RU2324581C2

RU2324581C2 - Technique of electric arc welding voltage generating and appropriate apparatus

Info

Publication number: RU2324581C2
Application number: RU2006116237/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Чуйко (RU); Николай Михайлович Чуйко; Дмитрий Николаевич Чуйко (RU); Дмитрий Николаевич Чуйко
Original assignee: Николай Михайлович Чуйко; Дмитрий Николаевич Чуйко
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2008-05-20
Also published as: RU2006116237A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: reference alternating voltage equal to arcing voltage is supplied from voltage source. Reference alternating voltage is added to boosting alternating voltage to value of arc initiation and then boosting alternating voltage is lowered to steady arcing voltage. Voltage is decreased at a moment of arc initiation by transformer output winding of which is coupled between output of reference alternating voltage source and general point of two serial diodes connected to rectifier bridge output. Primary winding of auxiliary transformer is parallel to primary and secondary winding of power transformer.

EFFECT: arc stability is increased as electric loss is reduced.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к сварочной технике.The invention relates to welding equipment.

Известен способ формирования напряжения при электродуговой сварке и устройство для его осуществления (патент № 2247013, В23K 9/06, опубл. Бюл. № 6, 2005 г.), заключающийся в подаче от источника питания переменного напряжения, равного напряжению горения дуги, сложение его с исходным напряжением до величины, соответствующей напряжению зажигания дуги, и последующее снижение исходного напряжения до величины напряжения устойчивого горения дуги с помощью реактивного элемента.A known method of generating voltage during electric arc welding and a device for its implementation (patent No. 2247013, BK 9/06, publ. Bull. No. 6, 2005), which consists in supplying an alternating voltage equal to the arc voltage from the power source, adding it with the initial voltage to a value corresponding to the ignition voltage of the arc, and a subsequent decrease in the initial voltage to the voltage value of the stable burning of the arc using a reactive element.

Недостатком указанного способа является наличие реактивного элемента. Недостатком устройства? реализующего указанный способ, является также наличие реактивного элемента.The disadvantage of this method is the presence of a reactive element. The disadvantage of the device? implements the specified method, is also the presence of a reactive element.

Задачей изобретения является сокращение количества элементов, повышение надежности устройства, повышение стабильности зажигания и горения дуги и уменьшение расхода электроэнергии.The objective of the invention is to reduce the number of elements, increasing the reliability of the device, increasing the stability of ignition and burning of the arc and reducing energy consumption.

Технический результат от использования изобретения заключается в сокращении количества элементов, повышении надежности устройства, а также повышении КПД устройства, стабильности зажигания и горения дуги в процессе сварки независимо от качества применяемых электродов и квалификации сварщика.The technical result from the use of the invention is to reduce the number of elements, increase the reliability of the device, as well as increase the efficiency of the device, the stability of ignition and arc burning during welding, regardless of the quality of the electrodes used and the qualifications of the welder.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования напряжения при электродуговой сварке, заключающемся в подаче от вторичной обмотки силового трансформатора источника питания через мостовой выпрямитель исходного переменного напряжения, равного напряжению горения дуги, сложении его с дополнительным переменным напряжением, которое снимают с вторичной обмотки дополнительного трансформатора, получая напряжение зажигания дуги, и последующем снижении дополнительного переменного напряжения до величины напряжения горения дуги, которое осуществляют в момент зажигания дуги с помощью дополнительного трансформатора.The technical result is achieved by the fact that in the method of generating voltage during electric arc welding, which consists in supplying a power source from the secondary winding of the power transformer through a bridge rectifier, an initial alternating voltage equal to the arc burning voltage, adding it to an additional alternating voltage, which is removed from the secondary winding of the additional transformer obtaining the ignition voltage of the arc, and the subsequent reduction of the additional alternating voltage to the value of the burning voltage arc, which is carried out at the moment of arc ignition with an additional transformer.

