Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ С KOPOTKH/V M ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА, содержащее сварочный выпрямитель, сварочный дроссель, силовой тиристор, коммутирующие тиристоры, соединенные по мостовой схеме, коммутируюш.ий конденсатор, два, резистора, сопротивление, соединенное с одним из входов датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, выход которого подключен к входу блока управления тиристорами, подсоединенного выходами соответственно к катоду и управляющему электроду силового тиристора и к катодам коммутирующих тиристоров, при этом к одной из обкладок коммутирующего конденсатора подключены один из выводов первого резистора, анод первого коммутирующего тиристора и катод второго коммутирующего тиристора, анод которого соединен с анодами силового тиристора и третьего коммутирующего тиристора и с одним из выводов сварочного дросселя, соединенного другим выводом с одним из зажимов сварочного выпрямителя и с другим выводом сопротивления, при этом катод силового тиристора подключен к одному из выводов сопротивления, причем к другой обкладке коммутирующего конденсатора подсоединены катод третьего коммутирующего тиристора , анод четвертого коммутирующего тиристора и один из выводов второго резистора , другой выЕкхч которого подк,:1ючен к другому входу датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, к другому зажиму сварочного вынря.митс,1Я и катодам первого и четвертого коммутирующих тиристоров, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварки за счет уменьшения разбрызгивания электродио1Ч) металла и улучп1ен11Я фор.мирования сварного шва, в него введены развязыиаюпии диод и два б:1ока заии1ты, первый вход каждого из которых подк.чючеи к одной обкладке коммутирующего конденсатора, BTopoii и третий входы блоков за1цит1 1 соединены соответственно с выходами блока управления тиристорами, четвертый вход первого блока защиты подключен к ano.iy силового тиристора, а четвертый вход второго блока защиты подключен к катоду первого (Л тируюпаего тиристора, при этом первый выход первого блока запигП) соединен с управляющи .м электродом первого коммутирующего тиристора, а второй выход - с управляющим электродом третьего коммутирующего тиристора, первый выход второго блока защиты подключен к управляющему электроду второго ком.мутирующего тиристора, а второй выход - к управляюще.му элек троду четвертого коммутирующего тиристосо ра, при этом катод развязывающего диода о соединен с други.м выводом первого резисN3 тора, а анод - с одпим выводом свароч00 ного дросселя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый из блоков защиты выполнен в виде последовательно соединенных диода, балластного резистора и стабилитрона , параллельно которому подключены две цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные ограничительный резистор и тиристорный оптрон, состоящий из оптически связанных светодиода и фототиристора , причем катоды светодиодов первого блока защиты соединены с четвертым входом этого блока и анодом стаби

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D В 23 К 9/09; В 23 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3524861/25-27 (22) 21.12.82 (46) 15.02.84. Бюл. ¹ 6 (72) Б. В. Худяков, В. Ф. Постаушкин, В. А. Шереметьев и А. Д. Гололобов (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинско>-о комсомола (53) 621.791.75 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 567565, кл. В 23 К 9/10, 07.01:76.

2. Авторское свидетельство СССР № 856705, кл. В 23 К 9/00, 15.03.80 (прототип) . (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ

СВАРКИ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА, содержащее сварочный выпрямитель, сварочный дроссель, силовой тиристор, коммутирующие тиристоры, соединенные по мостовой схеме, коммутирующий конденсатор, два резистора, сопротивление, соединенное с одним из входов датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, выход которого подключен к входу блока управления тиристорами, подсоединенного выходами соответственно к катоду и управляющему электроду силового тиристора и к катодам коммутирующих тиристоров, при этом к одной из обкладок коммутирующего конденсатора подключены один из выводов первого резистора, анод первого коммутирующего тиристора и катод второго коммутирующего тиристора, анод которого соединен с анодами силового тиристора и третьего коммутирующего тиристора и с одним из выводов сварочного дросселя, соединенного другим выводом с одним из зажимов сварочного выпрямителя и с другим выводом сопротивления, при этом катод силового тиристора подключен к одному из выводов сопротивления, причем к другой обкладке коммутирующего конденсатора подсоединены катод третьего коммутирующего тиристора, анод четвертого коммутирующего тиристора и один из выводов второго рези„„SU „„1073028 А

cTopû, . 1р\:гой Вы во;1 которого пОдк, I к)чеll к другому входу датчика контроля состояния перемычки жидкого метал Ia, к;1ругому зажиму сварочного выпрямителя катодам первого и четвертого коммутирхK)ших тпрпсторов, от.шчак>щееея тем, ITo, с целью повышения качества сварки за с ц уменьшения разбрызгивания электрод Огo металла и улучшения формирования сварного шва, в него введены раз1)язгп)1>к>п1пй диод и два блока защиты, IIE.)>131>111 вход каждого из которых подключен к одной обкладке коммутирующего конденсатора, второй и третий входы блоков зашиты сведи>ц ны соответственно с выходами блока управления тпрпсторамп, четвертый вxo;I перв<>го блока защиты подклк>чсH к аноду силового тиристора, а четвертый вхо1 второго б.н>ка защиты подклк>чен к катоду первспч> коммутирующего тиристора, при этом первый выход первого блока защиты сое.1пп II с управляющим электродом первого коммутирук>щего тпрпстора. а второй выход — с уllрllвляюшим электродом Tj>cThcãо ком мутирук>щего тиристора, первый выход второго блока защиты подключен к управляющему электроду второго коммутируюшеlo тиристора, а второй выход к управляющему электроду четвертого коммутирующего тирпстора, при этом катод развязывающего диода соединен с другим выводом первого резистора, а анод — с одним выводом сварочного дросселя.

