RU2249497C1

RU2249497C1 - Ac-welding apparatus

Info

Publication number: RU2249497C1
Application number: RU2004114888/09A
Authority: RU
Inventors: Е.Н. Михеева (RU); Е.Н. Михеева; В.И. Воронин (RU); В.И. Воронин
Original assignee: Открытое акционерное общество "АО Спецэлектрод"
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2005-04-10

Abstract

FIELD: AC gas-shield welding by means of coated electrodes and non-consumable electrode.

SUBSTANCE: apparatus includes single-phase welding transformer, pulse generator, step-up transformer. Primary winding of step-up transformer is connected to outlet of pulse generator. Apparatus also includes discharge capacitor, spark gap, welding load, diode and choke. First terminal of secondary winding of step-up transformer, discharge capacitor and choke is connected with first terminal of secondary winding of single-phase welding transformer. Spark gap is arranged between second terminal of discharge capacitor and second terminal of choke. Second terminal of choke through welding load is connected with second terminal of secondary winding of single-phase welding transformer. Inlet of pulse generator is connected with primary winding of single-phase welding transformer. Diode is connected between second terminal of secondary winding of step-up transformer and second terminal of discharge capacitor.

EFFECT: increased value of spark gap and energy of spark discharge at the same power and size of step-up transformer.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для сварки на переменном токе покрытыми электродами и неплавящимся электродом в защитных газах.The invention relates to the field of welding and can be used for welding with AC coated electrodes and a non-consumable electrode in protective gases.

Известно устройство для возбуждения электрической дуги переменного тока, содержащее источник питания дуги, импульсный трансформатор, зарядную цепь и разрядный контур, образованный разрядным (накопительным) конденсатором, тиристором и первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого включена в сварочную цепь (Патент РФ №2173618, В 23 К 9/067, опубл. 20.09.2001).A device for exciting an electric arc of an alternating current containing an arc power source, a pulse transformer, a charging circuit and a discharge circuit formed by a discharge (storage) capacitor, thyristor and primary winding of a pulse transformer, the secondary winding of which is included in the welding circuit (RF Patent No. 2173618, B 23 K 9/067, publ. 09/20/2001).

В этом устройстве импульсный трансформатор снабжен второй высоковольтной вторичной обмоткой. Зарядная цепь состоит из высоковольтного колебательного контура, образованного параллельно включенными конденсатором и индуктивностью, разрядника, разделительного конденсатора и высоковольтного накопительного конденсатора. Высоковольтный накопительный конденсатор через разрядник параллельно подключен к высоковольтному колебательному контуру, который включен последовательно с источником питания дуги и параллельно с первой высоковольтной вторичной обмоткой. Разрядник последовательно соединен со второй высоковольтной вторичной обмоткой, параллельно подсоединенной через разделительный конденсатор к источнику питания дуги.In this device, the pulse transformer is equipped with a second high-voltage secondary winding. The charging circuit consists of a high-voltage oscillatory circuit formed in parallel by a capacitor and inductance, a spark gap, an isolation capacitor, and a high-voltage storage capacitor. The high-voltage storage capacitor through the arrester is connected in parallel to a high-voltage oscillatory circuit, which is connected in series with the arc power source and in parallel with the first high-voltage secondary winding. The arrester is connected in series with a second high-voltage secondary winding, connected in parallel through an isolation capacitor to the arc power source.

Достоинствами устройства являются высокая стабильность дугового разряда, надежность и безопасность устройства, достаточно небольшие его габариты.The advantages of the device are the high stability of the arc discharge, the reliability and safety of the device, its rather small dimensions.

Недостатками являются: ограничение на величину емкости разрядного (накопительного) конденсатора, а следовательно, на энергию искрового разряда; величина емкости накопительного конденсатора ограничена мощностью повышающего трансформатора, и для повышения его мощности необходимо увеличивать его габариты; сложность схемы и конструкции, что снижает надежность устройства в целом.The disadvantages are: a restriction on the value of the capacitance of the discharge (storage) capacitor, and therefore on the energy of the spark discharge; the capacity of the storage capacitor is limited by the power of the step-up transformer, and to increase its power it is necessary to increase its dimensions; the complexity of the circuit and design, which reduces the reliability of the device as a whole.

