Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора

 

1. ОГРАНИЧИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ХОЛОСТОГО ХОДА СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА, содержащий силовой вентильный коммутатор в первичной обмотке сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, цепь трансформаторов, конденсатор, причем первичная обмотка одного трансформатора и вторичная обмотка другого соединены последовательно, одна из вторичных обмоток одного трансформатора соединена с входом ключа, а одна из первичных обмоток другого трансформатора - с выходом автогенератора повышенной частоты , отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при одновременном обеспечении условий техники безопасности, в него введены дополнительный коммутатор, подключенный к свободному зажиму первичной обмотки сварочного трансформатора, датчики состояния вентилей, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИЛИ, RSтриггер , элемент выдержки времени и датчик напряжения, подключенный параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора , при этом выходы коммутаторов соединены с входами датчиков состояния вентилей , выходы последних подключены к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЙ ИЛИ, его выход - к входу элемента ИЛИ, выход последнего подключен к входу блока управления коммутатором, причем второй вход i элемента ИЛИ подключен к инверсному выходу RS-триггера, R- вход которого через (Л элемента выдержки времени подключен к выходу датчика напряжения, а S-вход подключен к выходу указанного ключа, при этом цепь трансформаторов с последовательно соединенным конденсатором подключена параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора. 2. Ограничитель по п. 1, отличающийся тем, что коммутатор выполнен на симисторах . о | 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1074674 A (19) (11) g(51) В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1, „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ - с- Я (21) 3470119/25-27 (22) 16.07.82 (46) 23.02.84. Бюл. № 7 (72) Б. М. Сенчук и А. Б. Сенчук (71) Новомосковский филиал Московского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института им. Д. И. Менделеева (53) 621.791.75 (088.8) (56) 1. Розанов Ю. К. Основы силовой преобразовательной техники. М., «Энергия», 1979, с. 339 —.340.

2. Авторское свидетельство СССР № 662293, кл. В 23 К 9/10, 03.06.77 (прототип) . (54) (57) 1. ОГРАНИЧИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ХОЛОСТОГО ХОДА СВАРОЧНОГО

ТРАНСФОРМАТОРА, содержащий силовой вентильный коммутатор в первичной обмотке сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, цепь трансформаторов, конденсатор, причем первичная обмотка одного трансформатора и вторичная обмотка другого соединены последовательно, одна из вторичных обмоток одного трансформатора соединена с входом ключа, а одна из первичных обмоток другого трансформатора — с выходом автогенератора повышенной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при одновременном обеспечении условий техники безопасности, в него введены дополнительный коммутатор, подключенный к свободному зажиму первичной обмотки сварочного трансформатора, датчики состояния вентилей, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИЛИ, RSтриггер, элемент выдержки времени и датчик напряжения, подключенный параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора, при этом выходы коммутаторов соединены с входами датчиков состояния вентилей, выходы последних подключены к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, его выход — к входу элемента ИЛИ, выход последнего подключен к входу блока управления коммутатором, причем второй вход элемента ИЛИ подключен к инверсному выходу RS-триггера, R- вход которого через элемента выдержки времени подключен к выходу датчика напряжения, а S-вход подключен к выходу указанного ключа, при этом цепь трансформаторов с последовательно соединенным конденсатором подключена параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора.

2. Ограничитель по п. 1, отличающийся тем, что коммутатор выполнен на симисторах.

1074674

Изобретение относится к сварке, в частности к ручной сварке электрическим током, предназначено для ограничения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов и может быть использовано в любой области, где применяются ручная электродуговая сварка переменным током.

Наиболее . близким по технической сущности и достигаемому результату является ограничитель холостого хода сварочного трансформатора, содержащий два трансформатора, включенных последовательно в цепь дуги, конденсатор, шунтирующий вторичную обмотку сварочного трансформатора, автогенератор повышенной частоты, однополюсный силовой коммутатор на тиристоре в одной фазе первичной обмотки сварочного трансформатора и цепь управления . коммутатором, содержащую усилитель (2).

Однако в известном ограничителе возможно появление полного напряжения холостого хода на электроде в случае пробоя тиристора в силовом коммутаторе. В устройство необходимо вводить силовую сварочную цепь, что является причиной отка- зов из-за большой токовой нагрузки на вводных зажимах. Затрудняется также процесс сварки из-за отсутствия выдержки времени на отключение при разрыве дуги.

Указанные недостатки снижают электробезопасность сварочных работ и надежность устройства в работе.

Цель изобретения состоит в повышении надежности устройства при одновременном обеспечении техники безопасности.

