SK286966B6 - Výkonová tlmivka pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd - Google Patents

Abstract

Výkonová tlmivka pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd s induktorovým jadrom s vysokou priepustnosťou má aspoň jednu medzeru, vytvorenú medzi prvým a druhým pólovým nadstavcom a ohraničenú prvými a druhými koncovými plochami pólových nadstavcov. Prvé a druhé koncové plochy (54, 304, 324, 360, 364, 374; 56, 306, 326, 366, 376) sú ohraničené okrajovými oblasťami (54a, 54b, 56a, 56b, 310, 312, 33, 332), priliehajúcimi k vonkajšej strane jadra (52). Tak prvé koncové plochy, ako aj druhé koncové plochy majú tvar písmena V vo svojej medziľahlej oblasti medzi okrajovými oblasťami a každá má svoj vrchol (54e, 56e). Prvé koncové plochy (54, 304, 324, 360, 364, 374) a druhé koncové plochy (56, 306, 326, 362, 366, 376) vytvárajú medzi sebou medzeru (58, 314, 334, 338, 400), ktorej šírka sa plynule zmenšuje cez prierez jadra (52) od aspoň jednej maximálnej hodnoty k aspoň jednej minimálnej hodnote.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka výkonovej tlmivky pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd s induktorovým jadrom s vysokou priepustnosťou, ktorá má aspoň jednu medzeru, vytvorenú medzi prvým a druhým pólovým nadstavcom a ohraničenou prvými a druhými koncovými plochami pólových nadstavcov, pričom prvé a druhé koncové plochy sú ohraničené okrajovými oblasťami, priliehajúcimi k vonkajšej strane jadra.

Doterajší stav techniky

V elektrických oblúkových zváračkách na jednosmerný prúd výstupný obvod bežne zahŕňa kondenzátor paralelne s elektródou a obrobok s relatívne malou indukčnosťou na nabíjanie kondenzátora ako usmerňovača alebo zdroja energie na dodávku jednosmerného prúdu. Táto indukčnosť odstraňuje zvlnenie zo zváracieho prúdu.

Do série s oblúkovým priestorom zváračky je zapojená veľká tlmivka, ktorá umožňuje ovládať vysoké hodnoty prúdu asi cez 50 ampérov a používa sa na riadenie toku prúdu na stabilizáciu oblúka. So zmenami rýchlosti napájania elektródy k obrobku a dĺžky oblúka sa mení zvárací prúd.

Veľká výkonová tlmivka v sérii s oblúkom mala doposiaľ pevnú vzduchovú medzeru v jadre na riadenie indukčnosti na pevnej hodnote pri zmenách prúdu. Keď ale tlmivka mala vysoké hodnoty zváracieho prúdu, jadro sa nasýtilo a indukčnosť sa drasticky znížila. Z tohto dôvodu bola zväčšená šírka vzduchovej medzery v jadre, aby poskytovalo konštantnú indukčnosť v prevádzkovom rozsahu prúdu zváračky. Tlmivka bola vybraná s ohľadom na zvláštny prevádzkový rozsah prúdu. Tento rozsah by sa ale líšil na rôzne zváracie operácie. Vzduchová medzera tlmivky bola preto vybraná pre väčšinu zváracích operácií.

V štandardnej tlmivke poskytovala malá vzduchová medzera vysokú indukčnosti, ale nasýtila sa pri relatívne nízkych hodnotách prúdu. Na zvýšenie kapacity prúdu tlmivky sa zväčšila vzduchová medzera, aby sa znížila indukčnosť pre určitú veľkosti tlmivky. Z týchto dôvodov sa tlmivka vyrábala dosť veľká s dlhými drôtmi na vedenie zváracieho prúdu. Také tlmivky boli drahé a drasticky zvyšovali váhu zváračky. Okrem toho tlmivka produkovala konštantnú indukčnosť až do dosiahnutia bodu nasýtenia, aj keď k ideálnemu oblúkovému zváraniu dochádza pri indukčnosti, ktorá je nepriamo úmerná zváraciemu prúdu.

