UA45662A

UA45662A - ARC WELDING DEVICE

Info

Publication number: UA45662A
Application number: UA2001053555A
Authority: UA
Inventors: Володимир Олександрович Кучеренко; Владимир Александрович Кучеренко
Original assignee: Національний Технічний Університет України "Київський Політехнічний Інститут"; Национальный Технический Университет Украины "Киевский Политехнический Институт"
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-04-15

Abstract

The device for arc welding contains an input diode for connection to the mains supply, keys, filters-condensers, welding transformer, condensers, output rectifier, throttle, clamps. One side of the primary winding of the welding transformer is connected to the mid point of the series condensers connected by one side through the key to the common point formed by the anode of the input diode and filter-condenser connected in series with another filter-condenser.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід має відношення до дугового зварювання, зокрема до джерел живлення електричної зварювальної 2 дуги постійним струмом.The invention is related to arc welding, in particular to power sources of electric welding arc 2 with direct current.

Відомо пристрій, який забезпечує зварювання постійним струмом (Патон Б. Е. Технология злектрической сварки металлов и сплавов плавлением. - М.: "Машиностроение", 1974. - с. 388). Вказаний пристрій складається зі зварювального трансформатора, блока вентилів, дроселя. Однак подібним пристроям властиві висока вага та габарити: зварювальний випрямляч на струм ЗООА важить біля 230Ккг.A device that provides direct current welding is known (Paton B.E. Technology of electric welding of metals and fusion welding. - M.: "Mashinostroenie", 1974. - p. 388). This device consists of a welding transformer, a block of valves, a choke. However, similar devices are characterized by high weight and dimensions: the ZOOA welding rectifier weighs about 230 kg.

Основна вага у вказаному пристрої припадає на зварювальний трансформатор, габарити та вага якого зумовлені стандартною частотою загальної мережі живлення (50Гц) і не можуть бути істотно зменшені при збереженні обумовлених вихідних параметрів.The main weight in the specified device falls on the welding transformer, the dimensions and weight of which are determined by the standard frequency of the general power network (50Hz) and cannot be significantly reduced while maintaining the specified output parameters.

Найбільш близьким за технічною суттю є пристрій на базі імпульсних перетворювачів постійного струму (А. б. СРСР Мо 1293782 МКЛУ: В23КО/00 Пентегов І. В. та ін. "Пристрій для дугового зварювання"). Цей пристрій містить вхідні діоди для підключення до мережі живлення, фільтри-конденсатори, ключі, конденсатор, зварювальний трансформатор, додаткові конденсатори, вихідний випрямляч, дросель, клеми. Навантаження в даному пристрої повинно бути підключено послідовно через дві робочі конденсаторні батареї.The closest in terms of technical essence is a device based on impulse DC converters (A. b. USSR Mo 1293782 MKLU: В23KO/00 I. V. Pentegov et al. "Device for arc welding"). This device contains input diodes for connecting to the power network, capacitor filters, switches, capacitor, welding transformer, additional capacitors, output rectifier, choke, terminals. The load in this device must be connected in series through two working capacitor banks.

Недоліком цього пристрою є наявність додаткових конденсаторів, що призводить до неефективних втрат електроенергії, збільшення ваги та вартості пристрою, а головне - ускладнюється налагодження режимів роботи пристрою.The disadvantage of this device is the presence of additional capacitors, which leads to inefficient losses of electricity, an increase in the weight and cost of the device, and most importantly - it complicates the adjustment of the device's operating modes.