Цель достигается тем, что в ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора, содержащий силовой вентильный коммутатор в первичной обмотке сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, цепь трансформаторов, конденсатор, причем первичная обмотка одного трансформатора и вторичная обмотка другого соединены последовательно, одна из вторичных обмоток одного трансформатора соединена с входом ключа, а одна из первичных обмоток другого тран-сформатора — с выходом автогенератора повышенной частоты, введены дополнительный коммутатор, подключенный к свободному зажиму первичной обмотки сварочного, трансформатора, датчики состояния вентилей элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ элемент ИЛИ, RS-триггер, элемент выдержки времени и датчик напряжения, подключенный параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора, при этом выходы коммутаторов соединены с входами датчиков состояния вентилей, выходы последних подключены к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, его выход — к входу элемента ИЛИ, выход последнего подключен к входу блока управления коммутатором, при5

35 чем второй вход элемента ИЛИ подключен к инверсному выходу RS-триггера, R-вход которого через элемент выдержки времени подключен к выходу датчика напряжения, а

S-вход подключен к выходу указанного ключа, при этом цепь трансформаторов с последовательно соединенным конденсатором подключена параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора.

Кроме того, коммутатор выполнен на симисторах.

На чертеже показана структурная схема предложенного ограничителя напряжения холостого хода.

Последовательно с первичной обмоткой сварочного трансформатора 1 включены симисторы 2, образующие двухполюсный силовой коммутатор 3, управляемый блоком

4 управления. К, симисторам коммутатора подключены датчики состояния 5 симисторов, которые фиксируют их открытое или закрытое состояние. Выходы датчиков состояния симисторов подключены к логическому элементу 6 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реализующему логическую функцию «1«и только «1». Сигнал логической единицы «1» на выходе этого элемента формируется только в том случае, если на один из входов подается сигнал «1», а на второй — сигнал логического нуля «О». Такая комбинация входных сигналов получается в случае пробоя одного из симисторов. При исправных симисторах на вход элемента 6 подаются сигналы «О» и «О» (коммутатор открыт, ведется сварка) или «1» и «1» (коммутатор закрыт, сварка не ведется). К выходу логического элемента 6 подключены цепь 7 сигнализации о пробое одного из симисторов и один из входов логического элемента ИЛИ 8, соединенного с системой управления коммутатора.

К второму входу элемента 8 подключен инверсный выход RS-триггера 9, который имеет вспомогательную цепь установки нуля

S-вход триггера соединен с ключевым усилителем 10 дискретного действия, который содержит усилительный элемент ll с ограничителем 12 напряжения на входе. Усилитель соединен с вторичной обмоткой трансформатора 13. его одновитковая первичная обмотка соединена последовательно с одновитковой вторичной обмоткой трансформатора 14 и конденсатором 15. Последовательная цепь, состоящая из одновитковой первичной обмотки трансформатора 13, одновитковой вторичной обмотки трансформатора 14 и конденсатора 15, подключена параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора. Первичная обмотка трансформатора 14 соединена с автогенератором 16 повышенной частоты.

R-вход триггера подключен к цепи 17 выдержки времени, которая содержит элемент задержки 18 и пороговый элемент 19.

1074674

4 сторах 2 на втором входе элемента 8 также будет «О», поэтому на его выходе получается состояние «О». С блока управления 4 снимается запрет, управляющие напряжения от системы управления 4 поступают на симисторы 2 и коммутатор 3 открывается.

В результате сварочный трансформатор

1 подключается к сети, на электрод 25 кратковременно подается полное напряжение холостого хода, которое возбуждает дугу, а затем устанавливается рабочее напряжение на электроде. При этом пороговый элемент

19 закрыт, поатому триггер 9 сохраняет свое состояние до конца сварки. При кратковременных (до 1 с) перерывах сварки напряжение на электроде сохраняется, так как снятие сигнала с 5-входа триггера 9 и его повторная подача на этот же вход не изменяет состояние триггера. Это облегчает выполнение вертикальных и потолочных швов.

После прекращения сварки сварочный трансформатор 1 отключается от сети и с электрода 25 полностью снимается напряжение, что происходит следующим образом.

При разорванной цепи дуги, но подключенном к сети трансформаторе его индуктивность резко уменьшается, поэтому сигнал на входе усилителя 10 и состояние триггера 9 могут сохраниться. Обеспечение отключения сварочного трансформатора 1 от сети при указанных условиях обеспечивается за счет датчика 20 напряжения и порогового элемента 19.

3

Цепь выдержки времени соединена с датчиком напряжения 20, содержащим выпрямитель 21 с фильтром и трансформатором 22.

Датчик напряжения включен на вторичное напряжение сварочного трансформатора и дает постоянное напряжение, пропорциональное напряжению на электроде. Пороговый элемент цепи выдержки времени выполнен тем, что закрыт при рабочем напряжении на электроде (20 — 40 В) и открыт при напряжении холостого хода (60 — 75 В) .

В качестве датчиков состояния симисторов может быть использован любой датчик состояния вентилей, дающий информацию о закрытом и открытом состоянии вентилей (11.

Ограничитель работает следующим образом.

