RU2210474C2 - Сварочный источник питания для сварки на сильном токе и способ формирования тока сварки - Google Patents

Сварочный источник питания для сварки на сильном токе и способ формирования тока сварки Download PDF

Info

Publication number
RU2210474C2
RU2210474C2 RU2000101578/02A RU2000101578A RU2210474C2 RU 2210474 C2 RU2210474 C2 RU 2210474C2 RU 2000101578/02 A RU2000101578/02 A RU 2000101578/02A RU 2000101578 A RU2000101578 A RU 2000101578A RU 2210474 C2 RU2210474 C2 RU 2210474C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
welding
power source
signal
pulses
Prior art date
Application number
RU2000101578/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000101578A (ru
Inventor
Эллиотт К. СТАВА
Original Assignee
Линкольн Глобал, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22876448&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2210474(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Линкольн Глобал, Инк. filed Critical Линкольн Глобал, Инк.
Publication of RU2000101578A publication Critical patent/RU2000101578A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2210474C2 publication Critical patent/RU2210474C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M3/00—Automatic or semi-automatic exchanges
    • H04M3/42—Systems providing special services or facilities to subscribers
    • H04M3/4228—Systems providing special services or facilities to subscribers in networks
    • H04M3/42289—Systems providing special services or facilities to subscribers in networks with carrierprovider selection by subscriber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006—Power supply
    • B23K9/1043—Power supply characterised by the electric circuit
    • B23K9/1056—Power supply characterised by the electric circuit by using digital means
    • B23K9/1062—Power supply characterised by the electric circuit by using digital means with computing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/10—Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006—Power supply
    • B23K9/1043—Power supply characterised by the electric circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M7/00—Arrangements for interconnection between switching centres
    • H04M7/006—Networks other than PSTN/ISDN providing telephone service, e.g. Voice over Internet Protocol (VoIP), including next generation networks with a packet-switched transport layer
    • H04M7/0066—Details of access arrangements to the networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M7/00—Arrangements for interconnection between switching centres
    • H04M7/12—Arrangements for interconnection between switching centres for working between exchanges having different types of switching equipment, e.g. power-driven and step by step or decimal and non-decimal
    • H04M7/1205—Arrangements for interconnection between switching centres for working between exchanges having different types of switching equipment, e.g. power-driven and step by step or decimal and non-decimal where the types of switching equipement comprises PSTN/ISDN equipment and switching equipment of networks other than PSTN/ISDN, e.g. Internet Protocol networks

Abstract

Сварочный источник питания для формирования тока сварки в последовательности импульсов тока с максимальным уровнем тока и состоянием включения запаздывания содержит инверторный каскад со входом, подключаемым к источнику питания, первый вывод с первой электрической полярностью, когда инвертор включен, второй вывод со второй электрической полярностью, когда инвертор включен, и средство управления для формирования сигнала выключения для выключения инвертора и снятия тока из выводов для сдвига импульса тока в выключенное состояние. Переключающий питание каскад содержит транзисторный переключатель, имеющий проводящее состояние, пропускающее ток из первого вывода при формировании первого логического сигнала, и состояние отсутствия проводимости, блокирующее ток при формировании второго логического сигнала. Сварочный источник питания содержит датчик для измерения мгновенного значения тока сварки, компаратор для формирования сигнала слабого тока, когда мгновенный ток имеет выбранное значение, существенно ниже максимального уровня тока, и схему или программу для формирования второго логического сигнала при формировании сигнала слабого тока после формирования сигнала выключения, по которому переключатель переключают из состояния проводимости в состояние отсутствия проводимости, когда ток сварки имеет по существу выбранное значение. Преимущества изобретения, в частности, в том, что обеспечивается ослабление импульса сильного тока до выбранного значения перед прекращением импульса тока, при этом возможны различные изменения, снижены затраты на источник питания для сварки на сильном токе. 4 с. и 35 з. п. ф-лы, 9 ил.