2. Устройство по п. 1, 1>т гичающееся тем, что каждый из блоков зашиты выполнен в виде последовательно соединенных диода, балластного резистора и стабилитрона, параллельно которому подключены две цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные ограничительный резистор и тиристорный оптрон, состоящий из оптически связанных светодиода и фототиристора, причем катоды светодиодов первого блока зашиты соединены с четвертым входом этого блока и анодом стаби1073028

to

20

35 литрона, катод которого подключен к одному из выводов балластного резистора, к одному из выводов первого и второго ограничительных резисторов, другие выводы ограничительных резисторов подключены соответственно к анодам светодиодов, при этом а ноды двух фототиристоров первого блока защиты соединены соответственно с вторым и третьим входами первого блока защиты, а катоды — соответственно с выходами первого блока защиты, к первому входу которого подключен анод диода, подсоединенного катодом к другому выводу балластного резистора, а катод диода вто1

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам для дуговой сварки с короткими замыканиями, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других областях техники.

Известно устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, содержащее сварочный выпрямитель, коммутирующие тиристоры, соединенные по мостовой схеме, к диагонали которой подключен коммутирующий конденсатор, регулируемое сопротивление, сварочную головку, блок управления тиристорами, один из входов которого подключен к одному из зажимов сварочного выпрямителя, сварочной головке и к одному из выводов регулируемого сопротивления, а другой вход блока управления тиристорами подключен к другому зажиму сварочного выпрямителя и к катодам первого и второго коммутирующих тиристоров, а выходы блока управления тиристорами подключены соответственно к катодам и управляющим электродам коммутирующих тиристоров, причем одна из обкладок коммутирующего конденсатора подсоединена к аноду первого коммутирующего тиристора и к катоду третьего коммутирующего тиристора, а другая обкладка коммутирующего конденсатора — к аноду второго коммутирующего тиристора и к катоду четвертого коммутирующего тиристора, анод которого подсоединен к аноду третьего коммутирующего тиристора и к другому выводу регулируемого сопротивления (1) .

Недостатками известного устройства является невысокая надежность работы устройства и невысокое качество сварки за счет значительного разбрызгивания электродного металла.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство рогс. блока защиты подключен к первому входу второго блока защиты, а анод через балластный резистор к аноду стабилитрона и одному из выводов первого и второго ограничительных резисторов, подсоединенных другими выводами соответственно к катодам светодиодов второго блока защиты, аноды которых подключены к катоду стабилитрона и четвертому входу второго блока зашиты, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к анодам обоих фототиристоров, катоды которых подключены соответственно к выхо ам второго блока защиты.

2 для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, содержащее сварочный выпрямитель, сварочныи дроссель, силовой тиристор, коммутирующие тиристоры, соединенные по мостовой схеме, коммутирующий конденсатор, сопротивление, два резистора, датчик контроля состояния перемычки жидкого металла, блок управления тиристорами, пороговый элемент и сварочную головку, соединенную с одним из входов датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, выход которого подключен к одному из входов блока управления тиристорами, другой вход которого подключен к выходу порогового элемента, подсоединенного входами параллельно коммутирующему конденсатору, к одной из обкладок которого подключены один из выводов первого резистора, анод первого коммутирующего тиристора и катод второго коммутирующего тиристора анод которого соединен с другим выводом первого резистора, с анодами третьего коммутирующего тиристора и силового тиристора, подключенного катодом к сварочной головке и через сопротивление к другому выводу первого резистора и к одному из выводов сварочного дросселя, другой вывод которого соединен с одним из зажимов сварочного выпрямителя, другой зажим которого подключен к другому входу датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, к катодам первого и четвертого коммутирующего тиристоров. При этом один из выводов второго резистора соединен с другой обкладкой коммутирующего конденсатора, с катодом третьего коммутирующего тиристора и анодом четвертого коммутирующего тиристора, а другой вывод которого резистора подключен к другому. зажиму сварочного выпрямителя. Причем выходы блока управления тиристорами подсоединены соответственно к катодам и управляющим элек40 тродам силового и коммутирующих тиристоров(23.

Недостатками известного устройства являются невысокие надежность работы устройства и качество сварки за счет значительного разбрызгивания электродного металла и ухудшения формирования сварочного шва.

В этих устройствах не осу ществляется контроль состояния коммутирующих тиристоров. Поскольку в результате нестабильности процесса сварки возникают сушественные колебания максимальной величины тока в конце короткого замыкания, определяющего величину конечного напряжения заряда коммутирующего конденсатора, то это напряжение может оказаться меньше напряжения на дуговом промежутке. Поэтому при открывании силового тиристора пара коммутирующих тиристорбв, находящихся в одной диагонали моста в открытом состоянии, не закрывается до тех пор, пока напряжение на коммутируюгцем конденсаторе не превысит величину напряжения на дуговом промежутке.