Na zmiernenie týchto problémov bolo navrhnuté, aby vzduchová medzera obsahovala dve alebo tri rôzne šírky. Tento návrh produkoval vysokú indukčnosť, dokiaľ sa nenasýtila malá vzduchová medzera. Potom by sa realizovala nízka indukčnosť, dokiaľ by sa nenasýtila väčšia vzduchová medzera. Použitím tohto návrhu dvoch alebo pokiaľ možno troch stupňovitých vzduchových medzier by sa mohla znížiť, veľkosť tlmivky a zvýšiť rozsah prúdu riadeného tlmivkou. Ďalej, vzťah prúdu k indukčnosti bol intenzívny.

Návrh použitia stupňovitej vzduchovej medzery v jadre výkonovej tlmivky umožňoval menšiu tlmivku; existoval ale jeden alebo viacej inflexných bodov. Keby sa zmenila rýchlosť napájania elektródy alebo dĺžka oblúka, takže prevádzka by prebiehala v oblasti inflexných bodov, zváračka na jednosmerný prúd by kmitala okolo saturačného alebo inflexného bodu, čo by spôsobilo nestabilnú prevádzku. Štandardná tlmivka s premenlivou indukčnosťou nebola riešením, pretože zvárací prúd sa príliš menil, než aby mohol pracovať na saturačnom bode. Okrem toho také tlmivky s premenlivou indukčnosťou boli vhodné pre malé prúdové aplikácie.

Použitie pevnej výkonovej tlmivky pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd je teraz štandardné. Takáto tlmivka je veľká a pracovný bod je v lineárnej časti indukčnosti, kde zabraňuje drastickému zníženiu výkonovej induktancie zváračky. Taká tlmivka je drahá a ťažká. Spôsobom so stupňovitou vzduchovou medzerou sa môže znížiť veľkosť tlmivky a zvýšiť prevádzkový rozsah; ale vďaka inflexnému bodu pri nasýtení jednej medzery sa stala zváračka menej robustná a náchylnejšia na kmitanie pri určitých dĺžkach oblúka a rýchlostiach napájania. Tým nebola táto navrhovaná modifikácia obchodne prijateľná.

Podstata vynálezu

Tento vynález sa týka oblúkovej zváračky, ktorá potrebuje pomerne veľkú výkonovú tlmivku. Túto oblasť je treba odlíšiť od zdrojov energie, používaných pre nízkoenergetické zariadenia, ako svetlá, zvukové a videové zariadenia. Také miniatúrne zdroje energie nemajú veľké hodnoty prúdu alebo veľký rozsah prúdu potrebný pre oblúkové stváranie. Oblúková zváračka zahŕňa hodnoty prúdu presahujúce 50 ampérov. Tlmivka, ktorá je predmetom tohto vynálezu, je ale tlmivka, ktorá môže ovládať hodnoty prúdu 100 - 500 ampérov pri zachovaní nenasýteného jadra. Vynález počíta minimálne so 100 ampérmi. To jednoznačne odlišuje výkonovú tlmivku podľa tohto vynálezu od iných induktorov, používaných v zdrojoch energie.

Tento vynález sa zameriava na oblasť oblúkového zvárania, kde optimálna prevádzka zahŕňa nepriamy vzťah medzi indukčnosťou a zváracím prúdom. Malé induktory sa obvykle používajú tam, kde optimálna

SK 286966 Β6 prevádzková charakteristika medzi prúdom a indukčnosťou je lineárna. Na zaistenie prevádzky v nepriamom vzťahu medzi prúdom a indukčnosťou slúžia malé induktory na ohybe saturačnej krivky. To poskytuje indukčnosť, ktorá je maximálna pre malé hodnoty prúdu a kolísa k nižšej hodnote so zvýšením prúdu. Také induktory sa nazývajú „kyvné reaktory“; ale tieto induktory pracujú v pomerne malom rozsahu prúdu na ohybe magnetickej saturačnej krivky a bežne sú v takej veľkosti, aby ovládali malé rozsahy prúdu, menej ako 10 ampérov. Taký malý kyvný reaktor by nebol vhodný pre výkonovú tlmivku pre zváračku na jednosmerný prúd, pretože rozsah prúdu je veľmi veľký a hodnoty zváracieho prúdu sú extrémne veľké, nad cca 50 ampérov.