Наиболее близким является устройство для сварки переменным током, содержащее однофазный сварочный трансформатор, выполненный с первичной обмоткой и с вторичной обмоткой, защитный конденсатор, включенный параллельно вторичной обмотке однофазного сварочного трансформатора, систему управления (импульсный генератор), повышающий трансформатор, выполненный с первичной обмоткой и с вторичной обмоткой, причем первичная обмотка повышающего трансформатора подсоединена к выходу системы управления (импульсному генератору), разрядный конденсатор, искровой разрядник, сварочную нагрузку и дроссель, причем разрядный конденсатор и дроссель соединены параллельно вторичной обмотке повышающего трансформатора, и первым выводом вторичная обмотка повышающего трансформатора, разрядного конденсатора и дросселя соединены с первым выводом вторичной обмотки однофазного сварочного трансформатора, а искровой разрядник установлен между вторым выводом разрядного конденсатора и вторым выводом дросселя, второй вывод которого через сварочную нагрузку соединен со втором выводом вторичной обмотки однофазного сварочного трансформатора (Патент РФ №2062685, В 23 К 9/06, опубл. 27.06.1996).The closest is a device for welding with alternating current, containing a single-phase welding transformer made with a primary winding and with a secondary winding, a protective capacitor connected in parallel with the secondary winding of a single-phase welding transformer, a control system (pulse generator), a step-up transformer made with a primary winding and with secondary winding, the primary winding of the step-up transformer connected to the output of the control system (pulse generator), discharge capac torus, spark gap, welding load and inductor, wherein the discharge capacitor and inductor are connected parallel to the secondary winding of the step-up transformer, and the first output of the secondary winding of the step-up transformer, discharge capacitor and inductor are connected to the first terminal of the secondary winding of a single-phase welding transformer, and the spark arrester is installed between the second the discharge capacitor output and the second output of the inductor, the second output of which is connected through the welding load to the second output of the secondary windings of a single-phase welding transformer (RF Patent No. 2062685, 23 K 9/06, publ. 06/27/1996).

В этом устройстве система управления выполнена на основе импульсного генератора. Устройство дополнительно содержит конденсатор и тиристор. Второй вывод первичной обмотки повышающего трансформатора через конденсатор соединен с тиристором и диодом, при этом диод включен встречно-параллельно тиристору. Таким образом, выход импульсного генератора системы управления подсоединен к первичной обмотке повышающего трансформатора через тиристор. Вход системы управления подсоединен непосредственно к вторичной обмотке однофазного сварочного трансформатора.In this device, the control system is based on a pulse generator. The device further comprises a capacitor and a thyristor. The second output of the primary winding of the step-up transformer through a capacitor is connected to the thyristor and the diode, while the diode is connected counter-parallel to the thyristor. Thus, the output of the pulse generator of the control system is connected to the primary winding of the step-up transformer through a thyristor. The input of the control system is connected directly to the secondary winding of a single-phase welding transformer.

Достоинством этого устройства является уменьшение потребляемого тока.The advantage of this device is the reduction of current consumption.

Недостатками являются: ограничение на величину емкости разрядного конденсатора, а следовательно, и на энергию искрового разряда; величина емкости разрядного конденсатора ограничена мощностью импульсного генератора и повышающего трансформатора, и для повышения его мощности необходимо увеличивать их габариты; небольшая длина разрядного промежутка при поджиге дуги, что связано с шунтирующим действием паразитной емкости кабеля горелки.The disadvantages are: a limitation on the value of the capacitance of the discharge capacitor, and therefore on the energy of the spark discharge; the capacitance of the discharge capacitor is limited by the power of the pulse generator and step-up transformer, and to increase its power it is necessary to increase their dimensions; a small length of the discharge gap during arc ignition, which is associated with the shunt action of the parasitic capacity of the torch cable.

