RU2192946C1 - Inductor generator plant - Google Patents
Inductor generator plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2192946C1 RU2192946C1 RU2001109769A RU2001109769A RU2192946C1 RU 2192946 C1 RU2192946 C1 RU 2192946C1 RU 2001109769 A RU2001109769 A RU 2001109769A RU 2001109769 A RU2001109769 A RU 2001109769A RU 2192946 C1 RU2192946 C1 RU 2192946C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- generator
- welding
- output
- power
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к индукторным генераторным установкам, и может быть использовано в качестве автономного источника электроэнергии на автомобилях, катерах, в электроэнергетических ветроустановках, в энергоустановках для различных производственных процессов, преимущественно для проведения электродуговой сварки пульсирующим постоянным током высокой частоты. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to induction generator sets, and can be used as an autonomous source of electricity on cars, boats, in wind turbines, in power plants for various production processes, mainly for conducting arc welding with pulsed direct current of high frequency.
Известна индукторная генераторная установка, содержащая силовой индукторный генератор с обмоткой возбуждения и генератор-возбудитель постоянного тока с блоком выпрямителей, подключенный через узел регулирования выходного напряжения к упомянутой обмотке возбуждения силового индукторного генератора (см., например, свид. РФ на полезную модель 8534, кл. Н 02 К 17/00 по заявке 97117766/20 от 28.10.97). A known inductor generator installation comprising a power inductor generator with an excitation winding and a direct current exciter generator with a rectifier unit, connected via the output voltage control unit to said excitation winding of a power inductor generator (see, for example, certificate of the Russian Federation for utility model 8534, class N 02 K 17/00 according to the application 97117766/20 dated 10.28.97).
Недостатком известной индукторной генераторной установки является значительная трудоемкость проведения электросварочных работ дуговой сваркой плавящимся электродом, обусловленная нелинейными искажениями сварочного тока при переходных процессах, возникающих, например, в момент возбуждения электрической дуги, при коротких замыканиях дугового промежутка, при обрывах электрической дуги за счет случайных колебаний сварочного электрода за установленные параметрами сварочного процесса пределы дугового промежутка. При искажениях сварочного тока и случайных обрывах электрической дуги требуется оперативная коррекция сварочного процесса, связанная зачастую с повторным прохождением сварных швов и разбрызгиванием материала сварочного электрода в зоне проведения сварки. A disadvantage of the known induction generator installation is the considerable complexity of conducting electric welding by arc welding with a consumable electrode, due to non-linear distortions of the welding current during transients, for example, when the arc is excited, during short circuits of the arc gap, when the electric arc breaks due to random welding oscillations electrode beyond the limits of the arc gap set by the parameters of the welding process. In case of distortions of the welding current and accidental breaks in the electric arc, an operational correction of the welding process is required, often associated with repeated passage of the welds and spatter of the material of the welding electrode in the welding zone.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является индукторная генераторная установка, содержащая силовой индукторный генератор постоянного тока с обмоткой возбуждения и блоком силовых выпрямителей и генератор-возбудитель постоянного тока с блоком выпрямителей, подключенный через узел регулирования выходного напряжения к упомянутой обмотке возбуждения силового индукторного генератора постоянного тока (см. свид. РФ на полезную модель 4091, кл. В 23 К 9/06 по заявке 96101766/20 от 30.01.96). The closest analogue (prototype) of the present invention is an induction generator installation comprising a power inductor direct current generator with an excitation winding and a power rectifier unit and a direct current exciter-generator with a rectifier unit connected through the output voltage control unit to said excitation winding of a constant power inductor generator current (see certificate. RF for utility model 4091, class B 23 K 9/06 according to the application 96101766/20 of 01/30/96).
Недостатками известной индукторной генераторной установки также являются значительная сложность и трудоемкость проведения электросварочных работ дуговой сваркой плавящимся электродом, обусловленные нелинейными искажениями сварочного тока при переходных процессах, возникающих в момент возбуждения электрической дуги, при коротких замыканиях дугового промежутка, при обрывах электрической дуги за счет случайных отклонений сварочного электрода за пределы дугового промежутка, установленные режимом сварочного процесса. The disadvantages of the known inductor generator set are also the significant complexity and the complexity of conducting electric welding by arc welding with a consumable electrode, due to non-linear distortions of the welding current during transients occurring at the moment of excitation of the electric arc, during short circuits of the arc gap, during breaks in the electric arc due to random deviations of the welding electrode beyond the arc gap set by the welding process.
При всех этих переходных процессах источник сварочного пульсирующего постоянного тока (силовой индукторный генератор) эксплуатируется на своей жесткой внешней характеристике, отличающейся практически неизменным значением амплитуды сварочного напряжения в широком диапазоне сварочных токов, что связано с использованием в узле регулирования выходного напряжения индукторной генераторной установки балластного сопротивления и цепочки из последовательно включенных силовых стабилитронов с соответствующим коммутирующим переключателем и обуславливает с большой степенью вероятности гашение (обрыв) электрической дуги при случайных колебаниях сварочного электрода за установленные параметрами сварочного процесса оптимальные пределы дугового промежутка. For all these transients, the pulsating DC welding source (power inductor generator) is operated on its rigid external characteristic, which differs by a practically constant value of the amplitude of the welding voltage in a wide range of welding currents, which is associated with the use of a ballast resistance inductor generator unit in the output voltage control unit and chains of series-connected power zener diodes with the corresponding switching switch and it causes a high degree of probability of quenching (breakage) of the electric arc at random fluctuations of the welding electrode for the welding process set parameters optimum limits arc gap.