Prvotnou úlohou tohto vynálezu je vyvinúť výkonovú tlmivku pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd, ktorá má postupne sa meniacu indukčnosť v širokom rozsahu prúdu a je schopná ovládať hodnoty prúdu presahujúce asi 50 ampérov a bežne v rozsahu 100 - 500 ampérov.

Ďalšou úlohou tohto vynálezu je vyvinúť výkonovú tlmivku pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd, ako je definované, ktorá neprodukuje žiadne inílexné body a nespôsobuje kmitanie prívodu energie pri zmene rýchlosti napájania alebo pri zmene dĺžky oblúka.

Ďalšou úlohou tohto vynálezu je vyvinúť výkonovú tlmivku pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd, ako je definované, ktorá nemá žiadne oblasti nelinearity a môže pracovať v širokom rozsahu zváracieho prúdu bez nasýtenia.

Inou úlohou tohto vynálezu je vyvinúť výkonovú tlmivku pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd, ako je definované, ktorá má všeobecne priamy vzťah medzi prúdom a indukčnosťou v širokom rozsahu zváracieho prúdu a spôsob riadenia indukčnosti vo výstupnom obvode elektrickej oblúkovej zváračky na jednosmerný prúd použitím tejto tlmivky.

Ďalšou úlohou tohto vynálezu je vyvinúť výkonovú tlmivku pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd a spôsob jej použitia, ako je definované, ktorá umožňuje vysokú indukčnosť pri nízkych rýchlostiach napájania, pričom sa neprechádza z jednej saturačnej krivky na inú saturačnú krivku tlmivky.

Ďalšou úlohou tohto vynálezu je vyvinúť výkonovú tlmivku pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd, ktorá má vzduchovú medzeru v tvare kosoštvorca, určenú na riadenie vzťahu prúd - indukčnosť.

Uvedené úlohy boli splnené tým, že v súlade s predmetom tohto vynálezu bola vyvinutá výkonová tlmivka pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd s induktorovým jadrom s vysokou priepustnosťou, ktorá má aspoň jednu medzeru, vytvorenú medzi prvým a druhým pólovým nadstavcom a ohraničenú prvými a druhými koncovými plochami pólových nadstavcov, pričom prvé a druhé koncové plochy sú ohraničené okrajovými oblasťami, priliehajúcimi k vonkajšej strane jadra.

Tak prvé koncové plochy, ako aj druhé koncové plochy majú tvar písmena V vo svojej medziľahlej oblasti medzi okrajovými oblasťami a každá má vrchol, pričom prvé koncové plochy a druhé koncové plochy vytvárajú medzi sebou medzeru, ktorej šírka sa plynulé zmenšuje cez prierez jadra aspoň od jednej maximálnej hodnoty aspoň k jednej minimálnej hodnote.

Medzera má výhodne súmerný prierez pozdĺž jadra.

Vo výhodnom uskutočnení má medzera približne kosoštvorcový tvar prierezu pozdĺž jadra.

Medziľahlé oblasti na vonkajšej strane pozdĺžnej osi medzery ležia výhodne bližšie k prvej okrajovej oblasti ako k druhej okrajovej oblasti.

Prvá a druhá-koncová plocha sú výhodne v kontakte vo svojich okrajových oblastiach.

Medzera je výhodne vyplnená materiálom s nízkou priepustnosťou.

Výkonová tlmivka podľa tohto vynálezu výhodne obsahuje vinutie pre zvárací prúd, pričom vinutie a jadro sú dimenzované na zabránenie saturácie zváracím prúdom s veľkosťou aspoň 100 A.

Výkonová tlmivka pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd podľa tohto vynálezu rieši problémy s váhou, náklady a nezrovnalosti v zváraní, vznikajúce pri veľkej tlmivke s pevnou vzduchovou medzerou alebo pri malej tlmivke so stupňovitou vzduchovou medzerou. Podľa tohto vynálezu má výkonová tlmivka pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd vysoko priepustné jadro s plochou tvaru prierezu s dvoma vzdialenými okrajovými oblasťami a so vzduchovou medzerou, kde vzduchová medzera má stupňovito zbiehavú šírku pre aspoň časť vzdialenosti medzi dvoma okrajovými oblasťami. Tak sa vzduchová medzera stupňovito zväčšuje od okrajových oblastí. V preferovanom riešení má vzduchová medzera tvar kosoštvorcový, stupňovito sa zväčšujúci od okrajových oblastí do stredovej časti jadra.

