Способ формирования переменного сварочного тока и устройство для его осуществления

510 15 20 25 определяющее величину тока 1 в пери З 0 50 55 лярности 1 , В интервале -происНа фиг. 1 представлена блок-схемапитания сварочного контура от истоц"ника постоянного сварочного тока через низкочастотный инвертор; на фиг. 2 " временные диаграммы напряжения задания О . постоянного тока, тока на выходе источника постоянного токаи переменного тока практически прямоугольной формы . в сварочном контуре на выходе инвертора; на фиг, 3 блок-схема устройства для формирования переменного тока; на фиг, Ь - блоксхема устройства с тиристорно-транзисторным инвертором. Управляемый истоцник 1 постоянного тока через низкоцастотный инвертор 2 подключен к свароцному контуру 3На Фиг. 1 обозначены сварочный электрод 4 и изделие 5, В сварочный контур3 после инвертора поступает перемен"ный ток.,Величина постоянного тока л,на выходе управляемого источника 1 постоянного тока определяется величиной напряжения Пзадания тока (фиг. 2),Способ осуществляется следующим образом.В момент времени(фиг. 2) устанавливают напряжение Б задания,од переменного тока прямой полярнос"ти, Нацинается рост постоянного токана выходе истоцника и соответствующий рост переменного токав свароцном контуре, В момент времени , заканчивается рост тока и в свароцйомконтуре устанавливается ток с амплитудой 1. Интервал с-зависит отбыстродействия источника; цем вышебыстродействие, тем меньше интервал,В момент временипосле окончанияинтервала тока прямой полярности устанавливают напряжение 0 м задания,определяющее величину минимальноготока устойчивого горения дуги 1,щии. Начинается спад постоянного и переменного токов до величины 1 щщ. В момент времени й, когда ток спадает до велицинй 1, или с некоторым запаздыванием (момент е) низкочастотным инвертором производят переключение по" лярности тока, После фиксации постоянного возбуждения дуги при другой йолярности (момент ) устанавливают напряжение Уо задания; определяющее амплитуду тока в период обратной походит рост тока до величины 1 . Пос"ле окончания интервала тока обратной 35 40 45 полярности (момент й) снова устанавливают напряжение задания 0 . Далее процесс переключения полярности тока производят по рассмотренной ранее методике.Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг. 3) содержит управляемый источник 1 постоянного тока, низкоцастотный инвертор 2, сварочный контур 3, блок 6 управления устройства. Блок б управления устройством содержит программатор 7 и узел 8 уп.равления переклюцением полярности тока. Программатор 7 имеет два выхода и один тактовый вход. На первый выход программатора 7 (Вых, 1) выводятся сигналы задания амплитуды и длительности тока в периоды прямой и обратной полярности и он соединен с входом управляемого источника 1 постоянного тока, на второй выход (Вых. 2) - сигнал задания амплитуды минимального тока устойцивого горения дуги и он соединен с входом узла 8 управления переключением полярности тока. Узел 8 управления переклюцением полярности тока содержит Формирователь 9 импульсов управления инвертора, .элементы фиксации минимального тока 10 и напряжения дуги 11 с соответствующими датчиками тока 12 и напряжения 13. Между выходом элемента 10 фиксации минимального тока и входом Формирователя 9 импульсов управления инвертора может быть установлен элемент 1 ч задержки.Управляемый источник постоянного тока может быть сварочным выпрямите" лем, как в известном устройстве или для снижения массы и улучшения качества сварного соединения за счет уменьшения длительности фронтов импульсов тока (, - Фд, с -, фиг,2) может быть выполнен на основе быстродействующего высокочастотного тирис" торного или транзисторного конверторного сварочного преобразователя.