SU1268337A1 - Устройство дл сварки магнитоуправл емой дугой - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  сварки, в частности устройств питани  электродуговых плазматронов с магнитным управлением дугой. Цель изобретени  повьшение КПД и обеспечение возможности управлени  электрическими характеристиками дуги. Устройство содержит источник питани , две катушки магнитной системы управлени  перемещением дуги, задающий генератор, тиристоры, конденсаторы и тиристорные мосты. В зоне горени  дуги формируетс  поперечное вращающеес  магнитное поле (ВМП) - столб дуги вращаетс  по кругу. Поскольку БМП создаетс  током дуги, его индукци  пропорциональна току дуги. Чем больше индукци , тем больше напр жение с на дуге, т.е. формируетс  восход ща  вольт-амперна  характеристика дуги. Измен   частоту задающего генератора , а следовательно, и частоту переключени  катушек, обеспечивают изменение скорости вращени  магнитного пол  в зоне горени  дуги и тем самым Ь возможность управлени  электричеса кими параметрами дуги. 3 ил. 00 Од 00

Description

Изобретение относитс  к электросварочной технике, а более конкретно к устройствам питани  электродуговых плазмотронов с магнитным управлением дугой.

Цель изобретени  - повышение КПД и обеспечение возможности управлени  электрическими характеристиками дуги

На фиг. 1 приведена принципиальна  электрическа  схема устройства дл  сварки магнитоуправл емой дугой; на фиг. 2 - электродуговой канал со схематичным изображением взаимного расположени  катушек, поперечный разрез; на фиг. 3 - временные диаграммы управл ющих импульсов на тиристорах и токов через катушки.

Устройство дл  сварки магнитоуправл емой дугой (фиг. 1) содержит электрическую цепь питани  из последовательно включенных электродуговой горелки (или плазмотрона), имеющей электрод (катод 1) и второй электрод - сопло, источника 2 посто нного напр жени  и электрической схемы, состо щей из двух параллельных ветвей , В первую ветвь вход т тиристор 3 и последовательно с ним соединенный тиристорный мост из управл емых вентилей - тиристоров 4-7, в диагональ которого со стороны переменного тока включена катушка 8 магнитного управлени . Втора  ветвь состоит из тиристора 9, соединенного последовательно с тиристорным мостом из вентилей 10-13, в диагональ которого аналогично включена втора  катушка 14 магнитного управлени . Между электродами тиристоров 3и 9, подсоединенными к тиристорным мостам (на фиг. 1 катодами), включен конденсатор 15. Управл ющие электроды тиристоров соединены с выходами системы 16 управлени , соединенной с выходом задающего генератора 17. Оси катушек 8 и 14 пересекаютс  на оси разр дного канала18 (фиг, 2) под пр мым углом. Магнитное поле, созданное катушками, воздействует на столб дуги 19, который в результате совершает вращательное движение по круговой траектории 20.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждают тем или иным способом электрическую дугу в горелке, запуска  одновременно задающий генератор 17 и систему 16 управлени . Ток

электрической дуги начинает протекать от источника 2 посто нного напр жени  через тиристорную схему и одну из катушек 8 или 14 в зависимости от состо ни  вентилей 3-7, 9-13. Работу тиристорной схемы и системы управлени  иллюстрируют диаграммы фиг. 3. Допустим, в первую четверть периода в соответствий с диграммами (фиг. 3) открыты вентили 3, 4 и 5, следовательно, ток дуги протекает через указанные вентили и катушку 8. По истечении первой четверти периода открывающий сигнал снимаетс  с работающих вентилей и одновременно подаетс  сигнал на вентили 9 и 10, 11. В результате конденсатор 15, разр жа сь , через открывшийс  тиристор закрывает только что работавший вентиль 3 и переводит ток индуктивносtH катушки 8 на вентиль 9. После этого конденсатор начинает перезар жатьс  током катушки 8, вследствие чего ток в катушке 8 спадает до нул  и тиристоры 4, 5 закрываютс , а в катушке 14 возрастает до первоначального значени  тока дуги, т.е. конденсатор 15 производит коммутацию тока с одного плеча (тиристор 3,

0 катушка 8) на другое (тиристор 9, катушка 14), Процесс коммутации совершаетс  за промежуток времени, намного меньший четверти периода, путем соответствующего выбора величины

Claims (1)