Решаемая изобретением задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик, повышение качества и надежности.The problem solved by the invention is the improvement of technical and operational characteristics, improving quality and reliability.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - увеличение величины разрядного промежутка, требуемого для уверенного неконтактного поджига дуги, повышение энергии искрового разряда без увеличения мощности и габаритов повышающего трансформатора и импульсного генератора.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the size of the discharge gap required for reliable non-contact ignition of the arc, increase the energy of the spark discharge without increasing the power and dimensions of the step-up transformer and pulse generator.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для сварки переменным током, содержащем однофазный сварочный трансформатор, выполненный с первичной обмоткой и с вторичной обмоткой, защитный конденсатор, включенный параллельно вторичной обмотке однофазного сварочного трансформатора, импульсный генератор, повышающий трансформатор, выполненный с первичной обмоткой и с вторичной обмоткой, причем первичная обмотка повышающего трансформатора подсоединена к выходу импульсного генератора, разрядный конденсатор, искровой разрядник, сварочную нагрузку, диод и дроссель, причем разрядный конденсатор и дроссель соединены параллельно вторичной обмотке повышающего трансформатора, и первый вывод вторичной обмотки повышающего трансформатора, разрядного конденсатора и дросселя соединен с первым выводом вторичной обмотки однофазного сварочного трансформатора, а искровой разрядник установлен между вторым выводом разрядного конденсатора и вторым выводом дросселя, второй вывод которого через сварочную нагрузку соединен со вторым выводом вторичной обмотки однофазного сварочного трансформатора, согласно изобретению вход импульсного генератора подсоединен к первичной обмотке однофазного сварочного трансформатора, а диод подсоединен между вторым выводом вторичной обмотки повышающего трансформатора и вторым выводом разрядного конденсатора.To solve the problem with the achievement of the specified technical result in a known device for welding with alternating current, containing a single-phase welding transformer made with a primary winding and with a secondary winding, a protective capacitor connected in parallel with the secondary winding of a single-phase welding transformer, a pulse generator, step-up transformer made with primary winding and with secondary winding, and the primary winding of the step-up transformer is connected to the output of the pulse gene an iterator, a discharge capacitor, a spark gap, a welding load, a diode and a reactor, the discharge capacitor and the inductor being connected parallel to the secondary winding of the step-up transformer, and the first terminal of the secondary winding of the step-up transformer, discharge capacitor and inductor is connected to the first terminal of the secondary winding of a single-phase welding transformer, and a spark gap is installed between the second terminal of the discharge capacitor and the second terminal of the inductor, the second terminal of which is connected through the welding load a second terminal of the secondary winding of the welding transformer is single-phase, according to the invention the input of the pulse generator connected to the primary winding of the welding transformer is single-phase, and a diode connected between the second terminal of the secondary winding of the step-up transformer and the second terminal of the capacitor discharge.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:Additional embodiments of the device are possible, in which it is advisable that:

- диод был выполнен из нескольких диодных элементов, соединенных между собой последовательно, в виде диодного столба;- the diode was made of several diode elements interconnected in series, in the form of a diode column;

- был введен ключевой элемент, выполненный управляемым, первый вывод вторичной обмотки повышающего трансформатора, разрядного конденсатора и дросселя был соединен с первым выводом вторичной обмотки однофазного сварочного трансформатора через ключевой элемент.- a key element was introduced, made controllable, the first output of the secondary winding of the step-up transformer, discharge capacitor and inductor was connected to the first output of the secondary winding of a single-phase welding transformer through the key element.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемую фигуру.These advantages, as well as features of the present invention are illustrated by the best option for its implementation with reference to the accompanying figure.

Фигура изображает функциональную схему устройства для сварки переменным током.The figure depicts a functional diagram of a device for welding with alternating current.

