Устройство для дуговой сварки

(19 4 В 23 К 9 ТЕТ СССР И ОТНРЫТИ ЕТЕНИ АНИЕ ТЕПЬСТВ АВТОРСКОМ оки сны частотн ройств мител я объед тивны О: С: ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ(56) Авторское свидетельство СССР1382613, кл. В 23 К 9/00, 1986.154) УстРОйстВО ДЛЧ ДУГОВОЙСВАРКИ157) Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к проектированиюсварочных источников питания переменноготока. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений путем удаления плен из ванны с помощью низкой модуляции сварочного тока. Устсодержит два управляемых выпряотрицательные выводы которых ны, а положительные через индукнакопители подсоединены к дуге. ция сварочного тока осуществляет- силовыми диодами, конденсатором тиристорами посредством блока уптиристорами. Устройство управлерямителями содержит блок низкой модуляции и два программных затока. Устройство позволяет повысить ь швов при сварке алюминиевых путем создания низкочастотной мо сварочного тока, способстсвуюпц " окисных плен из сварочной ванпь ы,Зил. инееКом мутася двумяи двумяравленияния выпчастотнодатчикапрочностсплавовдуляцииудалению1 з,п.ф-лИзобретение относится к электросварочному оборудованию и предназначено дляпроектирования источников питания переменным прямоугольным током.Цель изобретения - повышение качест 5ва сварных соединений путем удаления окисных плен из ванны с поМощью низкочастотной модуляции сварочного тока.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для дуговой сваркипеременным током; на фиг. 2 - принципиальная электрическая,схема блока управления управляемым выпрямителем; нафиг, 3 - временные диаграммы, поясняощие работу устройства,Устройство содержит первый 1 и второй 2управляемые выпрямители, первый 3 и второй 4 индуктивные накопители, первый 5 ивторой 6 диоды, кон:,;нсатор 7, первый 8 ивторой 9 тиристоры, блок 10 управления ти,:. сторами, первый 11 н, второй 12 блокиуправления выпрямителями, первый 13 и второй4 йрограммные задатчнки тока, блок 15модуляции. Выход устройства подключен ксварочному электроду 16 и сварочному изделию 17 (не псказино).Первый 11 и второй 12 блоки управ,ления вырпямителями идентичны и состоят25из нуль-органа 18, первого формирователя 19импульсов, регулирующего величину сварочного тока, оптрона 20, второго формировазеля 21 импульсов, у Оааляющих величинойтока в паузе нри сварке с модуляцией сварочног:" тока, третьего формирователя 22импульсов, управляющих сварочным токомпри вводе в режим и заварке кратера, схе.",ы ИЛИ 23, первого инвертора 24, первогоусилителя-формирователя 25, дифференцнрующей цени 26, первого элемента 27 задержки на 1/3 полупериода питаюшей сети,второго инвертора 28, второго усилителяформирователя 29, второго элемента 30 задержки на 2/3 полупериода питающей сети,третьего инвертора 31 и третьего усилителяформирователя 3;, 40 Первый 1 и второй 2 управляемыевыпрямители параллельно подключень к трехфазному сварочному трансформатору.Плюсовые вь.:воды управляемых выпрямителей 1 и 2 подключены к соответствующе.му первому 3 и второму 4 индуктивному накопителю, другой вывод каждого из индуктивных накопнтелеи через соответствующий первый 5 и второй 6 диоды связан с конденсатором 7, первый 8 и вторым 9 50 тиристора ми, управляющие цепи которых подсоединены к блоку 10 управления тиристорами. Каждый из управляемых выпрямителей 1 и 2 связан с соответствующим первым 11 и вторым 12 блоком управления выгрямителям;, которые соединены с со ответству.сч,им первым 13 и вторым 14 программным задатчиком тока и блоком 15 модуляции,Минусовые выводы управляемьх выпрямителей объединены и связаны с объединенными катодами тиристоров 8 и 9 и блоком 10 управления тиристорами.