RU2389590C2 - Power supply for contact welding - Google Patents
Power supply for contact welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2389590C2 RU2389590C2 RU2008131140/02A RU2008131140A RU2389590C2 RU 2389590 C2 RU2389590 C2 RU 2389590C2 RU 2008131140/02 A RU2008131140/02 A RU 2008131140/02A RU 2008131140 A RU2008131140 A RU 2008131140A RU 2389590 C2 RU2389590 C2 RU 2389590C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- thyristor
- rectifier unit
- input
- welding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контактной точечной сварке металлов и может быть использовано для производства сварных конструкций ответственного назначения.The invention relates to contact spot welding of metals and can be used for the production of welded structures for critical purposes.
Известно, что при контактной точечной сварке нарушение контакта в цепи электрод-деталь - деталь-электрод в период протекания тока способствует возбуждению электрического дугового разряда, что является причиной оплавления рабочих поверхностей электродов и прожога деталей (см. Б.Д.Орлов, П.Л.Чулошников, В.Б.Верденский, А.Л.Марченко. Контроль точечной и роликовой электросварки. М.: Машиностроение, 1973, с.39). Как правило, такие дефекты возникают по причине сильного загрязнения контактируемых поверхностей, неисправности источника питания машины контактной сварки, а также недостаточного или полного отсутствия усилия сжатия при включенном источнике питания.It is known that in contact spot welding, a violation of the contact in the electrode-workpiece-workpiece-electrode circuit during the current flow contributes to the excitation of an electric arc discharge, which causes fusion of the working surfaces of the electrodes and burn-through of the parts (see B.D. Orlov, P.L. Chuloshnikov, VB Verdensky, A. L. Marchenko. Control of spot and roller electric welding. M: Mechanical Engineering, 1973, p. 39). Typically, such defects occur due to severe contamination of the contact surfaces, malfunction of the power source of the resistance welding machine, as well as insufficient or complete lack of compression force when the power source is turned on.
Известны устройства однополярного и двухполярного бездугового размыкания электрических цепей переменного тока, которые предусматривают использование мощных полупроводниковых диодов, шунтирующих коммутируемый участок электрической цепи, а также дополнительных управляемых выключателей в их цепи и автоматической системы управления (см. Буткевич Г.И. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей. - М.: Энергия, 1973, с.16-17).Known devices for unipolar and bipolar arc-free opening of AC electrical circuits, which include the use of powerful semiconductor diodes, shunting the switched section of the electrical circuit, as well as additional controlled switches in their circuit and automatic control system (see Butkevich G.I. Arc processes during electrical switching chains. - M .: Energy, 1973, p.16-17).
Недостатком известных устройств является необходимость использования сложной автоматической системы управления, обеспечивающей заданный алгоритм отключения дополнительных управляемых выключателей в цепи полупроводниковых диодов синхронно с направлением тока в отключаемой цепи. Необходимость строгой синхронизации процесса для обеспечения бездугового размыкания цепи не позволяет использовать подобные устройства для предупреждения прожогов при контактной точечной сварке, так как возникновение неисправности сварочного оборудования или других причин носит вероятностный характер.A disadvantage of the known devices is the need to use a complex automatic control system that provides a given algorithm for tripping additional controlled switches in a circuit of semiconductor diodes in synchronism with the direction of the current in the circuit to be switched off. The need for strict synchronization of the process to ensure an arc-free opening of the circuit does not allow the use of such devices to prevent burn-throughs in spot welding, since the occurrence of malfunctioning welding equipment or other causes is probabilistic.
Известно устройство для снижения перенапряжений и ускорения гашения дуги на размыкаемых контактах в цепи постоянного тока, в основу которого положен принцип их шунтирования активным сопротивлением (см. Буткевич Г.И. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей. - М.: Энергия, 1973, с.78).A device is known for reducing overvoltages and accelerating the extinction of an arc on openable contacts in a direct current circuit, which is based on the principle of their shunting by active resistance (see Butkevich G.I. Arc processes during switching electrical circuits. - M .: Energy, 1973, p. .78).