Устройство для сварки переменным током (фиг.) содержит однофазный сварочный трансформатор 1. Однофазный сварочный трансформатор 1 выполнен с первичной обмоткой 2 и с вторичной обмоткой 3. Защитный конденсатор 4 включен параллельно вторичной обмотке 3. Импульсный генератор 5 связан с однофазным сварочным трансформатором 1 и с повышающим трансформатором 6. Повышающий трансформатор 6 выполнен с первичной обмоткой 7 и с вторичной обмоткой 8. Первичная обмотка 7 повышающего трансформатора 6 подсоединена к выходу импульсного генератора 5 посредством подсоединения ее концов отдельными проводами, как показано на фиг. Устройство также содержит разрядный конденсатор 9, искровой разрядник 10, сварочную нагрузку 11, диод 12 и дроссель 13.A device for welding with alternating current (Fig.) Contains a single-phase welding transformer 1. A single-phase welding transformer 1 is made with a primary winding 2 and with a secondary winding 3. A protective capacitor 4 is connected in parallel with the secondary winding 3. The pulse generator 5 is connected to a single-phase welding transformer 1 and step-up transformer 6. Step-up transformer 6 is made with a primary winding 7 and with a secondary winding 8. The primary winding 7 of a step-up transformer 6 is connected to the output of the pulse generator 5 by m its ends connecting separate wires, as shown in FIG. The device also contains a discharge capacitor 9, a spark gap 10, a welding load 11, a diode 12 and a choke 13.

Разрядный конденсатор 9 и дроссель 13 соединены параллельно вторичной обмотке 8 повышающего трансформатора 6. Первый вывод вторичной обмотки 8 повышающего трансформатора 6, разрядного конденсатора 9 и дросселя 13 соединен с первым выводом вторичной обмотки 3 однофазного сварочного трансформатора 1. Искровой разрядник 10 установлен между вторым выводом разрядного конденсатора 9 и вторым выводом дросселя 13. Второй вывод дросселя 13 через сварочную нагрузку 11 соединен со вторым выводом вторичной обмотки 3 однофазного сварочного трансформатора 1.The discharge capacitor 9 and the inductor 13 are connected parallel to the secondary winding 8 of the step-up transformer 6. The first output of the secondary winding 8 of the step-up transformer 6, the discharge capacitor 9 and the inductor 13 are connected to the first output of the secondary winding 3 of the single-phase welding transformer 1. A spark gap 10 is installed between the second output of the discharge the capacitor 9 and the second output of the inductor 13. The second output of the inductor 13 through the welding load 11 is connected to the second output of the secondary winding 3 of the single-phase welding transformer 1.

Вход импульсного генератора 5 подсоединен к первичной обмотке 2 однофазного сварочного трансформатора 1 посредством подсоединения каждого из концов первичной обмотки 2 соответственно отдельными проводами к входу импульсного генератора 5, как показано на фиг. Диод 12 подсоединен между вторым выводом вторичной обмотки 8 повышающего трансформатора 6 и вторым выводом разрядного конденсатора 9.The input of the pulse generator 5 is connected to the primary winding 2 of the single-phase welding transformer 1 by connecting each end of the primary winding 2, respectively, with separate wires to the input of the pulse generator 5, as shown in FIG. A diode 12 is connected between the second terminal of the secondary winding 8 of the step-up transformer 6 and the second terminal of the discharge capacitor 9.

Конструктивно диод 12 может быть выполнен высоковольтным или из нескольких диодных элементов, соединенных между собой последовательно в виде диодного столба, например, может быть использован прибор КЦ 106 Г.Structurally, the diode 12 can be made high-voltage or from several diode elements connected together in series in the form of a diode column, for example, the device KTs 106 G.

Может быть введен ключевой элемент 14, выполненный управляемым. Первый вывод вторичной обмотки 8 повышающего трансформатора 6, разрядного конденсатора 9 и дросселя 13 соединен с первым выводом вторичной обмотки 3 однофазного сварочного трансформатора 1 через ключевой элемент 14.Can be entered key element 14, made managed. The first output of the secondary winding 8 of the step-up transformer 6, the discharge capacitor 9 and the inductor 13 is connected to the first output of the secondary winding 3 of the single-phase welding transformer 1 through the key element 14.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

