SU919819A2 - Устройство дл дуговой сварки с короткими замыкани ми - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к сварочному производству, а именно к устройствам дл  дуговой сварки с короткими замы кани ми .

По основному авт. св. № 791487 известно устройство, содержащее сварочный выпр митель, индуктивность, коммутирующий, вспомогательный и дополнительный тиристоры, схему управлени  коммутирующим и вспомогательным тиристорами, датчик непрерывного контрол  размеров перемычки жидкого металла, блок управлени  дополнительным тиристором и сварочную головку .. Сварочна  головка подключена к одному из зажимов сварочного выпр мител , к другому его зажиму подсоединена одна из обкладок конденсатора и один из входов датчика непрерывного контрол  размеров перемычки жидкого металла, а другой еГо вход подключен к сварочной головке и к катоду коммутирующего тиристора, управл ющий электрод и катод которого coei

динены с одним из выходов .схемы управлени , с другим ее выходом соединены управл ющий электрод и катод вспомогательного тиристора, анод которого подключен к аноду вспомогательного тиристора, анод кото(эого подключен к аноду коммутирующего тиристора и через индуктивность к одному зажиму сварочного выпр мител . Причем катод вспомогательного тирис10 тора соединен с другой обкладкой конденсатора , с анодом дополнительного тиристора и с одним из входов блока управлени  дополнительным тиристором, другой вход которого подключен к аноts ду вспомогательного тиристора. Один Из выходов блока управлени  подключен к управл ющему электроду дополнительного тиристора, другой выход блока управлени  подключен к катоду

