RU2463137C1

RU2463137C1 - Power supply for arc welding

Info

Publication number: RU2463137C1
Application number: RU2011128141/02A
Authority: RU
Inventors: Вадим Михайлович Бардин (RU); Вадим Михайлович Бардин; Дмитрий Александрович Борисов (RU); Дмитрий Александрович Борисов; Антон Владимирович Земсков (RU); Антон Владимирович Земсков
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2012-10-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electric arc welding power supply. Proposed power supply incorporates power high-frequency solid-state converter with its first input connected to power source and outputs connected with output voltage transducer and welding current transducer. Control unit comprises welding current setting potentiometer and error amplifier. Power supply comprises also comparator, PDM controller, arc light flux pickup, welding arc power computer and electronic switch. First input of electronic switch is connected with welding current transducer output while its second input is connected with output voltage transducer. Its third input is connected with arc light flux pickup output and its output is connected to welding arc power computer input. Welding arc power computer output is connected with comparator first input while its second input is connected with welding current setting potentiometer output and its output is connected with error amplifier input. Error amplifier output is connected with PDM controller input while its output is connected with high-frequency solid-state converter second input.

EFFECT: high-quality weld joint.

1 dwg

Description

Изобретение относится к сварочной технике, а именно к источникам питания для электродуговой сварки.The invention relates to welding equipment, and in particular to power sources for electric arc welding.

Известен источник питания для дуговой сварки на основе высокочастотного инвертора, состоящий из силового высокочастотного полупроводникового преобразователя, соединенного по первому входу с источником энергии, а по выходу - со сварочной цепью, включающей в себя два сварочных электрода, параллельно которым подсоединен датчик выходного напряжения, а последовательно - датчик сварочного тока, и блока управления, в который входит преобразователь напряжения в длительность периода управляющих импульсов, отличающийся тем, что блок управления содержит сумматор, источник фиксированного напряжения, перемножитель, потенциометр уставки сварочного тока и усилитель рассогласования, причем первый вход сумматора соединен с выходом датчика выходного напряжения, второй вход - с выходом источника фиксированного напряжения, а выход - с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с потенциометром уставки сварочного тока, а выход - с первым входом усилителя рассогласования, второй вход которого соединен с выходом датчика сварочного тока, а выход - со входом преобразователя напряжения в длительности периода управляющих импульсов, выход которого соединен со вторым входом силового высокочастотного полупроводникового преобразователя (RU 2147979, МПК B23K 9/095, опубл. 27.04.2000).A known power source for arc welding based on a high-frequency inverter, consisting of a power high-frequency semiconductor converter connected at the first input to a power source, and at the output, to a welding circuit that includes two welding electrodes, in parallel with which an output voltage sensor is connected, and in series - a welding current sensor, and a control unit, which includes a voltage Converter in the duration of the period of control pulses, characterized in that the control unit contains an adder, a source of fixed voltage, a multiplier, a potentiometer for setting the welding current and a mismatch amplifier, the first input of the adder connected to the output of the output voltage sensor, the second input to the output of the fixed voltage source, and the output to the first input of the multiplier, the second input of which is connected to potentiometer for setting the welding current, and the output with the first input of the mismatch amplifier, the second input of which is connected to the output of the welding current sensor, and the output is with the input of the converter voltage period duration of the control pulses, the output of which is connected to the second input of the high-frequency semiconductor power converter (RU 2147979, IPC B23K 9/095, publ. 04/27/2000).

Недостатками известного решения является низкое качество сварки, так как электродуговая сварка плавящимся электродом осуществляется на постоянном токе, также в устройстве не обеспечивается стабильность тепловой энергии, поступающей в зону сварки (стабильность мощности дуги).The disadvantages of the known solution is the low quality of welding, since electric arc welding with a consumable electrode is carried out at a constant current, and the device does not ensure the stability of thermal energy entering the welding zone (arc power stability).