1. 5 емкости конденсатора 15, Во второй четверти периода ток дуги протекает по тиристорам 9-11 и катушке 14. В конце второй четверти периода (фиг.З) открываетс , как и в первой четвер0 ти, тиристор 3, но теперь совместно с тиристорами 6 и 7 моста. Конденсатор 15аналогично предыдущему совершает процесс коммутации тока с одного плеча на другое, и в третьей четверти периода ток дуги протекает по тиристорам 3 и 6, 7 и оп ть же, как и в первой четверти, по катушке 8, но в направлении, противоположном тому, какое ток имел в первой четверти. В четвертой четверти периода ток протекает по тиристорам 9 и 12, 13, катушке 14, причем в катушке 14 ток имеет направление, противоположное тому, какое он имел во второй четверти периода. В конечном итоге ток в катушках имеет вид, .показанный на фиг, 3 в предпоследнем и последнем графиках, т.е. по катушкам протекают переменные токи, сдвинутые по фазе один относительно другого на (четверть периода). Катушки 8 и 14 при протекании тока в них создают магнитное поле в зоне го рени  дуги по двум взаимно перпендикул рным направлени м. Характер вклю чени  катушке последовательно в цепь питани  дуги, обеспечиваемый тиристорной схемой, обусловливает поворот вектора магнитной индукции пол , созданного катушками, на один полный оборот за период, так как ток дуги протекает поочередно по катушкам 8 и 14 с изменением пол рности их включени . Таким образом, в зоне горени  дуги формируетс  поперечное (по отношению к столбу дуги) вращающеес  магнитное поле, под действием которого столб.дуги 19 (фиг. 2) совершает вращениепо круговой траектории 20 (прецессирует). Создание вращающегос  магнитного пол  в зоне горени  дуги током самой же дуги приводит к тому, что индукци  стано . витс  пропорциональной току электри ческой дуги. Известно, что повышение индукции вращающегос  магнитного пол в зоне горени  дуги приводит к значи тельному росту напр жени  дуги. В предлагаемом устройстве повышение тока дуги приводит к увеличению индукции вращающегос  магнитного пол  а последнее обеспечивает рост напр жени  на дуге, в результате чего с ростом тока дуги растет напр жение на ней, т.е. формируетс  восход ща  вольт-амперна  характеристика дуги. Наличие у дуги восход щей вольт-амперной характеристики позвол ет осуществить питание ее источника посто нного напр жени  с обычной жесткой характеристикой без применени  балластных реостатов и других специальных мер, используемых в обычных установках дл  получени  крутопадающей внешней характеристики источника питани , обеспечивающих устойчивость горени  дуги с падающей вольт .амперной характеристикой. Отсутствие в цепи электропитани  в предлагаемом источнике балластных реостатов существенно повышает КПД установки за счет устранени  потерь энергии в них. Обычные сварочные источники питани  посто нного тока работают при электрическом КПД (отношении напр жени  на дуге к напр жению холостого хода), равном 0,5-0,5. Например , при токе дуги в 100 А и напр жении на ней 50 В балластное сопротивление в цепи питани  дуги должно быть не менее 0,4 Ом (КПД равен 0,6). На те же параметры предлагаемый источник может быть выполнен с катушками , создающими поле 0,2 Тл (верх-. нее предельное значение индукции примен емых вращающихс  полей) в зоне горени  дуги (диаметр зоны 0,1 м) и имеющими сопротивление пор дка 0,1 Ом. С учетом падени  напр жени  на трех последовательно включенных вентил х электрический КПД источника составит величину пор дка 0,84, если положить, что падение напр жени  на каждом вентиле не превьппает 2В (среднее значение). Кроме того, путем создани  вращающегос  магнитного пол  соответствующим образом расположенными катушками , включаемыми тиристорной схемой, можно получить дугу с повьш1енным напр жением , что при сохранении требуемого тепловыделени  в дуге позвол ет снизить ток дуги, повысив тем самым ресурс работы нерасходуемых электродов , уменьшить потери в подвод щих проводах и других элементах, повысить экономичность, сократить расход материалов на изготовление. Изменением частоты задающего генератора, вместе с которой мен етс  и частота переключени  катушек, достигаетс  изменение угловой скорости вращени  магнитного пол  в зоне горени  дуги. Тем самым обеспечиваетс  возможность управлени  электрическими характеристиками дуги, которые в сильной степени завис т от скорости вращени  магнитного пол . Электрическа  дуга во вращающемс  магнитном поле регулируемой частоты и индукции позвол ет существенно улучшить качественные показатели процесса, осуществл емого дугой (сварки, резки, наплавки), за счет более рациональной организации высокотемпературных  влений путем управени  локальными теплофизическими параметрами дуги - эквивалентным радиусом разр да, профилем температуры, линой струи (факела) плазмы и т.п. Формула изобретени  Устройство дл  сварки магнитоуправл емой дугой, содержащее источник питани , сварочные электроды, магнит ную систему управлени  перемещением дуги с вдум  катушками, отлича ющеес  тем, что, с целью повы шени  КПД и обеспечени  возможности управлени  электрическими характе-. ристиками дуги, в него введены конденсатор , два тиристора, два тиристорных моста с системой управлени  тиристорами и последовательно соединенный с ней задающий генератор, при этом тиристоры установлены в двух параллельных ветв х, их аноды подсоединены к положительному выводу источника питани , катоды соединены через конденсатор и каждой ветвью св заны с анодной группой тиристорных мостов, катодные группы которых объединены, их обща  точка подключена к одному электроду, отрицательный вывод источника питани  подключен к другому электроду - катоду, причем диагональ переменного тока каждого тиристорного моста подключена соответственно к каждой из двух катушек, расположенных взаимно перпендикул рно относительно оси электрода катода ..

   V

   ff

   «

   If

   /f.{/f7poS/ ЯЮШL/H 3/te /7Jf Offff/ i/pl/O 7O/J(

   S

   г

   о

   17

   fS

   7/1

   фи2.1

   /4

   I I i I I Тир1/с/лар9

   гп

   фиг.

   Г Тиристор.

   г Tt/puc/rJopt/

   1 Д Тирисл7Орб/

   TLfpt/cmopAt S.7

   Tupuc/7 ojo6/

   7bff Sffomt/tff/fax: f

   /4

   гп

   фиг.з