При включении в сеть однофазного сварочного трансформатора 1 на его вторичной обмотке 3 возникает напряжение холостого хода, недостаточное для бесконтактного поджига дуги, однако при этом включается импульсный генератор 5, и с его выхода импульсы напряжения подаются на первичную обмотку 7 повышающего трансформатора 6. Со вторичной обмотки 8 импульсы повышенного напряжения через диод 12 (высоковольтный или диодный столб) заряжают разрядный конденсатор 9. Напряжение на разрядном конденсаторе растет до достижения напряжения пробоя искрового разрядника 10, при котором происходит искровой разряд, приводящий к появлению на высокочастотном контуре, образованном индуктивностью дросселя 13 и емкостью кабеля горелки сварочной нагрузки 11 высоковольтного высокочастотного импульса напряжения, приложенного к сварочной нагрузке 11.When a single-phase welding transformer 1 is connected to the network, an open circuit voltage insufficient for contactless ignition of the arc appears on its secondary winding 3, however, the pulse generator 5 is turned on, and voltage pulses are supplied from its output to the primary winding 7 of the step-up transformer 6. From the secondary winding 8 high voltage pulses through diode 12 (high voltage or diode pole) charge the discharge capacitor 9. The voltage on the discharge capacitor rises until the spark breakdown voltage is reached spark gap 10, in which a spark discharge occurs, which leads to the appearance of a high-voltage high-frequency voltage pulse applied to the welding load 11 on the high-frequency circuit formed by the inductance of the inductor 13 and the capacity of the torch cable of the welding load 11.

Этот высокочастотный импульс напряжения вызывает появление искрового разряда между электродом и свариваемым изделием, что приводит к переходу искрового разряда в дуговой за счет поступления электрической энергии непосредственно с вторичной обмотки 3 однофазного сварочного трансформатора 1.This high-frequency voltage pulse causes a spark discharge between the electrode and the welded product, which leads to the transition of the spark discharge in the arc due to the supply of electric energy directly from the secondary winding 3 of the single-phase welding transformer 1.

Для обеспечения устойчивого перехода искрового разряда в дуговой работа импульсного генератора 5 синхронизирована с переменным напряжением питающей сети. Эта синхронизация (взаимная привязка во времени) необходима для того, чтобы искровой разряд, ионизирующий газ в рабочем зазоре сварочной нагрузки 11, происходил в моменты времени, когда мгновенное значение напряжения источника переменного тока по величине превосходило бы определенную заданную величину, необходимую для “подхватывания” разряда, т.е. осуществления перехода разряда из искрового в дуговой. Особенно четко это условие должно выполняться для однофазного сварочного трансформатора 1, в выходной цепи которого установлен ключевой элемент 14 (на основе тиристоров, симисторов и др.) для осуществления импульсно-фазового регулирования (на фиг. условно показан ключевой элемент 14 со схемой управления), т.к. в этом случае возможен режим работы, при котором значительную часть периода напряжение на сварочной нагрузке 11 равно нулю. На фиг. ключевой элемент 14 (симистор) подключен последовательно к вторичной обмотке 3 силового трансформатора. В этом случае момент времени, соответствующий образованию искрового разряда, должен на 10-15 угловых градусов опережать максимум напряжения при синусоидальном питающем напряжении и совпадать во времени с моментом запуска ключевого элемента 14, для чего импульсный генератор 5 выполняют с соответствующей временной задержкой.To ensure a stable transition of the spark discharge in the arc operation of the pulse generator 5 is synchronized with an alternating voltage of the supply network. This synchronization (mutual reference in time) is necessary in order for the spark discharge, ionizing gas in the working gap of the welding load 11, to occur at times when the instantaneous value of the voltage of the AC source would exceed a certain predetermined value necessary for “picking up” discharge, i.e. implementation of the transition of the discharge from spark to arc. Especially clearly, this condition must be fulfilled for a single-phase welding transformer 1, in the output circuit of which a key element 14 is installed (based on thyristors, triacs, etc.) for pulse-phase control (in Fig. A key element 14 with a control circuit is conventionally shown), because in this case, a mode of operation is possible in which a significant part of the period, the voltage at the welding load 11 is zero. In FIG. the key element 14 (triac) is connected in series to the secondary winding 3 of the power transformer. In this case, the moment of time corresponding to the formation of a spark discharge must be 10-15 angular degrees ahead of the maximum voltage at a sinusoidal supply voltage and coincide in time with the start time of the key element 14, for which the pulse generator 5 is performed with a corresponding time delay.