В то же время процесс сварки характеризуется нестабильным чередованием коротких замыканий и горения дуги, в результате чего после окончания очередной коммутация сварочного тока может сразу произойти следующее короткое замыкание. При этом блок управления тиристорами подает отпирающие импульсы на управляющие электроды и катоды пары коммутирующих тиристоров, находяшихся в другой диагонали моста в закрытом состоянии. Если иредыду!цая пара коммутирующих тиристоров не закрылась (при напряжении на конденсаторе меньшем напряжения на дуговом промежутке), то возникает «сквозная» цепь, состоящая из двух открытых смежных коммутирующих тиристоров, относящихся к разным диагоналям. Эта цепь шунтирует дуговой промежуток, что приводит к повышенному разбрызгиваншо электродного металла вплоть до срыва процесса сварки, в результате чего сварочный шов получается прерывистым.

Таким образом, понижаются качество сварки и надежность работы устройства.

Целью изобретения является повышение качества сварки за счет уменьшения разбрызгивания электродного металла и улучшения формирования сварочного шва.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, содержашее сварочный выпрямитель, сварочный дроссель, силовой тиристор, комму.— тируюгцие тиристоры, соединенные по мостовой схеме, коммутирующий конденсатор, два резистора, сопротивление, соединенное с одним из входов датчика контроля состояния перемычки жидкого металла, выход которого подключен к входу блока управления тиристорами, подсоединенного выхода)О

ЗО

55 мн соответствеlili() к к,!толу и прав.lsliol!Гсчу электролу силово).О тиристора н к к;! п>лач комчутирук)ших тиристорО13, llpll >то)! f(Олной из Обклалок homal)i% TIIj>) к>шего hoii:K Гсатора подклк>чены один нз выводов первого резисторы, а)гол первого ком чутир) к>щего тиристора и катол второп> коммутнj>>> lO Ill(>!.О ТИР НСТОР!1, а НОЛ К()ТОРО ГО СОЕЛН I« II с анолачи силового тнристора н Tретьсго кочмутнруюшего тиристора н с одним из выBo;foB сварочного Дросселя, соединсllНОГО ДР>>! ИМ ВЫВОДОМ С ОДНИМ 113 ЗВЖНМО!3

СВ арОЧ НОГО Bbl ii j>ff М И Геля lt С лрч Гit М ВЫ В()дом сопротивления; при этом KBTo;\ си.loвого T«pitcToj>B нолклк)чен к одному из ВыBoloB сопротивления, причем к другой обкладке коммутирук>щего конленсатора ИОДсоелинены катод третьего коммутиру)ошс!.О тнристора, àíoт четвертого коммутируiolll(го тнрнстора и олин нз Выволов второ.о р(3ItCTOpB, Jp), ГОЙ Bl>IBOl, которо! О чен к другому входу датчика контроля остояния перемычки жидкого металла, к лр)гому зажиму сварочного Выпрямителя и катодам первого и четвертого коммутирук>шнх тиристоров, в него введены развязынающий лиолом н 1!За oзîhà защиTf>I, первый вход каждого из hoToj>blx полключен к О,)ной Обклалкс комчутируK)II# ão конденсатора, второй и третий Вхолы блоков зашиты соединены соответственно с выхолачи блока управления тиристорами, четвертый Вхол первого блока зашиты подклк>чен к аноду силового тиристора, а четвертый Вход Вп>рого блока защиты полклк)чен к като,l), ll(рвого коммутирукнцего Tifptioтора, прн агом первый выход первого блока защиты соединен с управля)ощим электродом первого ho31МЧТПРЧК)1ЦС ГО TIIPltOTOPB, с! BTOj)OH В!>!ХО f с упр«вляюшим электродом третьего коммутиРъ к)щсГО тfl j>llc 0PB, IlcРВый В!>!ход f3Toporo блока 3dIILIITf>1 )голключен к управляк>щем у электролу второго ком м ути рук) И1(ГО тирис.гора, à Втор(>й Выxo;\ к уира!>лян>шечу электролх ч TBtpTol комчутнрующего тиристора, прн этом катод развязыВаюшс ГО ДИОЛа СО(. Дll!lOН С ДРУГ !lМ Вl>!БО(1О >! первого резистора, а анол — — с Одним Выводом сварочного лросселя.

Кроме того, кажлый нз блоков за)Инты выполнен в внлс послеловательно соединенных диода, бал I;I(.TIIoi o резистора и стабилитрона, параллельно которому полклк>чены лве пепи, кажлая из которых содержит последовательно соединенные о.раничительный резистор и Titj>IIOTopHblH оптрон, состоящий из оптически связаннь>х светодиода и фототиристора. причем катоды светодиодов первого блока зашиты соединены с четвертым входом э ого блока и анолом стабнлитрона, катол которого подключен к олному из выводов балластного резистора, к одному из выводов первого и второго ограничительных рез!)сторов, другис вывогп! ограничительны резисторов полклк>чсны!