Гашение же (обрыв) электрической дуги требует оперативного вмешательства в процесс сварки, сводящегося к повторному возбуждению дуги через замыкание дугового промежутка и, следовательно, к паразитному разбрызгиванию расплавленного металла сварочного электрода. Кроме того, в момент обрыва дуги (ее гашения) за счет снижения пульсирующего сварочного тока в удлиненном дуговом промежутке на режиме максимальной мощности дуги ниже критического процесс переноса электродного металла переходит со струйного на капельный, что также приводит к разбрызгиванию расплавленного металла сварочного электрода и обуславливает зачастую повторное прохождение сварных швов на участках обрывов дуги для обеспечения надлежащего их качества. Quenching (breaking) of the electric arc requires surgical intervention in the welding process, which reduces to re-excitation of the arc through the closure of the arc gap and, consequently, to parasitic spraying of the molten metal of the welding electrode. In addition, at the time of arc breakdown (its extinction) due to a decrease in the pulsating welding current in the elongated arc gap at the maximum arc power mode below the critical value, the transfer of electrode metal goes from jet to drop metal, which also leads to splashing of the molten metal of the welding electrode and often leads repeated passage of welds in the areas of arc breaks to ensure their proper quality.
Целью настоящего изобретения является снижение трудоемкости проведения индукторной генераторной установкой сварочных работ пульсирующей дуговой сваркой плавящимся электродом. The aim of the present invention is to reduce the complexity of the induction generator installation of welding operations by pulsating arc welding with a consumable electrode.
Поставленная цель достигается тем, что индукторная генераторная установка, содержащая силовой индукторный генератор постоянного тока с обмоткой возбуждения и блоком силовых выпрямителей и генератор-возбудитель постоянного тока с блоком выпрямителей, подключенный через узел регулирования выходного напряжения к упомянутой обмотке возбуждения силового индукторного генератора постоянного тока, в ней узел регулирования выходного напряжения включает датчик сварочного тока, датчик сварочного напряжения, пороговое устройство по току, формирователь опорного напряжения, компаратор напряжения, широтно-импульсный модулятор и импульсный стабилизатор напряжения, при этом датчик сварочного тока и датчик сварочного напряжения подключены к выходу блока силовых выпрямителей силового индукторного генератора постоянного тока, выход датчика сварочного тока подключен через указанное пороговое устройство по току к блокирующему входу компаратора напряжения, управляющие входы которого подключены к выходу датчика сварочного напряжения и через формирователь опорного напряжения к выходу блока выпрямителей генератора-возбудителя постоянного тока, выход компаратора напряжения подключен через упомянутый широтно-импульсный модулятор к управляющему входу импульсного стабилизатора напряжения, а выход блока выпрямителей генератора-возбудителя постоянного тока дополнительно подключен через импульсный стабилизатор напряжения к обмотке возбуждения силового индукторного генератора постоянного тока. This goal is achieved in that the induction generator installation comprising a power induction DC generator with an excitation winding and a power rectifier unit and a direct current exciter generator with a rectifier unit connected through an output voltage control unit to said excitation winding of a power induction DC generator, in the output voltage control unit includes a welding current sensor, a welding voltage sensor, a threshold current device, reference voltage balancer, voltage comparator, pulse-width modulator and pulse voltage stabilizer, while the welding current sensor and the welding voltage sensor are connected to the output of the power rectifier unit of the power inductor DC generator, the output of the welding current sensor is connected through the specified threshold current device to the blocking current the input of the voltage comparator, the control inputs of which are connected to the output of the welding voltage sensor and through the voltage reference driver output rectifiers generator-exciter block DC output voltage comparator is connected via said pulse width modulator to the control input of the pulse voltage stabilizer, and the output DC exciter generator rectifier unit is further connected via switching regulator voltage to the excitation winding of the power inductor DC generator.
Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображена электрическая блок-схема индукторной генераторной установки;
на фиг.2 - внешняя нагрузочная (вольтамперная) характеристика источника питания (индукторной генераторной установки) при проведении сварочного процесса.In FIG. 1 is an electrical block diagram of an inductor generator set;
figure 2 - external load (volt-ampere) characteristic of the power source (inductor generator set) during the welding process.
