.

Однако непосредственное шунтирование тиристоров дросселем снижает напряжение первичной обмотки сварочного трансформатора в интервалы непроводимости тиристоров и отрицательно влияет на устойчивость горения дуги. However, the direct shunting of thyristors by a throttle reduces the voltage of the primary winding of the welding transformer during thyristor non-conductivity intervals and negatively affects the stability of arc burning.

Известно также устройство для дуговой сварки, содержащее сварочный трансформатор и вспомогательный трансформатор, в первичную обмотку которого включен коммутатор, управляющая цепь которого соединена с датчиком параметра дуги, включенным в сварочную цепь, вторичная обмотка вспомогательного трансформатора соединены последовательно с первичной обмоткой сварочного трансформатора и шунтирована дополнительно введенным в устройство коммутатором из встречно параллельно включенных вентилей. Подключение вспомогательного трансформатора также от сети с током подпитки 10-30 А резко снижает КПД устройства, а наличие блоков управления и датчиков тока понижает надежность его работы. An apparatus for arc welding is also known, comprising a welding transformer and an auxiliary transformer, in the primary winding of which is included a switch, the control circuit of which is connected to an arc parameter sensor included in the welding circuit, the secondary winding of the auxiliary transformer is connected in series with the primary winding of the welding transformer and shunted by an additional input into the device with a switch from oncoming gates in parallel. Connecting an auxiliary transformer also from a network with a feed current of 10-30 A sharply reduces the efficiency of the device, and the presence of control units and current sensors reduces the reliability of its operation.

Кроме того, форма кривой напряжения сварочного трансформатора при тиристорном регулировании несинусоидальна и коэффициент нелинейных искажений значительно больше коэффициента нелинейных искажений сети. In addition, the voltage curve shape of the welding transformer during thyristor regulation is not sinusoidal and the non-linear distortion coefficient is much larger than the network non-linear distortion coefficient.

Регулирование тока в первичной обмотке вспомогательного трансформатора посредством открытия и закрытия симистора также увеличивает коэффициент нелинейных искажений устройства. Regulation of the current in the primary winding of the auxiliary transformer by opening and closing the triac also increases the harmonic distortion coefficient of the device.

Техническая задача изобретения создание устройства для электродуговой сварки с целью, обеспечивающей стабильное горение дуги. The technical task of the invention is the creation of a device for electric arc welding with the goal of providing stable arc burning.

Поставленная задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.

Предложено устройство для электродуговой сварки, содержащее сварочный трансформатор и вспомогательный трансформатор с отдельными магнитопроводами, при этом первичная обмотка сварочного трансформатора одной клеммой подключена к выводной клемме сети через встречно включенную обмотку вспомогательного трансформатора, первичная обмотка сварочного трансформатора одной клеммой подсоединена к выводной клемме сети через вторичную обмотку вспомогательного трансформатора, при этом первичная обмотка вспомогательного трансформатора включена последовательно и согласно со вторичной обмоткой сварочного трансформатора, а в магнитопроводе вспомогательного трансформатора выполнен воздушный зазор. A device for electric arc welding is proposed, comprising a welding transformer and an auxiliary transformer with separate magnetic cores, while the primary winding of the welding transformer with one terminal is connected to the output terminal of the network through the on-board winding of the auxiliary transformer, the primary winding of the welding transformer with one terminal is connected to the output terminal of the network through the secondary winding auxiliary transformer, while the primary winding of the auxiliary transformer is on ene consistently and according to the secondary winding of the welding transformer, and an air gap formed in the magnetic circuit of the auxiliary transformer.

Кроме того, коэффициент трансформации сварочного трансформатора выполнен меньше коэффициента трансформации вспомогательного трансформатора. In addition, the transformation ratio of the welding transformer is less than the transformation ratio of the auxiliary transformer.

Сущность технического решения поясняется следующим. The essence of the technical solution is illustrated by the following.

