Устройство импульсного нагрева

) Ц 1) 880 3 К 900 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н А ВТОРСКОМЪ( СВИДЕТЕЛЬСТВУ 5-2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО НАГРЕВА(57) Изобретение относится к машиностроению и м. б. использовано при диффузионной сварке в плазме тлеющего и дугового разряда. Цель изобретения - уменьшение , времени разогрева свариваемых изделий за счет импульсного режима нагрева. В устройстве импульсный режим осуществляется Изобретение относится к сварочному оборудованию и предназначено для использования в установках для сварки и пайки в плазме тлеющего разряда.Целью изобретения является уменьшение времени разогрева свариваемых изделий за счет обеспечения импульсного режима нагрева.На фиг.показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема блока управления импульсного источника; на фиг. 3 - принципиальная схема оконечного каскада импульсного источника; на фиг. 4 и 5 - диаграммы работы регулирующих тир исторов оконечного каскада.Устройство импульсного нагрева состоит из импульсного источника 1, У выходов которого соеди нены с соответствующими У выходами устройства 2 поддержания тока тлеющего разряда, с Ф входами детектора 3 напряжения и с соответствующими М сегментами анода 4, установленными в вакуумной камере 5. за счет импульсного источника, состоящего из блока управления и последовательно соединенного с ним оконечного каскада, имеющего число выходов М, равное числу сегментов анода, помещенных в вакуумную камеру. Оконечный каскад построен на тиристорах, частота переключения которых задается блоком управления, а длительность включения определяется времязадающими конденсаторами, Величина тока задается устройством поддержания тока тлеющего разряда, а напряжение между сегментами анода и корпусом камеры контролируется детектором напряжения. Источник имеет большой диапазон изменения частоты следования импульсов, а отсюда большой диапазон регулирования мощности в нагрузке. 1 з.п.ф-лы, 5 ил. 2Импульсный источник 1 состоит из блока управления (фиг. 2) и оконечного каскада (фиг. 3). Блок управления состоит из генератора прямоугольных импульсов, построенного на транзисторах 11 - :1 п и конденсаторе Сь Заряд конденсатора С происходит через сопротивление коллектор - эмиттер транзисторов Г и д, а разряд - через диод 02 и транзистор Гь, при этом частота Р следования импульсов задается изменением величины резистора Яп в режиме сварки при включенном транзисторе либо сопротивлением резистора Яб в режиме разогрева при включенном транзисторе Гп.В схеме длительность импульса т.=соиИ задается резистором Й 9, и изменение частоты г следования импульсов можно производить от 10 до 100000 Гц. Сигнал г" поступает на счетный вход счетчика СТ, при этом выходы Я 1 - Я, счетчика подключены на входы 01 - ;Одешифратора ОС, М выходов которого поступают на входы А блокинггенераторов, Сигналы С/1- . Юнс их выходов146 б 880 зпоступают на управляющие электроды (1+1) и регулирующих тиристоров оконечного каскада импульсного источника. Счетчик (СТ) и дешифратор (ОС) включаются, если на их вход 1 придет сигнал логической 1.Оконечный каскад (фиг. 3) построен на Т 1 - ;Трегулирующих тиристорах. Включение регулирующих тиристоров может быть разнообразным, но требует соблюдения следующих условий.Соединение управляюгцих электродов Тиристоров с выходами блокинг-генераторов :необходимо производить таким образом, чтобы при включении каждого из блокинг-гене,раторов импульсы тока проходили бы только ;через один сегмент анода. Кроме того, через каждый сегмент анода не должно проходить два и более импульсов или не проходить ни одного импульса за полный цикл работы блока управления, т. е, при последовательном включении всех блокинг-генераторов. Таким образом, при включении й блокинг-генераторов импульсы тока пройдут через все Н сегментов анода. Обычно включение тиристоров производится таким образом, чтобы импульсы тока через сегменты анода проходили в последовательности 1, 2, ЗУ.Для примера приведены диаграммы работы с управлением регулирующими тирис 1 орами оконечного каскада, когда отсутствуют времязадающие конденсаторы С - С. и регулирующеее тиристоры Тз - Т, (и соответственно. Тзд - Т, ) и когда отсутствуют регулируюгцие тиристоры Т 2 - 7 см и Т,. - Т, (фиг. 5).Из фиг. 5 видно, что через 1 сегмент анода потечет ток, если включатся тиристоры Т, и Т ь при этом времязадаюший конденсатор С заряжается до напряжения внешнего источника питания. 1 о окончании заряда времязадающего конденсатора Сь тиристоры Т 1 и Т 2автоматически выключаются. Теперь, если подать управляющие сигналы на тиристоры Т 11 и Ть то потечет ток через 7-сегмент анода, а конденсатор С перезарядится. Максимальная частота следования импульсов Е, определяется временем выключения регулирующих тиристоров из условия, что на управляющий электрод, например, тиристора 71приходит сигнал, если тиристор Ть определяемый временем перезаряда конденсатора Сь выключается. Как показала практика, Екас зависит от времени выключения регулирующих тиристоров, величины время- задающих конденсаторов С 1 - ;Снапряжения питания Е, числа сегментов анода. Следует также отметить, что на схеме для случая фиг. 5 можно реализовать повышенную частоту следования импульсов дуги Ен 500 кГц. Катоды регулирующих тиристоров Т- Т, обычно подключается к Л сегментам анода таким образом, чтобы 4ток протекал попеременно между первым сегментом анода и катодом, затем между вторым сегментом и катодом и т, д,; в результате образовавшаяся плазма с круговой частотой оз=Р 7 Н врагцается вокруг свариваемого изделия (катода).