20 дополнительного тиристора, подсоединенному через дополнительную индуктивность к другому зажиму сварочного выпр мител  СП.. 3 Однако известное устройство дл  дуговой сварки с короткими замыкани ми характеризуетс  недостаточно высокой надежностью работы устройства и качеством сварки вследствие нестабильного и непериодического об разовани  капель расплавленного металла . При этом может возникнуть случайное короткое замыкание дугового промежутка каплей расплавленно металла, в результате чего отпирает вспомогательный тиристор при поступ лении на его управл ющий электрод сигнала с выхода схемы управлени  в 7OJ интервал времени, когда допол нительный тиристор открыт и через н то протекает ток перезар да конденс тора. Возникает шунтирующа  дуговой промежуток цепь (сварочный выпр митель , индуктивность, вспомогательный тиристор, дополнительный тиристор, дополнительна  индуктивность), в результате чего ухудшаютс  услови  сварки, повышаетс  разбрызгивание металла, что снижает надежность работь устройства и качество сварки. Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварки и надежность работы устройства за счет устранени  случайных коротких замыканий дугового промежутка. Поставленна  цель достигаетс  что в устройство дл  дуговой сварки с короткими замыкани ми введен блок защиты, при этом первый вход его соединен с катодом дополнительного тиристора, анод последнего соединен со вторым входом блока защиты, при этом выход блока защиты соединен с уг1равл ющим электродом вспомогатель« ного тиристора. Блок защиты содержит дополнитель г ный конденсатор и последоват епьно соединенные диод, интегрирующую цепь и пороговый элемент, при этом катод диода соединен с первым входом блока защиты, интегрирующа  цепь, пороговый элемент и одна из обкладок введены на другой вход блока ациты, а . друга  обкладка этого конденсатора соединена с пороговым элементом, образу  выход блока защиты. На фиг. 1 приведена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого устройства дл  дугрвой сварки с короткими замыкани ми; на фиг. 2 временные диаграммы работы устройства . 94 где и - напр жение.на дуговом промежутке; Зрд - сварочный ток; DC - напр жение на конденсаторе 8; ejj - напр жение между катодом и анодом вспомогательного тиристора 6; - напр жение на выходе блока 13 управлени  дополнительным тиристором 10; - напр жение между катодом и анодом дополни-, тельного тиристора 10; UjQj, - запирающее напр жение на выходе блока 1 защи . . ты. Устройство дл  дуговой сварки с короткими замыкани ми содержит сварочнь1Й выпр митель 1 , индуктивность 2, сопротивление 3, состо щие из индуктивности k и резистора 5, вспомогательный тиристор 6, коммутирующий тиристор 7, конденсатор 8, дополнительную индуктивность 9, дополнительный тиристор 10, датчик 11 непрерывного контрол  размеров перемычки жидкого металла, сварочную головку 12, блок 13 управлени  дополнительным тиристором 10, блок Н защиты, содержащий диод 15, интегрирующую цепь 16, состо щую из резистора 17 и конденсатора 18, а также пороговый элемент 19 и дополнительный конденсатор 20. Плюсовый зажим сварочного выпр мител  1 подключен через индуктивность 2 к анодам вспомогательного тиристора 6 и коммутирующего тиристора 7. Кроме того, плюсовый зажим сварочного выпр мител  1 подсоединен через сопротивление 3 к катоду коммутирующего тиристора 7, к сварочной головке 12 и к одному из входов датчика 11 непрерывного контрол  размеров перемычки жидкого металла. Минусовой зажим сварочного выпр мител  1 подключен к одной из обкладок конденсатора 8, к другому входу датчика 11 непрерывного контрол  размеров перемычки жидкого металла, а также через дополнительную индуктивность 9 подключен к катоду дополнительного тиристора 10. Выход датчика 11 подключен к управл ющему электроду и катоду коммутирующего тиристора 7, ai другой его выход - к управл Тощему электроду и катоду вспомогательного 5. 9 тиристора 6. Анод вспомогательного тиристора 6 подключен к одному из входов блока 13 управлени  дополнительным тиристором, а другой его вход подключен к катоду вспомога- , тельного тиристора 6, к другой обкладке конденсатора 8 и к аноду дополнительного тиристора 10. Один из выходов блока 13 управлени  дополнительным тиристором 10 подсоединен к управл ющему электроду дополнительного тиристора 10, а другой его выход - к катоду дополнительно-. го тиристора 10 и к катоду диода 15 блока И защиты. Каноду диода 15 подключена интегрирующа  цепь 16, состо ща  из резистора 17 и конденсатора 18, одна из обкладок которого подключена ко входу порогового эле . мента 19, выход его подсоединен к управл ющему электроду вспомогательного тиристора б и к одной из обкладок дополнительного конденсато-i ра 20, друга  обкладка которого подсоединена к общей шине блока И защиты . К этой же шине подключен пороговый элемент 19, друга  обкладка конденсатора 18 и анод дополнительного тиристора 10. Сварочный выпр митель 1 используетс  как источ-; ник сварочного тока. Индуктивность 2 предназначена дл  ограничени  скорости нарастани  сварочного тока во времени коротких замыканий и дл  под держани  устойчивого горени  сварочной дуги. Сопротивление 3, состо щее из индуктивности и резистора 5, служит дл  ограничени  тока дежурной дуги, т-е. дуги, возбуждающейс  при разрушении перемычки в интервале коммутации сварочного тока. Вспомога тельный тиристор 6 предназначен дл  переключени  сварочного тока, протекающего от сварочного выпр мител  V ПО цепи (индуктивность 2, коммутирую щий тиристор 7, сварочна  головка 12 в параллельную цепь зар да конденсатора 8 (индуктивность 2, вспомогательный тиристор 6, кондейсатор 8). Коммутирующий тиристор 7 служит дл  отключени  сварочного тока через перемычку жидкого металла, когда она достигает критических размеров. Конденсатор 8 предназначен дл  накопле ни  энергии за период коммутации сва j3O4Horo тока. Дополнительна  индуктивность 9 предназначена дл  перезар да конденсатора 8 при открывании дополнительного тиристора 10. Допол9 нительный тиристор 10 служит дл  замыкани  контура перезар да конденг сатора при закрывании вспомогат-ельного тиристора 