Генератор импульсов сварочного тока

(51) 4 В 23 К 9 09 91 О ВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДА ПО ДЕЛ к1 Вй(54) ГЕНЕРАТОР ИМ АРОЧНОГО ТОКА(57) Изобретение относится к источникам питания для дуговой сварки и может быпгь использовано для аргонно-дуговой сварки неплавяшимся электродом алюминия и его сплавов, а также в других областях техники для питания нагрузки разноамплитудными импульсами регулируемой длительности Целью изобретения является повышение ка чесва сварного шва за счет расширения диапазона изменения параметров импульсов сварочного тока, улучшение массогабаритных показателей гецератора и расширение его функциональных возможностей. Для достижения цели четыре управляемых ключа образуют мостовук схему, в одну диагональ которой включен дуговой промежуток. В друг)к диагон;ль моста включены шследовательно скдиценцые исгочник питания и одна и секции ицдукгивного накопителя. В двухсекнионнох индуктивном накопителе энергии электрицеский ток цротекает поочередно то чере одну. го через обе секции. то по- ногяет в лупвом промежутке получать ранополярные и рацоамцлитудные импхльсы сварочного тока.з .ф-лы, 4 илИзобретение относится к источникам питания для дуговой сварки и может быть использовано для аргонно-дуговой сварки неплавящичся элктрод)ч алюминия и его сплавов, а также в дру их областях тхники для питания нагрузки разцоамплитудными импульсами регулируемой длительности.Целью изобретения является повышение качества сварного шва за счет расширения диапазона изченеция параметров импульсов свар) ного ток;), улучшение массоабаритцых показателей генератора и расширение функциональных возможностей генератора.На фии и)б а кена принципиальная схема генератора ичпульсов сварочного тока; на фиг. 2 - график тока через дуговой промежуток; на фиг. 3 принципиальная схема генратора импульсов сварочного тока при выполнении индуктивного накопителя энергии с двумя отводами; ца фиг. 4график тока черс дуговой прочежуток в схсме ца фиг. 3.Генератор импульсов сварочного тока (фиг. 1) состоит из исгоцникапитания, двухсекционцого индуктивно о ваксс)5 тели 2 энергии, первого 3 и второго 4 управляемых ключей, блока 5 управления. Генера. тор содержит выходные клеммы 6 ц 7, между которыми вклк)цец дугсвой промежуток 8, а также третий 9 и четвертый 1 О управляечые ключи. Исгоцнцк цитации имеет выходные зажимы 11 и 12. Индуктивный накопитель 2 ичеет выводы 13 и 14 и секциоцировац с почоцьн) отвода 15. При этсм источникпсгацця оедицец последовательно с секцисй 3 - 5 индуктивного накопителя 2 ц включен в цраун диагональ мостовой схемы, образованной управляемыми клюали 3, 4, 9 и 10, в вторук диагональь котсрой вк. к)чсвы выходные к чечены 6 и 7, причем вгорая секция 5 -4 индуктивного накопигеля 2 эцсргци вклнцена цсс. - довательцо с ключом О.Блок 5 уравлецин осуществляет п)очередное включение и выключение управляемых клн)чй 3, 4, 9 и О таким образом, чтобы вклюцсному ссстоянин ключей 3 и О всегда соответствова.о выклнценное состояние ключей 4 и 9 включенному состоянию ключей 4 и 9 выключенное состояние клк)цей 3 и 10, т. е. чтобы пары ключй 3, 1 О и 4, 9 рабтали в противсфазе. Длитльцость и частота включенного состояц 5 Клюцец рсгълируОтя.На фиг. 2 кривая 16 график гока через дуговой промежуток 8.Генератор импульсов сварочного тока по фиг.работает следующигл образол.