Description

Данное изобретение относится к электродуговой сварке, и конкретнее - к усовершенствованному источнику питания для формирования сильного тока сварки в последовательности импульсов тока.
В данном изобретении используется инвертор транзисторного-переключающего типа для преобразования трехфазного входного источника питания в трансформатор связи с нагрузкой, из которого выход переменного тока инвертора можно выпрямить для формирования протекания тока между электродом и деталью сварочной операции. Такого рода инверторы используют широтно-импульсный модулятор, работающий на частоте свыше 18 кГц, для управления величиной тока сварки, протекающего во время операции сварки. Эти инверторы хорошо известны в сегодняшнем уровне техники и в общем виде излагаются в патентах 5349157 и 5351175, выданных на имя Блэнкеншип. Эти патенты включены в данную заявку в качестве ссылки в качестве предпосылочных сведений, иллюстрирующих трехфазный инвертор, в котором током управляют с помощью высокочастотного широтно-импульсного модулятора, который направляет импульсы тока в выходной трансформатор инвертора. Эти патенты иллюстрируют концепцию трехфазного инвертора, использующего широтно-импульсный модулятор с усилителем сигнала ошибки для управления используемым для операции сварки током на выходе инвертора.
Для обеспечения сварочной операции переменным током, в частности для дуговой сварки металлическим плавящимся электродом в среде инертного газа на переменном токе, предлагается использовать выходной трансформатор связи для выходного каскада инвертора типа транзисторной-переключающей схемы со вторичной обмоткой на выходном трансформаторе в целях формирования по существу положительного вывода и по существу отрицательного вывода. С помощью индуктора и двух транзисторных переключателей, таких как биполярные транзисторы с изолированным затвором, положительный импульс тока может быть направлен в операцию сварки с последующим отрицательным импульсом тока. Положительный импульс тока формируют замыканием первого переключателя, соединяющего положительный вывод на выходе инвертора через электрод и деталь сварки с отрицательным выводом или заземленным выводом. Для обращения протекания тока и формирования отрицательного импульса тока операцию сварки подключают к отрицательному выводу на выходе инвертора посредством второго транзисторного переключателя. Каждый транзисторный переключатель последовательно соединяют с электродом и деталью сварки вместе с обеспечивающим ток узлом индуктора. Попеременным замыканием первого переключателя при разомкнутом втором переключателе и размыканием первого переключателя при замкнутом втором переключателе создается процесс сварки на переменном токе. Этот процесс включает в себя последовательность положительных и отрицательных импульсов тока. Такое решение формирования процесса сварки на переменном токе успешно себя оправдало, но в случае, когда ток сварки сильный, т.е. свыше примерного уровня 200 А, демпферы, подключенные параллельно первому и второму транзисторным переключателям, становятся очень дорогостоящими и довольно громоздкими. Эти демпферы должны сохранять высокое напряжение на переключателях при выключении одного импульса и включении следующего импульса. Применение таких инверторных источников питания для сильного тока сварки является успешным в дуговой сварке на переменном токе до тех пор, пока удается соответствующим образом управлять высоким напряжением при переключении с одной полярности на противоположную. Это являлось явным недостатком использования инверторного источника питания для сильного тока сварки.
Было обнаружено, что переключение сильных токов сварки, формируемых инвертором переключающего типа, действующим от широтно-импульсного модулятора, вызывает высокое напряжение, обусловленное индуктивным сопротивлением в операции сварки и скоростью, с которой ток необходимо переключать между полярностями. Наведенное напряжение во время сдвига между положительной полярностью и отрицательной полярностью в сварочном аппарате на переменном токе описанного выше типа равно индуктивному сопротивлению, умноженному на производную по току. Поэтому подавление напряжения очень затруднено. По этой причине для понижения наведенного напряжения или управления им при переключении сильного тока сварки между положительной полярностью и отрицательной полярностью были предложены различные конструкции поглощающих энергию демпферных схем. Здесь под понятием сильного тока в общем подразумевают ток свыше примерного уровня 200 ампер и превышающий 1000-1200 ампер. Все демпферные схемы, необходимые для управления упомянутым высоким напряжением, обусловливают большие потери и/или они являются дорогостоящими. Это высокое напряжение является индуктивностью схемы сварки, умноженной на изменение в мгновенном токе на единицу времени во время операции переключения. Поскольку транзисторы, используемые в операции сварки, на выходе инвертора имеют фиксированное время, необходимое для выключения переключателя для прекращения проводимости, то наведенное напряжение, управляемое демпфером, пропорционально величине тока в то время, когда переключатель начинает выключаться и переходит от включенного положения в выключенное положение. По этой причине ранее схемы, используемые в таких устройствах с переключением сильного тока, как аппараты дуговой сварки, обычно содержали сложные демпферные конструкции - как описываемые выше - для подавления выбросов высокого напряжения, возникающих при выключении переключателя.
Неустановившееся напряжение при переключении сильного тока на выходе инверторного каскада значительно понижается согласно данному изобретению в сварочном аппарате на переменном токе, приводимом в действие переключающим инвертором, который работает от широтно-импульсного модулятора, в частности приводимом в действие трехфазным источником питания. Изобретение испытывали на источнике питания на основе инвертора переменного тока, 1200 ампер; при этом выходной ток понижался до 150 ампер до выключения переключателя на срезе каждого импульса тока в целях изменения полярности тока сварки. При выключении одного переключателя другой переключатель включают для формирования импульса тока противоположной полярности; при этом этот ток сразу сдвигается до 150 ампер в противоположной полярности и затем быстро - до максимального тока через индуктор в схеме сварки в противоположном направлении. За счет выключения инвертора до отключения импульса сильного тока снимаемый в импульсе ток быстро ослабляется до низкого уровня тока. Следовательно, переключение полярностей осуществляют при низком значении тока; и это низкое значение в данном примере устанавливали на значение 150 ампер. В этом примере наведенное напряжение на переключателях значительно понижалось при их отключении. Действительно, при 1200 ампер демпфер можно было вывести из действия, когда значение тока переключения было установлено на низкий уровень. Усилие напряжения демпфера понижали, чтобы обеспечивать более высокие переключающие частоты переменного тока, и при этом не было необходимости повышать требования к демпферам в отношении управления напряжением.
В соответствии с данным изобретением предлагается усовершенствованный источник питания для формирования тока сварки в последовательности импульсов тока; причем эти импульсы имеют максимальный уровень тока и состояние запаздывания. Таким образом, каждый импульс тока, который в предпочтительном варианте осуществления изобретения состоит из последовательных положительных и отрицательных импульсов тока, сдвигается к максимальному уровню тока свыше примерного уровня 200 ампер. Источник питания имеет инверторный каскад со входом, подключаемым к источнику питания, предпочтительно трехфазному, первому выводу в первой электрической полярности - когда инвертор включен, второму выводу во второй электрической полярности - когда инвертор включен, и к выводу заземления. В данном изобретении устройство управления формирует сигнал выключения для выключения инверторного каскада и снятия, таким образом, сильного тока с выводов. Такое отключение инверторного каскада сдвигает импульс тока в выключенное состояние. При выключении инверторного каскада импульс тока ослабляется до нулевого тока. В нормальном режиме использования источника питания инверторный каскад остается включенным, и выходные переключатели используют для сдвига с отрицательной полярности к положительной. Это обстоятельство вызывало проблемы, излагаемые в разделе "уровень техники".
Согласно данному изобретению, хотя выходные переключатели используют для изменения полярности, все же инверторный каскад, создающий ток для использования в аппарате дуговой сварки на переменном токе, выключают, тем самым обеспечивая возможность ослабления тока до нулевого тока, когда необходимо изменить полярность. По достижении низкого значения переключатели выполняют обратное переключение, прекращая имеющийся импульс тока и немедленно формируя следующий импульс тока противоположной полярности. Переключатели выполнены в схеме переключения питания, содержащей два транзисторных переключателя, каждый из которых имеет состояние проводимости, при котором пропускают ток от одного из выводов при формировании первого логического сигнала, и состояние отсутствия проводимости, при котором протекание тока блокируется при формировании второго логического сигнала. Данное изобретение можно использовать с единым выходным переключателем питания, который создает только импульсы одной полярности. Поэтому, в общем смысле, данное изобретение предусматривает выключение инверторного каскада, тем самым обеспечивая возможность ослабления импульса тока до выбранного уровня тока, и затем - отключение выходного переключателя питания для прекращения импульса тока. Кроме того, предпочтительный вариант осуществления изобретения применяется для дуговой сварки на переменном токе. Имеется два импульса тока. При включении одного выходного переключателя питания другой выходной переключатель питания выключается, и наоборот, в результате чего последовательно формируются импульсы тока противоположной полярности. Каждый импульс тока имеет срез, который формируется за счет выключения инвертора на короткое время, необходимое для ослабления тока импульса. Затем импульс тока прекращают приложением второго логического сигнала к переключателю, тем самым приводя переключатель в состояние отсутствия проводимости. На практике первый логический сигнал к каждому переключателю питания - будь то источник постоянного тока с одним переключателем или источник переменного тока с двумя переключателями - является логической 1 для включения переключателя. Логическим 0 является второй логический сигнал для выключения переключателя или переключателей.