В основу винаходу поставлено задачу пристрій для дугового зварювання шляхом виключення додаткових конденсаторів та введенням нових зв'язків між елементами пристрою забезпечити покращеними технологічними властивостями, зменшеними втратами зварювальних матеріалів та електроенергії а також зниженими витратами електротехнічних матеріалів при виготовленні запропонованого пристрою. 29 Поставлена задача досягається тим, що у запропонованому пристрої, який включає вхідний діод для « підключення до мережі живлення, фільтри-конденсатори, ключі, зварювальний трансформатор, конденсатори, вихідний випрямляч, дросель, клеми, новим є те, що з пристрою виключено додаткові конденсатори, а первинна обмотка зварювального трансформатора одним кінцем з'єднана з середньою точкою конденсаторів з'єднаних послідовно між собою, та підключених з однієї сторони через ключ до спільної точки утвореної анодом вхідного сч діода та фільтром-конденсатором з'єднаним послідовно з іншим фільтром-конденсатором, а з іншої сторони (се) інший конденсатор через інший ключ підключений до іншого фільтра-конденсатора для підключення до нульового дроту мережі живлення, іншим кінцем первинна обмотка зварювального трансформатора з'єднана з ї-о загальною точкою фільтрів-конденсаторів, при цьому вторинна обмотка зварювального трансформатора підключена паралельно через вихідний випрямляч та послідовно через дросель до клем для з'єднання з дуговим проміжком. ЗThe basis of the invention is the task of providing a device for arc welding by eliminating additional capacitors and introducing new connections between the elements of the device with improved technological properties, reduced losses of welding materials and electricity, as well as reduced costs of electrical materials in the manufacture of the proposed device. 29 The task is achieved by the fact that in the proposed device, which includes an input diode for "connection to the power network, capacitor filters, keys, a welding transformer, capacitors, an output rectifier, a choke, terminals, the new thing is that additional capacitors are excluded from the device , and the primary winding of the welding transformer is connected at one end to the middle point of capacitors connected in series with each other, and connected on one side through a key to the common point formed by the anode of the input DC diode and a filter-capacitor connected in series with another filter-capacitor , and on the other side (se) another capacitor through another key is connected to another capacitor filter to connect to the neutral wire of the power supply network, the other end of the primary winding of the welding transformer is connected to the common point of the filter capacitors, while the secondary winding of the welding transformer is connected in parallel through the output rectifier and in series through choke to terminals for arc gap connection. WITH

Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу і технічним результатом полягає в тому, що введення вищенаведених нових ознак разом з відомими ознаками забезпечує винахід кращими технологічними властивостями, зменшеними втратами зварювальних матеріалів та електроенергії, зниженими витратами « й електротехнічних матеріалів при виготовленні запропонованого пристрою. -оThe cause-and-effect relationship between the set of features of the invention and the technical result is that the introduction of the above-mentioned new features together with the known features provides the invention with better technological properties, reduced losses of welding materials and electricity, reduced costs of "and electrotechnical materials in the manufacture of the proposed device. -at

На фіг. зображена принципова електрична схема пристрою для дугового зварювання. с Пристрій для дугового зварювання включає: вхідний діод 1 для підключення до мережі живлення, :з» фільтри-конденсатори 2, 3, ключі 4, 5, конденсатори 6, 7, зварювальний трансформатор 8, вихідний випрямляч 9, дросель 10, клеми 11, блок керування 12 дією ключів 4, 5 та кнопка "Пуск" 13.In fig. shows the basic electrical diagram of the device for arc welding. c The device for arc welding includes: input diode 1 for connection to the power supply, :c» capacitor filters 2, 3, keys 4, 5, capacitors 6, 7, welding transformer 8, output rectifier 9, choke 10, terminals 11, control unit 12 by the action of keys 4, 5 and the "Start" button 13.