Индукторная генераторная установка содержит силовой индукторный генератор постоянного тока, состоящий из силового индукторного генератора 1 переменного тока (например, трехфазного) с обмоткой 2 возбуждения и блоком 3 силовых выпрямителей (например, трехфазным), и генератор-возбудитель постоянного тока, состоящий из генератора возбудителя 4 переменного тока (например, трехфазного на постоянных магнитах) с блоком 5 выпрямителей (например, трехфазным). Генератор-возбудитель 4 переменного тока подключен через блок 5 выпрямителей и узел регулирования выходного напряжения к упомянутой обмотке 2 возбуждения постоянного тока. Узел регулирования выходного напряжения, снимаемого с силовых разъемов индукторной генераторной установки, включает датчик 6 сварочного тока (например, шунтовый), датчик 7 сварочного напряжения (например, делитель напряжения), пороговое устройство 8 по току, формирователь 9 опорного напряжения, компаратор 10 напряжения, широтно-импульсный модулятор 11 и импульсный стабилизатор 12 напряжения. The inductor generating set comprises a power inductor direct current generator, consisting of a power inductor generator 1 of an alternating current (for example, three-phase) with an excitation winding 2 and a block 3 of power rectifiers (for example, three-phase), and a direct current exciter-generator, consisting of an exciter 4 alternating current (for example, three-phase with permanent magnets) with a block of 5 rectifiers (for example, three-phase). The alternator exciter 4 is connected through a rectifier unit 5 and an output voltage control unit to said DC excitation winding 2. The node for regulating the output voltage removed from the power connectors of the induction generator set includes a welding current sensor 6 (for example, a shunt), a welding voltage sensor 7 (for example, a voltage divider), a threshold current device 8 for current, a voltage reference driver 9, a voltage comparator 10, pulse-width modulator 11 and a pulse voltage regulator 12.
Датчик 6 сварочного тока и датчик 7 сварочного напряжения подключены к выходу блока 3 силовых выпрямителей силового индукторного генератора постоянного тока, выход датчика 6 сварочного тока подключен через указанное пороговое устройство 8 по току к блокирующему входу компаратора 10 напряжения, управляющие входы которого подключены к выходу датчика 7 сварочного напряжения и через формирователь 9 опорного напряжения к выходу блока 5 выпрямителей генератора-возбудителя постоянного тока. Выход компаратора 10 напряжения подключен через широтно-импульсный модулятор 11 к управляющему входу импульсного стабилизатора 12 напряжения. Выход блока 5 выпрямителей генератора-возбудителя постоянного тока дополнительно подключен через импульсный стабилизатор 12 напряжения к обмотке 2 возбуждения силового индукторного генератора постоянного тока. The welding current sensor 6 and the welding voltage sensor 7 are connected to the output of the power rectifier unit 3 of the power inductor DC generator, the output of the welding current sensor 6 is connected through the specified threshold device 8 by current to the blocking input of the voltage comparator 10, the control inputs of which are connected to the output of the sensor 7 welding voltage and through the shaper 9 of the reference voltage to the output of block 5 of the rectifiers of the DC exciter generator. The output of the voltage comparator 10 is connected through a pulse-width modulator 11 to the control input of a pulse voltage stabilizer 12. The output of the block 5 of the rectifiers of the DC exciter-generator is additionally connected through a pulse voltage stabilizer 12 to the excitation winding 2 of the power inductor DC generator.
Индукторная генераторная установка работает следующим образом. От привода, например, от двигателя внутреннего сгорания (на чертеже не показано) приводятся во вращение роторы силового индукторного генератора 1 переменного тока и генератора-возбудителя 4 переменного тока на постоянных магнитах (роторы этих генераторов преимущественно смонтированы на одном валу). Переменный электрический ток (например, трехфазный), вырабатываемый генератором-возбудителем 4, выпрямляется блоком 5 выпрямителей (например, трехфазным), и далее постоянный ток возбуждения подается по соответствующим электрическим цепям через формирователь 9 опорного напряжения к управляющему входу компаратора 10 напряжения и через импульсный стабилизатор 12 напряжения в обмотку 2 возбуждения постоянного тока силового индукторного генератора 1 переменного тока (например, трехфазного). Induction generator set operates as follows. From the drive, for example, from an internal combustion engine (not shown in the drawing), the rotors of the power inductor generator 1 of the alternating current and the exciter generator 4 of the alternating current with permanent magnets are rotated (the rotors of these generators are mainly mounted on one shaft). The alternating electric current (for example, three-phase) generated by the exciter-generator 4 is rectified by the rectifier unit 5 (for example, three-phase), and then the direct excitation current is supplied through the corresponding electric circuits through the voltage reference driver 9 to the control input of the voltage comparator 10 and through the pulse stabilizer 12 voltage into the direct current excitation winding 2 of a power induction generator 1 of an alternating current (for example, three-phase).
Переменный ток (например, трехфазный), вырабатываемый силовым индукторным генератором 1 переменного тока, выпрямляется блоком 3 силовых выпрямителей (например, трехфазным), и далее пульсирующий постоянный ток (модулированный по амплитуде с высокой частотой) подается соответствующими электрическими цепями через датчик 6 сварочного тока (например, шунтового типа) на силовые разъемы выходного напряжения, а также подается через датчик 7 сварочного напряжения (например, делитель напряжения) на другой управляющий вход компаратора 10 напряжения, и дополнительно подается через датчик 6 сварочного тока и пороговое устройство 8 по току к блокирующему входу компаратора 10 напряжения. The alternating current (for example, three-phase) generated by the power induction generator 1 of the alternating current is rectified by the power rectifier unit 3 (for example, three-phase), and then the pulsating direct current (modulated in amplitude with a high frequency) is supplied by the corresponding electric circuits through the welding current sensor 6 ( for example, a shunt type) to the power connectors of the output voltage, and is also fed through a welding voltage sensor 7 (for example, a voltage divider) to another control input of the voltage comparator 10, and is additionally supplied through a welding current sensor 6 and a threshold current device 8 to the blocking input of the voltage comparator 10.