В соответствии с изобретением датчик применяют для измерения мгновенного значения тока сварки, компаратор - для формирования сигнала слабого тока, когда мгновенный ток имеет выбранное значение существенно ниже максимального уровня тока импульсов тока, а схема или программа формирует второй логический сигнал для выключения переключателя при получении сигнала слабого тока после формирования сигнала выключения инверторного каскада. Если два переключателя используются для сварки на переменном токе, то когда один импульс тока выключается переключателем питания, тогда включается следующий импульс тока, в результате чего ток идет непосредственно в сторону максимального тока, когда инверторный каскад впоследствии включается. Инвертор выключают только на короткий период времени до изменения полярности. Поскольку выходная индуктивность аппаратов дуговой сварки инверторного типа обычно имеет небольшое значение, выходной ток можно быстро изменять. Следующий импульс тока идет до максимального тока и затем сохраняет максимальный ток до следующей последовательности изменения направления тока на обратное.
Инверторный каскад сначала выключают, и затем переключатели обусловливают изменение полярности. После ослабления тока до выбранного значения при реагировании на выключение инвертора происходит фактическое переключение двух полярностей. Поскольку наведенное напряжение на переключателях зависит от тока при переключении, умноженного на фиксированную индуктивность, значительное ослабление при изменении тока во время операции обратного переключения в свою очередь значительно понижает наведенное напряжение. Обнаружено, что 1000-1200 ампер можно переключить с небольшим демпфированием или даже без такового. Это является усовершенствованием сварочного аппарата на переменном токе такого типа, в котором применяют схему высокочастотного инверторного переключения и выходные переключатели - для формирования импульсов тока противоположной полярности.
Согласно еще одному аспекту данного изобретения инверторный каскад запитывают либо одно-, либо многофазным вводом. Так как данное изобретение можно применять с трехфазным вводом, операцию сварки можно легко уравновешивать, поскольку переключатели известного уровня техники этого типа, используемые для сварки на сильном токе, были однофазными источниками питания, имеющими поэтому несбалансированное питание. Эта несбалансированность представляет собой еще более серьезную проблему при высоких уровнях тока, применяемых в данном изобретении.
В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения инверторный каскад предусматривает схему переключения, управляемую широтно-импульсным модулятором, действующим на частоте свыше примерного уровня 18 кГц. Этот широтно-импульсный модулятор управляет переключателями в инверторном каскаде на высокой скорости. Средний ток сварки сварочного аппарата на переменном токе направляют в усилитель сигнала ошибки для управления средним током операции сварки путем изменения рабочего цикла импульсного модулятора в соответствии с нормативной практикой инвертора. Импульсы тока, формируемые на выходе источника питания в соответствии с данным изобретением, являются относительно низкими, т.е. менее примерного уровня 400 Гц. Фактически операция сварки на переменном токе происходит на практике в общем диапазоне от 40 до 200 Гц - в отличие от высокочастотной работы инверторного каскада.
В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения усовершенствованный источник питания можно применять для формирования однополярного импульса или импульса переменной полярности. Поэтому сварочный аппарат имеет отрицательный режим постоянного тока, положительный режим постоянного тока или режим переменного тока. Во всех режимах инверторный каскад выключают, обеспечивая возможность ослабления максимального тока до более низкого выбранного значения тока, и в это время импульс тока прекращается за счет размыкания переключателя, формирующего импульс тока. Поскольку скорость изменения полярности в режиме переменного тока определяет частоту операции сварки на переменном токе, поэтому управляемый напряжением генератор, или аналогичные средства программного обеспечения, используют для изменения частоты импульса сварки, но эту же частоту используют для широтно-импульсного модулятора, который управляет работой инверторного каскада. Поэтому частоту сварки на переменном токе легко регулируют простым изменением частоты генератора, другой схемы или программы, управляющей сетью переключения полярности.
Было обнаружено, что данное изобретение может ослаблять импульсный ток при прекращении импульса тока до уровня менее примерного уровня 200 ампер и предпочтительно до уровня в общем диапазоне от 100 до 150 ампер. Это переключение слабого тока для прекращения среза импульса тока можно использовать, даже когда максимальный ток импульса равен 1000-1200 ампер. До сих пор для этих источников питания переменного сильного тока требовались очень громоздкие и дорогостоящие демпферы.
Согласно данному изобретению импульсы тока противоположной полярности формируют посредством переключения между первым и вторым командными сигналами. Один командный сигнал включает один переключатель, и при этом другой командный сигнал выключает другой переключатель. Это изменяет полярность импульсов тока. Схему временной задержки используют для выключения инверторного каскада до включения командных сигналов для изменения полярности выходной операции сварки.
В описании данного изобретения первый и второй логические сигналы относятся к единому переключателю. Логическая 1 (первый логический сигнал) включает переключатель, а логический 0 (второй логический сигнал) выключает переключатель. Разумеется, цифровое значение логических сигналов можно менять на обратное. При работе в режиме переменного это - первый и второй командные сигналы. Эти два командных сигнала являются сигналами для включения одного переключателя и выключения другого. Эти командные сигналы никогда не являются одной и той же логикой, и в соответствии с предпочтительным осуществлением данного изобретения их формируют выводами Q и
Figure 00000002
триггера. При включении одного переключателя другой переключатель выключается. Так действуют сигналы команд. Логические сигналы относятся к единому переключателю, когда логическая 1 включает переключатель и логическая 1 выключает переключатель. Таким образом каждый командный сигнал имеет два логических сигнала, характеризующих состояние проводимости отдельных переключателей, управляемых сигналами команд. При вызове сигнала команды это обычно означает, что данный переключатель включает логический сигнал.
Основная задача данного изобретения заключается в обеспечении источника питания для сварки, который создает последовательность импульсов тока, имеющих высокие уровни тока примерно уровня 200 ампер, и прекращает импульс выключением переключателя питания; при этом источник питания модифицируют, в результате чего выключение переключателя питания происходит на низком уровне тока - существенно ниже максимального тока прекращаемого импульса.
Еще одна задача данного изобретения заключается в обеспечении имеющего новизну источника питания переменного тока для электродуговой сварки согласно вышеизложенному; причем источник питания имеет импульсы переменного тока с максимальными значениями сильного тока. Изменения импульсов полярности происходят путем размыкания одного переключателя питания и замыканием другого переключателя питания, когда размыкаемый переключатель питания обеспечивает ток, намного более слабый, чем сильный ток электропитания.
Еще одна задача данного изобретения заключается в обеспечении источника питания согласно изложенному выше, который приводится в действие инверторным каскадом, подключенным к трехфазному источнику питания и действующим на высокой частоте под управлением широтно-импульсного модулятора, в результате чего высокочастотный инверторный каскад обеспечивает ток для низкочастотной операции сварки на переменном токе.
Еще одна задача данного изобретения заключается в обеспечении усовершенствованного источника питания для сварки для формирования последовательности импульсов тока согласно вышеизложенному; причем источник питания использует транзисторные переключатели, такие как биполярные транзисторы с изолированным затвором, и для этого источника питания требуется небольшое демпфирование, или таковое совсем не требуется при выключении переключателей изменения полярности.
И еще одна задача данного изобретения заключается в обеспечении источника питания для сварки на переменном токе для формирования последовательности импульсов тока согласно вышеизложенному, причем источник питания может работать на такой низкой выходной частоте, как 40-60 Гц, и его приводит в действие инверторный каскад, действующий на частоте свыше примерно уровня 20 кГц и с максимальными значениями тока свыше примерно уровня 200 ампер. Это - имеющий новизну источник питания переменного тока для электродуговой сварки, который имеет преимущества высокочастотного инверторного преобразования и обладает возможностью формировать низкочастотный выходной ток при высоких значениях уровня выходного тока.
Эти и прочие объекты и преимущества будут очевидны из следующего ниже описания в совокупности с прилагаемыми чертежами.
Фиг. 1 - схематическая принципиальная схема инверторного каскада и выходной переключающей схемы, используемых в предпочтительном осуществлении данного изобретения;
фиг. 1А - упрощенная принципиальная схема источника питания, изображенного на фиг.1, иллюстрирующая схему обратного переключения, используемую в предпочтительном варианте осуществления данного изобретения;
фиг. 2 - принципиальная схема логической схемы устройства управления, используемого в предпочтительном варианте осуществления, для формирования сигнала выключения инвертора, и первого и второго командных сигналов;
фиг. 3 - графическое изображение разных форм кривой, формируемых при реализации предпочтительного варианта осуществления изобретения;
фиг. 4 - график, схематически изображающий форму кривой тока сварки на переменном токе и поясняющий основные аспекты изобретения;
фиг. 5 - 7 - графики, изображающие формы кривых тока для сварки на переменном токе согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения согласно фиг.2;
фиг. 8 - схематическое изображение принципиальной схемы, иллюстрирующее модификацию предпочтительного осуществления изобретения; и
фиг.9 - график, изображающий форму кривой тока, формируемую модификацией предпочтительного варианта осуществления согласно фиг.8.
Обращаясь к чертежам, приводимым для иллюстрации предпочтительного варианта осуществления изобретения и не являющимся ограничивающими, фиг.1 и 1А изображают источник 10 питания для сварки на переменном токе для пропускания переменного тока через электрод Е и заземленную обрабатываемую деталь W. Источник 10 питания использует стандартный инверторный каскад 12, имеющий вход выпрямителями 14 и выполненный с возможностью обеспечения постоянного тока на высоких уровнях в выходной переключающей схеме 16; причем выходная схема формирует импульсы тока источника 10 питания для выполнения операции сварки на обрабатываемой детали W. Для обеспечения выходных выводов постоянного тока, формирующих вход схемы 16, двухполупериодный выпрямитель 18 подключен к инверторному каскаду, в результате чего многофазное входное напряжение в выпрямитель 14 преобразуется в источник постоянного тока, имеющий высокий уровень максимального тока свыше 200 ампер и предпочтительно до 1000-1200 ампер.