Táto technológia kosoštvorcového jadra výkonovej tlmivky pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd vytvára indukčnosť vo výstupnom obvode, ktorá sa stupňovito mení v rozsahu prúdu v nepriamom pomere so zváracím prúdom. So zvyšovaním zváracieho prúdu sa znižuje plynulé indukčnosť bez akéhokoľvek prerušovania alebo skokov.

Tým sa zvárací prúd neocitne nikdy na saturačnom bode pre výkonovú tlmivku alebo nepracuje na saturačnom ohybe. Nedochádza na žiadne kmitanie zváracieho prúdu.

Tento vynález produkuje robustnú zváračku, ktorá môže ovládať zmeny súvisiace so zmenou dĺžky oblúka až o 5 - 10 voltov, pričom tieto zmeny nespôsobia nestabilitu oblúka. Tak tlmivka umožňuje riadenie prúdu v širokom rozsahu zváracieho prúdu bez kmitania alebo bez potreby väčšej výkonovej tlmivky.

Ďalším aspektom tohto vynálezu je, že výkonová tlmivka obsahuje vysoko priepustné jadro so vzduchovou medzerou, vymedzené prvým a druhým pólovým nadstavcom, ktoré sú ukončené v prvej a druhej ploche a obrátené proti sebe. Každá z týchto plôch má dve od seba vzdialené okrajové oblasti s medziľahlou plochou s protiľahlými plochami, zbiehajúcimi sa od medziľahlej plochy smerom k obidvom okrajovým oblastiam plôch a tvoriacimi špecifický tvar prierezu vzduchovej medzery. Tento tvar prierezu je prednostne kosoštvorcový; môže ale byť tiež oválny alebo iný krivočiary tvar, kde dochádza na postupné zmeny v indukčnosti so zmenami v zváracom prúde.

Pri preferovanej vzduchovej medzere kosoštvorcového tvaru je meziľahlá plocha v strede pólových nadstavcov; meziľahlá plocha môže byť ale bližšie k jednej z protiľahlých plôch. To ponúka nerovnostranný kosoštvorec.

V súvislosti s ďalším aspektom vynálezu môže mať medzera tvar, ktorý sa zbieha od jednej okrajovej oblasti protiľahlých plôch k druhej okrajovej oblasti protiľahlých plôch. To umožňuje vzduchová medzera v tvare trojuholníka.

Výsledkom všetkých týchto konfigurácií je tlmivka, kde sa indukčnosť postupne mení s výstupným prúdom zváračky, pričom nasýtenie medzi susednými plochami nie je príčinou vzniku inflexných bodov, ktoré môžu spôsobiť kývanie alebo kmitanie zváračky pri určitých rýchlostiach napájania a dĺžkach oblúka.

Ďalším aspektom tohto vynálezu je spôsob riadenia indukčnosti výstupného obvodu elektrickej oblúkovej zváračky na jednosmerný prúd, prevádzkované v danom rozsahu zváracieho prúdu, kde zvárací prúd prechádza do medzery medzi elektródou a obrobkom.

Tento spôsob zahŕňa:

opatrením induktora so všeobecne konštantnou indukčnosťou v rozsahu prúdu na nabíjanie kondenzátora, spojeného paralelne so zvarovou medzerou alebo oblúkom;

opatrenie výkonovej tlmivky s indukčnosťou, ktorá sa postupne mení v rozsahu prúdu; pripojenie tlmivky v rade s medzerou alebo oblúkom a medzi oblúkom a kondenzátorom.

Podľa tohto spôsobu sa indukčnosť mení vo všeobecnej priamke, nepriamo úmerne k zváraciemu prúdu, takže so zvyšovaním zváracieho prúdu sa znižuje postupne indukčnosť podľa všeobecnej priamky. To je optimálny vzťah pre oblúkové zváranie. Všeobecná priamka zahŕňa tiež konkávny alebo konvexný lineárny vzťah, takže nenastáva žiadny inflexný bod pozdĺž krivky ako pri stupňovitých vzduchových medzerách.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude v ďalšom podrobnejšie objasnený na príkladoch jeho konkrétneho uskutočnenia, ktorých opis bude podaný s prihliadnutím k priloženým obrázkom výkresov, kde:

