Устройство защиты сварщика

(5 И В 23 К 9 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТВ ТОРС с УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРделАм изоБРетений и ОтнРытий(71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.791.75(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 872096, кл. В 23 К 9/10, 1979,2. Авторское свидетельство СССР В 823027, кл. В 23 К 9/10, 1979 (прототип) .,(54)(57) УСТРОЙСТВО ЗА(И 1) СВАРЩИКА, содержащее аварийный и основной коммутаторы в цепи питания сварочного трансформатора, систему фазового управления основным коммутатором, трансформатор тока с двумя выходами, включенный в сварочную цепь, первое реле времени, вход которого связан с первым выходом трансформатора тока, а выход в . с системой фазового управления, реле защиты, выход которого подключен к аварийному. коммутатору, второе реле времени, выход которого связан с реле защиты, блок питания и схему Формирования управляющего сигнала, содержащую диод, резистор и два поровых элемента, о т л и ч а ю щ е е" я тем, что, с целью повышения надежности защиты путем обеспечения контроля заземления сварочной цепи и корпуса устройства, в схему формирования управляющего сигнала дополнительно введены элемент выдержки времени и усилитель низкой частоты, причем вход элемента вы. дерзки времени связан с выходом первого порогового элемента, а выход. с входом усилителя низкой частоты Ей и через резистор с входом первого порогового элемента и катодом диода, анод которого связан с неэаземленным концом вторичной обмотки сварочного трансформатора, при этом выход усилителя низкой частоты свя- р эан с входом второго порогового элемента и вторым выходом трансформатора тока.Изобретение относится к сварочному производству, в частности к устройствам автоматического снижения напряжения холостого хода сварочных трансФорматоров, используемых при ручной дуговой сварке.Известно устройство для снижения напряжения холостого хода источника сварочного тока, содержащее аварий. ный и основной коммутаторы, трайсформатор тока.в сварочной цепи, реле времени ограничения, реле защиты, леле времени защиты, блок питания и дискретный элемент защиты Г 13.Недостатками укаэанного устройства являются. отсутствие контроля заземления сварочной цепи.и детали и высокая инерционность схемы при срабатывании Отсутствие контроля заземления снижает защитные Функции устройства, что не позволяет предотвратить несчастные случаи при попадании напряжения сети .в сварочную цепь, корпус устройства или на свариваемую деталь.Наиболее близким техническим ре" шением к предлагаемому является устройство для ограничения напря-. жения холостого хода сварочного трансформатора, содержащее аварийный и основной коммутаторы в цепи питания сварочного трансформатора, систему Фазового управления основным коммутатором, трансформатор тока с двумя выходами, включенный в сварочную цепь, реле времени ограничения, вход которого связан с одним из выходоа трансФорматора тока, а выход - с системойФазового управления, реле защиты, управляю" щее аварийным коммутатором, реле времени защиты, выход которого связан с реле защиты, блок питания и схему Формирования управляющего, сигнала, содержащую диод, резистор и два пороговых элемента, выход ко торого связан с выходом реле времени защиты 23.Известное устройство также характеризуется отсутствием контроля заземления сварочной цепи и корпуса самого устройства, что снижает его защитные. свойства. Это обусловлено тем., что устройство не имеет элементов, реагирующих на указанные неисправности.. Цель изобретения - повышение надежности защиты путем обеспечения контроля заземления сварочной цени и корпуса устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве защиты сварщикасодержащем аварийный и основной коммутаторы в цепи питания сва рочного трансформатора, систему фазового управления основным коммутатором, трансФорматор тока сная схема устройства защиты сварУстройство защиты сварщика содержит аварийный 1 и основной 2коммутаторы в цепи питания сварочного трансформатора 3, систему 4 35 Фазового управления основным коммутаторрм 2, трансформатор 5 тока-с двумя выходами, включенный в сварочную цепь, первое реле 6 времени,вход которого связан.