Инверторный каскад 12 имеет стандартную архитектуру и содержит вход 20 переменного тока, изображенный как многофазный источник питания, формирующий вход в выпрямитель 14, который направляет линию 22 передачи постоянного тока в транзисторную переключающую схему 30 для обеспечения импульсов переменного тока через первичную обмотку 34 трансформатора 32 нагрузки. Вторичную обмотку 36, имеющую нулевую точку 38, заземляют и подключают к обрабатываемой детали W операции сварки. Транзисторная переключающая схема содержит переключатели на полевых МОП-транзисторах, или другие аналогичные транзисторные переключатели, для формирования импульсов переменного тока в первичной обмотке 34. Выходной трансформатор 32 имеет очень низкую индуктивность, и поэтому схему 30 можно выключать довольно быстро. Это быстрое включение и выключение схемы переключения широко используют в источниках питания для сварки, таких как стандартный сварочный аппарат STT, выпускаемый компанией "Линкольн Электрик", Кливленд, Огайо, и описываемый в патенте 5001326, выданном Ставе и включаемом в данную заявку в качестве ссылки. Концепция преобразовательного каскада с низкой индуктивностью и выполненного с возможностью быстрого выключения хорошо известна в уровне техники. В соответствии с вышеупомянутым патентом и другими патентами, включаемыми в данную заявку в качестве ссылки, переключающая схема 30 действует от в общем стандартного широтно-импульсного модулятора 40, работающего на частоте свыше 18 кГц, и предпочтительно в диапазоне между 20 и 40 кГц, как указано в упомянутом патенте. Управление транзисторной схемой переключения с помощью широтно-импульсного модулятора с образованием преобразователя или инвертора является стандартной техникой; а выходным током инверторного каскада управляют с помощью напряжения на линии 42 от усилителя сигнала ошибки 50, который может быть выполнен средствами программного обеспечения, при реагировании на уровень напряжения на входной линии 52, имеющей напряжение, или цифровое слово, характеризующие нужный выходной ток источника 10 питания. В данном изобретении нужный -уровень тока устанавливают на значение, превышающее примерный уровень 200 ампер. Характеризующий сигнал на входной линии 52 сравнивают с помощью усилителя 50 со средним выходным током источника питания в виде сигнала напряжения или цифрового слова на входной линии 54. Напряжение от шунта 60 измерения тока имеет значение, характеризующее мгновенное значение тока в линии 62. Схема 64 усреднения тока усредняет мгновенное значение тока в линии 62, которое может быть аналоговым или цифровым значением. Схема 64 формирует сигнал напряжения или слово, характеризующие средний ток, во входной линии 54 усилителя 50. В соответствии с вышеизложенным инверторный каскад выполняют по стандартной технологии. В соответствии с одним из аспектов данного изобретения контроллер 70, который может быть выполнен в средствах программного обеспечения компьютера, или в виде аналоговой схемы, формирует характерное напряжение на линии 52 в соответствии со стандартными концепциями управления; но в дополнение к напряжению или слову в линии 52 контроллер 70 также обеспечивает сигнал выключения инвертора в линии 72. Логическая 1 в линии 72 незамедлительно выводит из действия широтно-импульсный модулятор для выключения инверторного каскада 12, в результате чего он более не направляет ток в выпрямитель 18.
Контроллер 70 также формирует командные сигналы переключения в линиях 80, 82, в которых первая логическая схема, т.е. логическая 1, немедленно включает соответствующий выходной переключатель питания, а вторая логическая схема, т.е. логический 0, немедленно выключает соответствующий выходной переключатель питания. Двухполупериодный выпрямитель 18 содержит диоды D1-D4 для формирования положительного вывода 90 тока, отрицательного вывода 92 тока и заземляющего или общего вывода 94, подключенного к ответвлению от средней точки или нулевой точки 38 к отрабатываемой детали W. Источник питания 10 использует выходную переключающую схему 16 для формирования импульсов сильного тока между электродом Е и обрабатываемой деталью W. В соответствии с указанным изображением первый транзисторный переключатель SW1 в виде биполярного транзистора с изолированным затвором замыкается при приеме командного сигнала в линии 80. Замыкание переключателя SW1 формирует импульс тока из положительного вывода 90 через положительный сегмент 112 выходного индуктора 110 и затем на дуге процесса сварки. Второй транзисторный переключатель SW2 в виде биполярного транзистора с изолированным затвором замыкается при приеме логической 1 в линии 82 для формирования отрицательного импульса тока через отрицательный сегмент 114 индуктора 110 и к отрицательному выводу 52 выпрямителя 18, формируя выходной сигнал инверторного каскада 12. Демпферы 100, 102 подключены параллельно на переключателях SW1, SW2 соответственно. Если основной аспект данного изобретения не реализуется, то эти демпферы должны быть довольно крупными и должны управлять очень высоким напряжением, так как наведенное напряжение равно значению индукторного сегмента 112 или 114, и дифференциальному или мгновенному изменению в токе. Если ток находится в пределах от 1000-1200 ампер, то короткое время выключения дает высокое соотношение di/dt. Наведенное напряжение является очень высоким и должно обрабатываться демпферами 100, 102. Описываемый здесь источник питания для использования в операции сварки на сильном переменном токе обладает новизной и может управлять сильным током свыше 200 ампер и фактически сильными токами свыше 1000 ампер. Это является преимуществом в сварочном аппарате на переменном токе для дуговой сварки металлическим плавящимся электродом в среде инертного газа. Но основной аспект данного изобретения заключается в уменьшении размера демпферов 100, 102 и необходимости в них.
Согласно данному изобретению в соответствии с изображениями на фиг.2 и 3 схему 30 инверторного каскада 12 выключают сигналом в линии 72 непосредственно до изменения полярности логических или командных сигналов в линиях 80, 82. Поэтому подачу тока выключают до переключения состояния проводимости переключателей SW1, SW2. Для осуществления этой операции управления можно использовать многие конструкции. Эти конструкции можно выполнить с жестким монтажом, они могут быть выполнены в средствах программного обеспечения или с помощью комбинаций того и другого. В иллюстративных целях схема управления с жестким монтажом или устройство 150 содержит логическую схему, изображаемую на фиг. 2. Выходные импульсы из устройства управления или логической схемы изображены на скоординированных по времени графиках фиг.3, взятых вместе с получаемыми импульсами P1, P2 переменного тока графика тока в верхней части фиг. 3. В изображаемой схеме или устройстве 150 управления логическая схема содержит триггер 160, имеющий Q вывод, подключенный к линии 80, и
Figure 00000003
вывод, подключенный к линии 82. Этот триггер может быть выполнен в средствах программного обеспечения или продублирован другим несовпадающим устройством. Логические сигналы на этих выводах изображены на графиках 200, 202 в фиг.3. Если один командный сигнал является логической 1, то другой командный сигнал является логическим 0. Поэтому при выключении одного переключателя SW1, SW2 другой переключатель немедленно включается. Это переключение изменяет полярность импульсов, чтобы сформировать выходной сигнал переменного тока, содержащий импульсы P1, P2 для использования в электродуговой сварке. Вывод D данных триггера 160 подключают к выходной линии 172 генератора 170, который может быть выполнен в средствах программного обеспечения. Двоичный логический сигнал на выводе D данных триггера 160 изображен на графике 206 и образует выходной сигнал генератора 170 в линии 172. Для переноса логического сигнала из вывода D в вывод Q тактовый импульс необходимо принять на выводе СК тактовых импульсов, который подключен к выходу 182 компаратора 180 уровня напряжения. Эти логические устройства изображены в аналоговом виде и в аналоговых символах, но могут также использоваться и цифровые схемы. Триггер 160 действует в соответствии со стандартной практикой, предусматривающей логический сигнал, изображаемый на графиках 200, 202 на выходе триггера 160 и на линиях 80, 82. Логический сигнал на этих линиях управляет переключателями SW1, SW2 соответственно. На фиг.3 тактовый импульс 204а появляется, когда данные D, изображаемые на графике 206, являются логическим 0. Это тактирующее действие обусловливает появление логического 0 на линии командного сигнала 80, и логической 1 на линии командного сигнала 82 согласно изображениям на графиках 200, 202. Например, в точке 200а имеется изменение состояний проводимости переключателей SW1, SW2. Это сдвигает ток из импульса P1 в импульс Р2 для обеспечения изменения полярности между импульсом P1 тока положительной полярности и импульсом Р2 тока отрицательной полярности. Командные сигналы на линиях 80, 82 снова обращают в точке 200b при приеме тактового импульса 204b, когда график 206 является логической 1. Таким образом полярность импульсов тока снова изменяется с импульса P2 отрицательной полярности на импульс P1 положительной полярности. При следующем тактовом импульсе 204с происходит еще одно изменение полярности тока. При этом триггер 160 формирует переменный ток сварки на выходе источника 10 питания. Генератор 170, который формирует сигнал, изображаемый как график 206 на фиг.3, является стандартным генератором, управляемым напряжением, в котором вход напряжения на линии 174 изменяет частоту импульса на выходе 172. Это изменение частоты генератора изменяет частоту изменения полярности импульсов, изображаемых на верхнем графике фиг.3. Аналогичным образом, путем изменения напряжения на линии 176 можно изменить рабочий цикл генератора 170. Рабочий цикл изображен на фиг.3 как 50%. Путем изменения напряжения в линии 176 в соответствии со стандартной практикой рабочий цикл колебаний может изменяться, чтобы изменять рабочий цикл импульсов тока на выходе переменного тока источника 10 питания.