6 (в конце промежутка коммутации). Датчик 11 служит дл  подачи импульса тока на управл ющий электрод, вспомогательного тиристора 6 в момент начала коммутации, когда перемычка жидкого металла достигает критических размеров, а также дл  подачи импульса тока на управл ющий электрод коммутирующего тиристора 7 в момент окончани  интервала коммутации . Сварочна  головка 12 служит дл  автоматической подачи сварочной проволоки в зону дуги. Блок 13 управлени  дополнительным тиристором 10 служит дл  подачи импульса тока на управл ющий электрод дополнительного тиристора 10 в момент запирани  вспомогательного тиристора 6, что соответствует концу коммутации сварочного тока. Диод 15 служит дл  пропускани  на вход блока И защиты напр жени  UK.C( 10 только отрицательной пол рности , поступающего с катода дополнительного тиристора 10. Интегрирующа  цепь 16 (резистор 17 и конденсатор 18) служит дл  сглаживани  входного напр жени  блока Г защиты в момент открывани  дополнительного тиристора 10. Пороговый элемент 19 служит дл  формировани  пр моугольного импульса в интервале времени, когда дополнительный тиристор 10 открыт. Интегрирующа  цепь, состо ща  из выходного сопротивлени  порогового элемента 19 и дополнительного конденсатора 20, служит дл  сглаживани  выходного напр жени  блока И защиты в интервале времени, когда ток через дополнительный тиристор 10 измен етс  от максимума до нул . Перед началом сварочных работ свариваема  конструкци  должна быть подсоединена к минусовому зажиму сварочного выпр мител  1. Устройство работает следующим образом .. При включении устройства коммути-, рующий тиристор 7 открыт сигналом с выхода датчика 11 и к дуговому промежутку прикладываетс  напр жение, подаваемое от сварочного выпр мител  1. При этом вспомогательный тиристор 6 и дополнительный тиристор 10 закрыты. При включении подачи сварочной проволоки зажигаетс  дуга, начинаетс  переходный процесс, по окончании которого происходит зар д конденсатора 8, в результате чего на его обкладке, соединенной с катодом вспомогательного тиристора 6, по вл етс  отрицательный потенциал (пор дка 70-90 в)., а между катодом и анодом вспомогательного тиристора 10 - положительное напр жение такой же величины. Напр жение Uj. поступает на входы блока 1 защиты, т.е. на катод диода 15 и общую шину блока Т защиты. При этом диод 15 закрыт, и напр жение на вход порогового элемента 10 не поступает. На выходе блока 1 защиты сигнал отсутртвует . Процесс дуговой сварки с короткими замыкани ми сопровождаетс  периодическими замыкани ми дугового промежутка каплей электродного металла, расплавленного за врем  горени  дуги. В момент времени tp капл  металла касаетс  свариваемой конструкции , при этом образуетс  перемычка жидкого .металла, напр жение на дуговом промежутке U резко падает почти до нул , а сварочный ток Зм начинает нарастать с посто нной времени , опре/ ел емой электрическими параметрами сварочной цепи, т.е. ее индуктивным и активным сопротивлением . По мере роста тока короткого замыкани  перемычка сжимаетс ,под действ; ем электромагнитных сил, ее сопротивление растет и соответственно увеличиваетс  напр жение на перемычке Причем ток короткого замыкани  через перемычку протекает по основной цепи (от сварочного выпр мител  1 через индуктивность 2, коммутирующий тиристор 7 в открытом состо нии и сварочную головку 12) и по вспомогательной цепи (от сварочного выпр мител  1 через сопротивление 3. и сварочную го- . глОвку 12). При достижении критических ;размеров перемычки жидкого металла |на последней стадии ее разрушени  (при сварочном токе пор дка 300500 и) напр жение на перемычке достигает определенного значени  U в момент времени t,. Напр жение Уд поступает на вход датчика 11 непрерывного контрол  pa3Me|ioB перемычки. С одного из выходов датчика 11 подаетс  импульс тока на катод и управл ющий электрод вспомогательного тиристора 6 и открывает его, а коммутирующий тиристор 7 закрываетс , при ,этом сигнал с другого выхода.датчика 1 1 снимаетс .С момента закрывани  тиристора 7 ток коммутируюетс  в цепь (последовательно соединенные сварочный выпр митель 1, индуктивность 2, вспомогательный тиристор 6 в открытом состо нии, конденсатор 8) и перезар жает конденсатор 8 таким образом, что на его обкладке, соединенной с катодом вспомогательного тиристора 6, по вл етс  положительный потенциал 70-90 В. Одновременно с -этим через перемычку протекает ток величиной 15-20 А по вспомогательной цепи (сварочный выпр митель 1, сопротивление 3, сварочна  головка 12). При перезар де конденсатора 8 в момент времени tfj напр жение на конденсаторе 8 U и напр жение между катодом и анодом дополнительного тиристора 10 ,0 равны нулю. При поступлении напр жени  Uj;. на входы блока-Н защиты диод 15 открываетс , и напр жение через интегрирующую цепь 16 подаетс  на вход порогового элемента 19. В момент времени ta, когда напр жение и,(У становитс  равным пороговому напр жению (0,2-0,5) В, пороговый элемент 19 срабатывает и на его выходе по вл етс  импульс запирающего напр жени  Ujctn. -(10-12) В ( его амплитуда больше амплитуды импульсд с выхода датчика 11), подаваемый на управл ющий электрод вспомогательного тиристора 6. Перемычка жидкого металла разрушаетс  за счет сил поверхностного нат жени  и инерционных сил без разбрызгивани .электродного металла в момент времени t (фиг. 2). Одновременно с этим возбуждаетс  вспомогательна  дуга (по вспомогательной цепи 1- 1-5-12), а по окончании интервалов коммутации тока в момент времени ty сигналом с одного из выходов датчика 11 открываетс  коммутирукщий тиристор 7. Ток ПО цепи (1-2-6-8) коммутируетс  в основную цепь (1-2-7-12), т.е. снова зажигаетс  основна  дуга, скачком возрастает сварочный ток . В этот же момент времени te вспомогательный тиристор 6 закрываетс  под действием положительного потенциала на обкладке конденсатора 8, соединенной с катодом этого тиристора. При этом между катодом и анодом вспомогательного тиристора 6 возникает скачок напр жени  U к.-с(-ь от величины напр жени  0,5-1 В (при открытом тиристоре 5) до 50-70 В (при закрытом тиристоре 6), подаваемый на вход