Дуговсй прочежугок 8 приводится в при водящее состояние в мочент (н (фиг. 2). Это можно сделать с помощью, цапричер, осциллятора или касанием электрода поверхности изде)ия Гри подаче сигнала управления с бс;ма 5 на управляемые клн)чи 3 и 1 О они включаются. При этом секция 13 - 15 индуктивного накопителя 2 через включенные ключи 3 и 10 и дуговой промежуток 8 заряжается от источникапитания.Ток протекает по цепи выходной зажим 11 источника 1 питания - секция 13 15 ключ 10 клемма 6 - дуговой промежуток 8 - клемма 7 - ключ 3 - выходной зажим 12 чсточника 1 питания. Происходит заряд индуктивного накопителя 2 энергии от источникапитания. Ток через дуговой промежуток 8 увеличивается и протекает в направлении от клеммы 6 к клемме 7; причсм это направление за положительное.В момент 1 блоком 5 управления ключи 3 и 10 выключаются, а ключи 9 и 4 включаются.За счет взаимной индукции между секциями 3 15 и 15 в 14 индуктивного накопителя 2 ток в секции 13.15 скачком уменьшается, а ток в секции 15 14 скачком увеличивается до значения, определяемого энергией, запасенной в магнитом поле индуктивного накопителя 2 к моменту 1, и общей индуктивностью секций 13 - 15 и 15 14, т. е. индуктивцостью всего индуктивного накопителя 2. Ток протекает по цепи 11 13 в 15 14 9 -7- 8 - 6 4 - 12. В течение времени г -происходит заряд инуктивного накопителя 2 через обе его секции 3 -15 и 15 в 4.Ток через дуговой промежуток 8 в момент г скацксн)бразно изменяет свое напрзвлние ц через дугу формируется отрицагегьный илпульс тока. В момент (, блок л 5 управ- ЗО ленця, нова включаются ключи 3 и О, а ключи 9 и 4 выключаются. За счет взаимной индукции между сскциями 13 - 5 и 15 14 инлукгивцого накопителя 2 эцс"ргии ток перехват)вается в секцию 13 - 15 и увеличивается .)о значения. Опрдляемого энергией, запасенной в ма нитном поле индуктивно-О накопите.я 2. и индуктивностью его секции 315. Ток снова протекает по цепи 11 - 13 5 1 О - -6 - 8 73 - 12. Через дуговой прочежуток 8 снова формируется по лож тельный импульс тока. Заряд индуктивного ,акоццтеля 2 энергии и увеличение тока в цсчи дуги может происходит как в течение нескольких периодов, так и в течение одного полупериода в зависимости от соотношения периода следования ичпульсов и 45 ве ичины постоянной времени секций индуктивного накопителя 2. В установившемся режиме величина тока остается неизменной от импульса к импульсу, Амплитуды импульсов тока прямой и обратной полярностей определяются величиной, запасенной в ин дуктивном накопителе 2 энергии и соотношением индуктивностей секций 13 в 5 и общей индуктивностью всего индуктивного накопителя 2. Длительность импульсов токов и частота их следования определяются моментами переключения ключей 3, 4, 9 и 10.Выбирая различные соотношения индуктивностей секций 13 - 15 и 15 - 4 за счет, например, изменения местоположения отвода 15, 1344536можно регулировать соотношение амплигу.1 токов прямой и обратной полярностей.Выполнение индуктивного накопителя 2 с отводом 15 и возможностью изменения количества витков между отводом 15 и выводами 13 и 14 индуктивного накопителя 2, например с помощью скользящего контакта, как это показано на фиг. 1, позволяет .1 зменять соотношение амплитуд импульсов токов положительной и отрицательной полярностей. Однако при любом местоположении отвода 15 амплитуда импульса положитсльной полярности всегда больше амплитуды импульса отрицательной полярности или рдв. на ей при нахождении отвода 15 в крайнем правом по схеме ца фиг. 1 положении. Но для сварки бывает необходимо превышение амплитуд как положительной полярности цзд отрицатечьной, так и наоборот - - отрицательной над положительной. В этом случае в предлагаемом генераторе импульсов сварочного тока индуктивный накопитель энергии может быть выполнен с двумя отводами и возможностью независимого изменения количества витков меж;1 у каждым из отводов и выводами индуктивного накопителя энергии, причем отводы присоединены к управ.