Тактовые импульсы в линии 182, изображаемые графиком 204 на фиг.3, формируют путем сравнения напряжений на входных линиях 184, 186. Входная линия 184 является мгновенным током дуги в операции сварки, воспринимаемым шунтом 60. Напряжение на входе 186 является выходным сигналом реостата 188, который устанавливают, чтобы соответствовать напряжению на линии 184, которое находится на уровне выбранного значения, предпочтительно в диапазоне 100-150 ампер, и в общем менее примерного уровня 200 ампер. Логическая 1 появляется в линии 182, когда мгновенный ток ниже выбранного значения, заданного реостатом 188, которое в этом примере составляет 100 ампер. Снова обращаясь к графику 204 в фиг.3: импульсы 204а-204с характеризуют время, в течение которого компаратор 180 выводит логическую 1, указывающую ток со значением, меньшим, чем выбранное значение на входе 186. Считывание мгновенного значения в линии 62 и использование этого значения для тактирования триггеров 160 гарантируют осуществление изменения полярности только на уровнях ниже 100 ампер. Этот признак является только одним из аспектов данного изобретения. Также необходимо выключать инверторный каскад 12 логической 1 в линиях 72 для подготовки изменения полярности переключателей SW1, SW2. Этот аспект данного изобретения осуществляют различными конструкциями, одна из которых иллюстрирована в фиг.2 как логическая схема 210. Эта схема использует инвертор 212 для инвертирования логического сигнала на линии 172 в том виде, как это изображено на линии 172а. Логический элемент НЕ-И 230 имеет вход 232 с логическим сигналом на линии 82, которая изображена на графике 202 фиг.3. Другой вход в логический элемент 230 является линией 172 - графиком 206 на фиг.3. Когда и тот и другой логический сигнал графиков 202 и 206 является логической 1, то логический 0 появляется в линии 234. Это создает логическую 1 в линии 72, которая является выходным сигналом логического элемента НЕ-И 250. Аналогичным образом логический элемент НЕ-И 240 имеет вход 242, подключенный к линии 80 и изображенный как график 200 на фиг.3. Инвертированный логический сигнал генератора на линии 172а изображен в графике 202 фиг.3. Когда логическая 1 появляется на обеих графиках 200 и 202, то логический 0 появляется на выходе 244 логического элемента 240 с получением логической 1 в линии 72. Логическим сигналом в линии 72 является сигнал выключения инвертора, изображаемый на графике 222 фиг.3. Сигнал выключения инвертора формируется сразу при изменении логического сигнала графика 206 генератора. Инвертор 212 используется в логической схеме 210 для выполнения надлежащего формирования сигналов выключения инверторного каскада 12. В соответствии с изображением в фиг.3 сигналы 222а-222с выключения происходят непосредственно перед тем, как тактовые импульсы 204а-204с вызывают переключение переключателей SW1 и SW2. Поэтому инвертор выключают и удерживается во время импульсов 222а-222с. Логический сигнал на выходе триггера 160 не может измениться до появления следующего тактового импульса. Ток, изображаемый на верхнем графике, ослабевает по линии 300 до тех пор, пока в точке 302 графика не будет достигнута точка 200а изменения полярности. После этого происходит немедленное изменение полярности путем изменения логического сигнала на линиях 80, 82 в соответствии с изображением на графиках 200, 202. Для этого требуется определенное собственное время перехода в биполярных транзисторах с изолированным затвором, указываемое между точкой 302 и точкой 304. Инверторный каскад 12 включается снова, и ток увеличивается по линии 306 до максимального уровня. Эта же операция происходит во время каждого изменения полярности импульсов P1, P2 тока согласно фиг.3. Между точками 302 и 304 имеется очень краткая задержка, обусловленная собственным временем включения переключателей SW1, SW2. Этими переключателями являются транзисторные переключатели; и это указывает на то, что они не являются коммутируемыми. На практике этими переключателями являются биполярные транзисторы с изолированным затвором. При использовании транзисторных переключателей потерь энергии во время операции переключения не происходит. Разумеется, для осуществления данного изобретения могут быть использованы другие быстродействующие переключающие устройства, изменяющие проводимость согласно логическому сигналу на одном выводе, если они обладают возможностями работы с сильными токами, которые могут превышать 100 ампер.
Данное изобретение схематически изображено в виде переменного тока на фиг. 4 как переменные импульсы Р3 и Р4. В этой фиг. сигнал выключения инвертора появляется в точке 320 в импульсе Р3. Ток ослабляется посредством выходного индуктора по линии 322 до достижения им низкого уровня, определяемого выбранным низким значением тока, которое здесь указано равным 100 ампер. Этот ток существенно ниже максимального тока 1200 ампер для импульса Р3. В точке 324 переключения переключатели SW1 и SW2 переключаются согласно логическому сигналу на линиях 80, 82. Когда это происходит, немедленно создается импульс Р4, указываемый вдоль по существу вертикальной линии 330, которая является теоретическим состоянием до точки 332, в котором ток доводится до отрицательного максимального уровня. Сразу при замыкании переключателя ток сдвигается плотно соединенным установленным над центром индуктором до того же уровня в противоположной полярности. Переход через ноль также осуществляется между точками 334 и 336. Данное изобретение можно применять со стандартным последовательным индуктором в положительной или отрицательной выходной схеме, в результате чего ток не будет так быстро сдвигаться между выбранными значениями. Изображаемый на фиг.4 переменный ток является типичным и иллюстрирует основную концепцию данного изобретения выключение инверторного каскада, ожидание ослабления тока до выбранного значения и затем переключение переключателей для изменения полярности импульсов сильного тока. Как указывалось выше, частоту и рабочий цикл выходных импульсов можно изменять путем изменения программного обеспечения, которое схематически изображено как генератор 170 на фиг.2. Этот признак схематически иллюстрируется на фиг. 5 и 6. На фиг.5 рабочий цикл между импульсами Р5 и P6 составляет 50%. В соответствии с нижним графиком рабочий цикл между импульсами Р7 и P8 составляет 20% с сохранением той же частоты.
На фиг. 6 частота повышается таким образом, что 50-процентный рабочий цикл между импульсом Р9 и импульсом Р10 дает меньший отдельный импульс по причине повысившейся частоты. Эта повышенная частота может иметь согласно изображению изменение в рабочем цикле, когда импульс Р11 имеет 20% рабочий цикл относительно импульса P12. Термин "рабочий цикл" здесь используется для указания относительного времени между положительным импульсом и отрицательным импульсом. Это неуравновешенное состояние может быть целесообразным в некоторых операциях сварки, когда проводимость в одном направлении существенно отличается от проводимости в противоположном направлении. В соответствии с другим аспектом данного изобретения возможно изменить амплитуду положительного и отрицательного импульсов тока согласно фиг.7, где амплитуда а для импульса Р13 существенно ниже амплитуды b для импульса P14. Эта концепция обеспечивает более сильный ток в одном направлении, чем в другом. Разумеется, импульсы P5-P14 применимы для данного изобретения, согласно которому прекращение импульса осуществляют первым выключением инверторного каскада и, затем переключения переключателей SW1, SW2. Также можно осуществить прочие изменения в относительных формах переменных импульсов.
Еще одна модификация предпочтительного варианта осуществления иллюстрируется в фиг.8 и 9, где источник питания 400 для сварки дает ряд однополярных импульсов Р20 в соответствии с фиг.9. В этой модификации изобретения только единый переключатель SW3 используется для направления импульса через дугу между электродом Е заземленной обрабатываемой деталью W. Согласно этой модификации иллюстрируется главная концепция выключения инвертора с целью обеспечения ослабления сильного тока до низкого выбранного значения и затем выключения переключателя питания, такого как биполярный транзистор с изолированным затвором. Имеющее новизну изобретательское решение заключается в выключении импульса сильного тока и затем выключения переключателя питания в источнике питания для сварки, приводимого в действие высокочастотным инвертором. В этой модификации инверторный каскад 402 имеет выход, управляемый единым переключателем SW3 для пропускания импульса Р20 тока через индуктор 404 и по электроду Е и заземленной обрабатываемой детали W. Командный сигнал в линии 410 имеет логическую 1, когда переключатель SW3 включен, и логический 0, когда переключатель выключен. Логическим сигналом на линии 410 управляется логическая схема 412, имеющая вход 414 для включения переключателя и логический сигнал в линии 416 для выключения переключателя. Схема управления, которая может быть выполнена в средствах программного обеспечения, изображена в виде генератора 420 с жестким монтажом, имеющим выходной сигнал 422 для включения или выключения инвертора 402 в соответствии с указанием логического сигнала в линии 424. Если переключатель SW3 был бы включенным все время, тогда на электроде Е появился бы импульс тока прямоугольной формы. При включении инвертора переключатель SW3 включается логическим сигналом на линии 414. Но когда инвертор выключен, тогда переключатель SW3 не выключается немедленно. Для выключения переключателя SW3 нужен логический сигнал в линии 416. Логическим сигналом является выходной сигнал логического элемента И 430, имеющего инвертор 432 для инвертирования логического сигнала из генератора 420. Этот инвертированный логический сигнал появляется на линии 432а во входном сигнале логического элемента 430. Другим входом логического элемента 430 является выход 440а компаратора 440, имеющего первый вход напряжения в линии 442 от датчика 440, управляемого мгновенным током сварки, измеряемым шунтом 446. Второй вход в компараторе 440 является напряжением на линии 450, имеющей напряжение или слово, характеризующее выбранное значение тока, например - 100 ампер. Поэтому, когда инвертор 402 выключен, логическая 1 появляется в линии 432а. Сразу после понижения тока до уровня, определяемого напряжением на линии 450, логическая 1 появляется на втором входе 440а логического элемента 430. Это обусловливает появление логической 1 в линии 416, чтобы разомкнуть переключатель SW3 и прекратить импульс тока. Поэтому при включении генератора включается переключатель SW3. Это изображено в фиг. 9 на переднем фронте импульса Р20. Данное изобретение предусматривает выключение инвертора 402, как указано в пункте 460. Ток через переключатель SW3 ослабляется по линии 462. По достижении ослабляющимся мгновенным током дуги выбранного значения, указанного равным 100 ампер, логический элемент 430 дает логическую 1 для выключения переключателя SW3. Эта модификация изобретения изложена для иллюстрирования главного аспекта изобретения в контексте одноимпульсного источника питания. Импульсы Р20 появляются на частоте, определяемой частотой генератора 420, и имеют рабочий цикл этого генератора; причем указанный генератор действует в соответствии с описанием генератора 170 в фиг.2. Таким образом, согласно изобретению может быть создан единый ряд импульсов либо может быть обеспечен переменный ток сварки.
В описываемых вариантах осуществления данного изобретения, которое предполагает, в общем, стандартную технологию за исключением решения, согласно которому обеспечивается ослабление импульса сильного тока до выбранного значения перед прекращением импульса тока, возможны различные изменения. Это техническое решение, в случае его применения в источниках питания для сварки на сильном токе, имеет значительные преимущества и снижает стоимость демпферов 100, 102 согласно фиг. 1 и поэтому также снижает затраты на источник питания для сварки на сильном токе.

