Устройство для сварки на переменном токе

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик пц 904932(22) Заявлено 201077 (21) 2541000/25-27с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 15,02 Я 2, Бюллетень Мо 6Дата опубликования описания 150292 Р 1)М К з В 23 К 9/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторыизобретения Ордена Ленина и ордена Трудового Красного 5 намени инститУт электросварки им. Е.О. Патона(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ НА ПЕРЕМЕННОМТОКЕ Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к производству сварочных аппаратов, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при производстве ручной дуговой сварки, сварки под флюсом и сварки в среде защитных газов, наиболее эффективно может быть применено при сварке в опасных условиях, где недопустимо высокое напряжение холостого хода сварочного аппарата.Известно устройство для сварки на переменном токе от источника с жесткими внешними характеристиками, в первичную цепь сварочного трансформатора которого последовательно включены реактор и конденсатор. Резонансная,частота ЬС-контура близка к частоте питающей сети. Применение 1-С-контура позволяет существенно повысить коэффициент мощности устройства, снизить напряжение холостого хода и повысить устойчивостьгорения дуги 1.Однако снижение напряжения холостого хода в таких устройствах до значений, оговариваемых стандартом на электробезопасность, не позволяет возбуждать дугу или обеспечить необходимый сварочный ток. При неблагоприятных начальных условиях в моменты подключения к сети возбуждения или обрыва дуги в устройствах с 1.С- контуром вследствие перенапряжений на переходном процессе возникает устойчивый феррозонанс, сопровождающийся сверхтоками и перенапряжениями на элементах. Это явление приводит к аварии или срабатываниюзащиты.В случае длительного корот 1 сого замыкания, возникающего при замораживании. электрода или по другим причинам, ток в цепи стремится к очень большой величине. Падения нап ряжения на элементах возрастают. Величина этих напряжений превышает максимально допустимые. Это происходит в том случае, если в цепи ЬС-кон тура преобладает индуктивное сопротивление, которое имеет нелинейный характер. Вследствие насыщения сердечника результирующее сопротивление уменьшается, становится равным емкостному и схема входит в устойчивый феррорезонансный режим.Кроме того, при случайном уменьшении сопротивления дугового промежутка (длина дуги, падение каплии т.п,) увеличивается скорость нарастания сварочного тока, т.е. процесс обладает параметрической положительной обратной связью, что недопустимо по условиям устойчивостигорения дуги (отсутствие саморегупирования).Индуктивный характер контураспособствует возникновению высокогоуровня радиопомех в сети. Это происходит вследствие лавинообразногопотребления тока при флюктуацияхдуги,Пель изобретения - повышение надежности работы путем одновременного снижения напряжения холостогохода и предотвращения феррорезонанса.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство введены схемасовпадения и дополнительная обмотка,включенная последовательно и согласно с первичной обмоткой трансформа"тора, при этом свободный конец дополнительной обмотки подключен кодной из входных клемм трансформатора через ключ, управляющий вход ключа соединен с выходом схемы совпадения, разрешающий вход которой подключен к указанной клемме трансформатора, а запрещающий - к выходудатчика сварочного тока.Величина емкости конденсатора ииндуктивностей трансформатора подобраны в таком соотношении, что емкостное сопротивление конденсатораменьше суьугы индуктивных сопротивлений намагничивания и рассеяния первичной обмотки, т.е. на холостомходу, на больше суммы индуктивныхсопротивлений рассеяния первичнойи вторичной обмоток, т.е. при сваркеНа чертеже представлена электрическая схема устройства.устройство содержит трансформатор1, переключатель 2, конденсатор 3,дополнительную обмотку 4, ключ 5,схему 6 совпадения и датчик 7 сварочного тока.Первичная обмотка трансформатора1 через переключатель 2 соединена сконденсатором 3 и образует с нимпоследовательный АС-контур. Последовательно согласно с первичнойобмоткой трансформатора 1 включенадополнительная обмотка 4,Между обкладкой конденсатора 3, подключенной к сети и конечным вывоцам дополнительной обмотки 4 трансформатора 1, установлен ключ 5, например симистор, управляющий вход ключа 5 соединен с выходом схемы 6 совпадения, обеспечивающей управление ключом 5 сигналом напряжения сети при отсутствии запрещающего сигнала датчика 7 сварочного тока,Устройство работает следующимобразом.При включении устройства в сетьна холостой, ход сварочный ток отсутствует и с выхода датчика 7 сварочного тока на запрещающий входсхемы 6 совпадения сигнал не поступает. Таким образом, ключ 5 черезсхему б совпадения отпирается сигналом напряжения сети.10 Через открытый ключ 5 первичнаяобмотка трансформатора 1 вместе сдополнительной обмоткой 4 оказываетсяподключенной к сети. Соотношениеполного количества витков первичной15 цепи трансформатора и количествавитков вторичной обмотки определяется требованием техники безопасности.