Технический результат заключается в обеспечении высокого качества сварного соединения и исключении опасности прожигания тонколистового металла за счет поступления нормированного количества тепловой энергии в зоне сварки при постоянной скорости перемещения электрода и стабильной мощности дуги.The technical result consists in ensuring high quality of the welded joint and eliminating the danger of burning sheet metal due to the receipt of a normalized amount of thermal energy in the welding zone at a constant electrode speed and stable arc power.

Технический результат достигается тем, что источник питания включает силовой высокочастотный полупроводниковый преобразователь, первым входом соединенный с источником энергии, а выходами - с датчиком выходного напряжения и датчиком сварочного тока, и блок управления, в который входит потенциометр уставки сварочного тока, усилитель рассогласования и дополнительно элемент сравнения, контроллер широтно-импульсной модуляции, датчик светового потока дуги, вычислитель мощности сварочной дуги и электронный ключ, первый вход которого соединен с выходом датчика сварочного тока, второй вход - с выходом датчика выходного напряжения, третий вход - с выходом датчика светового потока дуги, а выход - с входом вычислителя мощности сварочной дуги, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, его второй вход - с выходом потенциометра уставки сварочного тока, а выход - со входом усилителя рассогласования, выход которого соединен с входом контроллера широтно-импульсной модуляции, а его выход - со вторым входом силового высокочастотного полупроводникового преобразователя.The technical result is achieved in that the power source includes a power high-frequency semiconductor converter, the first input connected to an energy source, and the outputs to an output voltage sensor and a welding current sensor, and a control unit, which includes a welding current setting potentiometer, a mismatch amplifier, and additionally an element comparison, pulse width modulation controller, arc light flux sensor, welding power calculator and electronic key, the first input of which is connected nen with the output of the welding current sensor, the second input - with the output of the output voltage sensor, the third input - with the output of the light sensor of the arc, and the output - with the input of the power calculator of the welding arc, the output of which is connected to the first input of the comparison element, its second input - with the output of the welding current setting potentiometer, and the output is with the input of the mismatch amplifier, the output of which is connected to the input of the pulse-width modulation controller, and its output is with the second input of the power high-frequency semiconductor converter.

На фиг.1 изображена схема источника питания для дуговой сварки.Figure 1 shows a diagram of a power source for arc welding.

Устройство содержит силовой высокочастотный полупроводниковый преобразователь 1, соединенный первым входом с источником энергии, а выходами - с датчиком выходного напряжения 2 и датчиком сварочного тока 3, кроме того, содержит блок управления, в который входит потенциометр уставки сварочного тока 4, усилитель рассогласования 5 и дополнительно элемент сравнения 6, контроллер широтно-импульсной модуляции 7, датчик светового потока дуги 8, вычислитель мощности сварочной дуги 9 и электронный ключ 10. Первый вход электронного ключа 10 соединен с выходом датчика сварочного тока 3, второй вход - с выходом датчика выходного напряжения 2, третий вход - с выходом датчика светового потока дуги 8, а выход - с входом вычислителя мощности сварочной дуги 9. Выход вычислителя мощности сварочной дуги 9 соединен с первым входом элемента сравнения 6, его второй вход - с выходом потенциометра уставки сварочного тока 4, а выход - со входом усилителя рассогласования 5. Выход усилителя рассогласования 5 соединен с входом контроллера широтно-импульсной модуляции 7, а его выход - со вторым входом силового высокочастотного полупроводникового преобразователя 1.The device contains a power high-frequency semiconductor converter 1 connected to the first input with an energy source, and the outputs to an output voltage sensor 2 and a welding current sensor 3, in addition, it contains a control unit, which includes a welding current setting potentiometer 4, a mismatch amplifier 5, and additionally comparison element 6, a pulse width modulation controller 7, a light flux sensor of an arc 8, a power calculator of a welding arc 9 and an electronic key 10. The first input of the electronic key 10 is connected to by the welding current sensor 3, the second input - with the output of the output voltage sensor 2, the third input - with the output of the light flux sensor of the arc 8, and the output - with the input of the power calculator of the welding arc 9. The output of the power calculator of the welding arc 9 is connected to the first input of the comparison element 6, its second input is with the output of the welding current setting potentiometer 4, and the output is with the input of the mismatch amplifier 5. The output of the mismatch amplifier 5 is connected to the input of the pulse-width modulation controller 7, and its output is with the second power input high frequency converter 1 of semiconductor.