obr. 1 znázorňuje schému zapojenia oblúkovej zváračky na jednosmerný prúd s výstupným obvodom, využívajúcu tento vynález;

obr. 2 znázorňuje schému štandardného predchádzajúceho typu výkonovej tlmivky pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd;

obr. 3 znázorňuje graf prúd - indukčnosť, znázorňujúci saturačné krivky na rôzne vzduchové medzery používané pri predchádzajúcom type výkonovej tlmivky, znázornenej na obr. 2;

obr. 4 znázorňuje schému výkonovej tlmivky pre oblúkovú zváračku, navrhnutú na odstránenie problémov pri predchádzajúcom type tlmivky, znázornenej na obr. 2;

obr. 5 znázorňuje graf prúd - indukčnosť, znázorňujúci saturačnú krivku pre tlmivku, znázornenú na obr. 4; obr. 6 znázorňuje pohľad na výkonovú tlmivku na jednosmerný prúd, konštruovanú podľa tohto vynálezu; obr. 7 znázorňuje graf prúd - indukčnosť pre návrh podľa tohto vynálezu, ako je znázornené na obr. 6;

obr. 8, obr. 9 a obr. 10 znázorňujú čiastkové pohľady na jadro a vzduchové medzery v tvare podľa tohto vynálezu;

obr. 11 znázorňuje graf prúd - indukčnosť, podobný obr. 7, znázorňujúci prevádzkovú krivku pre návrhy podľa tohto vynálezu, znázornené na obr. 8 až obr. 10;

obr. 12 a obr. 13 znázorňujú čiastkový pohľad na jadro tlmivky, znázorňujúci vzduchové medzery v tvaroch, ktoré sú modifikáciami návrhov podľa tohto vynálezu, znázornených na obr. 8 až obr. 10;

obr. 14 znázorňuje čiastkový pohľad na jadro elektródy konštruovanej podľa tohto vynálezu, kde preferovaný kosoštvorcový tvar vzduchovej medzery je získaný dvoma časťami jadra, ktoré sa vzájomne dotýkajú a sú pevne spojené.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je znázornená elektrická oblúková zváračka 10 na jednosmerný prúd, umožňujúca vytvárať zvárací prúd minimálne okolo 50 ampérov a v hodnotách 200 - 1 000 ampérov. Napájači zdroj 12, znázornený ako zdroj jednofázového združeného napätia, je nasmerovaný cez transformátor 14 k usmerňovaču 16. Usmerňovač 16 by mal byť ale poháňaný trojfázovým zdrojom energie, aby vytváral jednosmerné napätie.

V súlade so štandardnou praxou je kondenzátor 20 s veľkosťou okolo 20 K -150 K mikrofaradov nabíjaný induktoTom 22 s veľkosťou asi 20 mH. Usmerňovač 16 nabíja kondenzátor 20, ktorý udržuje napätie cez oblúkovú medzeru a medzi elektródou 30 od napájača 32 a obrobkom 34. Na udržiavanie rovnomerného toku prúdu cez oblúkovú medzeru a slúži pomerne veľká výkonová tlmivka 50 vo vstupnom obvode medzi kondenzátorom 20 a medzerou alebo oblúkovou medzerou a.

Vynález sa týka konštrukcie a prevádzky výkonovej tlmivky 50 na jednosmerný prúd, ako je najlepšie znázornené na obr. 6.

Skôr bola výkonová tlmivka veľká, ako je znázornené na obr. 2, kde výkonová tlmivka 100 má vysoko závislé jadro 102 so vzduchovou medzerou g, vymedzenou medzi dvoma protiľahlými plochami 104 a 106.

Vysoké hodnoty prúdu vyžadujú veľké drôty na vinutie 110. Na získanie vysokej indukčnosti je potrebný vysoký počet závitov. Veľký prierez jadra 102 má brániť nasýteniu. Tlmivka 100 je preto veľká, ťažká a drahá.

Zmenou šírky medzery g medzi plochami 104 a 106 je jadro 102 nasýtené vysokým zváracím prúdom vo vinutí 110, ako ukazujú saturačné krivky grafu na obr. 3. Keď je vzduchová medzera g relatívne malá pre danú tlmivku, vytvára sa vysoká indukčnosť; ale pri nízkom zváracom prúde sa jadro nasýti. Toto je znázornené na saturačnej krivke 120. So zväčšovaním šírky medzery g sa znižuje indukčnosť a saturačný prúd sa zvyšuje.