Импульсно-фазовый регулятор (ключевой элемент 14) может и отсутствовать, т.к. для достижения заявленного технического результата вид переменного тока и схема источника (силового трансформатора 1 с ключевым элементом 14 или без него) для достижения заявленного технического результата значения не имеют.The pulse-phase regulator (key element 14) may also be absent, because to achieve the claimed technical result, the type of alternating current and the source circuit (power transformer 1 with or without key element 14) to achieve the claimed technical result do not matter.

В отличие от известных аналогов напряжение на разрядном конденсаторе 9 при значительной его величине накапливается в течение нескольких периодов работы импульсного генератора 5, а не за один период. Для обеспечения такого накопления первичная и вторичная обмотки 7 и 8 повышающего трансформатора 6 сфазированы соответствующим образом и обеспечивают такие импульсы напряжения на вторичной обмотке 8, которые приводят к появлению тока в прямом направлении диода 12 (диодного столба), т.е. открывают диод 12. Для обеспечения соответствующего фазирования учитывается полярность импульсов на первичной 7 и вторичной 8 обмотках повышающего трансформатора 6. Знаки * (фиг.) у первичной обмотки 7 и вторичной обмотки 8 означают выводы с одинаковой фазой, т.е. одинаковой полярности импульсов. При указанных на фиг.полярности импульсов на первичной 7 и вторичной 8 обмотках повышающего трансформатора 6 (к аноду диода 12 подключен вывод с положительной полярностью) диод 12 будет открываться импульсами тока и разрядный конденсатор 9 будет соответственно заряжаться. Поэтому напряжение на разрядном конденсаторе 9 ступенчато нарастает за несколько периодов работы импульсного генератора 5 вплоть до напряжения пробоя разрядника 10. Пробои разрядника 10 происходят в моменты времени, соответствующие скачкообразному повышению напряжения на разрядном конденсаторе 9. Условие взаимной синхронизации переменного напряжения и искрового разряда выполняется за счет подключения импульсного генератора 5 к первичной обмотке 2 однофазного сварочного трансформатора 1, к которой подключен и источник образования дуги - вторичная обмотка 3. Поэтому в момент запуска импульсного генератора 5 от первичной обмотки 2 однофазного сварочного трансформатора 1 вырабатывается импульс на первичной обмотке 7 повышающего трансформатора 6. Импульс со вторичной обмотки 8 через диод 12 подзаряжает разрядный конденсатор 9, а следовательно, пиковые значения напряжения на разрядном конденсаторе 9 привязаны во времени к напряжению источника переменного тока.In contrast to the known analogues, the voltage across the discharge capacitor 9, with its significant value, accumulates over several periods of operation of the pulse generator 5, and not for one period. To ensure such accumulation, the primary and secondary windings 7 and 8 of the step-up transformer 6 are phased accordingly and provide voltage pulses on the secondary winding 8 that lead to the appearance of current in the forward direction of the diode 12 (diode column), i.e. open the diode 12. To ensure the proper phasing, the polarity of the pulses on the primary 7 and secondary 8 windings of the step-up transformer 6 is taken into account. The signs * (Fig.) at the primary winding 7 and the secondary winding 8 mean outputs with the same phase, i.e. the same polarity of the pulses. With the pulse polarity indicated in Fig. 7 at the primary 7 and secondary 8 windings of the step-up transformer 6 (a terminal with positive polarity is connected to the anode of the diode 12), the diode 12 will open with current pulses and the discharge capacitor 9 will be charged accordingly. Therefore, the voltage at the discharge capacitor 9 increases stepwise over several periods of operation of the pulse generator 5 up to the breakdown voltage of the spark gap 10. Breakdowns of the spark gap 10 occur at times corresponding to an abrupt increase in voltage across the discharge capacitor 9. The condition of mutual synchronization of the alternating voltage and spark discharge is satisfied due to connecting the pulse generator 5 to the primary winding 2 of the single-phase welding transformer 1, to which the source of arc formation is connected - secondary winding 3. Therefore, at the moment of starting the pulse generator 5 from the primary winding 2 of the single-phase welding transformer 1, a pulse is generated on the primary winding 7 of the step-up transformer 6. The pulse from the secondary winding 8 through the diode 12 recharges the discharge capacitor 9, and therefore, the peak voltage values the discharge capacitor 9 is tied in time to the voltage of the AC source.