Низкочастотный мостовой инвертор 2 может быть реализован на различной элементной базе, например на мощных тиристорах с индуктивно-емкостной коммутацией, на мощных транзисторах. Инвертор 2 может быть выполнен на базе более надежной и экономичной тиристорно-транзисторной схемы. В каждом плече мостового низкочастотного инвертора 2 установлены соединенные параллельно мощный тиристор(15-18), рассчитанный на полный сварочный ток установки и маломощныйтранзистор (19-22), рассчитанныйна минимальный ток устойчивого горения дуги. В этом случае в узел 8 управления переключением полярности токадолжен быть введен элемент 14 задержки. Это позволит в момент достижениятоком минимального уровня произвести включение маломощных транзисторови выключение мощных тиристоров вработающих плечах низкочастотногоинвертора 2 (фиг. 4) и после восстановления запирающих свойств выключенных тиристоров произвести процесспереключения полярности маломощнымитранзисторами, После Фиксации напряжения дуги при другой полярностипроизводится включение тиристоров,отключение транзисторов в работающихпри этой полярности плечах инвертораи дальнейший рост тока до заданнойвеличины. Выдержка времени элемента14 задержки должна быть согласованас временем выключения тиристоров,но по соображениям устойчивого горения дуги при аргонодуговой сваркене должна превышать 100 мксИсточник 1 постоянного тока черездатчик 12 тока соединен с.низкочастотным инвертором 2, который через дат"чик напряжения дуги подсоединен ксвароцному контуру 3. Программатор 7своим первым выходом подсоединен квходу управляемого источника 1 посто" .янного тока, а вторым выходом подсоединен к элементу 10 фиксации минимального тока, который непосредственноили цеоез элемент 4 задержки подсое"динен к Формирователю 9 импульсовуправления инвертора. Элемент 11 фиксации напряжения дуги подключен ктактовому входу программатора 7, Датчики тока 12 и напряжения 13 подсоединен соответственно к входам элементов 10 и 11 фиксации минимального тока и напряжения дуги,Устройство работает следующим образом.Первоначально программатор 7 установлен на минимальный ток устойчивого горения дуги, а положение ключей низкочастотного мостового инвертора 2 обеспецивает прохождение по сварочной цепи 3 тока прямой полярности. При замыкании сварочной цепи в ней устанавливается минимальный ток прямой 3817 6 полярности, срабатывают датчик 13 напряжения и элемент 11 Фиксации минимального напряжения дуги. Программатор 5получает сигнал по тактовому входу ивыдает на первый выход сигнал заданияЦамплитуды 1и длительности с, -- с тока прямой полярности (Фиг,2).Происходит нарастание (за время- , )тока прямой полярности до заданногоамплитудного значения 1, По окончании длительности тока прямой полярности (момент е) программатор меняетзадание тока на 11 , В интервале времени с - е происходит спадание токадо 1 . Срабатывает элемент 1 О фиксаций мийимального тока и подает сигнална формирователь 9 импульсов управления инвертора, который в случае испо льэованил тиристорного или транзисторного инвертора обеспечивает переклюцение плеч инвертора и, следовательно,полярности тока, В случае использова"ния тиристорно-транзисторного инвер тора (фиг. 4) Формирователь выключаеттиристоры и включает параллельныетранзисторы в работающих плечах инвертора (например, в ппецах с ключами 15, 19 и 16, 20 Фиг, 4). Далее с З 0 задержкой е - 4. (Фиг. 2), заданнойэлементом 14 задержки, формирователь9 импульсов управления инвертора даетсигнал на переключение полярности:в инверторе 2 выклюцаютсл транзисторы19 и 20 и включаютсл транзисторы 21и 22. Устанавливаетсл минимальный токустойцивого горения дуги при обратнойполярности, Срабатывает элемент 11фиксации минимального напряжения дуги, который дает сигнал на тактовый вход программатора 7, который выдает задание 11 щ амплитуды 1 и длительности с- гт тока обрат .ой полярности. За времл е - е происходит нарастание тока обратной полярности до заданного амплитудного значения 1 щ и т.д.