Недостатком известного устройства является то, что оно не исключает возможность возбуждения электрической дуги в цепи размыкаемых контактов, а лишь ускоряет процесс ее гашения и, следовательно, не позволяет предупреждать прожоги при контактной сварке. Кроме того, реализация такого принципа при контактной точечной сварке предполагает использование шунтирующих резисторов большой рассеиваемой мощности, что ухудшает массогабаритные и технико-экономические показатели устройства.A disadvantage of the known device is that it does not exclude the possibility of excitation of an electric arc in a circuit of openable contacts, but only accelerates the process of extinguishing it and, therefore, does not allow to prevent burns during resistance welding. In addition, the implementation of this principle in contact spot welding involves the use of shunt resistors with large power dissipation, which affects the overall dimensions and technical and economic performance of the device.
Известны устройства защиты нагрузки от перенапряжений (см. Источники вторичного электропитания. Справочное пособие под ред. Ю.И.Конева. - М.: Радио и связь, 1983, с.36). Исполнительным элементом устройств такого типа является тиристор, который включают по сигналу блока управления в случае превышения напряжения на нагрузке и, тем самым, шунтируют ее.Known devices for protecting the load from overvoltages (see Sources of secondary power supply. A reference manual edited by Yu.I. Konev. - M .: Radio and communications, 1983, p. 36). The executive element of this type of device is a thyristor, which is turned on by a signal from the control unit in case of excess voltage on the load and, thus, bypass it.
Недостатком такого устройства является то, что после устранения причины повышения напряжения на нагрузке выключение тиристора можно осуществить лишь посредством принудительного отключения тока в его цепи. В ряде случаев для этой цели в выходной цепи источника питания предусматривают установку плавкого предохранителя, который перегорает после включения тиристора. Если превышение напряжения на нагрузке произойдет по причине выхода из строя регулирующего блока, а параллельно нагрузке подключен конденсатор большой емкости, то защитный шунтирующий тиристор при включении подвергается значительным перегрузкам по току, что может привести к нарушению его работоспособности.The disadvantage of this device is that after eliminating the cause of the voltage increase on the load, the thyristor can only be turned off by forcibly disconnecting the current in its circuit. In some cases, for this purpose, a fuse is installed in the output circuit of the power source, which blows out after turning on the thyristor. If the excess voltage at the load occurs due to the failure of the control unit, and a large capacitor is connected to the load, then the protective shunt thyristor, when turned on, is subjected to significant current overloads, which can lead to disruption of its performance.
Известен источник сварочного тока с программируемыми электрическими параметрами и формой импульса, в состав которого входят конденсаторная батарея емкостью 1 Ф, зарядное устройство, обеспечивающее заряд конденсаторной батареи до 20 В, транзисторный регулятор сварочного тока, блок программного управления (см. Леонов В.П., Атауш В.Е., Греченкова Л.А. и др. // Сварочное производство. - 1987. - №1, с.27-28). В процессе сварки блок программного управления контролирует величину сварочного тока и напряжения между электродами, что позволяет соответствующим образом регулировать выходные параметры транзисторного регулятора сварочного тока.A known source of welding current with programmable electrical parameters and a pulse shape, which includes a capacitor bank with a capacity of 1 F, a charger that provides a charge of a capacitor bank of up to 20 V, a transistor regulator of welding current, a program control unit (see Leonov V.P., Ataus V.E., Grechenkova L.A. et al. // Welding production. - 1987. - No. 1, p. 27-28). During welding, the program control unit controls the magnitude of the welding current and voltage between the electrodes, which allows you to accordingly adjust the output parameters of the transistor regulator of the welding current.