Tento vzťah zväčšenej veľkosti medzery je udávaný saturačnými krivkami 122,124 a 126. Každá zo saturačných kriviek má saturačné ohyby alebo body 120a, 122a, 124a, respektíve 126a.

Na prevádzku oblúkovej zváračky 10 s pevnou vzduchovou medzerou, ako je zobrazené na obr. 2, sa musí zvoliť saturačná krivka, vyhovujúca požadovanému zváraciemu prúdu. Na vytváranie tak vysokej indukčnosti, ako aj vysokého rozsahu prúdu, sa musí zväčšiť vinutie 10 a musí sa zvýšiť veľkosť jadra. To drasticky zvýši veľkosť a váhu tlmivky. Pri znížení váhy a veľkosti tlmivky má saturačná krivka nižší saturačný prúd, čo spôsobuje chybnú prevádzku oblúkovej zváračky na striedavý prúd.

Na odstránenie problémov spojených s výkonovou tlmivkou, ktorá má pevnú medzeru na riadenie prúdu vo výstupnom obvode oblúkovej zváračky na jednosmerný prúd, bolo navrhnuté použitie tlmivky, znázornené na obr. 4.

Tlmivka 200 obsahuje vysoko priepustné jadro 202 so vzduchovou medzerou 210. Pri tejto tlmivke je vzduchová medzera stupňovitá s veľkou medzerou 212 a malou medzerou 214, vytvorenou pridaním malého pólového nadstavca 216. Keď prúd, prekračujúci hodnotu 100 - 500 ampérov, prechádza vinutím 220, indukčnosť sleduje saturačnú krivku vo dvoch častiach, ako ukazuje obr. 5. Táto nelineárna krivka zahŕňa prvú časť 230, použitú do nasýtenia malej medzery 214, a potom druhú časť 232, použitú do nasýtenia veľkej medzery 212. Tieto dve 230 a 232 časti tvoria účinný vzťah prúd - indukčnosť, vyjadrený prerušovanou čiarou 240.

Tento obrátený pomer prúd - indukčnosť je v zváraní elektrickým oblúkom veľmi užitočný. Krivka pozostávajúca z dvoch častí vyhovuje prevádzke tak pri nízkom prúde, ako pri vysokom prúde. Je tu ale strmý saturačný ohyb 232a, ktorý je príčinou inflexného bodu 242. Pri prevádzke oblúkovej zváračky podľa prerušovanej čiary 240 spôsobí inflexný bod 242 kmitanie, keď sa zmení rýchlosť napájania alebo dĺžka oblúka, alebo napätie oblúka. Dochádza na kývanie v oblasti inflexného bodu 242, ktoré znižuje účinnosť navrhovanej stupňovitej vzduchovej medzery, ako je znázornené na obr. 4.

Tlmivka 50 na obr. 1 zahŕňa preferovaný návrh tohto vynálezu, ako je zobrazené na obr. 6 až obr. 8.

Jadro 52 z materiálu s vysokou priepustnosťou má prierez taký veľký, aby zabránil nasýteniu pri prúde nad 50 ampérov a hlavne nad 100 - 500 ampérov. Protiľahlé plochy 54, 56 jadra 52 sú medzi vzdialenými okrajovými oblasťami 54a, 54b a 56a, 56b. Príslušné prične vzdialené okrajové oblasti sú obrátené proti sebe a poskytujú pomerne malú vzduchovú medzeru, prípadne žiadnu medzeru. Stredová plocha medzi plochami 54, 56 vytvára veľkú vzduchovú medzeru 58. Vzduchová medzera 58 kosoštvorcového tvaruje medzi vzdialenými okrajovými oblasťami plôch 54, 56 a je vymedzená časťami 54c, 54d plochy 54 a časťami 56c, 56d plochy 56. Tieto časti sa vzájomne rozbiehajú od maximálnej vzduchovej medzery na vrchole 54e a vrchole 56e vzduchovej medzery kosoštvorcového tvaru.

