SU1255333A1 - Источник питани дл электродуговой сварки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области дуговой сварки и, в частности, к универсальным одно- или многопостовым источникам питани  дл  различных способов сварки на посто нном токе.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварного соединени  и расширение области применени  полупроводниковых ключевых источников на процесс механизированной сварки в среде зашитных газов путем создани  источника с посто нным заданным коэффициентом пульсаций тока при изменении среднего значени  сварочного тока в широких пределах во времени или под воздействием других параметров режима сварки, а также повышение надежности и снижение уровн  шума дуги.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого источника питани ; на фиг. 2 - примеры реализации отдельных блоков предлагаемого устройства; на фиг. 3 - временные характеристики сварочного тока ICB. и напр жени  задани  из. на входе компаратора; на фиг. 4 - временные характеристики сварочного тока 1св. и напр жени  дуги Уд. при аргонодуговой сварке (а) и механизированной сварке в зашитных газах (б); на фиг. 5 - примеры исполнени  источника с несколькими регул торами тока.

Источник питани  (фиг. 1) содержит неуправл емый сварочный выпр митель 1 и один или несколько регул торов сварочного тока. Регул тор 2 сварочного тока содержит силовой полупроводниковый ключ 3, шунт 4, дроссель 5, диод (или диоды) 6 обратного тока, блок 7 управлени  замыканием и размыканием полупроводникового ключа, компаратор 8, переключатель 9 уровней , соедин юший задатчики максимального 10 и минимального 11 уровней тока с входом компаратора, и задатчик 12 среднего значени  сварочного тока. Регул тор сварочного тока подключен к сварочному электроду 13 и изделию 14. Контрольными точками схемы  вл ютс  точки 15-19.

Блок-задатчик 12 в простейшем случае представл ет собой потенциометр 20 (фиг. 2) с которого снимаетс  потенциальный сигнал задани , пропорциональный среднему сварочному току

Ua.cp.S Icp.

Применительно к источнику дл  аргонодуговой сварки блок 12 представл ет собой временной программатор Оз.ср., обеспечивающий заданный закон изменени  Icp.( плавное нарастание и спадание тока, импульсные режимы и другие программы. Применительно к источнику питани  дл  механизированной сварки в зашитных газах UJ.CP. представл ет собой усиленную и сглаженную разность сигналов сигнала введенного дополнительно в схему задатчика среднего значени  напр жени  дуги US.H. и сигнала обратной св зи по напр жению дуги UH., снимаемого до дроссел  5 в точках 15 и 18 (фиг. 1). Такое

исполнение задатчика 12 позвол ет получить жесткие внешние характеристики или полого- падаюшие характеристики требуемой крутизны .

В отдельных случа х из.ср. может быть сигналом, снимаемым с аналого-цифро вого преобразовател  электронной вычислительной машины.

Блок 11 может быть выполнен на резистив- ном делителе 21, 22 и резисторе 23. 0 Блок 10 может быть выполнен на операционном усилителе 24 и резисторах 25-28 (фиг. 2).

Блок 9 может быть выполнен на транзисторах 29 и 30, диодах 31 и 32, резисто- 5 pax 33 и 34 и схеме 35 инвертировани  сигнала.

Регул тор 2 тока имеет входной зажим - одну из контрольных точек 16, выходной зажим 19 и общий зажим 15. Зажимами 15 и 16 регул тор подключен к зажимам (-+-) и 0 (-) сварочного выпр мител  1; зажимами

15и 19 - к сварочному электроду 13 и изделию 14. Пол рность электрода и издели  может быть выбрана в зависимости от вида сварки. К зажиму 15 подключен анодный вывод диодов 6 обратного тока; к заж:иму

16- один из выводов полупроводникового ключа 3. Объединенные между собой второй вывод полупроводникового ключа 3 и катодный вывод диодов 6 подсоединены к ветви шунт 4 - дроссель 5 - сварочный электрод

0

13.

К цепи управлени  полупроводникового ключа 3 подсоединен выход блока 7 управлени  замыканием и размыканием полупроводникового ключа. К входу блока 7 подключен выход компаратора 8. К входу компаратора подключен шунт 4 и переключатель 9 уровней, к которому подключены задатчики максимального 10 и минимального 11 уровней тока. К входам задатчиков 10 и 11 подключен задатчик 12 среднего значени  сварочного тока. Логический вход переключател  9 соединен с выходом компаратора 8.

