Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора

СОюз СОВетским СОЧиалистичееких Республик-2 исоединени аявн 23 К 9/10 осударствеииый коми СССР ио делам изобретени и открытийЕНИИ КОЛОСТОТРА ФОРМАТОР я к сварочной,устройствамя напряженияорматоров,й дуговой напряжени трансформ и тригге и Недостатками ограничителя являются малая чувствительность и невысокое быстродействие. Малая чувствительность обусловлена наличием диода в цепи связи трансформатора тока и триггера Шмидта, Малое быстродействие объясняется способом подключения триггера к трансформатору тока, при котором схема срабатывает только в положительные полупериоды, что обусловливает среднее время срабатывания не менее 0,01 с. Кроме того, применение контактного коммутатора увеличивает время срабатывания да 0,06 с. Эти недостатки ухудшают возбуждение дуги, что приводит к дополнительным трудозатратам.Известно устройст ржащее силовой тиристорный ор и ладаестаточ стви- ходным эо, содекоммутат Изобретение относит технике, в частности к автоматического снижен в цепи сварочных транс применяющихся для ручн сварки.Известен ограничите содержащий блок питани тор тока в сварочной ц Шмидта 1). трансформатор тока в сварочной цепи 2 .Однако зто устройство характеризуется малой чувствительностью и недостаточной устойчивостью работы схемы при сварке. Малая чувствительность объясняется наличием в цепи связи трансформатора тока с оптронами диодов, имеющих при малых токах большое внутреннее сопротивление. Недостаточная устойчивость схемы при сваре объясняется отсутствием выдержки времени, что приводит к неустойчивому горению дуги. В итоге устройство мешает работе сварщика.Известно также устройство для ограничения напряжения, содержащее тиристорный коммутатор и трансформатор тока в сварочной цепи 3).Однако даннсе устройство об т малой чувствительностью и недо ным быстродействием, Малая чув тельность объясняется низким в сопротивлением оптронов и большим током управления. ими. Недостаточное быстродействие объясняется наличием в схеме релейного злемента со сравнительно большой инерционностью, Этн недостатки ограничителя также оказывают влияние на работу сварщика.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора, имеющий высокую чувствительность и быстродействие до 5 мс, он может применяться со всеми типами сварочных трансформаторов. ограничитель содержит тиристорный коммутатор в цепи питания сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, токоограничивающий элемент в виде ВС-цепочки, включенной параллельно коммутатору, блок писания, трансформатор тока в сварочной цепи, усилитель низкой частоты, два триггера Шмидта, реле времени, причем вход усилителя подключен ко вторичной обмотке трансформатора тока, Выход усилителя подключен ко входу первого триггера Шмидта, первый выход которого связан со входом реле времени, а второй выход, сигнал которого инверсен входному сигналу свободен, выход реле времени снязан со входом второго триггера Шмидта, второй выход которого подключен ко входу блока управления коммутатором (4).Недостатком этого устройства является влияние ограничителя на работу сварщика из-,за сравнительно большого времени включения (до 7 мс в зависимости от чувствительности и времени выдержки на отключение), Этот недостаток объясняется тем, что связь второго триггера Шмидта с первым осуществляется через реле времени, которое выполнено на основе эмиттерного повторителя и ВС-цепи, подключенной к базе эмиттерного повторителя. Потенциал базы зависит от параметров цепи разряда времязадающего конденсатора (резистор В 13, переход эмиттер-коллектор транзистора Т 5, сопротивления диода Д 8 в прямом направлении и емкости конденсатора С 4):1) =Е - 3 =Е - Ц -- =Ц -- 1 О)о к с к оЕ ас оЕ Гс где Ю - потенциал базы транзистораТ 7 реле времени относительно положительного полюсаисточника питания;Е - потенциал положительногокполюса источника питания равен 0;Ц - потенциал на обкладках консденсатора С 4;О - значение потенциала на обокладке конденсатора Сисходном состоянии до срабатывания первого триггераШмидта (транзисторы Т 5;Т б, резисторы В 10 - В 15,В 25, конденсатор С 3);В - сопротивление цепи разрядаконденсатора С 4;С - емкость конденсатора С 4. Пусть ,)б сР- потенциал базы транзистора Т 7 реле времени, при котором происходит срабатывание второго триггера Шмидта (транзисторы Т 8;Т 9, резисторы В 17 - В 23). Этот потенциал имеет знак минус, причем )б сЕ ) , Тогда из (1) получим выражение для времени срабатывания на включение реле времени, и, соответственно, всего ограничителя10(: юкА=ВС(1 и"О 1 "Кс)(2)где Б и Б - имеют положительное знао.