991

блока 1 управлени  дополнительным тиристором 10. С выхода этого блока подаетс  импульс управл ющего напр жени  на управл ющий электрод дополнительного тиристора 10, котот рый при этом открываетс  и через не- го происходит перезар дка конденсатора 8 по цепи (8-10-9). В результате чего на обкладке конденсатора 8, соединенной с катодом вспомогательного тиристора 6, по вл етс  отрицатель ный потенциал. Напр жение ,сило ° даваемое с дополнительного тиристора 10 на вход блока I защиты в интервале времени tr-tg, имеет синусоидальную форму в соответствии с формой и величиной тока, протекающего через дополнительный тиристор 10. Если бы не было интегрирующей цепи 16, то в интервале времени tg-t, когда напр жение на входе порогового элемента 19 меньше порогового напр жени  Uf,pp , на выходе порогового элемента 19 напр жение равно нулю (его форма показана на фиг. 2 пунктирной линией). Но при наличии/i ин- ,. тегрирующей цепи 16 входное напр жение порогового элемента 19 сглаживаетс  и на его выходе напр жение не измен етс  и остаетс  прежней величины U-jQn вплоть до момента времени trt. В интервале времени интегрирующа  цепь, образованна  выходным сопротивлением порогового элемента 19 и дополнительным конденсатором 20, сглаживает входное .напр жение, поступающее на пороговый элемент 19, и на его выходе напр жение и дпостаетс  посто нным (пунктирной линией показана на фиг.2 форма напр жени  U ц, при отсутствии этой интегрирующей цепи), Таким образом, на выходе блока Н защиты формируетс  пр моугольный импульс напр жени  Uijgfj с амплитудой 10-12 В и длительностью t g з перекрывающей весь диапазон времени открытого состо ни  дополнительного тиристора 10, с необходимым запасом перекрыти  в начале и в конце .этого диапазона, что исключает возможность случайного отпирани  вспомогательного тиристора 6 при открытом дополнительном тиристоре 10. В момент времени tg при токе зар да конденсатора 8, равном ,нулю, дополнительный тиристор 10 закрываетс , а на обкладке конденса910

тора 8, соединенной с катодом вспомогательного тиристора 6, по вл етс  отрицательный потенциал (пор дка 7090 в). В таком состо нии схема подготовлена к следующему циклу сварки.

Установлено, что при использовании известного устройства разбрызгивание металла в процесса сварки составл ет -5%, что ухудшает качество

сварки из-за нестабильного и непериодического процесса и образовани  капель расплавленного металла. Использование в предложенном устройстве блока защиты позвол ет обеспечить

более надежную работу устройства и снизить разбрызгивание металла до 2-2,5, т.е. существенно повысить качество процесса сварки.

Claims (2)

1.Устройство дл  дуговой сварки с короткими замыкани ми по авт. св.

№ , отличающеес  тем,, что, с целью повышени  качества . сварного соединени  и надежности работы устройства за счет устранени  случайных коротких замыканий дугового промежутка, в него введен блок . защиты, при этом первый вход блока защиты соединен с катодом дополнительного тиристора, анод тиристора соединен со вторым входом б.пока защиты , а выход блока защиты подсЬединен к управл ющему электроду вспомогательного тиристора.

2.Устройство по п. 1,отличающеес  тем, что блок защиты содержит дополнительный конденсатор и последовательно соединенные диоды , интегрирующую цепь и пороговый элемент, при этом катод диода соединен с первым входом блока защиты, интегрирующа  цепь, пороговый элемент и одна из обкладок дополнительного кон денсатора. выведены на другой вход блока защиты, а друга  обкладка дополнительного конденсатора соединена с пороговым элементом образу  выход

блока защиты.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 791t87, кл. В 23 К 9/00, 20.06.79 (прототип) .