RU2412031C1

RU2412031C1 - Device for electric arc welding

Info

Publication number: RU2412031C1
Application number: RU2009133151/02A
Authority: RU
Inventors: Вадим Михайлович Бардин (RU); Вадим Михайлович Бардин; Дмитрий Александрович Борисов (RU); Дмитрий Александрович Борисов
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2011-02-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electric arc welding device and may be used for high-frequency AC welding by consumable electrode in industrial and home conditions. Proposed device comprises rectifier 1, capacity power accumulator 2 and inverter 3, all being connected in series. Inverter 3 comprises two modules 4 and 5 connected in parallel, each being connected in "oblique semi-bridge" circuit. Resonance RC-network is connected in parallel to secondary 8 of transformer 6. Outputs of inverter first and second modules are connected to transformer first and second primaries, respectively, that are connected in opposition to each other, while transformer secondary output terminal doubles as the device output.

EFFECT: higher reliability and current ratio, reliable excitation of welding arc and reduced overall dimensions and weight.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электродуговой сварке металлов плавящимся электродом и предназначено для сварки различных металлов переменным током повышенной частоты в производственных и бытовых условиях.The invention relates to electric arc welding of metals with a consumable electrode and is intended for welding various metals with alternating current of increased frequency in industrial and domestic conditions.

Известно устройство для электродуговой сварки, содержащее параллельно соединенные выпрямитель, емкостной накопитель энергии и инвертор, состоящий из двух модулей, выполненных по схеме «косой полумост». Каждый из инверторов нагружен на свой трансформатор, выходные обмотки которых объединены через выпрямитель (Гончаров А. Начальная школа построения импульсных DC/DC-преобразователей (пятый класс) / А.Гончаров // Электронные компоненты. - №6. - 2003. - С 39-43).A device for electric arc welding, containing parallel connected rectifier, capacitive energy storage and inverter, consisting of two modules made according to the scheme "oblique half-bridge". Each of the inverters is loaded on its own transformer, the output windings of which are connected through a rectifier (A. Goncharov. Elementary school for building pulsed DC / DC converters (fifth grade) / A. Goncharov // Electronic components. - No. 6. - 2003. - C 39 -43).

Недостатками устройства являются завышенные суммарные массогабаритные показатели двух трансформаторов, работающие каждый с подмагничиванием сердечника. Кроме того, устройство предназначено для питания нагрузки постоянным током.The disadvantages of the device are overestimated total weight and dimensions of the two transformers, each working with magnetization of the core. In addition, the device is designed to power the load with direct current.

Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства, коэффициент трансформации по току и надежное возбуждение сварочной дуги, а также в снижении массогабаритных показателей.The technical result consists in increasing the reliability of the device, the current transformation coefficient and reliable excitation of the welding arc, as well as in reducing the overall dimensions.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для электродуговой сварки, включающем трансформатор, параллельно включенные выпрямитель, емкостной накопитель энергии и инвертор, содержащий два параллельно включенных по входу модуля, каждый из которых выполнен по схеме «косой полумост». Выходы первого и второго модулей инвертора подключены соответственно к первой и второй первичным обмоткам трансформатора, включенным встречно по отношению друг к другу. Вторичная обмотка трансформатора является выходом устройства, параллельно которому подключена резонансная RC-цепочка.The technical result is achieved in that in an electric arc welding device including a transformer, a rectifier, a capacitive energy storage device and an inverter are connected in parallel, containing two modules connected in parallel at the input, each of which is made according to the “oblique half-bridge” circuit. The outputs of the first and second modules of the inverter are connected respectively to the first and second primary windings of the transformer, turned on counter to each other. The secondary winding of the transformer is the output of the device, in parallel with which a resonant RC circuit is connected.

Устройство для дуговой сварки содержит (см. чертеж) последовательно включенные выпрямитель 1, емкостной накопитель энергии 2, инвертор 3, содержащий параллельно включенные по входу модули 4 и 5. В трансформаторе 6 первая первичная обмотка 7 подключена к выходу модуля 4. Вторая первичная обмотка 8 трансформатора 6 подключена к выходу модуля 5. Первая 7 и вторая 8 первичные обмотки трансформатора 6 включены встречно по отношению друг другу. Вторичная обмотка 9 трансформатора 6 является выходом устройства, параллельно которому подключены последовательно соединенные резистор 10 и конденсатор 11.The device for arc welding contains (see the drawing) series-connected rectifier 1, capacitive energy storage 2, inverter 3, containing modules 4 and 5 connected in parallel at the input. In transformer 6, the first primary winding 7 is connected to the output of module 4. The second primary winding 8 transformer 6 is connected to the output of module 5. The first 7 and second 8 primary windings of the transformer 6 are connected counter-to each other. The secondary winding 9 of the transformer 6 is the output of the device, in parallel with which are connected in series a resistor 10 and a capacitor 11.