073028 соответственно к анодам светодиодов, при этом аноды двух фототиристоров первого блока зашиты соединены соответственно с вторым и третьим входами первого блока защиты, а катоды — соответственно с выходами первого блока защиты, к первому входу которого подключен анод диода, подсоединенного катодом к другому выводу балластного резистора, а катод диода второго блока защиты подключен к первому входу второго блока защиты, а анод через !О балластный резистор к аноду стабилитрона и одному из выводов первого и второго ограничительных резисторов, подсоединенных другими выводами соответственно к катодам светодиодов второго блока защиты, аноды которых подключены к катоду ста>5 билитрона и четвертому входу второго блока защиты, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к анодам обоих фототиристоров, катоды которых подключены соответственно к выходам второго блока зашиты.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка; на фиг. 2 — временные диаграммы работы уст- ройства, где Uq — напряжение на дуговом промежутке;

Iqz — сварочный ток;

Uq — напряжение на коммутирующем конденсаторе;

Бвх 24 -управляющее напряжение на входе стабилитрона первого блока защиты; ! )ьх36 — управляющее напряжение на входе стабилитрона второго блока защиты; !

)щ„„)9 — напряжение на выходах формирователя импульсов; !! „„ -напряжение на выходах первого блока защиты; !

Зад, Я вЂ” напряжение на выходах вто- 40 рого блока защиты.

Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями содержит сварочный выпрямитель 1, сварочный дроссель 2, силовой тиристор 3, коммутирующие тиристоры 4 — 7, соединенные по мостовой схеме коммутирующий конденсатор 8, резисторы

9 и !О, сопротивление 11, состоящее из индуктивности !2 и резистора !3, сварочную головку 14, датчик 15 контроля состояния перемычки жидкого металла, блок 16 управления тиристорами, состоящий из одновибратора 17 и формирователей 18, 19 импульсов, развязывающий диод 20, первый блок

2! защиты, содержащий диод 22, балластный резистор 23, стабилитрон 24, ограничительные резисторы 25 и 26, тиристорный у оптрон 27, состоящий из оптически связанных светодиода 28 и фототиристора 29, тиристорный оптрон 30, состоящий из оптически связанных светодиода 31 и фототиристора 32, второй блок 33 защиты, содержащий диод 34, балластный резистор 35, стабил итрон 36, ограничительные резисторы

37 и 38, тиристорный оптрон 39, состоящий из оптически связанных светодиода 40 и фототиристора 41, тиристорный оптрон 42, состоящий из оптически связанных светодиода 43 и фототиристора 44, автомат 45 защиты.

Плюсовой зажим сварочного выгрямителя 1 через сварочный дроссель 2 подключен к катодам светодиодов 28 и 31, к анодам стабилитрона 24 и развязывающего диода 20, к анодам коммутирующих гиристоров 5 и 6 силового тиристора 3, катод которого подсоединен через сопротивление

11 к плюсовому зажиму сварочного выпрямителя 1.

Минусовой зажим сварочного выпрямителя 1 через автомат 45 защиты подключен к катодам стабилитрона 36 и коммутируюгцих тиристоров 4 и 7, а также к анодам светодиодов 40 и 43. Кроме того, минусовой зажим сварочного выпрямителя 1 подключен через резистор 10 к катоду коммутирующего тиристора 6 и к аноду коммутируюгцего тиристора 7.

Одна из обкладок коммутирующего конденсатора 8 соединена с анодом диода 22, который является первым входом первого блока 21 защиты, и с катодом диода 34, который является первым входом второго блока 33 защи ы, а также с анодом коммутирующего тиристора 4, с катодом коммутирующего тиристора 5 и с одним из выводов резистора 9, другим выводом подсоединенного к катоду развязывающего диода 20.

Другая обкладка коммутирующего конденcBTopd 8 подключена к катоду коммутирующего тиристора 6.

Сварочная головка 14 подключена к катоду силового тиристора 3 и к одному из входов датчика 15 контроля состояния перемычки жидкого металла. другой вход которого соединен с минусовым зажимом сварочного выпрямителя 1, а выход датчика

15 — с входом одновибратора !7 блока 16 управления тиристорами, выход которого подключен к входам формирователей )8 и 19 и м п ул ьсов.

Выходы а Ь формирователя 18 имп;:льсов соединены соответственно с катодом и управляющим электродом силового тиристора 3. Выходы с, d, е f формирователя ! 9 импульсов подключены соответственно к катодам коммутирующих тиристоров 4, 5, 6, 7, выходы g, h — к анодам соответствующих фототиристоров 29 и 32 (которые являются соответственно вторым и третьим входами первого блока 21 защиты), а выходы К, m — к анодам соответствующих фототиристоров 41 и 44 (которые являются соответственно вторым и третьим входами!

073028

10 коммутирующего тиристора 5, а катод фототиристора 44, который является вторым выходом второго блока 33 зашиты, соединен с управляюшим электродом коммутирующего тиристора 7. При этом анод стабилитрона 24 и катоды светодиодов 28 и 31 являются четвертым входом первого блока

21 защиты, а катод стабилитрона 36 и аноды светодиодов 40 и 43 — четвертым входом второго блока 33 защиты.

Параллельно стабилитрону 24 первого блока 2! зашиты подключены две цепи: последовательно соединенные ограничительный резистор 25 и тиристорный оптрон 27, а также последовательно соединенные ограничительный резистор 26 и тиристорный

35 второго блока 33 защиты). При этом катод фототиристора 29, который является первым выходом первого блока 21 защиты, соединен с управляющим электродом коммутируюшего тиристора 4, а катод фототиристора 32, который является вторым выходом первого блока 21 защиты, соеди(4ен с управляющим электродом коммутируюше)х> тиристора 6.