Технический результат достигается также тем, что устройство для осуществления указанного способа, содержащее источник переменного напряжения, представляющий собой силовой трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с входом диодного мостового выпрямителя, к выходу которого присоединены два последовательно соединенных диода, образующие с одной из его пар диодов мостовой выпрямитель для получения на его выходе напряжения зажигания дуги, дроссель, присоединенный одним своим выводом к одному из выходов диодного мостового выпрямителя, а другим - к выходу устройства, снабжено дополнительным источником переменного напряжения в виде дополнительного трансформатора, включенного таким образом, что первый вывод вторичной обмотки дополнительного трансформатора соединен с одним из выводов вторичной обмотки силового трансформатора, а второй вывод вторичной обмотки дополнительного трансформатора соединен с общей точкой двух последовательно соединенных диодов, при этом выводы первичной обмотки дополнительного трансформатора соединены параллельно с первичной или вторичной обмотки силового трансформатора.The technical result is also achieved by the fact that the device for implementing this method, comprising an AC voltage source, which is a power transformer, the secondary winding of which is connected to the input of a diode bridge rectifier, to the output of which are connected two series-connected diodes forming one of its pairs of bridge diodes a rectifier for receiving arc ignition voltage at its output, a choke connected to one of the outputs of a diode bridge rectifier by one of its outputs mixer, and the other to the output of the device, is equipped with an additional source of alternating voltage in the form of an additional transformer, switched on in such a way that the first output of the secondary winding of the additional transformer is connected to one of the terminals of the secondary winding of the power transformer, and the second output of the secondary winding of the additional transformer is connected to a common point of two series-connected diodes, while the terminals of the primary winding of the additional transformer are connected in parallel with the primary or orichnoy power transformer winding.

На фиг.1 представлена вольтамперная характеристика, поясняющая реализацию способа.Figure 1 presents the current-voltage characteristic, explaining the implementation of the method.

На фиг.2 показана схема устройства для формирования напряжения.Figure 2 shows a diagram of a device for generating voltage.

На фиг.3 приведен вариант подключения дополнительного трансформатора.Figure 3 shows the option of connecting an additional transformer.

Способ формирования напряжения при электродуговой сварке реализован следующим образом. От вторичной обмотки силового трансформатора источника питания подают исходное переменное напряжение, величиной U1 (фиг.1), равной напряжению горения дуги, и дополнительное переменное напряжение величиной U2, после сложения его с исходным переменным напряжением U1 получается переменное напряжение, обеспечивающее условия зажигания дуги, которое подается на дуговой промежуток через мостовой выпрямитель. Одновременно напряжение U1 тоже подается на дуговой промежуток через мостовой выпрямитель, и в момент зажигания (момент касания электродом свариваемой детали) напряжение U2 снижают до величины U1, равной напряжению горения дуги. Выбирая величину исходного переменного напряжения U1, равную напряжению горения дуги, а дополнительное переменное напряжение U2 такой величины, чтобы при сложении его с напряжением U1 получалось напряжение, равное напряжению зажигания дуги, и уменьшение напряжения U2 до величины напряжения горения дуги в момент зажигания дуги с помощью дополнительного трансформатора, при протекании через него тока зажигания дуги, значительно меньшего, чем сварочный ток, сокращаются потери энергии на поддержание горения дуги.The method of generating voltage during electric arc welding is implemented as follows. From the secondary winding of the power transformer of the power source, an initial alternating voltage of U1 (Fig. 1), equal to the arc burning voltage, and an additional alternating voltage of U2, are supplied, after adding it to the initial alternating voltage U1, an alternating voltage is obtained that provides the conditions for ignition of the arc, which fed to the arc gap through a bridge rectifier. At the same time, the voltage U1 is also supplied to the arc gap through the bridge rectifier, and at the moment of ignition (the moment the electrode touches the welded part), the voltage U2 is reduced to a value U1 equal to the arc burning voltage. Choosing the value of the initial alternating voltage U1 equal to the arc burning voltage, and the additional alternating voltage U2 such that, when added to voltage U1, a voltage equal to the arc ignition voltage is obtained, and the voltage U2 is reduced to the arc burning voltage at the moment of arc ignition using additional transformer, when the arc ignition current flows through it, much less than the welding current, the energy loss to maintain the burning of the arc is reduced.