с одним из 40 ,выходов трансформатора 5 тока, авыход - с системой 4 Фазового управления, реле 7 защиты, управляющее аварийным коммутатором 1, второе реле 8 времени, выход которого 45 связан с входом реле 7 защиты,блок 9 питания, осуществляющий пи"тание всех блоков устройства, исхему 10 формирования управляющего 60 5 10 15 20 25 двумя выходами, включенный в сварочную цепь, первое реле времени,вход которого связан с первым выходом трансформатора тока, а выход - с системой Фазового управления, реле защиты, выход которогоподключен к аварийному коммутатору,второе реле времени, выход которогосвязан с реле защиты, блок питанияи схему Формирования управляющегосигнала,: содержащую диод,. резистори два пороговых элементы, в схемуформирования. управляющего сигналадополнительно .введены элемент выдержки времени и усилитель низкойчастоты, причем вход элемента выдержки времени связан с выхбдомпервого порогового элемента, а выход - с входом усилителя низкойчастоты и через резистор с входомпервого порогового элемента и катодом диода, анод, которого связанс незаземленным концом вторичной,обМотки сварочного трансформатора,при этом выход усилителя низкойчастоты связан с входом второго порогового элемента и вторым выходомтрансформатора тока. На чертеже приведена Функциональсигнала, выход которой связан с входом реле 8 времени. Схема 10 формирования управляющего сигнала . состоит из диода 11, анодом подключенного к незаэемленному зажиму вторичной обмотки сварочного трансФорматора 3, а катодом - к резистору 12 и входу первого порогового элемента 13 выход которого через элемент 14 выдержки времени связан свходом усилителя 15 низкой частоты,выход которого подключен к входувторого порогового элемента 16, Резистор 12 связывает вход усилителя 15 низкой частоты с диодом 11и входом первого порогового элемента 13. Второй .выход трансформатора 5 тбка подключен к взводу второгопорогового элемента 16. Кроме того, на схеие показаны электрод 17 и свариваемая деталь 18.При подаче напряжения на.сварочную установку на выходах блока 9 питания появляются напряжения, которые. подаются на схему 4 фаэоимпульсного управления, реле б време". нн ограничения, реле 7 защиты, реле 8 времени защиты и схему 10. На выходе реле 8 времени защиты появляется сигнал, который приводит во включенное состояние реле 7 защиты и аварийный коммутатор 1В это же время появляется сигнал на выходе реле б времени, который переводит систему 4 Фазового управления в такое положение, когда основной коммутатор 2 будет полностью открыт, На сварочный трансФорматор 3 подается полное напряжение сети, поэтому на его выходе появляется полное напряжение холостого хода 65- 75 В, которое существует в течение всего времени выдержки реле б вре" мени ограничения (до 1,0 с), Схема 10 за это время осуществляет контроль исправности работы устройства. Напряжение сварочной цепи через диод 11 подается на вход кервого порогового элемента 13 и через резистор 12 на вход усилителя 15 низкой частоты. Так как первый пороговый элемент 13 имеет порог срабатывания порядка 35-40 В, то в этом случае.он срабатывает, на его выходе появляется напряжение., что приводит к появлению постоянного напряжения на выходе элемента 14 выдержки времени. Усилитель 15 низкой частоты переходит в режим наеыщения, поэтому сигнал на его выходе пропадает, что переводит ре-: ле 8 времени в режим отсчета выдержки времени. Если устройство исправно., на выходе реле 6 времени не позже, чем через 1,0 с с момента подачи напряжения на схему, сигнал исчезнет, что переводит систему 4 джазового управления в режим отсечки. Это ведет к отпиранию основного коммутатора 2 только в конце каждого полупериода напряжения сети. В сварочной цепи появляются импульсы с амплитудой порядка 30 В, Этого напряжения не достаточно для отпирания первого порогового эле" мента 13 Сигнал на его. выходе пропадает, что приводит к исчезновению сигнала через 0,02 с на выходе элемента 14 выдержки времени. Смещение на входе усилителя 15 низкой частоты исчезает, поэтому он усиливает сигналы, подаваемые на его вход от напряжения сварочной цепи через диод 11 и резистор 12. Ча выходе усилителя 15 низкой час отключение аварийного коммутатора 1.при снижении сопротивления. изоляции сварочной цепи или попаданиив сварочную цепь человека с малымсопротивлением тела. 55 Контроль заземления сварочной цепи осуществляется пониженным напряжением холостого хода по цепи незаземленный зажим вторичной обмотки сварочного трансформатора 3- диод 11 - резистор 12 - вход усилителя 15 низкой частоты - шина корпус устройства - земля - заземленный зажим вторичной обмотки сватоты появляются импульсные сигналы,преобразуемые вторым пороговым эле-.