Катод фототиристора 41, который является первым выходом второго блока 33 защиты, соединен с управляющим электродом оптрон 30. Причем катод стабилитрона 24 подсоединен через ограничительный резистор 25 к аноду светодиода 28, через ограничительный резистор 26 к аноду светодиода 31 и через балластный резистор 23 к катоду диода 22.

Анод диода 34 второго блока 33 защиты подсоединен через балластный резистор

35 к аноду стабилитрона 36, к которому через ограничительный резистор 37 подключен катод светодиода 40 и через ограничительный резистор 38 — катод светодиода 43.

Параллельно стабилитрону 36 второго блока 33 защиты подключены две цепи: последовательно соединенные ограничительный резистор 37 и тиристорный оптрон 39, а также последовательно соединенные ограничительный резистор 38 и тиристорный оптрон 42.

Сварочный выпрямитель 1 используется как источник сварочного тока.

Сварочный дроссель 2 служит для ограничения скорости нарастания сварочного тока во время коротких замыканий и для поддержания устойчивого горения сварочной дуги.

Силовой тиристор 3 предназначен для отключения сварочного тока через перемычку жидкого металла, когда она достигает критических размеров.

Коммутируюшие тиристоры 4 — 7, соединенные по мостовой схеме, служат для коммутации сварочного тока, протекающего от плюсового зажима сварочного выпрямителя 1 по цепи сварочный дроссель 2 — си40

55 лОВОИ ТИр)4 TOp 3 сЛ lp():III,III 4(..::-,.: (4 свариваемая ко>)с4р .(4(я -(6 - IIIII),совой зажи м cB<> из цепей заря:(а коммутирук>щего h()tl t(Itсатора 8. Г!ри эг(>м коммут4(руK)liili(. гир,iсторы 4 и 6 коммутируK)T си tpoill ток В цепь и IIOCOBOH заж)4м OВ()ро 44>о(о 54444;р)4) 44теля -- сварочный др()(сель " )оммутирующий Tllpl!CTOр !) hO)! iih I Itph t()lttttt4 конденсатор 8 — коммут!!() I(.I(I >I г 4()4:;!()p

4 — l И)44; с«4«)И жим сварочного выпрямиTсля 1. Коммl т )в руюгцие тиристоры 5 и 7 коммутttpbK)T itl I i Р H м 4 I т(., 1 54 1 -- с В а Р 0 Iный,ipoñ(:åitt> 2 — 5(отымут)(р к>)ций т))р)4стор 5 коммутирующий конденсатор 8 коммуT!Ip) þùHÉ тиристор 7

Коммутирующий конденсатор 8 предti

Резисторы 9 и !О служат для образования цепи заряда коммутирующего конденсатора 8 от сварочного выпрямителя 1 при разомкнутой сварочной цепи, г. е. для первого или повторного заряда конденсатора

8 во время коммутации тока по цепи плюсовой зажим сварочного выпрямителя сварочный дроссель 2 — — развязывак>щий диод 20 — резистор 9 — конденсатор 8 —— резистор 10 — минусовой зажим сварочного выпрямителя 1.

Сопротивление 11, состояшее из индуктивности 12 и резистора 13, служит для ограничения тока дежурной дуги, т. е. ду(.44, возбуждаюшейся при разрушении перемычки жидкого металла в интервале коммутации сварочного тока.

Сварочная головка !4 предназначена для автоматической подачи сварочной проволоки в зону дуги. Датчик 15 контроля состояния перемычки жидкого металла осуществляет непрерывный контроль за изменением мгновенного значения падения напряжения на дуговом промежутке и формирует выходной сигнал при достижении падения напряжения U< на перемычке жидкого металла определенного порогового напряжения Unop. Датчик 15 выполнен В виде порогового элемента на триггере Шмид— та.

Блок 16 управления тиристорами формирует управляюшие импульсы на открывание силового тиристора 3, пар коммутирующих тиристоров моста 4 и 6 или 5 и 7. Блок 16 управления тиристорами содержит одновибратор 17 и формирователи

)073028

55 япп3 . «лужит для предот.Гк :ш,,l,,t. : .:. « : - роя OBBpotIHol Eihl9

)8 и 19 импульсов, выполненнь)е на импульсных полупроводниковых усилителях.

Формирователь 18 импульсов имеет два выходя, подключенных соответственно к катоду и управляющему электроду c!I;10вого тпрпсторя 3. Формирователь 19 импульсов имеет на выходе импульсный трансформатор (не показан) с четырьмя выходнь3ми обмотками, каждая из которых имеет по два выхода, причем выходы формирователя 19 импульсов подключены соответственно к катодам коммутирующих тиристоров

4 7 и к анодам фототиристоров 29 и 32, 41 и 44 соответству3ощих блоков 21 и 33 за шиты.

Развязывя3ощий диод 20 предназначен для исключения шунтирующего действия резистора 9 первого и четвертого входов первого блока 21 защиты при его включении, когда коммутируюгций тиристор 5 закрыт.

Первый блок 2! защиты служит для размыкания управлякпцих цепей коммутирующих тиристоров 4 и 6 до тех flop, пока коммутирующие тиристоры 5 и 7 контролируемой диагонали моста открыты.