Устройство работает следующим образом. Блок 7 управлени  работой полупроводникового ключа под воздействием команды с выхода компаратора управл ет переключателем ключа 3. Наличие «открываюшего или «закрывающего сигнала на выходе компаратора 8 определ етс  соотношением сигналов на его входах: сигнала обратной св зи по сварочнму току UT (фиг. 1), сниQ маемого с щунта 4, и сигнала задани  сварочного тока. Последний имеет два уровн , задаваемые задатчиками 10 и 11; максимальный из.макс. и минимальный US.MHH..

Оба уровн  тока св заны с сигналом

задани  среднего тока из.ср., снимаемого с

5 задатчика 12, и с выбранным коэффицициентом пульсации тока р следующими

соотношени м:

из.макс. (14- Р) из.ср.; из.ми„. (1--Й) Uj.cp .

В каждый момент времени на вход компаратора поступает только один из этих сигналов, причем замкнутому состо нию ключа 3 соответствует максимальный уровень задани , а разомкнутому - минимальный . Переключение уровн  сигнала задани  производитс  переключателем 9 уровн  по команде с компаратором 8.

При замыкании полупроводникового ключа 3 сварочный ток 1св. нарастает (фиг. 3) до величины 1макс., соответствующей максимальному (дл  заданных среднего тока 1ср.), и коэффициента пульсаций Р) уровню напр жени  задани  из.накс. на входе компаратора 8. При достижении сварочным током значени  1макс. сигнал обратной св зи UT с шунта сравниваетс  с сигналом из.маю., компаратор переключаетс  и блок 7 управлени  работой полупроводникового ключа размыкает ключ 3. Одновременно с выхода компаратора поступает команда на переключатель 9 уровн , и на вход компаратора поступает сигнал задани  минимального уровн  тока US.MHH.. Сварочный ток icB., поддерживаемый энергией дроссел  5, спадает через диод 6 до величины Ьин.. В момент сравнени  сигнала задани  и обратной св зи UT происходит переключение компаратора, полупроводниковый ключ 3 замыкаетс  и на вход компаратора поступает сигнал задани  максимального уровн 

сварочного тока из.макс.

Далее цикл повтор етс .

При изменении среднего тока Ьр. (Us.cp.) во времени или под воздействием другого параметра по тому же закону измен ютс 

и линейные функции .) (l-f-p)U3.cp. и

из.. (1-p)U3.cp. и, следовательно, по тому же закону измен ютс  токи Ьакс и 1мин.. Частота и скважность пульсации сварочного тока при этом могут измен тьс  в широких пределах в зависимости от напр жени  дуги, напр жени  сети и других факторов, однако коэффициент пульсаций тока сохран етс  посто нным.

Применительно, например, к аргонодуго- вой сварке, задатчик 12 среднего сварочного тока может быть выполнен как временный программатор напр жени  задани  из.ср. среднего сварочного тока, обеспечивающий требуемый цикл аргонодуговой сварки (нарастание и спадание тока - ti) и t4 (фиг. 4а), длительности импульсов - t2, iz , i-i. и пауз - ta, ts , величину среднего тока при импульсах и паузах). Огибающие сварочного тока Ьв. - максимальный Inaxc. и минимальный Ьин. уровни тока измен ютс  по тому же закону, что и Ьр.. Коэффициент пульсаций при этом сохран етс  посто нным.

Применительно к механизированной сварке в среде защитных газов дл  получени  жестких или пологопадающих внешних характеристик в задатчик 12 вводитс  дополнительный задатчик среднего значени 

напр жени  дуги из.н. и сигнал обратной св зи по напр жению дуги UH., снимаемый до дроссел  5 в точках 15 и 18 (фиг. 1).

При этом задатчик 12  вл етс  усилителем и сглаживающим фильтром разностного сигнала Уз.н. UH., обеспечивающим изменение среднего сварочного тока при жест- ких или пологопадающих внещних характеристиках требуемой крутизны. На фиг. 46 показано изменение во времени напр же0 ни  дуги и и сварочного тока JOB при капельном коротком замыкании дуги при механизированной сварке в газах. Ввиду того, что напр жение в точках 18 и 19 поддерживаетс  посто нным, средний сварочный

5 ток при коротком замыкании дугового промежутка растет по закону экспоненты, определ емой параметрами дроссел  5. Огибающие сварочного тока Ьакс. и 1мин. повтор ют закон изменени  среднего тока Ьр.; коэффициент пульсаций остаетс  посто н0 ным. После окончани  короткого замыкани  происходит спад токов.

