SU446163A1

SU446163A1 - Power source for arc welding

Info

Publication number: SU446163A1
Application number: SU6901388818A
Authority: SU
Inventors: В-А.А. Ясутис; Г.М. Каспржак; И.И. Каросас; К.Я. Синдаровскас; Н.А. Панфилов; Р-И.И. Стейкунас; Ч.А. Казакевичус
Priority date: 1969-12-22
Filing date: 1969-12-22
Publication date: 1978-04-15

Description

1one

Изобретение относитс к источникам питани дл дуговой сварки, преимущественно к источникам посто нного тока, в которых сварочный ток формируетс выпр мительным блоком, на силовых вентил х.The invention relates to power sources for arc welding, mainly to direct current sources, in which the welding current is formed by a rectifier unit, on power valves.

Известные источники питани дл дуговой сварки содержат блок переменного тока, выпр митель и схему формировани внешних статических характеристик.The known power sources for arc welding comprise an alternating current unit, a rectifier and a circuit for generating external static characteristics.

Однако известные источники громоздки, сложны, не позвол ют получить требуемые внешние статические характеристики.However, known sources are cumbersome, complex, do not allow to obtain the required external static characteristics.

Предлагаемый источник отличаетс от известных тем, что он снабжен одним или несколькими трехобмоточными вольтодобавочными трансформаторами, первична обмотка каждого из которых подключена параллельно зажимам блока переменного тока, вторична обмотка - носледовательно в цепь переменного тока, а треть соединена со схемой формировани внешних статических характеристик Это позвол ет улучшить энергетические показатели источника.The proposed source differs from the known ones in that it is equipped with one or several three-winding booster transformers, the primary winding of each of which is connected in parallel to the terminals of the AC unit, the secondary winding is successively into the AC circuit, and a third is connected to the external static characteristics. improve energy performance of the source.

Расчетна мош,ность предлагаемого источника питани выбираетс лишь незначительно большей максимальной мощности, потребл емой дугой, а необходимые дл разных способов сварки статические и динамические характеристики формируютс с помощью специальной замкнутой системы управлени .The calculated mosch, the power supply of the proposed source is chosen only slightly higher maximum power consumed by the arc, and the static and dynamic characteristics necessary for different welding methods are formed using a special closed-loop control system.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы управлени ; на фиг. 2 - принципиальна схема предлагаемого источника; на фиг. 3 - вольтамперные характеристики предлагаемого источника.FIG. 1 is a block diagram of a control system; in fig. 2 is a schematic diagram of the proposed source; in fig. 3 - current-voltage characteristics of the proposed source.

Между блоком переменного тока 1 и выпр мителем 2 включено устройство 3, формирующее необходимые дл разных способов сварки характеристики. Устройство 3 управл етс цепью обратной св зи, состо щей из переключател вида сварки измерительноусилительной схемы 4, корректирующего устройства 5 и схем 6 формировани импульсов управлени . Наличие корректирующего устройства в маломощных электрических цеп х на входе или выходе измерительно-усилительной схемы 4, управл ющего формой и продолжительностью переходного процесса, поз вол ет не примен ть дл этой цели получившне широкое применение стабилизирующие дроссели и дроссель-трансформаторы (дифференцирующие трансформаторы) и управл ть переходным процессом согласно требованн м металлургии и технологии дуговойA device 3 is turned on between the AC unit 1 and the rectifier 2, forming the characteristics required for different welding methods. The device 3 is controlled by a feedback circuit consisting of a switch of the type of welding of the measuring amplifier circuit 4, a correction device 5 and the control pulse shaping circuits 6. The presence of a correction device in low-power electrical circuits at the input or output of the measuring-amplifying circuit 4, which controls the shape and duration of the transient process, makes it possible not to apply for this purpose stabilizing chokes and chokes transformers (differentiating transformers) and control transient according to the requirements of metallurgy and arc technology.

сварки. Как известно, в современных сварочных установках с широким регулированием сварочных свойств, особенно при сварке в защитных газах (регулируема индуктивность в сварочной цепи может достигать 4-5 мгн),welding. As is well known, in modern welding installations with a wide regulation of welding properties, especially when welding in shielding gases (the inductance in the welding circuit can be regulated can reach 4-5 mgn),