В компараторе 10 напряжения (блоке сравнения) осуществляется сравнение опорного напряжения, полученного формирователем 9 опорного напряжения через блок 5 выпрямителей генератора-возбудителя постоянного тока, с напряжением, подаваемым на него от датчика 7 сварочного напряжения. Сигнал рассогласования этих напряжений подается с выхода компаратора 10 напряжения на широтно-импульсный модулятор 11, а с выхода последнего периодический импульсный высокочастотный сигнал (с тактовой частотой порядка 10-15 кГц) с изменяемой величиной скважности (промодулированной величиной рассогласования между собой указанных опорного напряжения и выходного сварочного напряжения) подается на управляющий вход импульсного стабилизатора 12 напряжения, имеющего в своем составе быстродействующие коммутаторы (преимущественно транзисторные ключи), работающие в ключевом режиме и изменяющие коэффициент заполнения импульсного напряжения таким образом, чтобы скомпенсировать соответствующую разность опорного и сварочного напряжений. In the voltage comparator 10 (comparison unit), the reference voltage obtained by the reference voltage driver 9 through the rectifier unit 5 of the direct current exciter generator is compared with the voltage supplied to it from the welding voltage sensor 7. A mismatch signal of these voltages is supplied from the output of the voltage comparator 10 to a pulse-width modulator 11, and from the output of the last, a periodic high-frequency pulse signal (with a clock frequency of the order of 10-15 kHz) with a variable duty cycle (modulated value of the mismatch between the indicated reference voltage and the output welding voltage) is fed to the control input of a pulse voltage stabilizer 12, which incorporates high-speed switches (mainly transistor e keys) operating in key mode and changing the duty cycle of the pulse voltage in such a way as to compensate for the corresponding difference between the reference and welding voltages.
Периодический импульсный ток возбуждения с выхода импульсного стабилизатора 12 напряжения подается в обмотку 2 возбуждения постоянного тока силового индукторного генератора 1 переменного тока, и поскольку напряжение на обмотке 2 возбуждения стабилизировано, то стабилизированным становится и выходное напряжение на силовых разъемах индукторной генераторной установки в широком диапазоне токов нагрузки (сварочных токов). В начальный момент перед возбуждением электрической дуги между плавящимся электродом и металлом в зоне сварки на выходе датчика 6 сварочного тока отсутствует управляющий сигнал, пороговое устройство 8 находится в выключенном состоянии и в выключенном состоянии находится компаратор 10 напряжения, поскольку на его блокирующем входе отсутствует управляющий сигнал с выхода порогового устройства 8 по току. Поскольку компаратор 10 напряжения в этот момент времени находится в выключенном состоянии, то в выключенном состоянии находится широтно-импульсный модулятор 11, при этом отсутствует стабилизация напряжения на обмотке 2 возбуждения постоянного тока силового индукторного генератора 1. The periodic pulsed excitation current from the output of the pulse voltage stabilizer 12 is supplied to the direct current winding 2 of the power inductor alternator 1, and since the voltage on the excitation winding 2 is stabilized, the output voltage at the power connectors of the inductor generator set also becomes stabilized over a wide range of load currents (welding currents). At the initial moment, before the electric arc is initiated between the consumable electrode and the metal in the welding zone, there is no control signal at the output of the welding current sensor 6, the threshold device 8 is in the off state and the voltage comparator 10 is off, since there is no control signal at its blocking input with the output of the threshold device 8 current. Since the voltage comparator 10 at this point in time is in the off state, the pulse-width modulator 11 is in the off state, while there is no voltage stabilization on the direct current winding 2 of the power inductor generator 1.
Напряжение на обмотке 2 возбуждения в этот момент времени (перед возбуждением дуги) устанавливается (на определенном уровне) существенно выше, чем стабилизированное напряжение на этой же обмотке 2 возбуждения при включенном широтно-импульсном модуляторе 11. Поэтому в начальный момент времени (перед возбуждением электрической дуги) напряжение U1 (см. фиг.2) на выходе индукторной генераторной установки (на ее силовых разъемах) существенно превышает среднее напряжение Uсв. (см. фиг.2) на том же выходе при включенном широтно-импульсном модуляторе 11. Стабилизация выходного напряжения индукторной генераторной установки в этот момент времени (перед возбуждением электрической дуги) не осуществляется, и внешняя характеристика источника электрического питания дуги становится полого падающей (см. фиг.2, начальный участок вольтамперной характеристики индукторной генераторной установки). За счет повышенного напряжения (значение - U1, см. фиг.2) на выходе индукторной генераторной установки в этот момент времени существенно облегчается процесс возбуждения пульсирующей электрической дуги (дуга возбуждается на минимальной мощности источника питания, на полого падающей внешней характеристике последнего), и облегчается переход к стабильному горению дуги без ее обрывов и со значительным снижением паразитного разбрызгивания расплавленного металла сварочного электрода (поскольку в начальный момент времени при возбужденной дуге практически отсутствует перенос электродного металла).The voltage on the field winding 2 at this point in time (before arc excitation) is set (at a certain level) significantly higher than the stabilized voltage on the same field 2 when the pulse-width modulator 11 is on. Therefore, at the initial moment of time (before excitation of the electric arc) ) voltage U1 (see figure 2) at the output of the induction generator set (at its power connectors) significantly exceeds the average voltage U St. (see figure 2) at the same output when the pulse-width modulator 11 is turned on. The output voltage of the induction generator set is not stabilized at this point in time (before the electric arc is excited), and the external characteristic of the arc electric power source becomes hollowly falling (see Fig. 2, the initial portion of the current-voltage characteristics of the inductor generator set). Due to the increased voltage (value - U1, see Fig. 2) at the output of the induction generator set at this point in time, the process of excitation of a pulsating electric arc is significantly facilitated (the arc is excited at the minimum power of the power source, at the hollow incident external characteristic of the latter), and is facilitated transition to stable burning of the arc without its breaks and with a significant reduction in spurious spatter of the molten metal of the welding electrode (since at the initial moment of time with an excited arc practically no transfer electrode metal).