Устройство для формирования напряжения при электродуговой сварке включает силовой трансформатор 1 (фиг.2), диодный мостовой выпрямитель, состоящий из диодов 2, 3, 4, 5, вход которого подключен к вторичной обмотке силового трансформатора 1, дроссель 6, присоединенный одним своим выводом к одному из выходов диодного мостового выпрямителя, а другим - к выходу устройства, и дополнительный трансформатор 9, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с одним из выводов вторичной обмотки силового трансформатора, при этом к выходу диодного мостового выпрямителя присоединены два последовательно соединенных диода 8 и 9, образующие с одной из его пар диодов 2 и 3 мостовой выпрямитель для получения на его выходе напряжения зажигания дуги, а общая точка диодов подключена ко второму выводу вторичной обмотки дополнительного трансформатора 9, выводы первичной обмотки которого соединены параллельно с первичной или вторичной обмоткой силового трансформатора источника питания.A device for generating voltage during electric arc welding includes a power transformer 1 (Fig. 2), a diode bridge rectifier, consisting of diodes 2, 3, 4, 5, the input of which is connected to the secondary winding of the power transformer 1, inductor 6, connected with one of its output to one of the outputs of the diode bridge rectifier, and the other to the output of the device, and an additional transformer 9, the first terminal of the secondary winding of which is connected to one of the terminals of the secondary winding of the power transformer, with the output of the diode bridges of the rectifier, two series-connected diodes 8 and 9 are connected, forming a bridge rectifier with one of its pairs of diodes 2 and 3 to receive the arc ignition voltage at its output, and the common point of the diodes is connected to the second terminal of the secondary winding of the additional transformer 9, the terminals of the primary winding of which connected in parallel with the primary or secondary winding of the power transformer of the power source.

Устройство работает следующим образом. От вторичной обмотки силового трансформатора 1 (фиг.2) на вход диодного мостового выпрямителя подают исходное переменное напряжение U1, величина которого соответствует напряжению горения дуги, и с помощью диодов 2, 3, 4, 5 производят его выпрямление и подают на дуговой промежуток через дроссель 6. С вторичной обмотки дополнительного трансформатора 9 снимают переменное напряжение U2, которое складывается с переменным напряжением U1 и подается на вход мостового выпрямителя, состоящего из диодов 2, 3, 8, 9, на выходе которого получают напряжение, соответствующее напряжению зажигания дуги. При касании электродом детали (момент зажигания) через дополнительный трансформатор 9 протекает ток зажигания дуги, создающий понижение напряжения на вторичной обмотке, в результате на выходе мостового выпрямителя, состоящего из диодов 2, 3, 8, 9, напряжение уменьшается до величины, равной напряжению горения дуги. В этот момент открываются диоды 2, 3, 4, 5 и напряжение на выходе мостового выпрямителя поддерживается равными напряжению горения дуги.The device operates as follows. From the secondary winding of the power transformer 1 (Fig. 2), an initial alternating voltage U1 is supplied to the input of the diode bridge rectifier, the value of which corresponds to the arc burning voltage, and using diodes 2, 3, 4, 5, it is rectified and fed to the arc gap through the inductor 6. From the secondary winding of the additional transformer 9 remove the alternating voltage U2, which is folded with an alternating voltage U1 and is fed to the input of a bridge rectifier, consisting of diodes 2, 3, 8, 9, at the output of which a voltage is obtained, respectively corresponding to the ignition voltage of the arc. When the electrode touches the part (ignition moment), an arc ignition current flows through an additional transformer 9, which creates a decrease in voltage on the secondary winding, as a result, at the output of the bridge rectifier, consisting of diodes 2, 3, 8, 9, the voltage decreases to a value equal to the burning voltage arcs. At this moment, diodes 2, 3, 4, 5 open and the voltage at the output of the bridge rectifier is maintained equal to the arc burning voltage.