расчетна мощность таких устройств соизмерима с расчетной мощностью основного оборудовани . Основным элементом схемы формировани статических и динамических характеристик источника питани вл етс специальный трехобмоточный трансформатор. Этот трансформатор подключаетс первичной обмоткой Wi к фазному или линейному напр жению источника переменного тока, вторична обмотка Wz включаетс последовательно в силовую цепь между источником переменного тока и выпр мительным блоком соответственно , а треть обмотка Wa подключаетс к тиристорной схеме управлени . При соединении источника переменного тока треугольником вторична обмотка трехобмоточного трансформатора быть включена последовательно с соответствующей фазной обмоткой внутри источника переменного тока. При использовании в качестве источника переменного тока многофазных источников количество используемых трехобмоточных трансформаторов может быть меньще числа фаз. Так, например, при трехфазном источнике переменного тока два трехобмоточных трансформатора, включенных обмотками Wz в две фазы, позвол ют получить все необходимые статические и динамические характеристики . Параметры трехобмоточных трансформаторов должны быть рассчитаны таким образом, чтобы при сварке на крутопадающих внешних характеристиках, например, при ручной дуговой сварке, обеспечивалось бы необходимое напр жение холостого хода дл устойчивого зажигани дуги и минимальный сварочный ток при разомкнутой обмотке Wa. Кроме того, должно быть обеспечено плавное регулирование сварочного тока во всем диапазоне при сварке на крутопадающих и жестких характеристиках путем изменени угла открывани тиристоров в цепи обмотки W. Таким образом, коэффициент магнитной св зи между обмотками Wi и Wz выбираетс исход из требований к режиму ручной дуговой сварки , а коэффициент магнитной св зи между обмотками Wz и Ws должен быть максимальным . Источник питани состоит из синхронного генератора СГ, трехобмоточных трансформаторов Тр1, Тр2 с тиристорами TI-Т4, выпр мител В и схемы управлени , позвол ющей получить жесткие и крутопадающие внешние характеристики, необходимые дл автоматизированной сварки в защитных газах и дл ручной дуговой сварки электродами с покрыти ми . Схема управлени источником состоит из переключател П вида сварки, измерительноусилительных схем, собранных на транзисторах nTi-ПТз и стабилитроне Сть формирователей Ki и К2 импульсов управлени тиристорами , которые могут быть собраны по любой схеме. Блок питани схемы управлени и обмотки возбуждени ОБ синхронного генератора могут быть собраны по любой известной схеме и подключены к зажимам а и б, так как напр жение на этих зажимах, благодар наличию трехобмоточных трансформаторов Tpi и Тр2, даже при коротком замыкании на выходе выпр мительного блока не снижаетс до нул . При ручной дуговой сварке переключатель вида сварки находитс в положении Р, измерительно-усилительна схема состоит из трех каскадов усилени . На вход первого каскада, собранного на транзисторе ПТь поступает сигнал с шунта Ш, благодар этому осуществл етс стабилизаци сварочного тока, величина которого устанавливаетс потенциометром Ri. Выходное напр жение измерительно-усилительной схемы измен етс в пределах от нул до напр жени питани схемы в зависимости от величины управл ющего сигнала транзистора ПТь Благодар этому обеспечиваетс сдвиг импульсов отпирани тиристоров по фазе относительно напр жени на обмотке Ws в требуемых пределах. Эквивалентное сопротивление вторичной обмотки Wz трехобмоточного трансформатора зависит от продолжительности включени тиристоров , регулируемой изменением угла управлени . При холостом ходе транзистор nTi закрыт, а транзистор ПТа полностью открыт. Транзистор ПТз также открыт, так как цепь его базы подключена через стабилитрон Ст2 и резистор RZ к выходным зажимам источника питани . Напр жение стабилизации стабилитрона Ст2 выбрано таким, чтобы оно несколько превышало напр жение на выходных клеммах источника питани при закороченной обмотке WB в режиме холостого хода. Поэтому при холостом ходе импульсы, отпирающие тиристоры , сдвинуты по фазе на 180° относительно напр жени на обмотке Wz, и она разомкнута. Напр жение на выходе источника равно напр жению холостого хода, так как па стороне переменного тока напр жение соответствующей фазы генератора СГ суммируетс с напр жением на обмотке Wz трехобмоточного трансформатора. Требуема величина сварочного тока в процессе сварки поддерживаетс посто нной; момент закорачивани обмотки измен етс в зависимости от знака и величины отклонени сварочного тока. Внешн характеристика источника получаетс на рабочем участке почти вертикальной. На фиг. 3, а изображено семейство экспериментальных внешних характеристик макета (кривые I-П1), собранного по принципиальной схеме, изображенной на фиг. 2. Крива IV (фиг. 3, а и б) сн та при разомкнутой цепи регулировани и закороченной обмотке WsПри сварке на жестких характеристиках переключатель вида сварки П стоит в положении А, усилительна схема собрана тольо на транзисторе ПТз, в качестве измерителього элемента используетс стабилитрон CTI,The rated power of such devices is comparable with the calculated power of the main equipment. The main element of the formation of the static and dynamic characteristics of the power supply is a special three-winding transformer. This transformer is connected by the primary winding Wi to the phase or line voltage of the alternating current source, the secondary winding Wz is connected in series to the power circuit between the alternating current source and the rectifier unit, respectively, and the third winding Wa is connected to the thyristor control circuit. When the AC source is connected by a triangle, the secondary winding of the three-winding transformer is connected in series with the corresponding phase winding inside the AC source. When using multiphase sources as an AC source, the number of three-winding transformers used may be less than the number of phases. For example, with a three-phase AC source, two three-winding transformers connected in two phases by Wz windings provide all the necessary static and dynamic characteristics. The parameters of three-winding transformers should be designed so that when welding on steeply dipping external characteristics, for example, in manual arc welding, the required no-load voltage for stable ignition of the arc and the minimum welding current with open winding Wa are provided. In addition, smooth control of the welding current over the entire range should be ensured when welding on steeply dipping and hard characteristics by changing the opening angle of the thyristors in the winding circuit W. Thus, the magnetic coupling coefficient between the windings Wi and Wz is selected based on the requirements of the manual arc mode welding, and the magnetic coupling between the windings Wz and Ws should be maximum. The power source consists of a synchronous generator SG, three-winding transformers Tr1, Tr2 with thyristors TI-T4, rectifier B and a control circuit that allows to obtain hard and steeply dipping external characteristics necessary for automated welding in protective gases and for manual arc welding with electrodes with a coating mi The source control circuit consists of a switch P of the type of welding, measuring amplification circuits assembled on nTi-PTz transistors and a zener diode of the formers of the thyristor control pulses Ki and K2, which can be assembled according to any scheme. The power supply unit of the control circuit and the excitation winding. A synchronous generator can be assembled according to any known circuit and connected to terminals a and b, since the voltage on these terminals, due to the presence of three-winding transformers Tpi and Tr2, even during a short circuit at the output of the rectifier does not decrease to zero. In manual arc welding, the switch of the type of welding is in the P position, the measuring amplifier circuit consists of three amplification stages. The input of the first stage, assembled on the PT transistor, receives a signal from the shunt III, due to this the welding current is stabilized, the value of which is set by the potentiometer Ri. The output voltage of the measuring-amplifying circuit varies from zero to the supply voltage of the circuit depending on the magnitude of the control signal of the FET transistor. This ensures that the thyristor tripping pulses are shifted relative to the voltage on the winding Ws within the required limits. The equivalent resistance of the secondary winding Wz of a three-winding transformer depends on the duration of switching on the thyristors, which is controlled by varying the control angle. When idle, the nTi transistor is closed, and the PTA transistor is fully open. The PTZ transistor is also open, since its base circuit is connected through a Zener diode St2 and a resistor RZ to the output terminals of the power supply. The stabilization voltage St2 is selected so that it is slightly higher than the voltage at the output terminals of the power source when the WB winding is shorted in idle mode. Therefore, when idling, the pulses that unlock the thyristors are 180 ° out of phase with respect to the voltage on the winding Wz, and it is open. The voltage at the source output is equal to the idling voltage, since on the AC side the voltage of the corresponding phase of the SG generator is summed with the voltage on the winding Wz of the three-winding transformer. The required welding current during the welding process is kept constant; the winding shorting time varies depending on the sign and the magnitude of the welding current deviation. The external characteristic of the source is almost vertical in the working area. FIG. 3, and shows a family of experimental external characteristics of the layout (curves I-P1), assembled according to the circuit diagram shown in FIG. 2. Curve IV (Figs. 3, a and b) is removed with an open control circuit and shorted winding Ws. When welding on hard characteristics, the welding type switch P is in position A, the amplifying circuit is assembled only on the transistor PTZ, a zener diode is used as the measuring element CTI,