Предложенное устройство из сварочного трансформатора и вспомогательного трансформатора, в котором первичная обмотка сварочного трансформатора одной клеммой подключена к выводной клемме сети через встречно включенную вторичную обмотку вспомогательного трансформатора, при этом первичная обмотка вспомогательного трансформатора включена последовательно и согласно со вторичной обмоткой сварочного трансформатора, обеспечивает уменьшение тока включения устройства на холостой ход, а после зажигания дуги поддерживает ее стабильное возбуждение за счет увеличения тока подпитки, полученного от вспомогательного трансформатора работающего в режиме повышающего трансформатора с возможностью изменения коэффициента трансформации в широких пределах (1 20). The proposed device from a welding transformer and auxiliary transformer, in which the primary winding of the welding transformer with one terminal is connected to the output terminal of the network through the on-board secondary winding of the auxiliary transformer, while the primary winding of the auxiliary transformer is connected in series and in accordance with the secondary winding of the welding transformer, provides a reduction in the switching current devices at idle, and after ignition of the arc maintains its stable the stimulation due to an increase in the make-up current received from the auxiliary transformer operating in the step-up transformer mode with the possibility of changing the transformation coefficient over a wide range (1 20).

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 внешние характеристики устройства. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed device; in FIG. 2 external characteristics of the device.

Сварочный трансформатор имеет магнитопровод 1, на котором размещены первичная обмотка 2 и вторичная обмотка 3. Вспомогательный трансформатор имеет магнитопровод 4, на котором размещены первичная обмотка 5 и вторичная обмотка 6. Первичная обмотка 2 сварочного трансформатора одним выводом подключена встречно к выводной клемме вторичной обмотки 6 вспомогательного трансформатора. Первичная обмотка 5 вспомогательного трансформатора включена последовательно и согласно с вторичной обмоткой 3 сварочного трансформатора через электрод 7 и сварочное изделие 8. The welding transformer has a magnetic circuit 1, on which the primary winding 2 and the secondary winding are placed 3. The auxiliary transformer has a magnetic circuit 4, on which the primary winding 5 and the secondary winding are placed 6. The primary winding 2 of the welding transformer is connected one way to the output terminal of the secondary winding 6 of the auxiliary transformer. The primary winding 5 of the auxiliary transformer is connected in series and in accordance with the secondary winding 3 of the welding transformer through the electrode 7 and the welding product 8.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При включении устройства к сети напряжение U₁ прикладывается к первичной обмотке 2 сварочного трансформатора и вторичной обмотке 6 вспомогательного трансформатора, при наличии большего сопротивления между электродом 7 и свариваемым изделием 8 протекает ток холостого хода 0,5 А, и создаваемый им магнитный поток индуктирует в первичной обмотке 2 сварочного трансформатора ЭДС E₁, а во вторичной обмотке 3 ЭДС E₂, равную U₂. Падение напряжения на вторичной обмотке 6 вспомогательного трансформатора составляет 0,5 В вследствие того, что магнитопровод 4 выполнен с воздушным зазором 2 4 мм, уменьшая индуктивность вспомогательного трансформатора, выполняющего также функции дросселя.When the device is turned on, the voltage U _{1 is} applied to the primary winding 2 of the welding transformer and the secondary winding 6 of the auxiliary transformer, if there is greater resistance between the electrode 7 and the welded product 8, an open circuit current of 0.5 A flows and the magnetic flux generated by it induces in the primary winding 2 of the welding transformer EMF E ₁ , and in the secondary winding 3 EMF E ₂ equal to U ₂ . The voltage drop on the secondary winding 6 of the auxiliary transformer is 0.5 V due to the fact that the magnetic circuit 4 is made with an air gap of 2 4 mm, reducing the inductance of the auxiliary transformer, which also functions as a choke.

При первоначальном подключении сварочного трансформатора к сети через вторичную обмотку 6 вспомогательного трансформатора с магнитопроводом 4, выполняющих функцию дросселя, уменьшается насыщение магнитной цепи сварочного трансформатора и соответственно уменьшается пусковой ток. When connecting the welding transformer to the network for the first time through the secondary winding 6 of the auxiliary transformer with a magnetic circuit 4 acting as a choke, the saturation of the magnetic circuit of the welding transformer decreases and, accordingly, the starting current decreases.