Первинна обмотка зварювального трансформатора 8 одним кінцем з'єднана з середньою точкою їз 15 конденсаторів 6,7, з'єднаних послідовно між собою, та підключених з однієї сторони через ключ 4 до спільної точки утвореної анодом вхідного діода 1 та фільтром-конденсатором 2 з'єднаним послідовно з іншим (9) фільтром-конденсатором 3, а з іншої сторони інший конденсатор 7 через інший ключ 5 підключений до іншого б» фільтра-конденсатора З для підключення до нульового дроту мережі живлення, іншим кінцем первинна обмотка зварювального трансформатора 8 з'єднана з загальною точкою фільтрів-конденсаторів 2, З, при цьому вторинна (о) 50 обмотка зварювального трансформатора 8 підключена паралельно через вихідний випрямляч 9 та послідовно "з через дросель 10 до клем 11 для з'єднання з дуговим проміжком. Блок керування 12 з'єднаний з мережею живлення, ключами 4, 5 та кнопкою "Пуск" 13.The primary winding of the welding transformer 8 is connected at one end to the middle point of the 15 capacitors 6,7, connected in series with each other, and connected on one side through the key 4 to the common point formed by the anode of the input diode 1 and the filter-capacitor 2 with connected in series with another (9) filter-capacitor 3, and on the other side, another capacitor 7 through another key 5 is connected to another b" filter-capacitor Z for connection to the neutral wire of the power supply network, the primary winding of the welding transformer 8 is connected to the other end with a common point of filter-capacitors 2, C, while the secondary (o) 50 winding of the welding transformer 8 is connected in parallel through the output rectifier 9 and in series "from through the choke 10 to the terminals 11 for connection to the arc gap. The control unit 12 from connected to the power supply, keys 4, 5 and the "Start" button 13.

Пристрій, що розглядається, працює наступним чином. При натисканні кнопки "Пуск" 13 блок керування 12 починає генерувати керуючі імпульси, забезпечуючи періодичне та почергове вмикання та вимикання ключів 4 та 959 в, При цьому первинною обмоткою зварювального трансформатора 8 починають протікати високочастотні в. імпульси змінного струму, частота яких задається блоком керування 12, а амплітуда вихідною напругою вхідного діода 1. При надходженні керуючого імпульсу на ключ 4 він відкривається і струм починає рух колом: загальна точка фільтрів-конденсаторів 2 та 3, первинна обмотка зварювального трансформатора 8, конденсатор 6, ключ 4, спільна точка фільтра-конденсатора 2 та анода вхідного діода 1. Після цього блок керування 12 забезпечує бо закриття ключа 4 і вмикання ключа 5. При цьому струм в первинній обмотці зварювального трансформатора 8 змінює напрямок, перемагнічуючи магнітну систему і рухається колом: нульовий дріт мережі живлення, спільна точка фільтра-конденсатора З та ключа 5, ключ 5, конденсатор 7, первинна обмотка зварювального трансформатора 8, загальна точка фільтрів-конденсаторів 2 та 3. Імпульси змінного зварювального струму у вторинній обмотці зварювального трансформатора 8 випрямляються вихідним випрямлячем 9 і подаються бо послідовно через дросель 10 та клеми 11 на дуговий проміжок. Розмір зварювального струму може регулюватись ступенево - зміною вихідної напруги вхідного діода 1 і плавно - зміною частоти надходження керуючих імпульсів, які генеруються блоком керування 12 та проміжком часу, на протязі якого кожний з ключів 4 та 5 знаходяться у відкритому стані.The device in question works as follows. When the "Start" button 13 is pressed, the control unit 12 begins to generate control pulses, providing periodic and alternating switching on and off of the switches 4 and 959 V. At the same time, high-frequency currents begin to flow through the primary winding of the welding transformer 8. alternating current pulses, the frequency of which is set by the control unit 12, and the amplitude is set by the output voltage of the input diode 1. When the control pulse arrives at the key 4, it opens and the current begins to move in a circle: the common point of the filter-capacitors 2 and 3, the primary winding of the welding transformer 8, the capacitor 6, key 4, the common point of the filter-capacitor 2 and the anode of the input diode 1. After that, the control unit 12 ensures that the key 4 is closed and the key 5 is turned on. At the same time, the current in the primary winding of the welding transformer 8 changes direction, remagnetizing the magnetic system and moves in a circle : the neutral wire of the supply network, the common point of filter-capacitor C and key 5, key 5, capacitor 7, the primary winding of the welding transformer 8, the common point of the filter-capacitors 2 and 3. Pulses of alternating welding current in the secondary winding of the welding transformer 8 are rectified by the output rectifier 9 and are fed sequentially through the throttle 10 and terminals 11 to the arc pro in between The size of the welding current can be adjusted gradually - by changing the output voltage of the input diode 1 and smoothly - by changing the frequency of the arrival of control pulses, which are generated by the control unit 12 and the time interval during which each of the keys 4 and 5 are in the open state.