На вход измерительно-усилительной схемы поступает выходное напр жение источника питани , т. е. осуш,ествл етс стабилизаци выходного напр жени , величина которого устанавливаетс потенциометром Rs. При сварке стабилизаци выходного напр жени производитс изменением продолжительности закорачивани обмотки Ws в зависимости от знака и величины отклонени выходного нанр жени .The input voltage of the power supply, i.e. the drying, is supplied to the input of the measuring-amplifying circuit, the output voltage is stabilized, the value of which is set by the potentiometer Rs. In welding, the stabilization of the output voltage is made by varying the shorting time of the winding Ws depending on the sign and the magnitude of the output voltage deviation.

Ценочка Ci-Ре с регулируемым сопротивлением Рб служит дл замедлени нарастани тока при переходном процессе, т. е. по своему действию замен ет стабилизирующий дроссель в цепи сварки.A Ci-Pe with adjustable resistance Rb serves to slow down the current increase during a transient, i.e., it replaces a stabilizing choke in the welding circuit by its action.

Таким образом, предлагаемый источник питани позвол ет получить практически все необходимые дл дуговой сварки статические и динамические характеристики при использоваиип источн ка переменного тока нормального исполнени с высокими энергетическими параметрами.Thus, the proposed power source makes it possible to obtain practically all static and dynamic characteristics required for arc welding using an alternating current source of normal design with high energy parameters.

Claims

Invention Formula

A power source for arc welding, comprising an AC unit, a rectifier and an external static characteristics formation circuit, characterized in that, in order to improve the energy performance, it is equipped with one or more three-winding booster transformers, the primary winding of each

which are connected in parallel to the terminals of the AC unit, the secondary winding is connected in series to the AC circuit, and a third is connected to the circuit for forming external static characteristics.

T - T

HH.A.

0

TPG ... .., .-. f .., ... W W L / 7 .. t „l-n-g. ; „.-„ t, -. U .......- -а Лгi. with. : iirffi

iOO 200 300 400 500 600 O.rLo.

100 200 300 t 500 t G / Fig. For ig.35