Vinutie 60, ktoré má takú veľkosť, aby unieslo zvárací prúd, a počet závitov, aby dosiahlo požadovanú indukčnosť, vedie zvárací prúd okolo jadra 52.

Použitím vzduchovej medzery kosoštvorcového tvaru, ako ukazuje obr. 6, s jadrom vybranej veľkosti a počtu závitov, sa dosiahne krivka 70 vzťahu prúd - indukčnosť, zobrazená na obr. 7. Krivka 70 predstavuje ideálny vzťah prúd - indukčnosť na zváranie elektrickým oblúkom, keď prúd postupuje od 20 ampérov na vysokú úroveň, prekračujúcu 200 ampérov, a často presahuje aj 500 - 1 000 ampérov.

Ako ukazuje obr. 8, malá vzduchová medzera na okrajových oblastiach 54a, 56a a 54b, 56b má tendenciu nasýtenia pri nízkych hodnotách prúdu. Pri vysokých hodnotách začne tlmivka sýtiť extrémne veľkú vzduchovú medzeru. Ako udávajú šípky, nasýtenie jadra tokom cez vzduchovú medzeru kosoštvorcového tvaru by nasýtilo menšie medzery v pozícii a, ale nepokračovalo by hore z bodov b, c, d. Vrchol vzduchovej medzery kosoštvorcového tvaru sa zvolí tak, aby bránil nasýteniu pri maximálnom zváracom prúde. Je tu teda priamočiary vzťah medzi prúdom a indukčnosťou, ktorý je postupný a plynulý vďaka použitiu vzduchovej medzery kosoštvorcového tvaru.

Ďalšie dva návrhy, používajúce preferované kosoštvorcové vzduchové medzery, sú znázornené na obr. 9 a obr. 10. Na obr. 9 majú pólové nadstavce 300 a 302 jadra 52 protiľahlé plochy 304, 306, ktoré sú oblúkového tvaru a vytvárajú oválnu alebo eliptickú vzduchovú medzeru. Táto vzduchová medzera obsahuje malé vzduchové medzery v okrajových oblastiach 310, 312 a veľkú stredovú vzduchovú medzeru 314. Tento návrh podľa vynálezu dáva lineárnu krivku 72, ktorá je mierne konkávna, ako je schematicky znázornené na obr. 11.

Všeobecne lineárnu, ale konvexnú krivku 74 tvorí návrh podľa vynálezu, znázornený všeobecne na obr. 10, kde jadro 52 obsahuje pólové nadstavce 320 a 322 s protiľahlými plochami 324, respektíve 326. Tieto plochy sú krivočiare s malými vzduchovými okrajovými oblasťami 330 a 332, oddelenými zväčšenou vzduchovou medzerou 334 v stredovej časti.

Ako je zrejmé, návrhy podľa vynálezu postupne menia šírku vzduchovej medzery od stredu jadra k vonkajším okrajovým oblastiam jadra. Optimálnou aplikáciou návrhu tohto vynálezu je kosoštvorcový tvar vzduchovej medzery, ako je najlepšie znázornené na obr. 6 a obr. 8.

Oválna vzduchová medzera na obr. 9 a krivočiara vzduchová medzera na obr. 10 tiež poskytujú relatívne rovnú, inverzne proporcionálnu krivku vzťahu medzi prúdom a indukčnosťou veľkého prúdu, riadeného tlmivkou 50, používanou v zváračke na jednosmerný prúd, ako je znázornené na obr. 1.

V preferovaných návrhoch podľa vynálezu sa vzduchová medzera stupňovito zbieha a je symetrická vzhľadom na jadro. Je možné vytvoriť konfiguráciu asymetrickej vzduchovej medzery, ako ukazuje obr. 12 a obr. 13.

Na obr. 12 obsahuje jadro 52a tlmivky 50 pólové nadstavce 350 a 350 s protiľahlými plochami, ktoré majú zbiehavé koncové plochy 360,362 a 364,366. Tie vymedzujú oblasť veľkej vzduchovej medzery 338, ktorá je mierne odsadená od stredu jadra.