яемым ключам в смежных плечах мостовой схемыНа фиг. 3 изображен предлагаемый генератор импульсов сварочного тока для вы. полнения индуктивного накопителя с двумя отводами. Он содержит источник 1 писания, двухсекционный индуктивный накопитель 2 энергии, первый 3 и второй 4 управляе. мые ключи, блока 5 управления, вылкдные клеммы 6 и 7, между которыми вклк)чсц дуговой промежуток 8, третьего 9 и четвертого 10 управляемых ключей. Источник 1 питания имеет выходные зажимы 11 и 12. Индуктивный накопитель 2 имеет выводы 13 и 14, а также отводы 15 и 17, причем зд счет, например, скользящего контакгз отводов 15 и 17 имеется возможность независимого изменения количества витков между каждым из отводов 5 и 17 и выводами 13 и 14 индуктивного накопителя 2. Отводы 15 и 17 присоединены к управляемым ключам 1 О и 9 соответственно, расположенным в смежных плечах мостовой схемы, образованной управляемыми ключами 3, 4, 9 и 10, в первую диагональ которой включен источник 1 питания, последовательно соединенный с секцией 13 17 индуктивного накопителя 2, а во вторую диагональ включены выходные клеммы 6 и 7, причем вторая секция 17 в 15 индуктивного накопителя 2 включена последовательно с управляемым ключом 10.На фиг. 4 кривая 18 - график тока через дуговой промежуток 8 в схеме на фиг. 3.Генератор импульсов сварочного тока по фиг. 3 работает следующим образом.Дуговой промежуток 8 приводится в проводящее состояние в момент ) (фиг. 4). При подаче сигнала управления с блокд 5 нз управляемые клн)чи 3 и 111 оци вклкчдктся.При этом секция 13 15 иц.слктинцого цдк- цителя 2 через вклннс цц,)с клнчи 3 и 1 О и дуговой промежуток 8 дряждегсч т цс.5 10 чцикд 1 пит 1 цив. Ток протск 1 е 1 п ц.пи11 - 13 15 1 О - 6 8 7 3 12. Присходит заряд индуктивного ндкопгеля 2 энергии от источника 1 цитации. Ток через дуговой промежуток 8 увеличивается и протекает в цаправсении от клелсмы 6 к клсмме 7; причем это цаправлецис принято за положительно. В момс ц блоком 5 управ,ения клк)чи 3 и 1 О выключаются, д ключи 9 и 4 включаются. За счет взаимной индукции междл секциями 15 13 -17 и 17 15 индуктивного накопителя 2ток н секции 17 15 скачком уменьшается дс нуля, д в секции 13 7 скачком увеличивается до значения, Опре,селяелого энер гней, запасенной в магнитном нле ицдукгивцого н,копитслч 51 2 к лслецтли 1 цдлк тивцсктьн сскции 13.-17. Ток протекает поцсци 11 13 -17 9- 7 8 6- 4- 12 Б гекцие времени 11 - 1 происходит заря,1 иц.уктивного ндкоццтеля 2 через е 10 секцию 13 1;. Ток через луговой црмежучок 8 в момент 1 ск 1 чкообрззно изменив 1 с.вос ц 1- Н 11 лецис и через дугл форлируется отри,1 ь 1 ый им 1 улье чокз 11 оско,чьку, кск нов к, Но цз фиг. 3, к )лице тво вчко, з значи г и ицдукчцвнсть секции 13 -17 меньше, чем сскциц 13 15, то тк трццатсльной поляр и сти в 11 с)мент , бол ше, к м цоложиельцой. При измецсции места положения с)тволов 17 и 5 таки 1 0 рд)ол 1, чго между выводом 13 и отводом 15 окажется мецьш вцгкон. чем мсжду Р);)водм 13 и отв дом 17, ток 0: ицз гельноО импульса в момент ( З блдсч меньше положительного. В момент 1 О,кОм 5 л прав.