срчение,Как видно из (2), время включениязависит от емкости конденсатора С 4,значение которой выбирается исходя изтребуемого значения выдержки временина отключение напряжения холостогохода сварочного трансформатора. Так,при емкости конденсатора С 4=4 мкф20 выдержка времени 05 с, а максимальное время включения 7,8 мс при среднем значении 5,6 мс.Цель изобретения - уменьшение влияния ограничителя на процесс сваркипутем уменьшения времени срабатывания на включение.Поставленная цель достигается тем,что в схему ограничителя, содержащуютиристорный коммутатор в цепи питанияЗ 0 сварочного трансформатора, блок управления коммутатором, токоограничивающий элемент, включенный параллельно коммутатору, трансформатор токав сварочной цепи, ко вторичной обмотке которого подключен усилитель низкой частоты, два триггера Шмидта,реле времени, при этом ныход усилителя соединен со входом перного триггера Шмидта, первый выход последнегосвязан со входом реле времени, вы 40 ход реле времени подключен ко входунторого триггера шмидта, второй выход последнего соединен со входомблока управления коммутатором, дополнительно введен инвертор, вход которого соединен со вторым выходом первого триггера Шмидта, а выход подключен ко входу блока управления коммутатором.На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.Устройство содержит тиристорныйкоммутатор 1, блок 2 управления ком- мутатором 1, токоограничивающий элемент 3, блок 4 питания; трансформатор 5 тока в сварочной цепи, усилитель б низкой частоты, первый триггер 7 Шмидта, реле 8 времени, второйтриггер 9 Шмидта, инвертор 10, который выполнен на транзисторе 11, резисторе 12 и стабилитроне 13, свароч 0 ный трансформатор 14, электрод 15 исвариваемую деталь 16. Входными зажимами 17 и 18 устройство подключается к сети. Первый триггер 7 Шмидтаимеет транзисторы 19 и 20 и резистоЯ ры 21 и 22. Реле 8 времени выполне 854636но на транзисторе 23, конденсаторе 24, резисторе 25 и диоде 26, Второй триггер 9 Шмидта включает транзисто ры 27 и 28 и резистор 29.Устройство работает следующим образом.При подаче напряжения на зажимы 17 и 18 все элементы схемы получают питание от блока 4. Сварочный транс форматор 14 получает питание через токоограничивающий элемент 3, поэтому напряжение в сварочной цепи снижено до допустимых значений. Напряжение на входе усилителя 6 низкой частоты отсутствует, поэтому нет сиг нала на входе триггера 7. Последний находится в выключенном состоянии, ,т.е. транзистор 19 закрыт, а транзис тор 20 открыт. Реле 8 времени находится в исходном состоянии, когда транзистор 23 открыт, а конденсатор 24 заряжен. Транзистор 27 второго триггера 9 также открыт, а транзистор 28 закрытНапряжение на выходе второго триггера 9, снимаемое с резистора 29, равно О, что соответствует отсутствию сигнала на входе блока 2 управления тиристорным коммутатором 1. В этом режиме инвертор 10 также не имеет на выходе напряжения, так как стабилитрон 13 закрыт ток базы транзистора 11 мал, и последний находится в выключенном состоянии. Такое состояние схемы может продолжаться сколь угодно долго.При замыкании электрода 15 на сва риваемую деталь 16 появляется ток в сварочной цепи, на выходе трансформатора 5 тока появляется сигнал, который усиливается усилителем 6. Транзистор 19 триггера 7 открывается, а транзистор 20 закрывается, что приводит к появлению сигнала. на входе реле 8 времени и исчезновению сигнала на входе инвертора 10, При этом конденсатор 24 реле 8 времени разряжается через резистор 22, транзистор 19,диоды 26,и напряжение на конденсаторе 24 начинает уменьшаться о экспоненте. В это время при запирании транзистора 20 пробивается ста билитрон 13 инвертора 10, транзистор 11 отпирается, подавая напряжение на вход блока 2 управления. Последний открывает тиристорный коммутатор 1, что приводит к подаче напряжения сети на первичную обмотку сварочногоГтрансформатора 14, В сварочной цепи возникает ток сварки. Во время срабатывания инвертора 10 процесс разряда конденсатора 24 продолжается. .