В исходном состоянии первичная обмотка трансформатора 14 возбуждена от автогенератора 16. Высокочастотный контур, образованный вторичной обмоткой трансформатора 14, первичной обмоткой трансформатора 13, конденсатором 15, сварочными проводами 23 и 24, разомкнут большим (для высокой частоты) индуктивным сопротивлением вторичной обмотки сварочного трансформатора. Напряжение на входе д5 усилителя 10 отсутствует, пороговый элемент 19 закрыт, поэтому на. обоих входах

RS-триггера 9 имеются сигналы логического нуля. На его инверсном выходе будет сигнал «1», так как при подаче напряжения питания триггер приведен в требуемое ис- 30 ходное положение цепью установки нуля (не показана).

Сигнал «1» подается на вход элемента 8, на выходе которого также будет «1». Напряжение логической единицы на выходе элемента 8 является запирающим, которое на35 кладывает запрет на работу блока 4 управления коммутатором. Поэтому симисторы

2 закрыты, сварочный трансформатор 1 отключен от сети, напряжение на электроде отсутствует.

Для включения сварочного трансформатора 1 и ведения сварки достаточно прикоснуться электродом 25 к изделию 26. При этом высокочастотчный контур замыкается через сопротивлеНие контура между электродом 25 и изделием 26. Если. это сопротивление не превышает величины 200—

300 Ом, определяемой чувствительностью ограничителя, между трансформаторами 14 и 13 образуется электромагнитная связь йо высокой частоте через высокочастотный контур, замкнутый между электродом и .изделием. На вторичной обмотке трансформатора 13 появляется напряжение высокой частоты, которое включает ключевой усилитель 10 и подает на $-вход триггера 9 сигнала «1». При этом триггер переключается и на его инверсном выходе появляется сигнал логического нуля. При исправных симиПри разрыве цепи дуги напряжение на электроде 25 и на выходе датчика 20 напряжения скачкообразно возрастают. При этом открывается пороговый элемент 19 и с выдержкой времени до 1 с за счет элемента задержки 18 на R-вход триггера 9 подается сигнал сброса. При этом триггер возвращается в исходное положение, а на его инверсном выходе появляется сигнал

«1», который передается через элемент 8 и накладывает запрет (запирающее напряжение) на блок 4 управления симисторами 2. В результате происходит запирание 3 и снятие напряжения с электрода 25.

В случае пробоя одного из силовых симисторов на соответствующий вход элемента 6 подается сигнал «1», а на втором входе остается «О»,. Тогда выходной сигнал принимает значение «1», в результате чего через элемент 8 на блок 4 управления подается запрет, и исправный симистор запирается. После этого прикосновение электрода 25 к изделию 26 не может вызвать включение коммутатора 3 и напряжение на электроде. Одновременно цепь сигнализации 7 сообшает о неисправности.

Рабочая частота автогенератора выбрана из условия, чтобы не происходило ложное срабатывание ограничителя через комплексное српротивление Z, обусловленное индуктивнhIM сопротивлением Х вторичной об1074674

Y

z откуда

>1 ус т

Составитель И. Лурье

Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Тираж 037 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

Редактор А. Козориз

Заказ 204/13 мотки сварочного трансформатора, отключенного от сети, и сопротивлением R тела человека. Комплексное сопротивление Z должно быть больше уставки чувствительных R„„e. Z)R„

Как известно, при параллельном соединении участков проводимость цепи

Принимая во внимание, что Х = 2% fL, 15 получаем

> RR ст

> 25-1.(R1 Rъ ) где 1 — частота автогенератора; индуктивность вторичной обмотки сварочного трансформатора, отключенного от сети.

По сравнению с известным предложенный ограничитель имеет следующие технико-экономические преимущества. 25

Двухполюсное исполнение коммутатора повышает электробезопасность сварочных

6 работ, так как в случае пробоя одного из симисторов второй симистор обеспечивает снятие напряжения с электрода и невозможность включения до устранения неисправности, причем имеется сигнализация о пробое симистора. Повышается надежность в работе и удобство в эксплуатации, в результате исключения необходимости ввода в ограничитель силовых проводов сварочной цепи и обеспечения выдержки времени на отключение.

В качестве базового объекта принят ограничитель напряжения холостого хода типа УСНТ вЂ” 06.

К недостаткам устройства относятся низкая надежность в работе из-за контактного исполнения силовой цепи и цепей управления, чувствительность к коротким замыканиям сварочной цепи и недостаточный диапазон токов сварки.

По сравнению с базовым объектом предложенный ограничитель имеет следующие преимущества: нечувствительность к коротким замыканиям сварочной цепи, неограниченный диапазон токов сварки и отсутствие силовых проводов сварочной цепи.

Бесконтактное исполнение силовой цепи и цепей управления обеспечивает высокую надежность в работе, большой срок службы и современный уровень.