Недостатком такого источника питания является применение сложной системы автоматического регулирования. При этом необходимая точность и устойчивость автоматического регулирования для стабилизации выходных параметров в широком диапазоне режимов сварки и возмущающих воздействий достигается при работе транзисторов регулятора тока в активном режиме. Такой режим приводит к большим потерям мощности на транзисторном регуляторе сварочного тока и, следовательно, снижению коэффициента полезного действия источника питания. Кроме того, в случае электрического пробоя одного из транзисторов регулятора тока вся энергия заряженной конденсаторной батареи будет приложена к электродам. Это приведет к перегреву металла в зоне сварки и, вполне вероятно, к прожогу деталей.The disadvantage of such a power source is the use of a complex automatic control system. Moreover, the necessary accuracy and stability of automatic control to stabilize the output parameters in a wide range of welding modes and disturbing influences is achieved when the current regulator transistors are in active mode. This mode leads to large power losses on the transistor regulator of the welding current and, therefore, a decrease in the efficiency of the power source. In addition, in the event of an electrical breakdown of one of the transistors of the current regulator, all the energy of a charged capacitor bank will be applied to the electrodes. This will lead to overheating of the metal in the welding zone and, most likely, to burn-through of parts.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контактной сварки и источник для его реализации (прототип), который предусматривает питание сварочной цепи униполярным током, модулированным по амплитуде (см. патент РФ №2236333, опубл. 20.09.2004 г., бюл. №26). Источник питания содержит понижающий трансформатор, выпрямительный блок, накопительный конденсатор, регулирующее устройство, блок управления и две клеммы для подключения нагрузки. При этом вход выпрямительного блока соединен с выходом трансформатора, а накопительный конденсатор подключен к положительному и отрицательному полюсам выпрямительного блока. Вход регулирующего устройства соединен с положительным полюсом выпрямительного блока, а выход - с одной из клемм для подключения нагрузки. Другая клемма для подключения нагрузки соединена с отрицательным полюсом выпрямительного блока. При этом регулирующее устройство источника питания состоит из N параллельно соединенных стабилизаторов тока фиксированной величины iст≤0,04·icв.max, где icв.max - максимальное требуемое значение тока при сварке. Управляющий вход каждого стабилизатора тока соединен с соответствующим выходом блока управления индивидуальной линией связи. При этом каждый стабилизатор тока выполнен на транзисторах, работающих в ключевом режиме.The closest in technical essence and the achieved effect is the method of contact welding and the source for its implementation (prototype), which provides power to the welding circuit with a unipolar current modulated in amplitude (see RF patent No. 2236333, published on September 20, 2004, bull. No. 26). The power source contains a step-down transformer, a rectifying unit, a storage capacitor, a regulating device, a control unit and two terminals for connecting the load. In this case, the input of the rectifier unit is connected to the output of the transformer, and the storage capacitor is connected to the positive and negative poles of the rectifier unit. The input of the control device is connected to the positive pole of the rectifier unit, and the output is connected to one of the terminals for connecting the load. Another terminal for connecting the load is connected to the negative pole of the rectifier unit. At the same time, the regulating device of the power source consists of N parallel-connected current stabilizers of a fixed value i st ≤0.04 · cv.max , where i cv.max is the maximum required current value during welding. The control input of each current stabilizer is connected to the corresponding output of the control unit of an individual communication line. Moreover, each current stabilizer is made on transistors operating in a key mode.
Недостатком данного источника питания является отсутствие контроля напряжения между электродами в процессе сварки, так как в случае его превышения выше определенного значения возможно возбуждение мощного электрического дугового разряда и, как следствие, прожог деталей. Кроме того, в случае электрического пробоя транзистора стабилизатора тока вся энергия накопительного конденсатора емкостью более 3 Ф, заряжаемого до 50 В, будет приложена к электродам. Это приведет к перегреву металла в зоне сварки и, как следствие, к прожогу деталей.The disadvantage of this power source is the lack of control of the voltage between the electrodes during the welding process, since if it is exceeded above a certain value, a powerful electric arc discharge can be excited and, as a result, burnout of parts. In addition, in the case of an electrical breakdown of the current stabilizer transistor, all the energy of the storage capacitor with a capacity of more than 3 F, charged up to 50 V, will be applied to the electrodes. This will lead to overheating of the metal in the weld zone and, as a result, to burn-through of parts.
Технической задачей изобретения является повышение качества свариваемых изделий путем исключения прожогов.An object of the invention is to improve the quality of welded products by eliminating burns.