При этом потенциал базы транзистора 23 повышается и при достижении определенной величины транзистор 23 .закрывается , что приводит к закрыванию транзистора 27 и открыванию транзистора 28. Триггер 9 опрокидывается. На резисторе 29 появляется напряжение от транзистора 28, т.епроисходит дублирование сигнала навходе блока 2 управления.В таком состоянии схема нахддитсявсе время сварки.При обрыве сварочной дуги пропадает сигнал на входе усилителя 6 низкой частоты и, соответственно, навходе триггера 7. При этом транзистор 19 закрывается, а транзистор 20открывается. Транзистор 11 инвертора10 закрывается, сигнал на его выходепропадает, однако сигнал на входеблока 2 управления остается, так кактранзистор 28 остается открытым.Конденсатор 24 начинает заряжаться через резистор 25 реле 8 времени и ре 15 зистор 21 триггера 7. Потенциал базытранзистора 23:понижается по законуэкспоненты до тех пор, пока с определенной выдержкой времени транзистор 27 открывается, а транзисторЩ 28 закрывается. Сигнал на входе блока 2 управления пропадает, и тиристорный коммутатор 1 запирается, разрывая цепь питания сварочного трансФорматора 14. Схема приходит в первоначальное состояние,Ускорение срабатывания схемы навключение (увеличение быстродействия)происходит из-за того, что входнойсигнал триггера 7 передается на входблока 2 управления, минуя инерционный элемент - реле 8 времени, таккак время срабатывания транзистора11 инвертора 10 значительно меньше,чем время разряда конденсатора 24и время срабатывания транзиСторов23 и 27. Подключение инвертора 10 квыходу триггера 7, независимому отцепи разряда конденсатора 24, исключает влияние этой цепи на работуинвертора 10,40 Положительный эффект от применения предлагаемого устройства заключается в уменьшении времени включения устройства и, соответственно,в уменьшении влияния его на работу4 сварщика,что приводит к повышениюпроизводительности труда последнего.Так, при чувствительности устройствак сопротивлению цепи электрод-деталь120 Ом и времени включения 5,6 мскоэффициент надежности возбуждениядуги равен 0,64. Применение предлагаемого устройства при той же чувствительности позволяет уменьшитьвремя включения до 2,8 мс, при этомкоэффициент надежности возбуждениядуги повышается до 0,82. Уменьшениечисла попыток возбуждения дуги приводит к уменьшению психофизиологическойнагрузки на сварщика, что в конечном итоге приводит к увеличению проЩ изводительности его труда. Формула изобретенияОграничитель напряжения холостогоу хоца сварочного трансформатора, соЗаказ 6575/18 Тираж 1148 ПодписнсеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5 Филиал ППП Патент, г,Ужгород ул.Проектная, 4 держащий тиристорный коммутатор вцепи питания сварочного трансформатора, блок управления коммутатором,токоограничивающий элемент, включенный параллельно коммутатору, трансформатор тока в сварочной цепи, ковторичной обмотке которого подключенусилитель низкой частоты, два триггера ИМидта, реле времени, при этомвыход усилителя соединен со входомпервого триггера Шмидта, первый выходпоследнего связан со входом релевремени, выход реле времени подключен ко входу второго триггера Шмидта,второй выход последнего соецинен совходом блока управления коммутатором, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью снижения влияния ограничителя на процесс сварки путем уменьшения времени срабатывания на вклю" чение, в ограничитель введен инвертор, вход которого соединен со вторым выхоцом первого триггера Шмидта, а выход подключен ко входу блока управления коммутатором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Акцептованная заявка Японии9 50-8699, кл, В 23 К 9/10, 07.04.75,2, Заявка ФРГ Р 2504870,1 ц кл. В 23 К 9/10, 1976.3, Авторское свидетельство СССРР 647076, кл, В 23 К 9/10, 1974.4. Тиристорный ограничитель напряжения холостого хода сварочных транс форматоров ТОНХ-б.-Информационный листок М 83-78 Кемеровского межотраслевого территориального ЦНТИ, 1978