Как только после возбуждения электрической дуги амплитуда сигнала с выхода датчика сварочного тока превысит установленный минимальный уровень в пороговом устройстве 8, (на уровне 50-100 А сварочного тока - I пороговый включения режима сварки, см. фиг.2), последнее срабатывает (открывается), и с его выхода поступает управляющий сигнал на блокирующий вход компаратора 10 напряжения, который включается в работу, при этом компаратором 10 напряжения осуществляется сравнение опорного и сварочного напряжений, поступающих на управляющие входы компаратора 10 напряжения соответственно от выхода блока 5 выпрямителя генератора-возбудителя через формирователь 9 опорного напряжения и от выхода датчика 7 сварочного напряжения. Сигнал рассогласования величины указанных опорного и сварочного напряжений с выхода компаратора 10 напряжения поступает на вход широтно-импульсного модулятора 11, а с выхода последнего периодический импульсный сигнал с крутыми фронтами, величина скважности которого промодулирована величиной рассогласования упомянутых опорного и сварочного напряжений, поступает на управляющий вход импульсного стабилизатора 12 напряжения, осуществляющего стабилизацию напряжения на обмотке 2 возбуждения постоянного тока силового индукторного генератора 1. As soon as after the excitation of the electric arc, the amplitude of the signal from the output of the welding current sensor exceeds the set minimum level in threshold device 8, (at a level of 50-100 A of welding current - I threshold for switching on the welding mode, see figure 2), the latter is triggered (opens) , and from its output a control signal is supplied to the blocking input of the voltage comparator 10, which is included in the operation, while the voltage comparator 10 compares the reference and welding voltages supplied to the control inputs of the comparator 10 pa voltage respectively from the output unit 5 of the generator-exciter rectifier through driver 9 and the reference voltage output from sensor 7 the welding voltage. The mismatch signal of the magnitude of the indicated reference and welding voltages from the output of the voltage comparator 10 is supplied to the input of the pulse-width modulator 11, and the output of the last periodic pulse signal with steep edges, the duty cycle of which is modulated by the magnitude of the mismatch of the reference and welding voltages, is fed to the control input of the pulse voltage stabilizer 12, performing voltage stabilization on the winding 2 of the direct current excitation of the power inductor generator ra 1.
Далее процесс стабилизации выходного напряжения на силовых разъемах индукторной генераторной установки осуществляется согласно описанному выше. После возбуждения электрической дуги и стабилизации ее горения внешняя характеристика источника питания дуги (индукторной генераторной установки) становится жесткой (см. фиг.2, практически прямолинейный участок вольтамперной характеристики), при этом напряжение питания (Uсв., см. фиг.2) электрической дуги практически постоянно в широком диапазоне сварочных токов. В этом режиме (на участке жесткой внешней характеристики источника питания) осуществляется непосредственно сварочный процесс пульсирующим сварочным током, при котором процесс переноса электродного металла на сварной участок становится струйным, обеспечивающим высокое качество сварных швов.Next, the process of stabilizing the output voltage at the power connectors of the induction generator set is carried out as described above. After the excitation of the electric arc and stabilization of its burning, the external characteristic of the arc power source (inductor generator set) becomes rigid (see Fig. 2, an almost rectilinear portion of the current-voltage characteristic), while the supply voltage (U st. , See Fig. 2) is electric arcs are almost constant in a wide range of welding currents. In this mode (on the site of the rigid external characteristics of the power source), the welding process is carried out directly by a pulsating welding current, in which the process of transferring the electrode metal to the welded section becomes jet, providing high quality welds.