Claims (39)

1. Сварочный источник питания для формирования тока сварки в последовательности импульсов тока с максимальным уровнем тока и состоянием отключения запаздывания с помощью инверторного каскада, причем импульсы тока проходят через последовательную схему, содержащую индуктор, присоединенный между выходным переключателем питания и электродом в сварочной взаимосвязи с обрабатываемой деталью, причем источник питания содержит инверторный каскад со входом, подключаемым к источнику питания, причем инверторный каскад содержит первый выходной вывод с первой электрической полярностью, когда инверторный каскад включен, и второй выходной вывод со второй электрической полярностью, когда инверторный каскад включен, устройство управления для формирования сигнала выключения для выключения инверторного каскада и снятия тока с, по меньшей мере, первого вывода для сдвига импульса тока в выключенное состояние, при этом выходной переключатель питания соединен с инверторным каскадом и содержит, по меньшей мере, первый транзисторный переключатель, имеющий состояние проводимости, пропускающее ток от, по меньшей мере, первого вывода при формировании первого командного сигнала, и состояние отсутствия проводимости, блокирующее ток при формировании второго командного сигнала, причем устройство управления также содержит схему или программу для формирования, по меньшей мере, второго командного сигнала, и средство задержки для выключения инверторного каскада до того, как второй командный сигнал переключит выходной переключатель питания из состояния проводимости в состояние отсутствия проводимости.
2. Сварочный источник питания по п. 1, который дополнительно содержит датчик для измерения мгновенного значения тока сварки, компаратор для формирования сигнала слабого тока, когда мгновенный ток имеет выбранное значение существенно ниже максимального уровня тока, причем схема или программа формирует, по меньшей мере, второй командный сигнал на создание низкого сигнала тока после формирования сигнала выключения, в результате чего транзисторный переключатель переключается из состояния проводимости в состояние отсутствия проводимости, когда ток сварки имеет по существу выбранное значение.
3. Сварочный источник питания по п. 1 или 2, в котором для формирования последовательности положительных и отрицательных импульсов тока с помощью инверторного каскада с положительными импульсами тока, проходящими через первый индукторный сегмент и электрод, соединенный последовательно с обрабатываемой деталью, путем замыкания первого транзисторного переключателя при приеме командного сигнала, и с отрицательными импульсами тока, проходящими через второй индукторный сегмент и электрод, путем замыкания второго транзисторного переключателя при приеме командного сигнала, устройство управления содержит средство переключения для переключения между командными сигналами для изменения полярности импульсов тока, а средство задержки содержит средство для выключения инверторного каскада до изменения полярности командных сигналов.
4. Сварочный источник питания по п. 3, в котором средство задержки содержит средство определения момента, когда импульсы тока понизятся до тока выбранного значения, и средство приведения в действие средства переключения, когда ток понизится до выбранного значения.
5. Сварочный источник питания по п. 3 или 4, в котором указанные индукторные сегменты являются частью единого индуктора.
6. Сварочный источник питания по любому из пп. 3-5, в котором средство переключения является логическим триггером, в котором Q логический сигнал является первым сигналом и
Figure 00000004
логический сигнал является вторым командным сигналом.
7. Сварочный источник питания по любому из пп. 3-6, в котором средство, задержки содержит логическую схему, в которой выходной сигнал генератора комбинируется с одним из логических сигналов для выключения инвертора для подготовки инициирования другого из указанных командных сигналов.
8. Сварочный источник питания по любому из пп. 3-7, в котором средство задержки содержит средство для восприятия мгновенного тока сварки и средство для приведения в действие средства переключения, когда мгновенный ток имеет заданное значение.
9. Сварочный источник питания по любому пп. 1-8, в котором источник питания является многофазным источником питания.
10. Сварочный источник питания по любому из пп. 1-9, в котором инверторный каскад содержит схему переключения, управляемую широтно-импульсным модулятором, работающим на частоте свыше примерно 18 кГц.
11. Сварочный источник питания по любому из пп. 1-10, в котором источник питания выполнен с возможностью формирования импульсов тока с частотой менее примерно 400 Гц.
12. Сварочный источник питания по любому из пп. 1-11, в котором инверторный каскад содержит выходной трансформатор с первичной обмоткой, принимающей высокочастотные импульсы тока, и со вторичной обмоткой, обеспечивающей импульсы тока к выводам.
13. Сварочный источник питания по любому из пп. 1, 2 и 4-12, в котором источник питания выполнен с возможностью формирования импульсов тока, имеющих заданную электрическую полярность.
14. Сварочный источник питания по любому из пп. 1, 2 и 4-13, в котором источник питания выполнен с возможностью формирования последовательности импульсов, содержащей импульсы, меняющиеся между положительными импульсами тока и отрицательными импульсами тока.
15. Сварочный источник питания по п. 14, который содержит средство для формирования положительного и отрицательного импульсов и средство регулирования частоты импульсов.
16. Сварочный источник питания по п. 14 или 15, который содержит средство регулирования относительного времени между положительным и отрицательным импульсами тока.
17. Сварочный источник питания по любому из пп. 14-16, который содержит средство регулирования относительной амплитуды положительного и отрицательного импульсов тока.
18. Сварочный источник тока по любому из пп. 1-17, в котором источник питания выполнен с возможностью формирования тока сварки, имеющего выбранное значение тока менее примерно 200 А.
19. Сварочный источник питания по п. 18, в котором источник питания выполнен с возможностью формирования тока сварки, имеющего выбранное значение тока в общем диапазоне 100-150 А.
20. Способ формирования тока сварки в последовательности импульсов тока с максимальным уровнем тока и состоянием отключения запаздывания, причем импульсы тока пропускают через последовательную схему, содержащую индуктор, выходной переключатель питания и электрод в сварочной взаимосвязи с обрабатываемой деталью, при этом ток сварки формируют посредством сварочного источника питания, имеющего инверторный каскад с входом, подключаемым к источнику питания, первым выходным выводом с первой электрической полярностью, когда инверторный каскад включен, и вторым выходным выводом со второй электрической полярностью, когда инверторный каскад включен, и устройство управления для формирования сигнала выключения для выключения инверторного каскада и снятия тока с указанных выводов для сдвига импульса тока в выключенное состояние, причем выходной переключатель питания содержит, по меньшей мере, первый транзисторный переключатель, имеющий состояние проводимости, пропускающее ток с, по меньшей мере, первого вывода при формировании первого командного сигнала, и состояние отсутствия проводимости, блокирующего ток при формировании второго командного сигнала, причем способ содержит операции, согласно которым измеряют мгновенное значение тока сварки; формируют сигнал слабого тока, когда мгновенный ток имеет выбранное значение, существенно меньшее максимального уровня тока, для формирования сигнала выключения инверторного каскада на короткий период времени до изменения полярности; и формируют второй логический сигнал при формировании сигнала слабого тока после формирования сигнала выключения, в результате чего транзисторный переключатель переключают из состояния проводимости в состояние отсутствия проводимости, когда ток сварки имеет по существу выбранное значение.
21. Способ по п. 20, при котором указанный источник питания является многофазным источником питания.
22. Способ по п. 20 или 21, при котором инвертор содержит схему переключения, управляемую широтно-импульсным модулятором на частоте свыше примерно 18 кГц.
23. Способ по любому из пп. 20-22, при котором импульсы тока имеют частоту менее примерно 400 Гц.
24. Способ по любому из пп. 20-23, при котором последовательность импульсов содержит импульсы, меняющиеся между положительными импульсами тока и отрицательными импульсами тока.
25. Способ по любому из пп. 20-24, при котором формируют положительные и отрицательные импульсы и регулируют частоту импульсов.
26. Способ по любому из пп. 20-25, при котором выбранное значение тока составляет менее примерно 200 А.
27. Способ по п. 26, при котором выбранное значение тока находится в общем диапазоне 100-150 А.
28. Способ формирования последовательности положительных и отрицательных импульсов тока посредством инверторного каскада, причем положительные импульсы тока пропускают через первый индукторный сегмент и электрод, последовательно соединенный с обрабатываемой деталью, путем замыкания первого транзисторного переключателя при приеме первого командного сигнала, а отрицательные импульсы тока пропускают через второй индукторный сегмент и электрод путем замыкания второго транзисторного переключателя при приеме второго командного сигнала, причем способ включает операции, согласно которым производят переключение между первым и вторым командными сигналами для изменения полярности импульсов тока и выключают инверторный каскад до переключения командных сигналов.
29. Способ по п. 28, который также включает в себя операции, согласно которым определяют момент, когда импульсы тока понизятся до тока выбранного значения, и приводят в действие операцию переключения, когда ток понижается до выбранного значения.
30. Сварочный источник питания для дуговой сварки на сильном переменном токе на электроде и заземленной обрабатываемой детали, причем источник питания содержит инверторный каскад для преобразования напряжения переменного тока в источник постоянного тока, имеющий максимальный ток, равный, по меньшей мере, 200 А, с положительным выводом, отрицательным выводом, заземленным выводом и выходной схемой переключения, содержащей первый транзисторный переключатель, подключенный последовательно к положительному выводу, первому индукторному сегменту, электроду и заземленной обрабатываемой детали, второй транзисторный переключатель, подключенный последовательно к указанному отрицательному выводу, второму индукторному сегменту, электроду и заземленной обрабатываемой детали, и средство управления для переменного включения первого переключателя и выключения второго переключателя в первом положении переключения переключателя и включения второго переключателя и выключения первого переключателя во втором положении переключения переключателя для формирования сильного переменного тока сварки с помощью переменных положительных и отрицательных импульсов тока для злектродуговой сварки.
31. Сварочный источник питания по п. 30, в котором инверторный каскад имеет низкую индукцию и средство для выключения инверторного каскада предпочтительно до нуля при приеме сигнала выключения инверторного каскада и имеет средство управления для формирования сигнала выключения инверторного каскада до точек переключения.
32. Сварочный источник питания по п. 30 или 31, которое содержит средство установки точек переключения при выбранном значении тока по существу ниже примерно 200 А.
33. Сварочный источник питания по любому из пп. 30-32, в котором инверторный каскад содержит широтно-импульсно-модулированную схему переключения, действующую на высокой частоте, в общем превышающей примерно 18 кГц.
34. Сварочный источник питания по любому из пп. 30-33, в котором источник питания выполнен с возможностью формирования положительного и отрицательного импульсов тока, имеющих частоту менее примерного 400 Гц.
35. Сварочный источник питания по любому из пп. 30-34, в котором максимальный ток инверторного каскада в общем превышает 1000 А.
36. Сварочный источник питания по любому из пп. 30-35, которое содержит средство регулирования частоты импульсов.
37. Сварочный источник питания по любому из пп. 30-36, которое содержит средство регулирования относительного времени между положительным и отрицательным импульсами тока.
38. Сварочный источник питания по любому из пп. 30-37, в котором инверторный каскад содержит вход, подключаемый к многофазному источнику.
39. Сварочный источник питания по любому из пп. 30-38, в котором индукторные сегменты являются частью единого индуктора.
RU2000101578/02A 1999-01-19 2000-01-18 Сварочный источник питания для сварки на сильном токе и способ формирования тока сварки RU2210474C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/233,235 1999-01-19
US09/233,235 US6111216A (en) 1999-01-19 1999-01-19 High current welding power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000101578A RU2000101578A (ru) 2001-10-10
RU2210474C2 true RU2210474C2 (ru) 2003-08-20