Поскольку сопротивление конденсатора3 относительно сопротивления ключа 52 О велико, подключение его к одному изотводов первичной обмотки черезпереключатель 2 практически не оказывает влияния на значение напряжения холостого хода. Кроме того, шун 25 тирование конденсатора 3 ключом 5с частью первичной обмотки трансформатора 1 и дополнительной обмотки 4исключает возможность возникновенияферрореэонанса,Энергоемкость устройства накладывает определенные требованиявеличинам емкости конденсатора и индуктивностям трансформатора. Минимальное значение величины емкостиконденсатора и индуктивностей трансформатора определяется из условийобеспечения максимального сварочноготока. Максимальное значение величиныемкости конденсатора определяетсяиз условия обеспечения емкостногохарактера результирующего сопротивления контура.Поскольку величина емкости конденсатора определена, иэ условиямаксимально допустимого токахолос 45 того хода определяется наименьшаясумма индуктивных сопротивленийнамагничивания трансформатора с рассеяния первичной обмотки.Следовательно, на холостом ходупреобладает индуктивное сопротивление.В начале возбуждения дуги трансформатор 1 работает в режиме короткого замыкания. Сигнал с выхода датчика сварочного тока поступает назапрещающий вход схемы б совпадения,ключ 5 запирается. Первичная обмоткатрансформатора 1 в соответствии сположением переключателя 2 оказывается включенной всеть через конденсатор 3. Так как конденсатор 3 ииндуктивность первичной обмотки трансформатора 1 образуют последовательный АС-контур с частотой, близкойк частоте питающей сети, напряжение65 на первичной обмотка значительно по904932 ФормУла изобретения ВИИИПИ Заказ 2 Тираж 1150 Под/20сное ПП "Патент",д, ул,Проектная,4 илиал .Ужго вышается, сердечник трансформатора насыщается. Насыщение сердечника приводит к уменьшению индуктивного сопротивления цепи намагничиванияР которая шунтирует индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки. Следовательно, ток короткого замыкания, определяемый разностью индуктивного и емкостного сопротивлений контура, ограничен. Перенапряжений на элементах не возникает. Привозбуждении дуги происходит отрывэлектрода от изделия, на вторичной обмотке трансформатора 1 обеспечивается напряжение, необходимое для 15 поддержания дуги. Сигнал датчика 7 сварочного тока поддерживает ключ 5 в закрытом состоянии.Преобладание емкостного сопротив. ления в цепй контура способствует саморегулированию величины сварочного тока за счет нелинейного характера результирующего индуктивного сопротивления трансформатора 1. Случайное возрастание сварочного тока приводит к увеличению результирую 25 щего сопротивления контура, ток уменьшается. При случайном уменьшении сварочного тока результирующее сопротивление контура уменьшается, ток возрастает.30Преобладание емкостного сопротивления над индуктивным обеспечиваетстабилизацию сварочного тока, При этом достаточно высокое напряжениеповторного возбуждения дуги способствует стабильности процесса горения. Кривая напряжения на дуге не имеетярко выраженных пиков зажигания, имеющих большой частотный спектр, Это значительно снижает уровень ра диопомех. Кроме того, наличие. в цепи большой емкости для питающей сети является защитным Фильтром.При обрыве дуги сигнал с выхода датчика 7 сварочного тока отсутст вует, ключ 5 открывается, схема переходит в режим холостого хода,В качестве датчика тока можно использовать любой измерительный трансформатор тока, Ключ 5 может быть собран на симисторе либо на двух встречно-параллельно включенных тиристорах.Данное изобретение найдет применение в разработке малогабаритных трансформаторов для ручной дуговой сварки в условиях слаботочных электрических сетей. УстРойство для сварки на переменном токе, содержащее трансформатор с переключателем количества витков первичной обмотки, конденсатор, образующий с первичной обмоткой последовательный контур с собственной частотой колебаний, близкой к частоте питающей сети, и электрически соединенные датчик сварочного тока и ключ1 о т л и ч а ю щ е е с я тем чтоУ с целью повышения надежности работы путем одновременного снижения напряжения холостого хода и предотвращения феррорезонанса, в устройство введены схема совпадения и дополнительная обмотка, включенная последовательно и согласно с первичной обмоткой трансформатора, при этом свободный конец дополнительной обмотки подключен к одной из входных клемм трансФорматора через ключ, управляющий вход ключа соединен с выходом схемы совпадения, разрешающий вход которой подключен к указайной клемме трансФорматора, а запрещающий - к выходу датчика сварочного тока.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 548960, кл. В 23 К 9/06, 1976.