В случае внезапного обрыва (гашения) электрической дуги при случайных колебаниях сварочного электрода за пределы установленного параметрами сварочного процесса оптимального дугового промежутка, на выходе индукторной генераторной установки во внешней ее цепи будет отсутствовать сварочный ток. При этом будет отсутствовать выходной сигнал с датчика 6 сварочного тока, пороговое устройство 8 по току запирается, блокируется поступление управляющего сигнала на блокирующий вход компаратора 10 напряжения (на его блокирующем входе будет отсутствовать сигнал разрешения включения рабочего режима), компаратор 10 напряжения далее выключается из режима сравнения упомянутых выше напряжений, выключается из рабочего режима широтно-импульсный модулятор 11, далее выключается из рабочего режима импульсный стабилизатор 12 напряжения. Стабилизация напряжения возбуждения на обмотке 2 возбуждения постоянного тока силового индукторного генератора 1 в этот момент времени не осуществляется, на обмотку 2 возбуждения поступает значительно повышенное напряжение питание (по сравнению со средним стабилизированный напряжением ее питания) от блока 5 выпрямителей генератора возбудителя через импульсный стабилизатор 12 напряжения (через открытые его в этот момент быстродействующие коммутаторы). Вследствие установившегося значительно повышенного напряжения на обмотке 2 возбуждения силового индукторного генератора 1 резко возрастает величина тока в обмотке 2 возбуждения, что приводит к резкому возрастанию напряжения на выходе индукторной генераторной установки, обуславливающему последующее легкое возбуждение электрической дуги через замыкание дугового промежутка (см. фиг.2, полого падающий участок внешней характеристики источника питания). In the case of a sudden breakdown (extinction) of the electric arc during random oscillations of the welding electrode beyond the limits of the optimal arc gap specified by the welding process parameters, there will be no welding current at the output of the induction generator set in its external circuit. In this case, there will be no output signal from the welding current sensor 6, the threshold current device 8 is locked, the control signal is blocked from receiving the control signal to the blocking input of the voltage comparator 10 (there will be no enable signal for enabling the operating mode at its blocking input), the voltage comparator 10 is then turned off from the mode comparing the above-mentioned voltages, the pulse-width modulator 11 is turned off from the operating mode, then the voltage pulse stabilizer 12 is turned off from the operating mode. The stabilization of the excitation voltage on the direct current winding 2 of the power inductor generator 1 at this point in time is not carried out, the excitation winding 2 receives a significantly increased supply voltage (compared to the average stabilized voltage of its power) from the block 5 of the rectifiers of the exciter generator through a pulse voltage regulator 12 (through the high-speed switches that were open at that moment). Due to the established significantly increased voltage on the excitation winding 2 of the power inductor generator 1, the current in the excitation winding 2 sharply increases, which leads to a sharp increase in the voltage at the output of the induction generator installation, which leads to subsequent easy excitation of the electric arc through the closure of the arc gap (see figure 2 , a hollowly falling portion of the external characteristic of the power source).
Далее после повторного возбуждения электрической дуги и стабилизации ее горения процесс стабилизации напряжения на выводе индукторной генераторной установки повторяется согласно изложенному выше, при этом источник питания дуги (индукторная генераторная установка) работает на своей внешней жесткой характеристике (см. фиг.2, практически прямолинейный участок вольтамперной характеристики), отличающейся практически одинаковым напряжением (Uсв., см. фиг.2) питания дуги при широком диапазоне сварочных токов.Further, after the re-excitation of the electric arc and stabilization of its burning, the voltage stabilization process at the output of the inductor generator set is repeated as described above, while the arc power source (inductor generator set) operates on its external rigid characteristic (see Fig. 2, a practically rectilinear section of the current-voltage characteristics), characterized by almost the same voltage (U sv. , see figure 2) supply arc with a wide range of welding currents.
Наличие в узле регулирования выходного напряжения предложенной индукторной генераторной установки датчика 6 сварочного тока, датчика 7 сварочного напряжения, порогового устройства 8 по току, формирователя 9 опорного напряжения, компаратора 10 напряжения, широтно-импульсного модулятора 11 и импульсного стабилизатора 12 напряжения, из которых датчик 6 сварочного тока и датчик 7 сварочного напряжения подключены к выходу блока 3 силовых выпрямителей силового индукторного генератора 1, выход датчика сварочного тока подключен через указанное пороговое устройство 8 по току к блокирующему входу компаратора 10 напряжения, управляющие входы которого подключены к выходу датчика 7 сварочного напряжения и через формирователь 9 опорного напряжения к блоку 5 выпрямителей генератора-возбудителя 4, при этом выход компаратора 10 напряжения подключен через упомянутый широтно-импульсный модулятор 11 к импульсному стабилизатору 12 напряжения, а выход блока 5 выпрямителей генератора-возбудителя 4 дополнительно подключен через импульсный стабилизатор 12 напряжения к обмотке 2 возбуждения силового индукторного генератора 1, - позволяет снизить трудоемкость проведения индукторной генераторной установкой сварочных работ пульсирующей дуговой сваркой плавящимся электродом. The presence in the node for regulating the output voltage of the proposed induction generator set of the welding current sensor 6, welding voltage sensor 7, threshold current device 8, a voltage driver 9, a voltage comparator 10, a pulse-width modulator 11 and a pulse voltage regulator 12, of which a sensor 6 the welding current and the welding voltage sensor 7 are connected to the output of the unit 3 of the power rectifiers of the power inductor generator 1, the output of the welding current sensor is connected through the indicated A burner device 8 for current to the blocking input of the voltage comparator 10, the control inputs of which are connected to the output of the welding voltage sensor 7 and through the voltage generator 9 to the rectifier unit 5 of the exciter-generator 4, while the output of the voltage comparator 10 is connected through the mentioned pulse-width modulator 11 to the pulse voltage stabilizer 12, and the output of the block 5 of the rectifiers of the exciter-generator 4 is additionally connected through a pulse voltage stabilizer 12 to the power winding 2 inductor generator 1, - reduces the complexity of the induction generator installation of welding operations by pulsating arc welding with a consumable electrode.