Поставленная задача решается тем, что источник питания для контактной сварки униполярным током, модулированным по амплитуде, содержащий понижающий трансформатор, выпрямительный блок, вход которого соединен с выходом трансформатора, N стабилизаторов тока, включенных параллельно, входы которых соединены с положительным полюсом выпрямительного блока и одним выводом накопительного конденсатора Снак, две выходные клеммы для подключения нагрузки, одна из которых соединена с выходами стабилизаторов тока, а другая - с отрицательным полюсом выпрямительного блока и вторым выводом конденсатора, блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами стабилизаторов тока индивидуальными линиями связи, согласно изобретению источник питания дополнительно снабжен разделительными диодами, тиристором и датчиком напряжения, а накопительный конденсатор Снак разделен на N индивидуальных конденсаторов меньшей емкости Синд=Снак/N, подключенных одними выводами ко входам соответствующих стабилизаторов тока и присоединенным к ним катодам разделительных диодов, аноды которых соединены с положительным полюсом выпрямительного блока, а вторыми выводами - к отрицательному полюсу выпрямительного блока и катоду тиристора, анод которого подключен к выходам стабилизаторов тока, при этом вход датчика напряжения подключен к выходным клеммам, а его выход соединен с управляющим электродом тиристора, входом блока управления и управляющим входом выпрямительного блока, который выполнен на управляемых полупроводниковых вентилях (тиристорах).The problem is solved in that the power source for resistance welding by unipolar current, modulated in amplitude, containing a step-down transformer, a rectifier block, the input of which is connected to the transformer output, N current stabilizers connected in parallel, the inputs of which are connected to the positive pole of the rectifier block and one output storage capacitor C nak , two output terminals for connecting the load, one of which is connected to the outputs of the current stabilizers, and the other with a negative pole the rectifier unit and the second output of the capacitor, the control unit, the outputs of which are connected to the control inputs of the current stabilizers by individual communication lines, according to the invention, the power supply is additionally equipped with isolation diodes, a thyristor and a voltage sensor, and the storage capacitor C nk is divided into N individual capacitors of lower capacitance C ind nak = C / N, among terminals connected to the inputs of the respective current regulators and attached thereto separating diodes the cathodes, anodes cat They are connected to the positive pole of the rectifier unit, and the second conclusions to the negative pole of the rectifier unit and the cathode of the thyristor, the anode of which is connected to the outputs of the current stabilizers, while the input of the voltage sensor is connected to the output terminals, and its output is connected to the control electrode of the thyristor, the input of the unit control and control input of the rectifier unit, which is made on controlled semiconductor valves (thyristors).
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
- на фиг.1 изображена функциональная схема источника питания;- figure 1 shows a functional diagram of a power source;
- на фиг.2 изображены временные диаграммы токов в цепи стабилизаторов и нагрузки;- figure 2 shows the timing diagrams of the currents in the circuit of the stabilizers and load;
- на фиг.3 приведены осциллограммы напряжения и тока в цепи нагрузки при точечной сварке пластин из сплава Э-110 толщиной 0,25 мм.- figure 3 shows the waveforms of voltage and current in the load circuit during spot welding of plates of alloy E-110 with a thickness of 0.25 mm