Блоки 11 и 2 управления выпрямителями содержит нуль-орган 18, входы которого подключены к фазе А и нулю трехфазной сети, а выход его связан с входами первого формирователя 19 импульсов, управляюцих величиной сварочного тока, и третьего формирователя 22 импульсов, управляющих сварочным током при вводе в режим и заварке кратера, - непосредственно, а с входом второго формирователя 21 им ульсов, управляющих величиной тока в паузе при сварке с модуляцией тока, - через выходную цепь оптрона 20, входная цепь которого подключена к блоку 15 модуляции. Три входа схемы ИЛИ 23, подключены к выходам формирова;ыей 9, 21 и 22 импульсов, а ее выход через первый иньертор 24 связан с усилителями-формирователями 25, 29 и 32 соответственно для фазы Афазы В и фазы С выпрямителя. Выход первого инвертопа 24 соединен с входом первого усилителя-формирователя 25 непосредственно, а с вхо;.ами усилителей-формирователей 29 и 32 - - через диффеоенцирующую цепь 26, выход которой через перви й элемент 27 задержки на 1/3 полупериода питающей сети и второй инвертор 28 подключен к входу второго усилителя-формнровагеля 20 для фазы В выпрямителя, а через вго 1:Ой элемент 3 д задерх:хи на 2/3 полупериода питающей сети и тре"нй нпвертор 31 подсосдинен к входу третьего услителя-формирователя 32.При сварке некогорых алюминиевьх ;:лавов в шве наблюдаю.сь остатки окис ной пленки алюхин.:я, что приводнг снижению качества сварного соединения, Окисная пленка удаляется из шза, если величинз сварочного тока периодически изменяется (так называемая модуляция сварочного тока),ричем частота модуляции сна" Очного тока низкая (от долей Гц до 10цУстройствс; работает следующим образом.С блока 10 управления тиристорами поочередно, с заданной частотой, поступают импульсь в управляющие цепи тнристоров 3 и 9. Допустим, что в первый момент поступил импульс в цепь управления тиристора 8. Последний Открьвает, а тиристор 9 закрывается, так как до момента включения тиристора 8 конденсатор 7 заряжен так., что минус напряжения конденсатора 7 приложен к аноду тиристора 9, а в момент включения тиристора 8 плюс напряжения конденсатора 7 прикладывается и катоду тиристора 9. После включения тиристора 8 индуктивный накопитель 3 начинает заряжаться по цепи: плюс управляемого выпрямителя 1, индуктивный накопитель 3, диод 5, тиристор 8, минус управляемого выпрямителя 1, причем скорость зарядки индуктивного накопителя 3 прямо пропорциональна выходному напря 445881жению управляемого выпрямителя 1. Индуктивный накопитель 4 к этому моменту заряжен до величины, которая зависит как от величины напряжения на выходе выпрямителя 2, так и от времени зарядки, которое определяется блоком 10 управления тиристорами. С момента включения тиристора 8 конденсатор 7 начинает перезаряжаться по цепи; плюс управляемого выпрямителя 2, индуктивный накопитель 4, диод 6, конденсатор 7, тиристор 8, минус выпрямителя 2, В это же время ток в дуговом промежутке по мере перезаряда конденсатора 7 начинает сначала уменьшаться, а затем и меняет направлениег и после перезаряда конденсатора 7 весь ток индуктивного накопителя 4 протекает через дуговой промежуток по цепи; плюс выпрямителя 2., индуктивный накопитель 4, изделие 17, электрод 15, дно г 5., тиристор 8, минус управляемого выпрямителя 2. При этом сварочный ток из геняется не мгновенно из-за наличия в цегги дуги паразитных индуктивностей, Величина зарядного тока индуктивных накопителей, а следовательно, и сварочного тока прямо пропорционально зависит от выход- ггЫХ гга:гряжЕНИй уПраВЛяЕМЫХ ВЫиряМИтЕ- лей 1 и 2, поэтому установить задачный варочный ток как прямой, так и обратной полярностей можно, управляя работой управляемых Гь;прямителей 1 и 2.