сци 51 сн- вз вклк)чдются ключи 3 и 10, а ключи 9 и 4 вык,)ючактся. Л,1 с чс т взаимной индукции 4 между секциямц 3 17 и 13 5 ток цсрехнзтын;егся в секцик. 13 - 15 и измецяетсн д .СННЧС цця. ОцрсдСЛясМОГО ЭНС рГИЕИ, ЗЗНЗСС и нй н лзгц 1 чном ц,)е 1 цдл ктцв 10 )шкопц.теля 2 и индукгинн)стью и сскции 13 5 Тк сн)цз протск;сг по цепи 11 13 15 45 11 6 831 ерс з дссвои п 1 чолсжлток 8 снова формируется положцтельцыи импульс:окз. Причем при цс)ложсчии тв.дОВ 15 И 17, ЛКЗЛЗННол 1 Нд фц.В М мент 1 ок положитсльцой полярности,ень ШЕ, ЧЕМ тОК ОтРИЦДтЕЛЬНОй ПОЛЯРНсти.,З 0 лес генератор рзбчт;1 г аналогинВ пре,1 лагдем;.нера.орп ср;нцс -нию с известным з 1; зсслзя в ицдукгиццм накопите,)е энергия мож 1 г)ыть зцдчитсльц ниже и ограничед то,к эц ргцец. Нсобхо дило 1 д.)я стаои 1 ьцогс); среция дуги. В этолслучае пплерецие Необходимй дцтл;иосси импуьсз тока Осуцсствляется цс з. СЧЕТ ЭЦЕРГ;1 И, ЗЗЦ;Зс Л . ВЦДУКтЦВЦОМ ЦЗКоццтЕЛЕ, а ЗЗ СЧс .)Нерцц, цо)рсб,)НЕМИот истчникз питания. Это псэволяет уменьшить индуктивность секций индукгив Ого накопителя и, следоддтельн, уменьши Гь мзс сх, габаритЫ и расхд ктииньх материал(в нз е(0 и,(гтвлепи(,)1( Н Ы П И й Л с 1 1 с С Э Н ( Р 1 И И В И Н Д(С К И В НМ НЗ КОИ Ит(.Л(. ПОВЛ 51(. И(.ПОГ(Ь (ОВЗТЬ ИС ГО 1 НКИ ПИГДНИЯ С МЕНЬШИМ НЗПР 5 ЖСНИЕМ ХОТО(:0-) хода, цго гдкжс улучиИсг мзссогзбзри(- ные пкздатсли гегц рдторз1.ВтеЬнсгь прсскани, гока люб(й п- лярнсти 1 предлз аемм генератор ц (двисит Ог Ве.ичины запас энергии в индхктивном накпителе, 3 прсделяется бл ком управления. 1 Оэгму диз(1.Он сотн- (НИИ .(И (ЕГЬ 10( г ЕИ ТОКВ Р 1.)ЛИЦНЬХ ГЯРНОСГС й В ПРЕДЛДГЗЕМОМ ГЕНСРДтР ОРс 1- дОГ( ь( 11 р 3 к т и ч ( . к( ) 110 ж (.1 6 ( 1 т ь, 1 н ) ОЬ( М И ( ЕНЕс 1ОР МОЖЕТ ИСПО,1 ЬОвс 1 ЬС Ц,с( ЖС дл я . В 3 р к и 1 О ст 0 я н н ы м тк()1 . ю 6 си и, 151 ) НОСТИ, ЧГО ВНаЧИтЛЬН рдс ИИр 1 т Е(0 фуНК- циондльные возмоскнсги. 1 Пирокий дидпддн изме 1(сниЯ паР 51 ет РОВ (О.(УГьсов свс(1 0(- 1100 Гокс( П.(В.1 ЯС Г ПОВЬСИТ( КЗЧС СТВО СБ 1 РН 010 1(вс 1 дд (.1(Т ВОЭЛ 0 КНС 1 И СТс(НВКИ 0(гимдльных парам(трВ имллыов В к;ж - ЛЛ( 1,СГ ЬПЛ ( Л (с(. с Тс КЖС Рс(СИОН с(,1. НО рд(. и р(, ,15 г Ь ЭНС р( И 10 Л 1( СКдЛ (.В с)р И Й(Е мым иддсх(ием и Вл(,р(л Вымкгр дм, что повышает его долговецность и(ниждет зсхсд вольфрама. Фор.чу,гсс изобретения1 Генератор импульсов сварочного тока,с( держащий источник питания, двухсекционный индуктивньй накопитель энергии, перВый и второй управляемые ключи, блок управления, выходные клеммы, между которыл(и Вклю(ен дуговой промежуток, отли чссощссйся тсм, что, с целью повышениякзчсствд сварного шва, в него введены третий и четвертый управляемые ключи, ис(Иик питания соединен нследовательно с одной ид секций индуктивноп накопителя энергии и включен в первук диагональ мостовой схемы, образованной управ- Л 51 ( М Ы М И К 1 К) Ч с 1 М И, В 0 В Т 0 Р С К; И 3 Г 0 Н 3, 1 Ь К 0- 1 ри включены выходные клеммы, причем и(ор(я секция индуктивного нзко(итея нсрии ВкгКцена последовательно ( Одним 20 ич урзвляемых клкчей., Генератор по п. 1, отсгичаощийся тел(,что индуктивный накопитель энергии Выполнен с двумя Отводами, наприм( р, в Виде скольдяших контактов для неэзви ил(0 О ид м(нсния ко,ичества витков между каждым Ис ОГВОДВ и ВЫВОДЗМИ ИНДУКтИВН(НО НЗ.кпигеля )ц ргии, причем отводы пр(сое.(и- Н( 1(Ь: К У 1)З В,151(МЫ М К;1 10 Ч 3 М В СМСЖН 1 Х п,ецзх мостовй схемы.. Сди14 е ир 11 р(и л: н,) и Произв осударственного кмит 13035, Москва, Ж венно-подиграфическ танитеаь В, Птчинслред И. Верееакк 969та ГО;Р ио,еди )35, Ра писк;н и,)предпринтие, .,)л