Источник питания для контактной сварки содержит понижающий трансформатор 1 (Т), тиристорный выпрямительный блок 2 (ВБ), вход которого соединен с выходом трансформатора 1 (Т), стабилизаторы тока 3-1 (СТ1)…3-N (CTN); разделительные диоды 4-1…4-М, аноды которых соединены с положительным полюсом выпрямительного блока 2 (ВБ), а катоды - со входами соответствующих стабилизаторов тока 3-1 (СТ1)…3-N (CTN), N индивидуальных накопительных конденсаторов 5-1…5-N, подключенных одними выводами ко входам соответствующих стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N(CTN), а вторыми выводами - к отрицательному полюсу выпрямительного блока 2 (ВБ), блок управления 6 (БУ), выходы которого соединены индивидуальными линиями связи с управляющими входами соответствующих стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N(CTN), тиристор 7, анод которого подключен к выходам стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N(CTN), а катод - к отрицательному полюсу выпрямительного блока 2 (ВБ), две выходные клеммы 8 и 9 для подключения нагрузки, причем клемма 9 соединена с выходами стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N(CTN) и анодом тиристора 7, а клемма 8 - с отрицательным полюсом выпрямительного блока 2 (ВБ) и катодом тиристора 7, датчик напряжения 10 (ДН), вход которого подключен к выходным клеммам 8 и 9, а выход - к управляющему электроду тиристора 7, входу блока управления 6 (БУ) и управляющему входу выпрямительного блока 2 (ВБ).The power source for resistance welding contains a step-down transformer 1 (T), a thyristor rectifier block 2 (WB), the input of which is connected to the output of the transformer 1 (T), current stabilizers 3-1 (CT1) ... 3-N (CTN); dividing diodes 4-1 ... 4-M, the anodes of which are connected to the positive pole of the rectifying unit 2 (WB), and the cathodes are connected to the inputs of the corresponding current stabilizers 3-1 (CT1) ... 3-N (CTN), N individual storage capacitors 5 -1 ... 5-N connected by one terminal to the inputs of the corresponding current stabilizers 3-1 (CT1) ... 3-N (CTN), and by the second terminal to the negative pole of rectifier block 2 (WB), control unit 6 (control unit), the outputs of which are connected by individual communication lines to the control inputs of the corresponding current stabilizers 3-1 (CT1) ... 3-N (CTN),
В качестве понижающего трансформатора 1 (Т) может быть использован трехфазный трансформатор с жесткой или пологопадающей внешней вольтамперной характеристикой. Выпрямительный блок 2 (ВБ) может быть выполнен по трехфазной мостовой схеме с использованием тиристоров в анодной или катодной группе вентилей. Необходимую емкость (порядка 0,3 Ф) каждого индивидуального накопительного конденсатора 5-1…5-N обеспечивают параллельным включением соответствующего числа электролитических конденсаторов. Блок управления 6 (БУ) может быть выполнен на базе микропроцессорной системы. В качестве стабилизаторов тока 3-1 (СТ1)…3-N(CTN) могут быть использованы последовательные импульсные стабилизаторы тока, транзисторы которых работают в ключевом режиме. В качестве разделительных диодов 4-1…4-N могут быть использованы диоды, обеспечивающие необходимый ток заряда соответствующего индивидуального накопительного конденсатора 5-1…5-N. Тиристор 7 следует выбирать по ударному току, величина которого должна превышать максимальное нормируемое значение тока источника питания. Датчик напряжения 10 (ДН) может быть выполнен на основе полупроводникового компаратора, который обеспечивает формирование управляющего сигнала на его выходе в момент превышения входного сигнала заданного порогового значения (Uпop).As a step-down transformer 1 (T), a three-phase transformer with a rigid or sloping external current-voltage characteristic can be used. Rectifier unit 2 (WB) can be made according to a three-phase bridge circuit using thyristors in the anode or cathode group of valves. The required capacity (about 0.3 F) of each individual storage capacitor 5-1 ... 5-N is provided by parallel connection of the corresponding number of electrolytic capacitors. The control unit 6 (control unit) can be made on the basis of a microprocessor system. As current stabilizers 3-1 (CT1) ... 3-N (CTN) can be used sequential switching current stabilizers, the transistors which operate in key mode. As dividing diodes 4-1 ... 4-N, diodes can be used that provide the necessary charge current of the corresponding individual storage capacitor 5-1 ... 5-
Источник питания работает следующим образом.The power source operates as follows.