Устройство работает следующим образом. При подаче переменного напряжения сети на вход выпрямителя 1 с емкостным накопителем энергии 2 на его выходе формируется постоянное напряжение, которое поступает на вход инвертора 3. Модули 4 и 5 инвертора 3, работая по очереди со сдвигом 180 град на обмотки 7 и 8 трансформатора 6, формируют на выходе обмотки 9 трансформатора 6 переменное напряжение частоты 35-45 кГц, которое используется для дуговой электросварки.The device operates as follows. When applying an alternating voltage to the input of the rectifier 1 with a capacitive energy storage 2, a constant voltage is generated at its output, which is fed to the input of the inverter 3. Modules 4 and 5 of the inverter 3, working in turn with a shift of 180 degrees to the windings 7 and 8 of the transformer 6, form at the output of the winding 9 of the transformer 6 an alternating voltage of a frequency of 35-45 kHz, which is used for electric arc welding.

Для обеспечения на межэлектродном промежутке напряжения холостого хода на уровне 60-70 В параллельно обмотки 9 подключена RC-цепочка, состоящая из резистора 10 и емкости 11, которая вместе с индуктивностью вторичной обмотки 9 трансформатора 6 образует параллельный колебательный контур с определенной добротностью. Необходимая величина добротности, а следовательно, и амплитуда выходного напряжения устройства задается резистором 10 и устанавливается в режиме холостого хода (при отсутствии дуги на сварочных электродах, подключаемых к выводам обмотки 8) на уровне 60-70 В. Причем резонанс напряжения в параллельном колебательном контуре может быть обеспечен на частотах, кратных рабочей частоте инвертора 3 (например 3 или 5 гармониках). Это позволяет обеспечить дополнительную ионизацию разрядного промежутка и облегчить возбуждение дуги. При возбуждении дуги параллельный колебательный контур шунтируется ее низким сопротивлением, и напряжение на выходе устройства снижается до рабочего напряжения дуги. В случае временного погасания дуги в процессе сварки напряжение на контуре автоматически возрастает, и дуга вновь возбуждается.To ensure an open-circuit voltage of 60-70 V at the interelectrode gap, an RC circuit consisting of a resistor 10 and a capacitor 11 is connected in parallel to the winding 9, which, together with the secondary inductance 9 of the transformer 6, forms a parallel oscillatory circuit with a certain quality factor. The necessary Q factor, and therefore the amplitude of the output voltage of the device, is set by resistor 10 and is set to idle (in the absence of an arc on the welding electrodes connected to the terminals of winding 8) at a level of 60-70 V. Moreover, the voltage resonance in a parallel oscillatory circuit can be provided at frequencies that are multiples of the operating frequency of the inverter 3 (for example 3 or 5 harmonics). This allows you to provide additional ionization of the discharge gap and facilitate the excitation of the arc. When the arc is excited, a parallel oscillatory circuit is shunted by its low resistance, and the voltage at the output of the device decreases to the operating voltage of the arc. In the case of temporary extinction of the arc during welding, the voltage on the circuit automatically increases, and the arc is again excited.

По сравнению с известным решением предлагаемое изобретение позволяет достичь технического результата, заключающегося в надежном возбуждении электрической дуги при высоком коэффициенте трансформации по току, повышении надежности работы сварочного оборудования, уменьшении веса и габаритов.Compared with the known solution, the present invention allows to achieve a technical result, which consists in reliable excitation of an electric arc with a high current transformation ratio, increasing the reliability of welding equipment, reducing weight and dimensions.

Claims

A device for AC electric arc welding, containing a parallel-connected rectifier, a capacitive energy storage device and an inverter, containing two modules connected in parallel at the input, each of which is made according to the “oblique half-bridge” circuit, and a transformer, in parallel with the secondary winding of which an RC resonant circuit is connected , while the outputs of the first and second modules of the inverter are connected respectively to the first and second primary windings of the transformer, turned on counter to each other, and the output is secondary th transformer winding is the output of the device.