Второй блок 33 защиты служит для размыкяния управляющих цепей коммутирую цих тиристоров 5 и 7 до тех пор, пока коммутирующие тиристоры 4 и 6 контролируемой диагонали моста открыты.

),иоды 22 и 34 предназначены для защиты соответсfBvloHI,Hx стабилитронов 24 и 36 от полярности напряжения на коммутирующем конденсаторе 8, прикладываемом к «тябилитронам в прямом направле I I fI I I .

Балластные резисторы 23 и,35 служат для ограничения токов соответствукпцих стябплитронов 24 и 36.

С:тябилитроны 24 и 36 предназначены для ограничения 33япряжения управления (снимаемое с соответствующих коммутирук>ших тиристоров 5 и 4) тиристорными оптронами 27, 30 и 39, 42 соответственно первого 21 и второго 33 блоков защиты.

О ряпичительные резисторы 25, 26 первого блока 21 за3шггы служат для ограничения тока, протекающего через соответствующие тиристорные оптроны 27 и 30 первого блока 2! зашиты. Ограничительные резисторы 37, 38 второго блока 33 защиты п)3«днязн;3ч llbl для ограничения тока, прогекяю3цего через соответствукпцие тирисорны«оптроны 39 и 42 второго блока 33

3!t if i il i>i . fI ., if«To)3fff.fñ оптроны 27, 30 первого б .. :,я питы:I тири« 3орные оптрOны 39,,лок;i 33 защиты предназначены упрявлякццих испей пар тиристоров 4 и 6 или

10 прямителя 1, коммутирующих тиристоров

4 — 7 при их аварийном «сквозном» открывании смежных коммутирующих тиристоров из разных диагоналей моста (например, «сквозные» цепи из коммутирующих тиристоров 4 и 5 или 6 и 7) в случае отказа блоков 21 и/или 33 защиты. В качестве автомата 45 зашиты использован быстродействующий автоматический выключатель с электромагнитной токовой защитой.

Перед началом сварочных работ свариваемая конструкция 46 должна быть подсоединена к минусовому зажиму сварочного выпрямителя !.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии силового тиристор 3 открыт, и к дуговому промежутку прикладывается напряжение U<, подаваемое от сварочного выпрямителя I. При этом коммутирующие тиристоры 4 — 7 закрыты.

Коммутирующий конденсатор 8 заряжен по цепи плюсовой зажим сварочного выпрямителя 1 — сварочный дроссель 2 — развязывающий диод 20 — резистор 9 — коммутирующий конденсатор 8 — резистор 10— минусовой зажим сварочного выпрямителя 1, причем на его обкладке, подключенной к первым входам блоков 21 и 33 защиты (аноду диода 22 и катоду диода 34), имеется положительный потенциал (порядка 70-- 90В) .

При включении подачи сварочной проволоки зажигается основная дуга, проволока начинает плавиться, формируется капля. Процесс дуговой сварки с короткими замыканиями сопровождается периодическими замыканиями дугового промежутка каплей электродного металла. В момент времени (! (фиг. 2) капля металла касается свариваемой конструкции 46, при этом образуются перемычка жидкого металла, напряжение на дуговом промежутке ()д резко падает почти до нуля, а сварочный ток начиняет нарастать с постоянной времени, определяемой электрическими параметрами сварочной цепи, т. е. ее. индуктивным и активным сопротивлением.

Г!ри коротком замыкании дугового промежутка образуется управляющая цель, по которой протекает TQK (обкладка конденсатора 8 — диод 22 — балластный резистор

23 -- стабилитрон 24 — силовой тиристор 1сваро шая головка 14 — сваривяемая конструкция 46 резистор 10 — — обкладка конденсатора 8). При этом управляющее напряжение („ 4 со стабилитрона 24 Ioступает ня светодиоды 28 и 31, которые воздействуют с помогцыо светового излучения на соотвествующие фототиристоры 29 и 32.

При этом цепи управления коммутирующих тиристоров 4 и 6 замыкаются.

В то же время диод 34 второго блока,33 зашиты закрыт, а управляюц «с няпряже1

11 ние Us<36 на стабилитроне 36 равно нулю.

При этом тиристорные оптроны 39, 42 закрыты, а цепи управления коммутирукицllx тиристоров 5, 7 разомкнуты.

По мере роста тока короткого замыкания перемычка жидкого металла сжимается под действием электромагнитных сил, ее сопротивление растет и соответственно увеличивается напряжение на перемычке

U . Причем ток короткого замыкания через перемычку протекает по основной цепи (от плюсового зажима сварочного выпрямителя 1 через сварочный дроссель 2, силовой тиристор 3, сварочную головку 14, свариваемую конструкцию 46, минусовой зажим сварочного выпрямителя 1) и по вспомогательной цепи (от плюсового зажима сварочного выпрямителя 1 через сопротивление 11, сварочную головку 14, свариваемую конструкцию 46, минусовой зажим сварочного выпрямителя 1).

При достижении критических размеров перемычки жидкого металла на последней стадии ее разрушения (при сварочном токе

J порядка 300-500А) напряжение на перемычке в момент времени tz достигает определенного значения Uq, которое поступает на вход датчика 15 койтроля состояния перемычки жидкого металла (порогового элемента) .