Трансформатор 1 (Т) (фиг.1) понижает напряжение трехфазной сети переменного тока, которое преобразуется в постоянное выпрямительным блоком 2 (ВБ) и прикладывается через разделительные диоды 4-1…4-N к соответствующим накопительным конденсаторам 5-1…5-N, обеспечивая их заряд до напряжения 50 В. Передача энергии накопительных конденсаторов 5-1…5-N в нагрузку, подключаемую к клеммам 8 и 9, осуществляется включением стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N(CTN), каждый из которых обеспечивает протекание униполярного тока стабильной фиксированной величины icт≤0,04·iсв.max, где icв.max - максимальное требуемое значение тока при сварке. В конкретный момент времени формирования сварного соединения результирующее значение тока в сварочной цепи iн определяется количеством включенных стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N(CTN), которое задает блок управления 6 (БУ) в соответствии с программой модуляции тока (см. временную диаграмму изменения тока в цепи нагрузки iн: сплошные и пунктирные линии, фиг.2). При этом скорость нарастания или спада результирующего значения тока будет определяться, соответственно, длительностью задержки включения или выключения очередного стабилизатора тока 3-i(CTi)i=1…N. С уменьшением длительности задержки скорость изменения результирующего значения тока будет возрастать.Transformer 1 (T) (Fig. 1) lowers the voltage of a three-phase AC network, which is converted to constant by rectifier unit 2 (WB) and is applied through dividing diodes 4-1 ... 4-N to the corresponding storage capacitors 5-1 ... 5-N providing their charge to a voltage of 50 V. The energy transfer of the storage capacitors 5-1 ... 5-N to the load connected to the
В процессе сварки датчик напряжения 10 (ДН) обеспечивает непрерывный контроль напряжения нагрузки (клеммы 8 и 9) и сравнивает его с заданным пороговым значением (Uпop), а в момент его превышения, что может быть обусловлено уменьшением усилия сжатия электродов или нарушением контакта в цепи электрод-электрод, формирует на выходе сигнал, обеспечивающий включение тиристора 7, выключение выпрямительного блока 2 (ВБ) и выключение блока управления 6 (БУ). При этом прекращается заряд накопительных конденсаторов 5-1…5-N и отключаются стабилизаторы тока 3-1 (CT1)…3-N(CTN), а открытый тиристор 7 шунтирует цепь нагрузки и ограничивает поступление в нее энергии, запасенной в индуктивных элементах стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N (CTN).In the process of welding, the voltage sensor 10 (DN) provides continuous monitoring of the load voltage (
В случае пробоя силового транзистора одного из стабилизаторов тока 3-i (CTi)i=1…N происходит самопроизвольный разряд соответствующего индивидуального накопительного конденсатора 5-i i=1…N на нагрузку, подключенную к клеммам 8 и 9, что вызывает рост напряжения на ней. При превышении падения напряжения на нагрузке заданного порогового значения (Uпор) датчик напряжения 10 (ДН) вырабатывает сигнал, по которому включается тиристор V7, а выпрямительный блок 2 (ВБ) и блок управления 6 (БУ) выключаются. При этом прекращается заряд накопительных конденсаторов 5-1…5-N и отключаются работоспособные стабилизаторы тока 3-1 (CT1)…3-N (CTN), а открытый тиристор 7 шунтирует цепь нагрузки, подключенной к клеммам 8 и 9, существенно ограничивая ток в ее цепи и прикладываемое напряжение. Кроме того, накопительные конденсаторы 5-1…5-N отключенных работоспособных стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N (CTN) не разряжаются из-за наличия разделительных диодов 4-1…4-N, что существенно снижает токовую нагрузку на тиристор 7.In the event of a breakdown of the power transistor of one of the 3-i (CTi) i = 1 ... N current stabilizers, a spontaneous discharge of the corresponding individual storage capacitor 5-i i = 1 ... N occurs to the load connected to
На фиг.2 приведены временные диаграммы тока в цепи нагрузки (iH), напряжения между электродами (u8-9) и тока в цепи тиристора 7 (i7), поясняющие принцип работы источника питания. В момент времени t1 начинает протекать импульс тока, амплитудную модуляцию которого осуществляют изменением числа включаемых стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N (CTN). При отсутствии возмущающих факторов процесс сварки заканчивается в момент времени t4 (сплошные и пунктирные линии диаграмм). При этом напряжение между электродами (клеммы 8, 9) не превышает максимальной заданной величины, равной U8-9(max).Figure 2 shows the timing diagrams of the current in the load circuit (i H ), the voltage between the electrodes (u 8-9 ) and the current in the circuit of the thyristor 7 (i 7 ), explaining the principle of operation of the power source. At time t 1 , a current pulse begins to flow, the amplitude modulation of which is carried out by changing the number of switched on current stabilizers 3-1 (CT1) ... 3-N (CTN). In the absence of disturbing factors, the welding process ends at time t 4 (solid and dashed lines of the diagrams). In this case, the voltage between the electrodes (