На песвоч дкагоамме (фиГ, За) пуке- тирОм показано фазисе напряжение, сплошной линией - напряжение на выходе вь пряь:ителя, сели бы схема Лгзрионова была собрана на диодах, сплошной жирной линией-ггапряжение на выходе выпрямителя, если схема Ларионова собрана на тиристоВ блоке 1 либо 12 управления выгрямителями вырабатываются импульсы, передний фронт которых соответствует началу полупериода фазы А, а задний фронт определяет время запуска тиристоров фазы Л выпрямителя, а также начальные фронты отрицательных импульсов, длительность котср,;х равна/3 и 2/3 полуволны питающей сети, задние фронты которых соответственно определяют время запуска тиристороь фазы В и С выпрямителя. При этом, изменяя длительность импульса, напряжение на выходе управляе.1 ых выпрямителей 1 либо 2 изменяется.Устройство (фиг. 1) в динамическом режиме работает следугощим образом. При включении устройства на сварку с блока 10 управления тиристор .Ми поочередно, с задание й частотой, пос,упают импульсы в управля,ощие цепи тиристоров 8 и 9. На выходе управляемых вьгпрямителей 1 и 2 установлено минимально заданное напряжение. Программные задатчики 13 и 14 тока начинают вь 1 рабатывать сигналь., управляющие соответственно блоками 11 и 12 управления выпрямителями так, что напряжение на выходе 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 управляемых выпрямителейи 2 увеличивается с заданной скоростью до тех пор, пока не достигает заданного режимом сварки величины. Блок 15 модуляции вырабатывает низкочастотные сигналы (фиг. Зб). управляющие блоками 1 и 12 управления выпрямителями так, что когда на выходе блока . модуляции имеется, апряжение/. - ьре паузы), напряжение на выходе управляв,:.выпрямителей 1 и 2 уменьшается до ДаННОГО НаПРЯжЕНИЯ В ПаУЗЕ СВаРОЧНОГО г ка. Форма сварочного тока показанфиг, Зб.В конце сварки программные задатчпки 13 и 14 тока начинают вырабатывзть сигналы, управляю.цие блоками 11 и 12 управления выпрямителями так, напряжение на выходе управляемых :поямителей 1 и 2 уменьшается со скоростью заварки кратера,Рассмотрим работу блока 11 либо 2 управления выпрямителями (фиг. 2). Фазчое напряжение фазы А прикладывается к вход) нуль-Органа 18, на выходе которого вырабатываются отрицательные короткие импульсы, по длительности совпадающие с Г 1 чем НаПРЯЖЕНггЯ фаЗЫ А. ЭТН ИМПУЛЬСЫ .таВУС- кают пепвый 19 и третий 22 формирова- ТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ, а таКжЕ ВТОРОЙ фОРМГИРО- ватель 21 импульсов, если оптрон 20 открыл, Перзый формирователь 19 импульсов вырабатывает Отрицательный импульс, д."ительность кооро можно устанавливать заранее, причем длительность импульса Определяет сварочный то:": устройства. Тре" ПЙ формирователь 22 им ульсов вырабатывает отрицательный импульс, длительность кото- РОГО Определяетсг программным задатчиеом 3 тока, Второй формирователь 21 импульсов вырабатывает стрицател ный импульс, длительность кс горого устанав.вается заранее и Определяет велич.:.ну сварочногс тока в паузе модулированного тока (фиг. 3 б) .ВСЕ ЭТИ ИМПУЛЬСЫ ПодаЮ;Ся НЗ ВХОДЬ схемы И,ЛИ 23, на выходе которой формируется Отрицательный чмпулъс дзительнос Гь которого равна длительности наиболГппего импульса на входе схемь 1 Иг(И 23. После первого инвертора 24 импу.,ьс подается на вход первого усилителя формирователя 25 и дифференцирующую цегь 26. Первый усилитель-формирователь 25 вырабатывает запускающие импульсыг совпадающие по вр; мени с задним фронтом положительного импульса первого инвертора 24. Запуск;".ющие импульсы первого усилителя-формирователя 25 подаются в управляющие цепи тиристоров выпрямителя 2 (либо 1) фазы А. Отрицательные импульсы дифференцирующей цепи 26 запускают элементы 27 и 30 задержки на 1/3 и 2/3 полу ериода питающей сети, которые вырабаты .ают отрицательные импульс длительностью 1/3 2/3 длительности полупериода питающей сети. Эти импульсы через второй 28 и третий 3инверторы поступают на второй 29 и третий 32 усилители-формирователи, которые вырабатывают запускающие импульсы, подаваемые соответственно в управляющие цепи тиристоров фазы В и фазы С выпрямителей.