Family

ID=22876448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000101578/02A RU2210474C2 (ru) 1999-01-19 2000-01-18 Сварочный источник питания для сварки на сильном токе и способ формирования тока сварки

Country Status (18)

Country Link
US (1) US6111216A (ru)
EP (1) EP1023965B1 (ru)
JP (1) JP3321449B2 (ru)
KR (1) KR100349963B1 (ru)
CN (1) CN1204994C (ru)
AT (1) ATE291520T1 (ru)
AU (1) AU729425B2 (ru)
CA (1) CA2293183C (ru)
DE (1) DE60018826T2 (ru)
DK (1) DK1023965T3 (ru)
ES (1) ES2239944T3 (ru)
MY (1) MY133203A (ru)
NZ (1) NZ502257A (ru)
PL (1) PL201649B1 (ru)
RU (1) RU2210474C2 (ru)
SG (1) SG87881A1 (ru)
TR (1) TR199903217A2 (ru)
TW (1) TW490354B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540952C2 (ru) * 2009-06-03 2015-02-10 Иллинойс Тул Воркс Инк. Сварочный источник питания с цифровым управлением рабочим циклом

Families Citing this family (76)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3357627B2 (ja) * 1999-04-09 2002-12-16 株式会社三社電機製作所 アーク加工装置用電源装置
US6291798B1 (en) 1999-09-27 2001-09-18 Lincoln Global, Inc. Electric ARC welder with a plurality of power supplies
JP2001204177A (ja) * 2000-01-18 2001-07-27 Miyachi Technos Corp 金属部材接合用又はリフローハンダ付用の交流波形インバータ式電源装置
US6268587B1 (en) * 2000-02-22 2001-07-31 Lincoln Global, Inc. Current feedback device for electric arc welder
US6365874B1 (en) * 2000-05-22 2002-04-02 Lincoln Global, Inc. Power supply for electric arc welding
US6469491B1 (en) * 2000-11-15 2002-10-22 Peco Ii, Inc. Apparatus and method for measuring DC load current of a switching power supply
AU2006200414B2 (en) * 2001-04-17 2009-11-19 Lincoln Global, Inc. Electric arc welding system
US6472634B1 (en) * 2001-04-17 2002-10-29 Lincoln Global, Inc. Electric arc welding system
US6836231B2 (en) * 2001-05-30 2004-12-28 Radiodetection Limited Signal generator
US6700097B1 (en) 2001-09-28 2004-03-02 Lincoln Global, Inc. Electric ARC welder and controller to design the waveform therefor
US6723957B2 (en) * 2002-03-29 2004-04-20 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for welding
US8129297B2 (en) * 2002-07-29 2012-03-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for heating nonwoven webs
US6847008B2 (en) * 2003-01-17 2005-01-25 Lincoln Global, Inc. Electric arc welding system
ITPD20030027A1 (it) * 2003-02-14 2004-08-15 Selco Srl Generatore per saldatrice ad arco ad elevato fattore di potenza
US7105772B2 (en) * 2003-03-24 2006-09-12 Lincoln Global, Inc. Arc welding system and method
US6897698B1 (en) * 2003-05-30 2005-05-24 O2Micro International Limited Phase shifting and PWM driving circuits and methods
US7274000B2 (en) * 2003-07-11 2007-09-25 Lincoln Global, Inc. Power source for high current welding
US20070267393A1 (en) * 2003-07-11 2007-11-22 Lincoln Global, Inc. Power source for high current welding
US6998573B2 (en) * 2003-07-11 2006-02-14 Lincoln Global, Inc. Transformer module for a welder
US7064290B2 (en) * 2003-09-08 2006-06-20 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder and method for controlling the welding process of the welder
US7075032B2 (en) * 2003-11-21 2006-07-11 Sansha Electric Manufacturing Company, Limited Power supply apparatus
US7091446B2 (en) * 2003-12-15 2006-08-15 Lincoln Global, Inc. Electric arc welding system
US6940039B2 (en) * 2003-12-22 2005-09-06 Lincoln Global, Inc. Quality control module for tandem arc welding
US8895896B2 (en) 2004-01-12 2014-11-25 Lincoln Global, Inc. Modified series arc welding and improved control of one sided series arc welding
US7105773B2 (en) * 2004-01-12 2006-09-12 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder
US7053334B2 (en) * 2004-03-01 2006-05-30 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder system with waveform profile control
US8704135B2 (en) 2006-01-20 2014-04-22 Lincoln Global, Inc. Synergistic welding system
US7842903B2 (en) 2005-10-31 2010-11-30 Lincoln Global, Inc. Short arc welding system
US9333580B2 (en) * 2004-04-29 2016-05-10 Lincoln Global, Inc. Gas-less process and system for girth welding in high strength applications
US7166817B2 (en) * 2004-04-29 2007-01-23 Lincoln Global, Inc. Electric ARC welder system with waveform profile control for cored electrodes
US20070221643A1 (en) * 2004-04-29 2007-09-27 Lincoln Global, Inc. Gas-less process and system for girth welding in high strength applications including liquefied natural gas storage tanks
US8759715B2 (en) 2004-10-06 2014-06-24 Lincoln Global, Inc. Method of AC welding with cored electrode
US7183516B2 (en) * 2004-05-24 2007-02-27 Lincoln Global, Inc. System and method for welding with multiple arcs
US7385159B2 (en) * 2004-06-21 2008-06-10 Lincoln Global, Inc. Output stage for an electric arc welder
CN100341656C (zh) * 2004-12-06 2007-10-10 陈仁富 逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置
DE102004062376A1 (de) 2004-12-14 2006-06-22 Newfrey Llc, Newark Verfahren und Netzteil zum Erzeugen eines elektrischen Lichtbogenstromes sowie Anlage zum Kurzzeit-Lichtbogenbolzenschweißen
US7220940B2 (en) * 2004-12-16 2007-05-22 Lincoln Global, Inc. System for welding with multiple arcs
US7495193B2 (en) * 2005-03-15 2009-02-24 Lincoln Global, Inc. Pipe seam tack welding methods and apparatus using modified series arc welding
US8975558B2 (en) * 2005-04-27 2015-03-10 Lincoln Global, Inc. Selector device for electric arc welder
US7989732B2 (en) * 2005-06-15 2011-08-02 Lincoln Global, Inc. Method of AC welding using a flux cored electrode
CN100348355C (zh) * 2005-07-21 2007-11-14 上海交通大学 三相全桥可控硅焊接电源相序自适应数字触发方法
US8525077B2 (en) * 2006-05-09 2013-09-03 Lincoln Global, Inc. Touch screen waveform design apparatus for welders
US8242410B2 (en) 2006-07-14 2012-08-14 Lincoln Global, Inc. Welding methods and systems
US20080011727A1 (en) * 2006-07-14 2008-01-17 Lincoln Global, Inc. Dual fillet welding methods and systems
US9095929B2 (en) 2006-07-14 2015-08-04 Lincoln Global, Inc. Dual fillet welding methods and systems
US10010961B2 (en) * 2006-07-17 2018-07-03 Lincoln Global, Inc. Multiple arc welding system controls and methods
US8963045B2 (en) * 2006-09-19 2015-02-24 Lincoln Global, Inc. Non-linear adaptive control system and method for welding
US8969763B2 (en) * 2006-10-17 2015-03-03 Lincoln Global, Inc. Remote sense lead magnitude and polarity detection controller
US7586766B2 (en) * 2006-12-15 2009-09-08 Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. Plasma arc power supply and control method for same
SE531142C2 (sv) * 2007-05-11 2009-01-07 Esab Ab Svetskraftaggregat, förfarande samt datorprogramprodukt
US8299398B2 (en) * 2007-08-10 2012-10-30 Illinois Tool Works Inc. Power supply configured to deliver AC welding-type power
CN102123812B (zh) * 2009-04-08 2013-06-12 松下电器产业株式会社 电弧焊接方法及电弧焊接装置
EP2249476B1 (en) * 2009-04-28 2016-04-13 ST-Ericsson SA Cross current minimisation
US8546726B2 (en) * 2009-06-03 2013-10-01 Illinois Tool Works Inc. Systems and devices for determining weld cable inductance
US8604384B2 (en) 2009-06-18 2013-12-10 Illinois Tool Works Inc. System and methods for efficient provision of arc welding power source
AT508693B1 (de) * 2009-09-10 2015-05-15 Fronius Int Gmbh Verfahren und vorrichtung zur energieumwandlung sowie schweissgerät
JP5170321B2 (ja) * 2009-11-25 2013-03-27 パナソニック株式会社 溶接方法および溶接装置
US9162308B2 (en) * 2010-10-22 2015-10-20 Lincoln Global, Inc. Apparatus and method for pulse welding with AC waveform
US9120175B2 (en) * 2011-11-14 2015-09-01 Lincoln Global, Inc. Method to improve GMAW and GTAW welding performance
US9676053B2 (en) * 2012-07-27 2017-06-13 Illinois Tool Works Inc. Inductor and system for welding for maintaining welding arcs
US9221116B2 (en) * 2013-03-11 2015-12-29 Lincoln Global, Inc. Inductive discharge arc re-ignition and stabilizing circuit
US9539661B2 (en) 2013-06-24 2017-01-10 Illinois Tool Works Inc. Welding power supply extended range system and method
US9584024B2 (en) 2013-06-24 2017-02-28 Illinois Tool Works Inc. Metal working power supply converter system and method
CN103386535B (zh) * 2013-07-12 2015-02-11 深圳华意隆电气股份有限公司 一种数字化逆变焊机
CN105142840B (zh) * 2013-07-23 2017-05-10 松下知识产权经营株式会社 焊接装置
US10486270B2 (en) 2014-04-07 2019-11-26 Illinois Tool Works Inc. System for determining inductance of a power cable
US10682722B2 (en) 2014-12-18 2020-06-16 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for measuring characteristics of a welding cable with a low power transceiver
US10449614B2 (en) 2014-12-18 2019-10-22 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for solid state sensor measurements of welding cables
US10734918B2 (en) 2015-12-28 2020-08-04 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for efficient provision of arc welding power source
US20180050412A1 (en) * 2016-08-16 2018-02-22 Illinois Tool Works Inc. Welding-type power supplies with adjustable ac current commutation thresholds
US10906117B2 (en) * 2018-01-30 2021-02-02 Illinois Tool Works Inc. System and method for providing welding type power on multiple outputs
US11498147B2 (en) * 2018-05-01 2022-11-15 Illinois Tool Works Inc. Single phase input detection and power source protection
JP7106799B2 (ja) * 2018-06-15 2022-07-27 株式会社ダイヘン 溶接電源装置
US11919110B2 (en) 2020-07-21 2024-03-05 Esab Ab Balance and offset in adaptive submerged arc welding
CN114378411A (zh) * 2022-02-14 2022-04-22 上海威特力焊接设备制造股份有限公司 一种新型交流氩弧焊机
WO2023228089A1 (en) * 2022-05-23 2023-11-30 Esab Ab Welding power source, welding system with such welding power source, dc-ac selector stage and method of controlling a welding power source