Устройство работает следующим образом. При включении устройства в питающую сеть на выходе силового высокочастотного полупроводникового преобразователя 1 появляется знакопеременное напряжение частоты килогерцового диапазона с амплитудой 70-90 В (напряжение холостого хода). В момент возникновения дуги напряжение на сварочных электродах снижается до напряжения столба дуги (24-27 В). Чтобы защитить вход вычислителя мощности сварочной дуги 9 от достаточно высокого напряжения холостого хода, сигнал с датчика выходного напряжения 2 и датчика сварочного тока 3 подается на вычислитель мощности сварочной дуги 9 через электронный ключ 10, который отпирается сигналом с датчика светового потока дуги 8 (в момент ее возникновения). На выходе вычислителя мощности сварочной дуги 9 появляется напряжение, величина которого пропорциональна мощности дуги. Этот сигнал в элементе сравнения 6 сравнивается по уровню с опорным сигналом, который задает требуемую мощность дуги. В результате на выходе элемента сравнения 6 формируется управляющий сигнал, который после усиления (если требуется) подается на управляющий вход контроллера широтно-импульсной модуляции 7. В результате ширина импульсов тока на выходе силового высокочастотного полупроводникового преобразователя 1 изменяется таким образом, чтобы была обеспечена требуемая мощность сварочной дуги.The device operates as follows. When you turn on the device in the mains supply at the output of the power high-frequency semiconductor converter 1 appears alternating frequency frequency of the kilohertz range with an amplitude of 70-90 V (open circuit voltage). When an arc occurs, the voltage at the welding electrodes decreases to the voltage of the arc column (24-27 V). To protect the input of the power calculator of the welding arc 9 from a sufficiently high open circuit voltage, the signal from the output voltage sensor 2 and the welding current sensor 3 is fed to the power calculator of the welding arc 9 through an electronic key 10, which is unlocked by the signal from the light flux sensor of the arc 8 (at the moment its occurrence). The output of the power calculator of the welding arc 9 appears voltage, the value of which is proportional to the power of the arc. This signal in the comparison element 6 is compared in level with the reference signal, which sets the required arc power. As a result, at the output of the comparison element 6, a control signal is generated, which, after amplification (if required), is supplied to the control input of the pulse-width modulation controller 7. As a result, the width of the current pulses at the output of the power high-frequency semiconductor converter 1 is changed so that the required power is provided welding arc.

По сравнению с известным решением предлагаемое изобретение позволяет обеспечить высокое качество сварного соединения, в том числе при сварке тонколистового металла и исключает возможность его прожигания за счет повышения частоты сварочного тока и стабилизации мощности дуги.Compared with the known solution, the present invention allows to ensure high quality of the welded joint, including when welding sheet metal and eliminates the possibility of burning it by increasing the frequency of the welding current and stabilizing the arc power.

Claims

A power source for arc welding, including a power high-frequency semiconductor converter, the first input connected to a power source, and the outputs to an output voltage sensor and a welding current sensor, and a control unit, which includes a potentiometer for setting the welding current and a mismatch amplifier, characterized in that the control unit further comprises a comparison element, a pulse width modulation controller, an arc light flux sensor, a welding arc power calculator and an electronic key, the first input of which is connected to the output of the welding current sensor, the second input is the output of the output voltage sensor, the third input is the output of the arc light flux sensor, and the output is the input of the welding arc power calculator, the output of which is connected to the first input of the comparison element, its second the input is with the output of the potentiometer for the welding current setting, and the output is with the input of the mismatch amplifier, the output of which is connected to the input of the pulse-width modulation controller, and its output is with the second input of the power high-frequency semiconductor IC converter.