Выполнение условий синхронизации, как показали испытания, обеспечивается как для сварочных аппаратов, работающих на промышленной частоте сети 50-60 Гц, так и при применении в качестве источников переменного тока инверторов, работающих на повышенных частотах 10-200 кГц.Fulfillment of synchronization conditions, as shown by tests, is provided both for welding machines operating at an industrial frequency of the network of 50-60 Hz, and when using inverters operating at increased frequencies of 10-200 kHz as alternating current sources.

После зажигания рабочей дуги импульсный генератор 5 можно не отключать и он может продолжать работать, облегчая возникновение дуги после непродолжительных ее погасаниях, например, в кратковременные моменты отсутствия тока. В процессе сварки превалирующую роль в бесконтактном зажигании дуги (после гашения в моменты отсутствия тока) играет столб разогретой плазмы и эмиссия электронов на разогретых свариваемых участках.After ignition of the working arc, the pulse generator 5 can not be turned off and it can continue to work, facilitating the occurrence of the arc after its brief extinction, for example, at short moments of no current. In the welding process, the predominant role in the non-contact ignition of the arc (after quenching at the moments of no current) is played by the column of heated plasma and the emission of electrons in the heated areas to be welded.

В известных аналогах емкость разрядного конденсатора ограничена требованием обеспечения его зарядки до амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке 8 повышающего трансформатора 6 для каждого импульса импульсного генератора 5. Емкость нагрузки из вторичной обмотки 8 пересчитывается в первичную обмотку 7 с коэффициентом k², где k - коэффициент трансформации повышающего трансформатора 6. Отсюда следует значительная нагрузка импульсного генератора 5 при относительно небольших значениях разрядного конденсатора 9. В устройстве, выполненном, например, в соответствии с аналогами, эта емкость составляет величину порядка 100 пФ и не может быть значительно увеличена без существенного снижения напряжения искрового разряда, т.е. энергии искры. Энергия искры, равная накопленной на разрядном конденсаторе 9 электрической энергии, равна CU²/2, где С - емкость разрядного конденсатора 9, a U - напряжение на нем.In known analogues, the capacitance of the discharge capacitor is limited by the requirement of ensuring its charging to the amplitude value of the voltage on the secondary winding 8 of the step-up transformer 6 for each pulse of the pulse generator 5. The load capacity from the secondary winding 8 is converted into the primary winding 7 with a coefficient of k ² , where k is the transformation coefficient step-up transformer 6. From here follows a significant load of the pulse generator 5 with relatively small values of the discharge capacitor 9. In the device, ying, for example, in accordance with analogues, this capacitance is of the order of 100 pF, and can not be significantly increased without significantly reducing the spark discharge voltage, i.e., spark energy. Spark energy, equal to the discharge of the accumulated electrical energy capacitor 9, is CU ^2/2, where C - capacity of the discharge capacitor 9, a U - the voltage across it.