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US540605A (en) * 1895-06-04 Bicycle-lamp
SE438109B (sv) * 1983-11-28 1985-04-01 Esab Ab Stromkella for ljusbagsvetsning
US5001326A (en) * 1986-12-11 1991-03-19 The Lincoln Electric Company Apparatus and method of controlling a welding cycle
DE3816238A1 (de) * 1987-05-12 1988-12-01 Kobe Steel Ltd Stromversorgungssystem zur abschmelzelektroden-lichtbogenschweissung und verfahren zum steuern desselben
JPH01133680A (ja) * 1987-11-19 1989-05-25 Babcock Hitachi Kk 非消耗電極溶接装置
US4947021A (en) * 1987-12-29 1990-08-07 The Lincoln Electric Company Method and apparatus for TIG welding
US4861965A (en) * 1987-12-29 1989-08-29 The Lincoln Electric Company Method and apparatus for TIG welding
US4876433A (en) * 1988-06-29 1989-10-24 Hitachi Seiko, Ltd. Inverter controlled-type power source for arc welding
US4897522A (en) * 1989-02-06 1990-01-30 The Lincoln Electric Company Output control circuit for inverter
US5349157A (en) * 1993-01-04 1994-09-20 The Lincoln Electric Company Inverter power supply for welding
US5351175A (en) * 1993-02-05 1994-09-27 The Lincoln Electric Company Inverter power supply for welding
US5434768A (en) * 1993-02-12 1995-07-18 Rompower Fixed frequency converter switching at zero voltage
US5444356A (en) * 1994-03-03 1995-08-22 Miller Electric Mfg. Co. Buck converter having a variable output and method for buck converting power with a variable output
US5464958A (en) * 1994-04-05 1995-11-07 General Electric Company Arc welding apparatus with variable polarity reversing device and control
JPH10191656A (ja) * 1996-11-06 1998-07-21 Tetoratsuku:Kk インバータ式溶接電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540952C2 (ru) * 2009-06-03 2015-02-10 Иллинойс Тул Воркс Инк. Сварочный источник питания с цифровым управлением рабочим циклом

Also Published As

Publication number Publication date
DE60018826D1 (de) 2005-04-28
SG87881A1 (en) 2002-04-16
DE60018826T2 (de) 2006-02-09
PL337919A1 (en) 2000-07-31
MY133203A (en) 2007-10-31
JP3321449B2 (ja) 2002-09-03
AU729425B2 (en) 2001-02-01
AU1005600A (en) 2000-08-03
EP1023965A3 (en) 2002-06-26
JP2000210770A (ja) 2000-08-02
PL201649B1 (pl) 2009-04-30
CN1261016A (zh) 2000-07-26
TR199903217A3 (tr) 2000-08-21
DK1023965T3 (da) 2005-06-13
ES2239944T3 (es) 2005-10-16
EP1023965B1 (en) 2005-03-23
CA2293183A1 (en) 2000-07-19
CA2293183C (en) 2004-09-21
NZ502257A (en) 2001-03-30
KR20000076480A (ko) 2000-12-26
ATE291520T1 (de) 2005-04-15
US6111216A (en) 2000-08-29
KR100349963B1 (ko) 2002-08-23
TR199903217A2 (xx) 2000-08-21
CN1204994C (zh) 2005-06-08
TW490354B (en) 2002-06-11
EP1023965A2 (en) 2000-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2210474C2 (ru) Сварочный источник питания для сварки на сильном токе и способ формирования тока сварки
US5930122A (en) Inverter and DC power supply apparatus with inverter used therein
JP2597951B2 (ja) 高周波電源
EP0237861B1 (en) Power converter
EP1337033A2 (en) Arc-machining power supply with switching loss reducing element
RU2001113945A (ru) Источник питания (варианты)
EP0086641B1 (en) Three phase square wave welding power supply
US5338916A (en) Control circuit for alternating current TIG welder
CA2218738C (en) Method for processing pwm waves and devices therefor
US20030117820A1 (en) Circuit device for driving an AC electric load
EP3613528B1 (en) Welding power supply device
US4259630A (en) AC Motor controller
JP2002017087A (ja) スイッチング電源
JPH0379951B2 (ru)
US20240146202A1 (en) Dual-active bridge converter and control method therefor
JPH1052754A (ja) アーク加工用電源装置
JPH07184375A (ja) 電流形インバータ
US20230283200A1 (en) Variable pwm frequency responsive to power increase event in welding system
JP2522242B2 (ja) 交直両用ア−ク溶接電源
JPH0753314B2 (ja) インバ−タ式抵抗溶接機の電源制御装置
JP2580108B2 (ja) 電力変換装置
JPH0756125Y2 (ja) アーク溶接用電源装置
JPH106003A (ja) アーク加工用電源装置
RU1816591C (ru) Источник питани дл импульсно-дуговой сварки
JPH10309081A (ja) サイクロコンバータ方式高周波リンクインバータの制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150119