Таким образом, использование исходного переменного напряжения от вторичной обмотки силового трансформатора 1, равного напряжению горения дуги, сложение его с дополнительным напряжением до получения напряжения зажигания дуги, сформированного с помощью дополнительного трансформатора, и снижение его до величины напряжения горения дуги, достигаемое за счет уменьшения напряжения на вторичной обмотке дополнительного трансформатора, приводит к сокращению потери энергии при работе предлагаемого устройства. Причем при регулировании величины сварочного тока изменяется напряжение горения дуги, при этом напряжение зажигания дуги остается постоянным.Thus, the use of the initial alternating voltage from the secondary winding of the power transformer 1, equal to the arc burning voltage, adding it to an additional voltage to obtain the arc ignition voltage generated by the additional transformer, and reducing it to the value of the arc burning voltage, achieved by reducing the voltage on the secondary winding of an additional transformer, reduces energy loss during operation of the proposed device. Moreover, when regulating the magnitude of the welding current, the arc burning voltage changes, while the arc ignition voltage remains constant.

Пример. В качестве силового источника питания использовали однофазный тороидальный трансформатор с напряжением U1=30 В, с помощью дополнительного трансформатора с выходным напряжением U2=28 В формируют напряжение U=58 В, после выпрямления которого оно повышалось до величины 67 В, равной напряжению зажигания. В процессе зажигания дуги оно снижалось до 30 В.Example. A single-phase toroidal transformer with a voltage of U1 = 30 V was used as a power supply, using an additional transformer with an output voltage of U2 = 28 V, a voltage of U = 58 V was formed, after rectification of which it increased to a value of 67 V, equal to the ignition voltage. In the process of ignition of the arc, it decreased to 30 V.

Мощность, выделяемая в дуге, составила 8,3 кВт, при КПД устройства 89%.The power released in the arc was 8.3 kW, with a device efficiency of 89%.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность устройства, стабильность зажигания и горения дуги, уменьшить число элементов устройства и снизить потери электроэнергии.Thus, the use of the invention improves the reliability of the device, the stability of the ignition and burning of the arc, reduce the number of elements of the device and reduce energy losses.

Claims

1. The method of generating voltage during electric arc welding, which consists in applying to the arc gap from the secondary winding of the power transformer a power source through a bridge rectifier of an initial alternating voltage equal to the arc burning voltage, adding it to an additional alternating voltage, which is removed from the secondary winding of an additional transformer, obtaining arc ignition voltage, and the subsequent decrease in the additional alternating voltage to the value of the voltage of stable arc burning, cat The second one is carried out at the moment of ignition of the arc using an additional transformer, characterized in that to reduce the value of the additional alternating voltage at the time of ignition of the arc to the value of the burning voltage of the arc, the secondary winding of the additional transformer is connected between one of the terminals of the secondary winding of the power transformer and the common point of two diodes connected in series connected to the output of a bridge rectifier.

2. Device for generating voltage during electric arc welding, containing an alternating voltage source, which is a power transformer, the output winding of which is connected to the input of a diode bridge rectifier, to the output of which two series-connected diodes are connected, forming a bridge rectifier with one of its pairs of diodes to obtain at its output, the ignition voltage of the arc, the inductor connected with one of its output to one of the outputs of the diode bridge rectifier, and the other to the output of the device properties, and an additional source of alternating voltage in the form of an additional transformer, characterized in that the first terminal of the secondary winding of the additional transformer is connected to one of the terminals of the secondary winding of the power transformer, and the second terminal of the secondary winding of the additional transformer is connected to a common point of two series-connected diodes, while the primary winding of the auxiliary transformer is connected in parallel with the primary or secondary winding of the power transformer.