На фиг. 5 представлены варианты исполнени  источника с несколькими регул торами тока - 2i. 22,...,2л. Источник может питать п независимых сварочных постов (сварочный электрод 13, изделие 14), каждый через свой регул тор (фиг. 5а). Режим работы каждого поста задаетс  своим постовым задатчиком 12 среднего сварочного тока.

0 Задатчик 12 может быть общим на всех сварочных постах (фиг. 56). В этом случае на всех сварочных постах поддерживаетс  одинаковый режим сварки и одинаковое качество кривой сварочного тока; некоторые отклонени  могут быть св заны с разбросом параметров элементов регул торов.

Регул торы, управл емые общим задатчиком 12, в каждом из которых гарантируетс  определенна  величина Ьр. и качество кривой тока (А const), могут быть включены параллельно на общую нагрузку - сварочную дугу (фиг. 5в). При этом в нагрузке суммируютс  токи всех регул торов , а из-за разбросов параметров регул торов увеличиваетс  частота пульсаций суммарного тока.

По сравнению с известным в предлагаемом устройстве гарантируетс  заранее заданное качество кривой сварочного тока (Р const), что делает возможным широкую автоматизацию процесса сварки от предлагаемого устройства. При этом обеспечива0 етс  удобство эксплуатации источника, так как по технологическим рекомендаци м (картам) можно задавать величину или программу изменени  одного (основного) параметра режима сварки - среднего значени  сварочного тока при выбранном коэф5 фициенте пульсаций, а дополнительные параметры - максимальный и мин-имальный токи, получаютс  автоматически. Кроме того, однопостовый источник может быть

выполнен на «модульном принципе, где каждый модуль представл ет собой законченный регул тор тока с заданнымн параметрами . При этом существенно увеличиваетс  надежность источника питани  так как выход из стро  одного модул  не приводит к остановке всего источника; каждый модуль строитс  на небольшую мощность с учетом возможностей существующих полупроводниковых ключевых приборов, без необходимости их содинени  дл  параллельной работы в блоке 3 единого мощного регул тора. За счет увеличени  частоты пульсаций выходного тока может быть снижен шум

U,Cp Lcp

Г

т ги, так как частота пульсаций суммарного тока может быть подн та выше звуковой частоты.

Ввиду того, что в предлагаемом устройстве регул тор тока работает на повышенной частоте, масса дроссел  и всего устройства сравнительно небольшие.

Таким образом, предлагаемое устройство универсально (один или несколько постов; различные виды сварки), обеспечивает хорошие сварочные свойства и имеет малую материалоемкость.

UT U.MaKc()Uj.f д

Ьх

Фиг. 2

и макс

и

Змин

Фиг.З

-IcS

3

Ua

Claims (3)

1. ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ, состоящий из неуправляемого сварочного выпрямителя и η регуляторов сварочного тока, каждый из которых содержит силовой полупроводниковый ключ, блок управления ключа, диоды обратного тока, дроссель, шунт, компаратор и блок задания сварочного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварочного соединения путем обеспечения постоянства заданного коэффициен та пульсаций при изменении среднего значения сварочного тока, блок задания выполнен в виде трех взаимосвязанных задатчиков среднего, максимального и минимального токов и снабжен переключателем, соединяющим задатчики максимального и минимального уровней тока с входом компаратора, причем выход компаратора соединен с блоком управления ключа и через указанный переключатель со своим входом.

2. Источник по π. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем перехода на механизированную сварку в среде защитных газов, задатчик среднего тока выполнен в виде сглаживающего фильтра, усилителя и задатчика среднего напряжения дуги, при этом вход задатчика среднего тока соединен с одной из клемм выпрямителя и с точкой соединения шунта и дросселя.

3. Источник по π. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения уровня шума дуги^ η регуляторов сварочного тока соединены параллельно и подключены к выходным клеммам выпрямителя.

фиг. 1

о S’ О / О ч J

SU „„1255333