В момент времени tq (фиг. 2) при достижении падением напряжения UII, на перемычке величины порогового напряжения

Uw1, датчика 15 запускается одновибратор 17, формирующий сигнал, соответствующий интервалу коммутации сварочного тока

Одновременно с выходов формирователя 19 импульсов поступает управляющий импульс V»II 19 на катод коммутирующего тиристора 6 и на его управляющий электрсд через фототиристор 32, а с выходов формирователя 19 импульсов поступает управляющий импульс Uq» 19 на катод коммутирующего тиристора 4 и его управляющий электрод через фоторезистор 29.

При этом с выходов формирователя 18 импульсов не поступает управляющий импульс на управляющий электрод и катод силового тиристора 3 на время коммутации сварочного тока f,, определяемое одновибратором 17. В результате коммутирующие тиристоры 4 и 6 открываются, а силовой тиристор 3 закрывается. С момента закрывания силового тиристора 3 ток коммутируется в цепь плюсовой зажим сварочного выпрямителя 1 — сварочный дроссель

2 — коммутирующий тиристор 6 — коммутирующий конденсатор 8 — коммутирующий тиристор 4 — автомат 45 зашиты— минусовой зажим сварочного выпрямителя 1 и перезаряжает коммутирующий конденсатор 8 таким образом, что на его обкладке, соединенной с анодом диода 22 и катодом диода 34, появляется отрицательный потенциал 70-90В (фиг. 2). При перезаряде

073028

12 ком чутируlolHc ão конленситора 8 в момент времени 1З напряжеIIHp UI H;1 hoH;jcHcHторе 8 лости ает величины напряжения стибилизапии L1I:y g стабилитрона 24. При эточ напряжение управления Ugy 24 на стибилитроне 24 Hd÷HH=Iåò ученьшаться и спадает ло нуля в момеH1 времени tg, когл;I напряжение Lc на конленситоре 8 равно нулю, 1,алее комм утирующи и конденсатор

8 продолжает перезаряжаться через открытые коммутирую1пие тиристоры 4 и 6. При этом через перемычку протекает вспомог тельный ток (Hope aha 15-20А) по вспомогательной пепи плюсовой зажим сварочного выпрямителя — - сопротивление 1! сварочная головка !4 -- сварнвиемая hoHструкция 46 — — минусовой зижнч сварочного выпрямителя 1.

В момент времен;I ts перемычка жидкого металла под лействиеч снл поверхностного натяжения H инерционных сил разр шается. Одновременно возбуждается вспомогательная луга, а Но окончании интерв,iла коммутации в момент времени 1, с выходов формирователя 18 импульсов поступает сигнал на управляющий электрол и катод силового тиристора 3 и открывает

его. При этом загорается основная луги.

Г1ри величине напряжения VI. на коммутирующем конденсаторе 8 большей величины напряжения Ц на дуговом промежутке ком мутирующие тиристоры 4 и 6 закрываются под действием напряжения ()с на конденсаторе 8, прикладываемого к тиристорам 4 и 6 в обратном направлении Но цепи обклалка коммутирующего конденсатора 8 — — коммутирующий тиристор 4 — автомат 45 зашиты — свариваемая конструкция 46 сварочная головка 14 — - силовой тиристор

3 — коммутирующий тиристор 6 — - другая обкладка коммутирующего конденсатора 8.

При закрывании коммутирующего тиристора 4 в момент времени t< напряжение конденсатора 8 прикладывается к стабилитрону 36 второго блока 33 второго блока 33 защиты по цепи обкладка коммутирующего конденсатора 8 — диод 34 — балластный резистор 35 — стабилитрон 36— автомат 45 защиты — резистор 10 — другая обкладка коммутирующего конденсатора 8.

Со стабилитрона 36 снимается управляющее напряжение Ь 36, которое прикладывается к светодиодам 40 и 43 соответствующих тиристорных оптронов 39 и 42.

При этом цепи управления коммутирующих тиристоров 5 и 7 замкнуты.

Одновременно диод 22 первого блока

21 защиты закрывается, а управляющее напряжение ()в„24 на стабилитроне 24 равно нулю. При этом тиристорные оптроны

27 и 30 первого блока 21 защиты закрыты, а цепи управления коммутирующих тиристоров 4 и 6 разомкнуты.

1073028

5

В интервале времени te t7 горит основная дуга, плавится электрод и формируется капля жидкого металла. В момент времени t> капля металла касается свариваемой конструкции 46. При этом образуется перемычка жидкого металла, напряжение на дуговом промежутке Бд резко падает почти до нуля, а сварочный ток J начинает нарастать с постоянной времени. определяемой электрическими параметрами сварочной цепи, т. е. ее индуктивным и активным сопротивлением.

llo мере роста тока короткого замыкания перемычка жидкого металла сжимается, ее сопротивление растет и увеличивается напряжение на перемычке. Аналогично предыдущему циклу ток короткого замыкания через перемычку протекает «о основной и вспомогательным цепям.

В момент времени 1в при достижении критических размеров перемычки жидкого металла на последней стадии ее разрушения напряжение Ц,8 на перемычке достигает порогового напряжения Uiiîð датчика

15 контроля состояния перемычки жидкого металла (порогового элемента), выходной сигнал которого запускает одновибратор

17, формирующий сигнал, соотвествующий интервалу коммутации сварочного тока.