Iná konfigurácia asymetrickej vzduchovej medzery je znázornená na obr. 13, kde jadro 52b obsahuje pólové nadstavce 370, 372 so šikmou koncovou plochou 374 a priamou koncovou plochou 376. Vzduchová medzera, znázornená na obr. 13, je tiež vytvorená tvarujúcim pólovým nadstavcom 370 s rovnou kolmou plochou, ktorá ju ale nakláňa proti pólovému nadstavcu 372. Tieto konštrukcie tvoria vzduchovú medzeru s malou časťou na ľavej strane a veľkou časťou na pravej strane. Tieto dve asymetrické vzduchové medzery podávajú lepšie výsledky ako stupňovitá vzduchová medzera 210 na obr. 4; nedosahujú ale požadovaný účinok, znázornený na obr. 11, vytvorený konštrukciou symetrickej vzduchovej medzery podľa návrhu na obr. 8 až obr. 10.

V praxi má tlmivka 50 jadro, znázornené na obr. 14. Medzi pólovými nadstavcami 402,404 je symetrická vzduchová medzera 400 kosoštvorcového tvaru s bočnými opornými časťami 406, 408, ktoré sa dotýkajú a vymedzujú stredovú vzduchovú medzeru 400 s malými časťami medzery 412, 414 postupne sa zväčšujúcou na veľkú časť medzery 414. K pólovým nadstavcom 402, 404 je pripojený pásik 420 pomocou kolíkov 422, 424. Vzduchová medzera 400 má kosoštvorcový tvar, kde vzduchová medzera je veľká na vrchole alebo strede a zmenšuje sa smerom k obidvom okrajovým oblastiam jadra. Táto vzduchová medzera kosoštvorcového tvaru dáva všeobecne priamu čiaru, inverzne proporcionálny vzťah medzi prúdom a indukčnosťou, ktorý je optimálny na zvárame elektrickým oblúkom. Tlmivka určená na praktické použitie môže byť vyplnená pórovitým materiálom s nízkou priepustnosťou.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Výkonová tlmivka pre oblúkovú zváračku na jednosmerný prúd s induktorovým jadrom s vysokou priepustnosťou, ktorá má aspoň jednu medzeru, vytvorenú medzi prvým a druhým pólovým nadstavcom a ohraničenú prvými a druhými koncovými plochami pólových nadstavcov, pričom prvé a druhé koncové plochy (54, 304, 324, 360, 364, 374; 56, 306, 326, 362, 366, 376) sú ohraničené okrajovými oblasťami (54a, 54a, 56a, 56b, 310, 312, 330, 332), priliehajúcimi k vonkajšej strane jadra (52), vyznačujúca sa t ý m , že tak prvé koncové plochy, ako aj druhé koncové plochy majú tvar písmena V vo svojej medziľahlej oblasti medzi okrajovými oblasťami a každá má vrchol (54e, 56e), pričom prvé koncové plochy (54, 304, 324, 360, 364, 374) a druhé koncové plochy (56, 306, 326, 362, 366, 376) vytvárajú medzi sebou medzeru (58, 314, 334, 338, 400), ktorej šírka sa plynulé zmenšuje cez prierez jadra (52) aspoň od jednej maximálnej hodnoty aspoň k jednej minimálnej hodnote.
2. 2. Výkonová tlmivka podľa nároku 1,vyznačujúca sa tým, že medzera (58, 314, 334, 414) má súmerný prierez pozdĺž jadra.
3. 3. Výkonová tlmivka podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že medzera (58, 414, 338) má približne kosoštvorcový tvar prierezu pozdĺž jadra.
4. 4. Výkonová tlmivka podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 3, vyznačujúca sa tým, že medziľahlé oblasti na vonkajšej strane pozdĺžnej osi medzery ležia bližšie k prvej okrajovej oblasti ako k druhej
5. 5 okrajovej oblasti.

   5. Výkonová tlmivka podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 4, vyznačujúca sa tým, že prvá a druhá koncová plocha (410, 412) sú v kontakte vo svojich okrajových oblastiach (406,408).
6. 6. Výkonová tlmivka podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 5, vyznačujúca sa tým, že medzera je vyplnená materiáíom s nízkou priepustnosťou.
7. 10 7. Výkonová tlmivka podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 6, vyznačujúca sa tým, že obsahuje vinutie pre zvárací prúd, pričom vinutie a jadro sú dimenzované na zabránenie saturácie zváracím prúdom s veľkosťou aspoň 100 A.