После поджигания дуги между электродом 7 и сварочным изделием 8 во вторичной цепи сварочного трансформатора протекает ток. After ignition of the arc between the electrode 7 and the welding product 8 in the secondary circuit of the welding transformer current flows.

Устройство работает после зажигания дуги следующим образом. The device operates after ignition of the arc as follows.

В момент прохождения напряжения через нуль за счет наличия индуктивности обмоток 2, 3 сварочного трансформатора, индуктивности первичной 5 и вторичной обмотки 6 вспомогательного трансформатора ток подпитки во вторичной цепи имеет достаточную величину для возбуждения дуги. At the moment the voltage passes through zero due to the presence of the inductance of the windings 2, 3 of the welding transformer, the inductance of the primary 5 and secondary winding 6 of the auxiliary transformer, the charging current in the secondary circuit is sufficient to excite the arc.

Уменьшение сопротивления между электродом 7 и сварочным изделием 8 первоначально приводит к увеличению тока во вторичной цепи и уменьшению выходного напряжения сварочного трансформатора U₂. Однако вследствие того, что первичная обмотка 5 вспомогательного трансформатора включена согласно со вторичной обмоткой 3 сварочного трансформатора увеличение вторичного тока приводит к пропорциональному увеличению напряжения на вторичной обмотке 6 вспомогательного трансформатора, соответственное увеличение напряжения на первичной обмотке 2 и вторичной обмотке 3 сварочного трансформатора.The decrease in resistance between the electrode 7 and the welding product 8 initially leads to an increase in the current in the secondary circuit and a decrease in the output voltage of the welding transformer U ₂ . However, due to the fact that the primary winding 5 of the auxiliary transformer is switched on in accordance with the secondary winding 3 of the welding transformer, an increase in the secondary current leads to a proportional increase in voltage on the secondary winding 6 of the auxiliary transformer, a corresponding increase in voltage on the primary winding 2 and the secondary winding 3 of the welding transformer.

Увеличения напряжения на вторичной обмотке 3 сварочного трансформатора может быть достигнуто дополнительным уменьшением числа витков в первичной обмотке 2 сварочного трансформатора (не показано). An increase in voltage at the secondary winding 3 of the welding transformer can be achieved by further reducing the number of turns in the primary winding 2 of the welding transformer (not shown).

Увеличение вторичного тока приводит к дополнительному увеличению индуктивного сопротивления контуров устройства, что обеспечивает автоматическое регулирование напряжений и тока, что поддерживает горение дуги во всех режимах сварки. An increase in the secondary current leads to an additional increase in the inductive resistance of the device circuits, which provides automatic voltage and current control, which supports arc burning in all welding modes.

Изменение величины тока сварки (фиг. 2) регулируется переключением числа витков вторичной обмотки 6 вспомогательного трансформатора (не показано), и обмотки 3 сварочного трансформатора. The change in the magnitude of the welding current (Fig. 2) is controlled by switching the number of turns of the secondary winding 6 of the auxiliary transformer (not shown), and the winding 3 of the welding transformer.

Пропорциональное увеличение индуктивного сопротивления вспомогательного трансформатора при увеличении тока нагрузки ограничивает величину тока короткого замыкания сварочного трансформатора. A proportional increase in the inductance of the auxiliary transformer with increasing load current limits the value of the short circuit current of the welding transformer.

При обрыве дуги вторичный ток нагрузки уменьшается до нуля и ЭДС E₂ вторичной обмотки 6 вспомогательного трансформатора также становится равной нулю, а напряжение U₂ сварочного трансформатора в нерабочем состоянии восстанавливается до начального напряжения холостого хода, что удовлетворяет условиям техники безопасности.When the arc breaks, the secondary load current decreases to zero and the EMF E _{2 of the} secondary winding 6 of the auxiliary transformer also becomes equal to zero, and the voltage U _{2 of the} welding transformer inoperative is restored to the initial open-circuit voltage, which satisfies safety conditions.