В процессе формирования сварного соединения случайное уменьшение усилия сжатия электродов, нарушение контакта или электрический пробой транзистора одного из стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N(CTN) приводит к увеличению падения напряжения на нагрузке (фиг.1, клеммы 8, 9). В момент достижения напряжения на нагрузке величины порогового значения Uпор (t2) датчик напряжения 10 (ДН) (фиг.1) отключает блок управления 6 (БУ), выключает выпрямительный блок 2 (ВБ) и включает тиристор 7. Открытый тиристор 7 шунтирует цепь нагрузки, подключенной к клеммам 8-9, и проводит ток (i7), формируемый энергией запасенной в индуктивных элементах стабилизаторов тока 3-1 (CT1)…3-N(CTN) (период t2…t3). Кроме того, в случае электрического пробоя транзистора одного из стабилизаторов тока 3-i(CTi)i=1…N через открытый тиристор 7 дополнительно протекает ток разряда соответствующего индивидуального накопительного конденсатора 5-i i=1…N. В течение этого периода (период t2…t3) к электродам (клеммы 8-9) прикладывается лишь напряжение, равное падению напряжения на открытом тиристоре (U7≈1…2,5 В), что исключает возможность возбуждения дугового разряда между электродами (клеммы 8-9) и обеспечивает протекание в цепи нагрузки тока iН относительно малой величины.In the process of forming a welded joint, an accidental decrease in the compression force of the electrodes, a broken contact or an electrical breakdown of the transistor of one of the current stabilizers 3-1 (CT1) ... 3-N (CTN) leads to an increase in the voltage drop across the load (Fig. 1,
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Сваривали две пластины из сплава Э-110 толщиной 0,25 мм. Использовали электроды со сферической поверхностью радиусом 4,0 мм. Материал электродов - БрХЦр. Усилие сжатия электродов задавали равным 30 Н, которое на порядок меньше расчетного значения, и тем самым при протекании сварочного тока обеспечивали условия для нарушения контакта в цепи электрод №1 - деталь №1 - деталь №2 - электрод №2. Длительность импульса тока задавали равной 16 мс. При этом модуляцию тока осуществляли по программе: сначала ток в цепи нагрузки увеличивали дискретно до уровня 1500 А, затем его кратковременно ограничивали до уровня 1000 А и вновь увеличивали, сначала до 2000 А, а потом до 3500 А, после чего ток отключали.Two plates of alloy E-110 0.25 mm thick were welded. Electrodes with a spherical surface with a radius of 4.0 mm were used. The material of the electrodes is BrHCr. The compression force of the electrodes was set equal to 30 N, which is an order of magnitude less than the calculated value, and thus, when the welding current flows, conditions were provided for breaking contact in the circuit electrode No. 1 - detail No. 1 - detail No. 2 - electrode No. 2. The duration of the current pulse was set equal to 16 ms. The current was modulated according to the program: first, the current in the load circuit was increased discretely to the level of 1500 A, then it was briefly limited to the level of 1000 A and then increased again, first to 2000 A, and then to 3500 A, after which the current was turned off.
На фиг.3а приведены осциллограммы напряжения и тока в цепи нагрузки, при заданных параметрах режима сварки, которые свидетельствуют, что в момент повышения напряжения на нагрузке до уровня 8,6 В (точка А) создаются условия для возбуждения электрического дугового разряда, длительность которого составляет 1,3 мс. После погасания дуги (точка В) контакт в цепи нагрузки восстанавливается, что способствует протеканию тока малой величины за счет остаточной энергии, накопленной в индуктивных элементах сварочной цепи, и его последующему уменьшению до нулевого уровня (точка С). В период горения дуги максимальное значение ее напряжения составляет 23,2 В, а тока - 3500 А, что характеризует ее как очень мощный источник тела. В результате такого теплового воздействия оба электрода и поверхности свариваемых пластин были оплавлены.Figure 3a shows the waveforms of the voltage and current in the load circuit, for the given parameters of the welding mode, which indicate that at the time the voltage on the load rises to 8.6 V (point A), conditions are created for the excitation of an electric arc discharge, the duration of which is 1.3 ms After the extinction of the arc (point B), the contact in the load circuit is restored, which contributes to the flow of small current due to the residual energy accumulated in the inductive elements of the welding circuit, and its subsequent reduction to zero level (point C). During the arc burning period, the maximum value of its voltage is 23.2 V, and the current is 3500 A, which characterizes it as a very powerful source of the body. As a result of such heat exposure, both electrodes and surfaces of the plates to be welded were melted.