Одновременно с выходов формирователя

19 импульсов поступает управляюший импульс U 19 на катод коммутирующего тиристора 5 и на его управляющий электрод через фототиристор 41, а с выходов формирователя 19 импульсов управляюший импульс Ue>)y 13 на катод коммутируюшего тиристора 7 и его управляюший электрод через фототиристор 44.

Одновременно с выходов формирова теля 18 импульсов снимается управляющее напряжение с управляющего электрода и катода силового тиристора 3 в интервале коммутации сварочного тока 1, . При этом коммутируюшие тиристоры 5 и 7 открываются, а силовой тиристор 3 закрывается. С момента закрывания силового тиристора 3 ток коммутируется в цепь плюсовой зажим сварочного выпрямителя 1 — сварочный дроссель 2 — коммутирующий тиристор 5— коммутирующий конденсатор 8 — коммутирующий тиристор 7 — автомат 45 защиты— минусовой зажим сварочного выпрямителя

1 и перезаряжает коммутирующий конденсатор 8 таким образом, что на его обкладке, соединенной с анодом диода 22 и катодом диода 34, появляется положительный потенциал (70-90В). При перезарядке коммутирующего конденсатора 8 в момент времени ty напряжение Uq на конденсаторе

8 достигается величины напряжения стабилизации (1стдб стабилитрона 36. При этом напряжение управления U <36 на стабилитроне 36 начинает уменьшаться и спадает до нуля в момент времени tg, когда напря15

55 жение Ue на конденсаrope 8 равно нулю.

Далее коммутируюший конденсатор 8 продолжает перезаряжаться через открытые коммутируюшие тиристоры 5 и 7. При этом через перемычку протекает вспомогательный ток (порядка 15 — 20А) по вспомогательной цепи аналогично предыдушему циклу сварки.

В момент времени 1„перемычка жидкого металла под действием сил поверхностного напряжения и инерционных сил разрушается. Одновременно возбуждается вспомогательная дуга. а по окончании интервала коммутации в момент времени t

1эд на дуговом промежутке коммутируюшие тиристоры 5 и 7 закрываются под действием напряжения Lic на конденсаторе 8, прикладываемого к тиристорам 5 и 7 в обратном направлении по цепи обкладка конденсатора

8 — коммутирующий тиристор 7 — — автомат 45 защиты — с вар иваемая конструкция 46 — сварочная головка 14 — — силовой щристор 3 — коммутирующий тиристор 5— другая обкладка конденсатора 8. При закрывании коммутирующего тиристора 5 в момент времени 1 р напряжение Le конденсатора 8 прикладывается к стабилитрону

24 первого блока 21 зашиты и поступает на светодиоды 28, 31 соответствующих тиристорных оптронов 27, 30. При этом цепи управления коммутирующих тиристоров

4 и 6 замыкаются. Одновременно диод 34 второго блока 33 защиты закрывается, а управляющее напряжение U>„35 на стабилитроне 36 равно нулю. При этом тиристорные оптроны 39 и 42 второго блока 33 защиты закрыты, а цепи управления коммутирующих тиристоров 5 и 7 разомкнуты.

В таком состоянии vcTpoHcTBo подготовлено к следующему циклу; сварки.

В критическом случае, когда в результате нестабильности процесса сварки величина напряжения Ue на коммутирующем конденсаторе 8 оказывается меньше величины напряжения U на дуговом промежутке после открывания силового тиристора

3 в момент времени t,z (момент окончания интервала коммутации) ком мути руюШие тиристоры 5 и 7 не закрываются, так как к ним приложена разность напряжений Ug и U< в прямом направлении по цепи сварочная головка 14 — силовой тиристор 3— коммутируюший тиристор 5 — коммутирующий конденсатор 8 — коммутируюший тиристор 7 — автомат 45 защиты — свариваемая констру.кция 46.

При этом управляюшее напряжение Lù,24 снимаемое с коммутирующего тиристора 5

1073028

16

15 и поступающее на стабилитрон 24, равно нулю. Напряжение на тиристорных оптронах 27 и ЗО первого блока 21 защиты также равно нулю.

При этом управляющие цепи коммутирующих тиристоров 4 и 6 разорваны. Г1ри приходе управляющих импульсов с выходов блока 16 управления тиристорами на соответствующие входы первого блока 21 защиты в критическом случае коммутирующие тиристоры 4 и 6 не открываются до тех пор, пока коммутирующий конденсатор

8 не зарядится до величины напряжения большей величины напряжения V на дуговом промежутке. При этом коммутирующие тиристоры 5 и 7 закрываются, и цикл сварки повторяется.

Г1редлагаемое устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового

5 промежутка позволяет улучшить формирование шва за счет предупреждения срывов процесса горения дугн при возникновении сквозных прорывов смежных коммутируloщих тиристоров из разных диагоналей моста, !

О снизить потери электроэнергии и электродного металла на разбрызi иванне на 70/0, а производительность сварки увеличить на 7 /О flo сравнению с базовым объектом.

1073028 8х z Вх 36

L!Bbe уу 5be zf

Составитель Г. Чайковский

Редактор Н. Швыдкая Техред И. Верес Корректоо О. Билак

Заказ 1!750/11 Тираж 1О37 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4