Устройство 2 поддержания тока тлеющегоразряда (фиг. 3) состоит из повышающего трансформатора Тр 1, трехфазного однополупериодного выпрямителя Р - :(з, к выходу 10 которого подключен конденсатор С,. Напряжение на выходе выпрямителя имеет величину 1500 в : 3000 В и через сопротивления Й 1=Й 2==Я поступает на соответствующие Ф сегментов анода. Величины сопротивлений такие, чтобы поддерживался ток тлеющего разряда через каждый сегмент анода величиной 0,001 - ;0,1 А, т. е. И 1=Я,.= ==Р,=20 - :200 кОм.Детектор 3 напряжения (фиг, 3) построенна диодах 0 - ;Он и служит для контроля р 0 средневыпрямленного напряжения между Йсегментами анода и катодом (свариваемым изделием).Устройство импульсного нагрева работает следующим образом.Включается переключатель В и сопротив лением Яв задается частота следования импульсов 7 при которой происходит разогрев свариваемых изделий. Обычно Ерш = =1,5-; - 3 Ер, чтобы свариваемое изделие достигло температуры сварки Тсь за 3 - : ЗО 5 минПо достижении температуры сварки, которая контролируется с помощью фотопирометра (не показан) срабатывает реле Р, при этом сопротивление Я выключается и включается Яз. Величина й, устанавливается такой, чтобы частота следования импульсов Е поддерживала температуру свариваемых изделий равной Т, =0,5 - :0,7 Тпл, где Т, - температура плавления. В режимах разогрева и сварки осуществляется напуск рабочего газа 1 например, азота).40 Импульсный источник устройства обладает повышенными энергетическими характеристиками, причем по скорости разогрева свариваемых изделий может быть сравним с источником высокочастотного нагрева. Если сегменты анода соединить между собой, то импульсный источник найдет широкое применение в электросварочной технике (в частности при точечной сварке, электродуговой сварке), при этом в импульсном источнике отпадает потребность в громоздком понижающем трансформаторе, а благодаря широкому изменению частоты следования импульсов (О - , )100 кГц) можно менять мощность в нагрузке от 0 - ; до 1000 кВт. Рационально использовать импульсный источник при электродуговой сварке с многими электродами.55 Например, при числе сегментов анода 50 имощности импульсного источника 200 кВт можно одновременно производить сварку пятью электродами, при этом к первому5электроду подсоединяются выводы с 1, 6, 1145 сегментов анода, ко второму электроду 2, 7, 1246 и т. д. При таком построении все пять электродов находятся в одинаковых условиях и при изменении частоты следования импульсов, происходит одновременное задание мощности сразу на всех пяти электродах.Импульсный источник совместно с устройством поддержания тока тлеющего разряда могут успешно применяться в установках плазменного нанесения покрытий, при запитке более трех плазменных ускорителей (испарителей) .Таким образом, устройство обеспечивает нагрев свариваемых изделий в импульсном режиме с КПД импульсного источника 0,95, при этом время разогрева уменьшается в 2 - 6 раз, предельно упрощается процесс управления параметрами тлеющего разряда в процессе разогрева и сварки. Устройство также может использоваться в других установках.Формула изобретения1. Устройство импульсного нагрева, содержащее рабочий высоковольтный источник, детектор напряжения и анод в виде М сегментов, отличающееся тем, что, с целью уменыпения времени разогрева, в него введены импульсный источник, состоящий из последовательно соединенных блока управления и оконечного каскада, и устройство поддержания тока тлеющего разряда, состоящее из последовательно соединенных трансформатора, выпрямителя и балластных резисторов, при этом каждый из % сегментов анода соединен с соответствующим выходом оконечного каскада импульсного источника, соответствующим балластным резистором устройства поддержания тока тлеющего разряда и соответствующим входом детектора напряжения, входы импульсного источника и устройства поддержания тока тлеющего разряда подключены соответственно к высоковольтному и рабочему источникам.2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, 15что оконечный каскад импульсного источника состоит из группы т тирнсторов, аноды которых соединены между собой н подключены к положительному потенциалу высоковольтного источника, времязадающих конденсаторов и группы У тиристоров, катод 20 каждого из которых является соответствующим выходом оконечного каскада импульсного источника, при этом Л тиристоров образуют т групп, каждая из которых содержит К тиристоров, аноды которых соединены между собой и с катодами ггг тиристоров, каждый из т времязадающих конденсаторов подключен к катодам двух смежных т тиристоров, причем через времязадающий конденсатор соединены катоды первого т-го тиристоров, управляющие элекЗ 0 троды т и % тиристоров соединены свыходами блока управления импульсного источника.. Верес2по изобретениям- 35, Рау шскаянат Патент, г Корректор М. Самборская Подписное и открытиям при ГКН на б., д. 4/5