На фиг.3б приведены осциллограммы напряжения и тока в цепи нагрузки, при заданных параметрах режима сварки, а также при использовании предлагаемого технического решения (источника питания для контактной сварки). В этом случае при превышении напряжения на нагрузке заданного порогового уровня 7,8 В (точка А) датчик напряжения обеспечивает включение тиристора, который обеспечивает шунтирование цепи нагрузки и ограничивает напряжение на ней на уровне 1,58 В (точка В). С этого момента в цепи нагрузки начинает протекать ток 640 А, который затем непрерывно уменьшается и достигает нулевого значения (точка С). При таком алгоритме изменения электрических параметров в цепи нагрузки полностью исключаются прожоги свариваемых деталей.On figb shows the waveforms of voltage and current in the load circuit, with the given parameters of the welding mode, as well as when using the proposed technical solution (power source for resistance welding). In this case, when the voltage at the load exceeds a predetermined threshold level of 7.8 V (point A), the voltage sensor enables the thyristor to turn on, which provides shunting of the load circuit and limits the voltage across it to 1.58 V (point B). From this moment, a current of 640 A starts flowing in the load circuit, which then continuously decreases and reaches a zero value (point C). With this algorithm, changes in electrical parameters in the load circuit completely eliminates burn-throughs of the welded parts.
Таким образом, предложенный источник питания для контактной сварки обеспечивает контроль напряжения между электродами и принудительное его ограничение в критический момент, что исключает возможность возбуждения дугового разряда между электродами и, соответственно, предотвращает прожог свариваемых деталей.Thus, the proposed power source for resistance welding provides voltage control between the electrodes and its forced limitation at a critical moment, which eliminates the possibility of an arc discharge between the electrodes and, accordingly, prevents burn-through of the welded parts.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008131140/02A RU2389590C2 (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Power supply for contact welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008131140/02A RU2389590C2 (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Power supply for contact welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008131140A RU2008131140A (en) | 2010-02-10 |
| RU2389590C2 true RU2389590C2 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=42123286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008131140/02A RU2389590C2 (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Power supply for contact welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2389590C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801384C1 (en) * | 2022-12-19 | 2023-08-08 | Юрий Николаевич Шуваев | Welding machine |
-
2008
- 2008-07-28 RU RU2008131140/02A patent/RU2389590C2/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2801384C1 (en) * | 2022-12-19 | 2023-08-08 | Юрий Николаевич Шуваев | Welding machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008131140A (en) | 2010-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101550374B1 (en) | High-voltage DC circuit breaker | |
| US7583047B2 (en) | Quenching device for a converter bridge with line regeneration | |
| RO116937B1 (en) | Method for controlling a power converter for direct current supplying the electric arc furnaces | |
| JP2017079590A (en) | Battery system | |
| CN111712988B (en) | Battery pack and charging control method thereof | |
| MX2012010096A (en) | Welding power supply with regulated background power supply. | |
| US20230163626A1 (en) | Battery assembly and energy storage system | |
| EP3713074B1 (en) | Converter cell for a voltage source converter | |
| RU2389590C2 (en) | Power supply for contact welding | |
| KR100848863B1 (en) | Electronic circuit and method for electric power supply to an alternative current electric furnace | |
| US20080037960A1 (en) | Quenching Device for a Converter Bridge with Line Regeneration | |
| US10797515B2 (en) | Method for controlling an uninterruptible power supply and system for an uninterruptible power supply | |
| CN210577761U (en) | Open-circuit prevention device for current transformer | |
| EP3581314B1 (en) | Welding power supply | |
| SU1073028A1 (en) | Apparatus for arc welding with short circuits of arc gap | |
| CN110581531A (en) | open-circuit prevention device for current transformer | |
| JPH05245635A (en) | Consumable electrode dc arc welding machine | |
| KR100726710B1 (en) | Power transform device for arc welding | |
| JP2019195242A (en) | Boost converter | |
| US20220324049A1 (en) | Overvoltage protection for current braking switch | |
| CN108718080B (en) | Multifunctional active fault current regulating and controlling current limiting system | |
| RU2359796C1 (en) | Arc welding method with transfer of electrode metal and device to this end | |
| RU2014186C1 (en) | Arc charge power source | |
| US20240014645A1 (en) | Direct current circuit breaker device and control method therefor | |
| JPS5814049Y2 (en) | DC arc welding machine |