Кривая напряжения устройства при амплитудном регулировании синусоидальная, поэтому коэффициент нелинейных искажений незначительный и практически равен коэффициенту нелинейных искажений сети. The voltage curve of the device with amplitude regulation is sinusoidal, so the coefficient of non-linear distortion is negligible and almost equal to the coefficient of non-linear distortion of the network.

Глубина регулирования стабильного возбуждения дуги сварочного трансформатора с помощью вспомогательного трансформатора, работающего в режиме трансформатора тока с повышающим коэффициентом трансформации, пропорциональна коэффициенту трансформации (1 120) вспомогательного трансформатора и дополнительно увеличивается с уменьшением индуктивного сопротивления короткого замыкания сварочного трансформатора. Расширение диапазона регулирования напряжения устройства, выполнение трансформации тока подпитки из вторичного контура сварочного трансформатора в его первичный контур, простота конструкции, снижение расхода активных материалов, ремонтопригодность, а также высокие энергетические показатели дают значительный экономический эффект. The depth of regulation of the stable excitation of the arc of the welding transformer by means of an auxiliary transformer operating in the current transformer mode with an increasing transformation ratio is proportional to the transformation coefficient (1,120) of the auxiliary transformer and further increases with a decrease in the inductive short circuit resistance of the welding transformer. Extending the range of voltage regulation of the device, performing the transformation of the feed current from the secondary circuit of the welding transformer into its primary circuit, simplicity of design, reducing the consumption of active materials, maintainability, as well as high energy performance give a significant economic effect.

Опытный образец предлагаемого устройства на базе трансформатора для дуговой резки и сварки, по патенту N 2041038, кл.B 23 K 9/00, имеет следующие характеристики:
Входное напряжение U₁ (однофазное) 220 В
Ток/напряжение дуги I_д/U_д 300 А/34 В 250 А/31 В 200 А/28 В 150 А/28 В 100 А/23 В 50 А/20 В
Выходное напряжение U_2xx, В 40
Число витков первичной обмотки сварочного трансформатора, ω_1c 208
Число витков вторичной обмотки сварочного трансформатора, ω_2c 36
Число витков в первичной обмотке вспомогательного трансформатора, ω_1в 5
Число витков во вторичной обмотке вспомогательного трансформатора, ω_2в - 560
Масса кг 18
Габариты, мм 200 х 340 х 180яThe prototype of the proposed device based on a transformer for arc cutting and welding, according to the patent N 2041038, class B 23 K 9/00, has the following characteristics:
Input voltage U ₁ (single phase) 220 V
Arc current / voltage I _d / U _d 300 A / 34 V 250 A / 31 V 200 A / 28 V 150 A / 28 V 100 A / 23 V 50 A / 20 V
Output voltage U _2xx , V 40
The number of turns of the primary winding of the welding transformer, ω _1c 208
The number of turns of the secondary winding of the welding transformer, ω _2c 36
The number of turns in the primary winding of the auxiliary transformer, ω _1v 5
The number of turns in the secondary winding of the auxiliary transformer, ω _2v - 560
Weight kg 18
Dimensions, mm 200 x 340 x 180ya

Claims

1. Device for electric arc welding, comprising a welding transformer and an auxiliary transformer with separate magnetic cores, while the primary winding of the welding transformer with one terminal is connected to the output terminal of the network through the on-off winding of the auxiliary transformer, characterized in that the primary winding of the welding transformer with one terminal is connected to the output the mains terminal through the secondary winding of the auxiliary transformer, while the primary winding of the auxiliary transformer the torus is connected in series and in accordance with the secondary winding of the welding transformer, and an air gap is made in the magnetic circuit of the auxiliary transformer.

2. The device according to claim 1, characterized in that the transformation coefficient of the welding transformer is less than the transformation coefficient of the auxiliary transformer.