ментом 16 в сигналы прямоугольнойформы, подаваемые на вход реле 8времени защиты, Оно остается вовключенном положении на все время ограниченного холостого хода.В режиме сварки напряжение всварочной цепи колеблется от 0 до45 В. Поэтому, чтобы при сваркеудлиненной дугой не происходилоложное отключение устройства, навход второго порогового элемента 16подается напряжение с второго .выхода трансформатора 5 тока. В этом 15 случае срабатывает, первый пороговыйэлемент 13 и исчезает напряжение навыходе усилителя 15 низкой частоты.Однако на вход второго пороговогоэлемента 16 подается напряжение с ;р трансформатора 5 тока, поэтомусигнал на выходе второго порогового элемента 16 сохраняется и присварке. Реле 8 времени защитыостается включенным на все время свар, киПри выходе иэ строя реле 6 времени ограничения, системы 4 фазово-.го управления илй основного комму",татора 2, связанном с появлениемв сварочной цепи повышенного напряжения амплитудой более 35 В, срабатывает первый пороговый элемент 13который через элемент 14 выдержкивремени подает смещение на входусилителя 15 низкой частоты, Поэтому, хотя и поступают сигналы навход усилителя 15 низкой частотычерез диод 11 и резистор 12, на выходе усилителя 15 сигнал пропадает.При холостом ходе отсутствует сигнал 40 и на выходе трансформатора 5 тока.Отсутствие сигнала на входе второгопорогового элемента 16 приводит кисчезновению сигнала на входе реле 8 времени. Через время более 45 1,0 с исчезает сигнал на выходеэтого реле. Реле .7 защиты выключается, снимает свой сигнал управления. Аварийный коммутатор 1 также отключается, снимая напряжениесо сварочной установки.Аналогичным образом происходит6 1069965 10 15 30 35 аказ 11618/17 Тираж 1041 Подписно НИИП илиал ППП "Патентф, г.ужгород,ул.Проектная,4 рочного трансФорматора. При обрыве заземления сварочной цепи или корпуса устройства укаэанная цепь разрывается, исчезает напряжение на входе усилителя 15 низкой час" . тоты и на его выходе, а также на выходе второго порогового элемента 16. Реле 8 времени с выдержкой более 1,0 с снимает сигнал управления с реле 7 защиты, а последнее - с аварийного коммутатора 1, который выключается, снимая напряжение со сварочного трансформатора 3.В случае неисправности обратного сварочного провода и плохого заземления свариваемой детали 18 устройство отключается при возбуждении дуги. Электрод 17 касается детали 18. На выходе трансформатора 5 тока появляется сигнал, достаточный для включения реле 6 времени, Основной коммутатор 2 подает на сварочный трансформатор 3 полное напряжение сети. В сварочной цеди появляется полное напряжение холостого хода, но сварочного тока нет. Поэтому на входе второго порогового элемента 16 сигнал исчезает (напряжения,возникающего на выходе трансформатора 5 тока, не достаточно для срабатывания второго порогового элемента 16, а сигнал навыходе усилителя 15 низкой частоты отсутствует из-за срабатывания первого порогового элемента 13 и подачи на вход усилителя 15 низкой частоты напряжения смещения с элемента 14 выдержки времени). Исчезает сигнал на выходе второго порогового элемента 16. Реле 8 времени через 1,0 с снимает напряжение управле,ния с реле 7 защиты, а последнее отключает аварийный коммутатор 1,Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными обладает более широкими защитными функциями, т.е. кроме контроля исправности основной схемы ограничения, куда входят основной коммутатор, система фазового управления и первое реле времени и контроля исправности изоляции сварочной цепи и ложной работы схемы при утечках тока, сравнимых с уставкой на включение предлагаемое техническое решение осуществляет контроль заземления сварочной цепи и корпуса самого устройства.По сравнению с базовым обьектом, в качестве которого принято устройство УСНТУ 2, предлагаемое устройство имеет высокое быстродействие на включение, что повышает производительность сварки. Кроме того, достигаются экономия электроэнергии из-за снижения энергопотребления в режиме ограничения и продление срока службы сварочного трансформатора из-за снижения нагрева об- моток, а также исключается воэможность поражения сварщика из"за ложного включения основного коммутатора, вызванного снижением сопротивления изоляции сварочной цепи ниже уставки на включение, и из-за обрыва заземления сварочной цепи или корпуса самого устройства,