В начале сварки длительность импульса третьего формирователя 22 импульсов больше, чем длительность импульса первого формирователя 19 импульсов, поэтому на выходе схемы ИЛИ 23 формируется импульс, аналогичный импульсу третьего формирователя 22. По мере ввода устройства в режим длительность импульса третьего формирователя 22 уменьшается и после того, как он станет короче импульса первого формирователя 19, на выходе схемы ИЛИ 23 формируется импульс, аналогичный импульсу первого формирователя 19.Длительность импульса второго формирователя 21 импульсов устанавливается всегда больше длительности импульса: - .ервого формирователя 19, поэтому когда из блока 15 модуляции приходит сигнал, открывающий оптрон 20, на выходе схемы ИЛИ 23 формируется импульс, аналогичный импульсу второго формирователя 21. В это время сварочный ток уменьшается. При заверке кратера блок ввода сварочного тока в режим управляет третьим формирователем 22 импульсов так, что импульс третьего формирователя 22 увеличивается. После того, как импульс третьего формирователя 22 станет больше импульса первого формирователя 19, на выходе схемь 1 ИЛИ 23 формируется импульс, аналогичный импульсу третьего формирователя 22, При этом напряжение на выходе управляемых выпрямителей 1 и 2 уменьшается.Технико-экономические преимущестьа изобретени". состоят в более широких технологических возможностях, возможности получения модулированного сварочного тока, а также в обеспечении ввода в режим и заварки кратера, что сказывается на улуцвечии качества сварки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом. 6 Формула изобретения 1. Устройство для дуговой сварки, содержащее два трехфазных управляемых выпрямителя, два индуктивных накопителя, два тиристора, два диода, конденсатор, два блока управления управляемыми выпрямителями, блок управления тиристорами, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества сварки, вводится блок модуляции и 1 О два программных задатчика тока, причемблок модуляции соединен с обоими блоками управления управляемыми выпрямителями, а каждый программный задатчик тока подсоединен к соответствующему блоку управления управляемым выпрямителем.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что каждый из блоков управления управляемыми выпрямителями содержит последовательно соединенные нуль-орган, первый 20 формирователь импульсов, схему ИЛИ, первый инвертор, первый усилитель-формирователь, а также оптрон, второй и третий формирователи импульсов, дифференцирующую цепь, второй и третий инверторы, первый и второй элемент задержки, второй и третий усилители-формирователи, прием вход нуль- органа подкл:очен к фазе А и нулю тр"хфазной сети, а выход - к первому входу оптрона и первому входу третьего формирователя импульсов, второй вход которого ЗО соединен с выходом соответствующего программного задатчика, второй вход оптрона подключен к выходу блока модуляции, выход оптрона соединен с входом второго формирователя импульсов, выходы первого, второго и третьего формирователя импульсов З являются тремя входами схемы ИЛИ, входдифференцируюгцей цепи соединен с выходом перво 1 о инвертора, а выход - с входами двух цепей, состоящих из последовательно соединенных первого элемента задержки, второго инвертора, второго усилителя-формирователя и второго элемента задержки, третьего инвертора и третьего усилителяформировател я.Редактор М. БланарЗаказ 6643/16ВНИИПИ Государственно113035, МоПроизводственно-полигр Составитель В. БродягинТехред И. Верес Корректор Л. ПатайТираж 922 Подписноего комитета СССР по делам изобретений и открытийква, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5фнческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4