Снижение трудоемкости проведения сварочных работ дуговой сваркой обуславливается при этом автоматическим изменением внешней характеристики источника питания (индукторной, генераторной установки) электрической дуги. Вместо постоянной внешней жесткой характеристики источника питания (характерной для прототипа), при которой во время проведения сварочных работ дуговой сваркой значительны нелинейные искажения сварочного тока при переходных процессах, возникающих в момент возбуждения электрической дуги, коротких замыканиях дугового промежутка, обрывах электрической дуги за счет случайных отклонений сварочного электрода за пределы дугового промежутка, установленные режимом проведения сварочного процесса, и приводящие к: гашению (обрыву) электрической дуги, повторному возбуждению дуги через замыкание дугового промежутка и, следовательно, к разбрызгиванию расплавленного металла сварочного электрода (дуга в этот момент горит на режиме максимальной мощности), к повторному прохождению сварных швов, в заявленной индукторной генераторной установке внешняя характеристика ее, как источника питания дуги, (вольтамперная характеристика) на начальном участке (в момент возбуждения дуги) имеет полого падающий вид (тангенс угла наклона начального участка кривой внешней характеристики к оси сварочного тока I имеет отрицательное значение - см. фиг.2). Reducing the complexity of conducting welding operations by arc welding is due to the automatic change in the external characteristics of the power source (inductor, generator set) of the electric arc. Instead of a constant external rigid characteristic of the power source (typical for the prototype), during which the non-linear distortions of the welding current during transients occurring during the excitation of the electric arc, short circuits of the arc gap, and breaks in the electric arc due to random deviations are significant during arc welding of the welding electrode beyond the arc gap, established by the mode of the welding process, and leading to: extinction (break) of the electric arc, re-excitation of the arc through the closure of the arc gap and, therefore, to the spraying of the molten metal of the welding electrode (the arc at this moment burns at maximum power), to the repeated passage of the welds, in the declared induction generator set its external characteristic as a power source arc, (current-voltage characteristic) in the initial section (at the moment of arc excitation) has a hollowly falling form (the tangent of the angle of inclination of the initial section of the curve of the external characteristic to the axis -term current I has a negative value - see Figure 2)..
Наличие полого падающего начального участка внешней характеристики позволяет облегчить возбуждение электрической дуги перед проведением сварочных работ (за счет значительно повышенного напряжения U1 питания дуги в начальный момент перед ее возбуждением), уменьшить паразитное разбрызгивание расплавленного металла сварочного электрода (дуга в момент ее возбуждения горит на режиме минимальной мощности), уменьшить нелинейные искажения сварочного тока при переходных процессах, возникающих в момент возбуждения дуги, при коротких замыканиях дугового промежутка, при обрывах электрической дуги за счет случайных отклонений сварочного электрода за пределы дугового промежутка, установленные режимом сварочного процесса. The presence of a hollow incident initial portion of the external characteristic makes it possible to facilitate the excitation of the electric arc before welding (due to the significantly increased voltage U1 of the arc supply at the initial moment before its excitation), to reduce spurious spatter of the molten metal of the welding electrode (the arc burns at the minimum power), reduce non-linear distortion of the welding current during transients that occur at the moment of arc excitation, with short circuits in the arc gap, when the electric arc breaks due to random deviations of the welding electrode beyond the arc gap, established by the welding process mode.
Наличие за полого падающим участком внешней характеристики источника питания (индукторной генераторной установки) участка с жесткой внешней характеристикой (линия этого участка жесткой характеристики практически параллельна оси сварочного тока I, см. фиг.2) позволяет после возбуждения дуги обеспечить ее стабильное горение и обуславливает выполнение сварочных работ с высоким качеством сварных швов (на этом участке жесткой внешней характеристики осуществляется струйный процесс переноса электродного металла). The presence beyond the hollow incident section of the external characteristic of the power source (induction generator set) of the section with a rigid external characteristic (the line of this section of the rigid characteristic is almost parallel to the axis of the welding current I, see Fig. 2) allows, after the arc is excited, to ensure its stable combustion and causes the welding works with high quality welds (in this area of rigid external characteristics, the jet process of transfer of electrode metal is carried out).