Завдяки такому з'єднанню зварювального трансформатора з ключами та вхідним діодом досягається можливість плавно змінювати зварювальний струм у широкому діапазоні, що значно покращує якість зварного з'єднання за рахунок більш точного підбору режимів зварювання, а також внаслідок практично безінерційного керування зварювальним струмом в разі корегування режиму зварювання під впливом збурюючих дій.Thanks to this connection of the welding transformer with keys and an input diode, it is possible to smoothly change the welding current in a wide range, which significantly improves the quality of the welded joint due to a more accurate selection of welding modes, as well as due to practically inertialess control of the welding current in the case of adjusting the mode welding under the influence of disturbing actions.

Головною перевагою запропонованого винаходу є те, що значно скорочується вага активних 7/0 електротехнічних матеріалів, що використовують на його виготовлення (трансформаторна сталь, обмоткова мідь), знижується також загальна вага пристрою (в 5 разів).The main advantage of the proposed invention is that the weight of active 7/0 electrotechnical materials used for its manufacture (transformer steel, winding copper) is significantly reduced, and the total weight of the device is also reduced (by 5 times).

Винахід, що пропонується, дозволяє отримати значний економічний ефект за рахунок зниження витрат активних матеріалів при виготовленні джерела живлення за наведеною схемою. Так, вартість електротехнічних матеріалів знижується в 6 разів (у порівнянні з типовим зварювальним випрямлячем), економія матеріалів при виготовленні одного джерела живлення на ЗО0А складає 180Ккг.The proposed invention makes it possible to obtain a significant economic effect by reducing the consumption of active materials in the manufacture of a power source according to the above scheme. Thus, the cost of electrical materials is reduced by 6 times (compared to a typical welding rectifier), material savings in the manufacture of one power source per ZO0A is 180Kkg.

Потреба таких джерел живлення в Україні на рік складає біля 1000 штук. Економія електротехнічних матеріалів у рік складає приблизно 180 т. Річний економічний ефект від запровадження одного джерела живлення даного типу у промисловість дорівнює 2600 грн. Економічний ефект від запровадження потрібної кількості джерел живлення складе 2600000 грн.The need for such power sources in Ukraine is about 1,000 units per year. Savings of electrical materials per year is approximately 180 tons. The annual economic effect of introducing one power source of this type in industry is 2,600 UAH. The economic effect of the introduction of the required number of power sources will amount to UAH 2,600,000.

Джерело живлення, що пропонується, може бути використано в усіх галузях виробництва, де використовується дугове зварювання плавким та неплавким електродом, особливо там, де за умовами роботи необхідно, щоб зварювальне джерело живлення було переносним.The proposed power source can be used in all areas of production where arc welding with fusible and non-fusible electrodes is used, especially where the working conditions require the welding power source to be portable.

Claims

The formula of the invention "A device for arc welding, containing an input diode for connection to the power supply network, capacitor filters, keys, a welding transformer, capacitors, an output rectifier, a choke, terminals, which is characterized by the fact that the primary winding of the welding transformer is connected at one end with the terminal point of the capacitors connected in series with each other, and connected on one side through a key to the common point formed by the anode of the input diode and the filter-capacitor connected in series with another (Se) filter-capacitor, and on the other side another capacitor through another key, it is connected to another so of the filter-capacitor for connection to the neutral wire of the power supply network, with the other end, the primary winding of the welding transformer is connected to the common point of the filter-capacitors, while the secondary M) winding of the welding transformer is connected in parallel through the output rectifier and in series " through the choke to the terminals for connection to the arc gap ohm.

-

. and? sh» 1 (o) (o) Ko) 60 b5