Для уверенного бесконтактного поджига сварочной дуги необходимы как достаточно высокое напряжение искрового разряда ~3-10 кВ, так и достаточно высокое значение энергии разряда, которая определяет степень ионизации разрядного промежутка. Невысокая величина емкости С разрядного конденсатора 9 в сравнении с емкостью кабеля горелки приводит к существенному снижению напряжения на кабеле, т.к. накопленный на разрядном конденсаторе 9 заряд в момент пробоя разрядника 10 распределяется на сумму величин емкостей разрядного конденсатора 9 и емкости кабеля. Емкость кабеля реально составляет величину 200-500 пФ, что приводит к появлению на кабеле напряжения порядка 3-6 раз меньше, чем напряжение U на разрядном конденсаторе 9, при этом существенно затруднен бесконтактный поджиг сварочной дуги.For reliable non-contact ignition of the welding arc, both a sufficiently high spark discharge voltage of ~ 3-10 kV and a sufficiently high value of the discharge energy, which determines the degree of ionization of the discharge gap, are necessary. The low value of the capacitance C of the discharge capacitor 9 in comparison with the capacity of the burner cable leads to a significant decrease in the voltage on the cable, because the charge accumulated on the discharge capacitor 9 at the time of the breakdown of the spark gap 10 is distributed to the sum of the capacitances of the discharge capacitor 9 and the cable capacity. The cable capacity is actually 200-500 pF, which leads to the appearance of a voltage on the cable of the order of 3-6 times less than the voltage U on the discharge capacitor 9, while the non-contact ignition of the welding arc is significantly complicated.

В заявленном устройстве емкость С разрядного конденсатора 9 при сходных с аналогами характеристиках импульсного генератора 5 может составлять величину ~ 1000-5000 пФ, т.е. в 10-50 раз большую. В этом случае напряжение на кабеле горелки практически повторяет величину напряжения на разрядном конденсаторе 9, причем увеличение энергии искрового разряда за счет увеличения емкости разрядного конденсатора 9 в 10-50 раз больше, чем в аналогах. Это обеспечивает благоприятные условия для уверенного неконтактного поджига сварочной дуги.In the claimed device, the capacitance C of the discharge capacitor 9 with the characteristics of the pulse generator 5 similar to analogs can be ~ 1000-5000 pF, i.e. 10-50 times more. In this case, the voltage on the burner cable practically repeats the voltage on the discharge capacitor 9, and the increase in spark discharge energy due to an increase in the capacitance of the discharge capacitor 9 is 10-50 times more than in analogues. This provides favorable conditions for reliable non-contact ignition of the welding arc.

Испытания заявленного устройства, например, при длине кабеля горелки 3,7 м показывают, что в сравнении с устройствами, выполненным по схемам аналогов по указанным патентам РФ, длина разряда при зажигании увеличивается с 0,5-1,5 мм до 1,3-2,0 мм, а при гашении - с 1,3-1,5 мм до 3,0-4,0 мм, что облегчает работу сварщика и повышает надежность функционирования устройства.Tests of the claimed device, for example, with a burner cable length of 3.7 m, show that in comparison with devices made according to analogue circuits according to the indicated patents of the Russian Federation, the discharge length during ignition increases from 0.5-1.5 mm to 1.3- 2.0 mm, and during blanking - from 1.3-1.5 mm to 3.0-4.0 mm, which facilitates the work of the welder and increases the reliability of the device.

Наиболее успешно заявленное устройство для сварки переменным током промышленно применимо в аппаратах ручной дуговой сварки.The most successfully claimed device for welding with alternating current is industrially applicable in manual arc welding machines.

Claims

1. Device for welding with alternating current, containing a single-phase welding transformer made with a primary winding and with a secondary winding, a protective capacitor connected in parallel with the secondary winding of a single-phase welding transformer, a pulse generator, step-up transformer made with a primary winding and with a secondary winding, and the primary the winding of the step-up transformer is connected to the output of a pulse generator, a discharge capacitor, a spark gap, a welding load, a diode and a choke, m the first terminals of the secondary winding of the step-up transformer, discharge capacitor and inductor are connected to the first output of the secondary winding of a single-phase welding transformer, and a spark gap is installed between the second output of the discharge capacitor and the second output of the inductor, which is connected through the welding load to the second output of the secondary winding of the single-phase welding transformer, characterized in that the input of the pulse generator is connected to the primary winding of a single-phase welding transformer, and the diode under connected between the second terminal of the secondary winding of the step-up transformer and the second terminal of the discharge capacitor.

2. The device according to claim 1, characterized in that the diode is made of several diode elements interconnected in series.

3. The device according to claim 1, characterized in that the key element is introduced, made controllable, and the first terminal of the secondary winding of the step-up transformer, discharge capacitor and inductor is connected to the first terminal of the secondary winding of a single-phase welding transformer through the key element.