Вероятность обрыва дуги при случайных колебаниях сварочного электрода за пределы дугового промежутка, установленные режимом проведения сварочного процесса, в заявленной индукторной генераторной установке значительно уменьшается, поскольку при удлинении дугового промежутка за пределы оптимального существенно возрастает сопротивление этого дугового промежутка, что приводит к падению сварочного тока во внешней цепи и к переключению режима работы источника тока (индукторной генераторной установки) на участок с полого падающей внешней характеристикой, характеризующийся повышенным напряжением U1 питания дуги с минимальной ее мощностью (на этом участке внешней характеристики облегчается формирование слаботочной дуги). В случае же обрыва дуги облегчается процесс ее повторного возбуждения за счет значительно более высокого напряжения U1 на выходе источника питания (индукторной генераторной установки) на момент замыкания дугового промежутка, и обеспечивается с минимальными искажениями сварочного тока переход дуги на режим стабильного горения со значительной величиной сварочного тока (основной сварочный режим - участок внешней жесткой характеристики), а также значительно уменьшается паразитное разбрызгивание расплавленного металла сварочного электрода, и значительно уменьшается необходимость повторного прохождения сварных швов, что вместе взятое обуславливает снижение трудоемкости проведения индукторной генераторной установкой сварочных работ пульсирующей дуговой сваркой плавящимся электродом. The probability of arc breakage due to random oscillations of the welding electrode outside the arc gap established by the welding process mode in the inventive induction generator installation is significantly reduced, since when the arc gap is extended beyond the optimal range, the resistance of this arc gap increases significantly, which leads to a drop in the welding current in the external circuit and to switching the operating mode of the current source (inductor generator set) to the area with a hollow incident externally ith characteristic, characterized by an increased voltage U1 of the arc supply with its minimum power (in this section of the external characteristic, the formation of a low-current arc is facilitated). In the event of an arc breakdown, the process of its repeated excitation is facilitated due to the significantly higher voltage U1 at the output of the power source (induction generator set) at the moment of closing the arc gap, and the arc transition to stable combustion with a significant value of the welding current is ensured with minimal distortion of the welding current (the main welding mode is a section of an external rigid characteristic), and parasitic spatter of the molten metal of the welding electron is also significantly reduced yes, and significantly decreases the need for repeated passage welds that taken together causes a reduction of labor input inductor genset pulsating welding consumable electrode arc welding.
Кроме того, предложенная индукторная генераторная установка позволяет значительно сократить время проведения сварочных работ дуговой сваркой за счет уменьшения количества повторных возбуждений электрической дуги, а также позволяет сократить ее эксплуатационные расходы за счет снижения расхода потребляемой электроэнергии, обуславливающего в свою очередь снижение расхода энергии (например, топлива) для приводящего ее в действие двигателя (например, двигателя внутреннего сгорания). In addition, the proposed induction generator set can significantly reduce the time of welding by arc welding by reducing the number of repeated excitations of the electric arc, and also can reduce its operating costs by reducing the consumption of electricity, which in turn leads to a reduction in energy consumption (for example, fuel ) for the engine driving it (for example, an internal combustion engine).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001109769A RU2192946C1 (en) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Inductor generator plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001109769A RU2192946C1 (en) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Inductor generator plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2192946C1 true RU2192946C1 (en) | 2002-11-20 |
Family
ID=20248340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001109769A RU2192946C1 (en) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Inductor generator plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2192946C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006105631A1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-12 | Svetlana Viktorovna Zinakova | Multipurpose mobile welding converter |
| RU2788965C1 (en) * | 2022-05-26 | 2023-01-27 | Акционерное общество "Аэроэлектромаш" | Brushless synchronous generator with advanced emergency control |
-
2001
- 2001-04-13 RU RU2001109769A patent/RU2192946C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006105631A1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-12 | Svetlana Viktorovna Zinakova | Multipurpose mobile welding converter |
| RU2788965C1 (en) * | 2022-05-26 | 2023-01-27 | Акционерное общество "Аэроэлектромаш" | Brushless synchronous generator with advanced emergency control |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1987705B1 (en) | Voltage fed inverter for fluorescent lamps | |
| US6479949B1 (en) | Power regulation circuit for high frequency electronic ballast for ceramic metal halide lamp | |
| KR19990014149A (en) | DC chopper with inductance control during welding | |
| EP2510758B1 (en) | Method for controlling high intensity discharge lamp and supply system for high intensity discharge lamp | |
| US6157142A (en) | Hid ballast circuit with arc stabilization | |
| RU2192946C1 (en) | Inductor generator plant | |
| US20100052561A1 (en) | Method for driving an inverter of a gas discharge supply circuit | |
| EP2283704B1 (en) | Voltage fed programmed start ballast | |
| EP2130413B1 (en) | Method of ignition regulation of discharge lamp and the corresponding electronic ballast circuit | |
| WO2004064457A1 (en) | Circuit arrangment | |
| KR102045578B1 (en) | Method and control circuit for starting a gas-discharge lamp | |
| KR20040012597A (en) | Circuit apparatus and method for operating a lamp | |
| BE1009331A3 (en) | Power circuit for discharge lamps. | |
| US20090278468A1 (en) | Device and Method for Operating a High-Pressure Discharge Lamp | |
| US20090153067A1 (en) | High frequency high intensity discharge ballast | |
| CA2633449A1 (en) | Circuit arrangement and method for the operation of high-pressure gas discharge lamps | |
| JP3307049B2 (en) | Discharge lamp lighting device | |
| KR100286502B1 (en) | Arc transfer circuit | |
| JP3671243B2 (en) | Resonant power converter | |
| KR940006027B1 (en) | Source of electric power for dc arc welding | |
| JP2005071921A (en) | High-pressure discharge lamp lighting device and lighting apparatus | |
| EP0119584A1 (en) | Lighting circuit for electric discharge lamp | |
| JP4096532B2 (en) | Discharge lamp lighting device | |
| JPH06111965A (en) | Electric discharge lamp lighting device and lighting system | |
| JPH04342994A (en) | Discharge lamp dimming device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140414 |