В связи с тем, цто интервал С- С ( ( 100 мкс) несоизмеримо мал по сравнению с длительностью импульсного тока С- с и 1- С (около 10000 мкс каждый), а интервал - С может практически отсутствовать, предлагаемые способ и устройство обеспечивают формирование тока практицески прямоугольной Формы с мгновенной сменой полярности при минимальном токе.Осуществление изменения полярности при минимальном токе позволяет повысить надежность и снизить потери прикоммутации. В случае применения высокоцастотного конверторного преобразователя существенно снижается массаи улуцшается качество сварного соединения, При использовании тиристорно 5транзисторного инвертора снижаетсястоимость и повышается надежностьсилового коммутирующего звена (инвертора),10П р и м е р. Способ Формированиятока при аргонодуговой. сварке при но"минальном токе 1 = 250 А.Частота переменного тока Е == 40 Гц Т = 25000 мкс; соотношениемежду длительностью тока прямой и обратной полярности я= О,б Т,0,4 Т,Длительность Фронтов и спадов тока:при прямои полярности сп = 0,073при обратной полярности й = 0,1 с .Длительность задержки; егИ - ефиг. 2)= 40 мкс (для схемы фиг, 4 стиристорами с временем выклюцения до32 мкс);(4,- , фиг, 2) = 10 мкс.25Минимальный ток устойчивого горениядуги 1 д= О,Об 1 я, тогда:15000 мкс; е х 10000 мкс; 1., =1050 мкс; сс,= с= 1000 мкс.с = 40 мкс;= 10 мкс; 1= 15 А ЗОПредлагаемые .способ и устройствопозволяют удешевить и повысить надежность силового устройства коммутациитока,35Формула изобретения 1. Способ формирования переменного свароцного тока, заключающийся в том, цто инвертируют постоянкьй сварочный ток, о т л и ц а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения кацества свар" ки, кадежкасти процесса. коммутации и снижения коммутационных потерь в источнике питания, при смене полярнос ти снижают ток до минимального уровняустойчивого горения дуги, затем произ" .водят переключение поляркости тока, сохраняя . его абсолютную величину, и после Фиксации наличия напряжения дуги противоположной полярности увелицивают ток до заданкой для этой полярности величикы.2. Способ по и. 1, о т л и ц аю щ и й с. я тем, цто длительность снижения тока и длительность его уве"личения устанавливают не более 103от длительности импульса тока соответствующей полярности.,3. Способ по и. 1, о т л и ц аю щ и й с я тем, цто переключениеполярности производят с временнойзадержкой относительно момента достижения током минимального уровняустойчивого горения дуги,Способ по пп, 1 и 3, о т л иц а ю щ и й с я тем, цто временнуюзадержку переключения полярноститока при аргонодуговой сварке устанавливают не более 100 мкс,5. Устройство для формирования переменного сварочного тока, содержащееуправляемый источник постоянноготока, датцики тока и напряжения дуги,низкочастотный мостовой интвертор иблок управления, о т л и ц а ю щ ее с я тем, цто, с целью повышениякачества сварки, надежности процессакоммутации и снижения коммутационныхпотерь, оно снабжено программатором,а блок управления выполнен из последовательно соединенных элементов Фиксацииминимального тока, элемента задержкии формирователя импульсов управленияинвертором, второй вход которого соединен с первым выходом элемента фиксации минимального напряжения дуги, вто"рой выход которого связан с тактовымвходом программатора, первым выходомсоединенным с входом управляемого источника постоянного тока, а вторымс первым входом элемента фиксации минимального тока, второй вход которогосоединен с выходом датчика тока, авход элемента фиксации минимальногонапряжения дуги соединен с выходомдатчика напряжения дуги.6. Устройство по и. 5, о т л иц а ю щ е е с я тем, цто управляемый источник сварочного тока выполненв виде быстродействующего высокочастотного конверторного преобразователя.7. Устройство по и. 5, о т л и "ц а ю щ е е с я тем, цто в каждомплеце низкочастотного мостового инвертора установлены соединенные на"раллелько тиристор на полный ток ус"тановки и транзистор на минимальныйток устойчивого горения дуги.1593817 Составитель В. ПуцинскийРедактор Л. Гратилло Техред Л.Олияньпс Коррек Бе изводственно-издательский комбинат ."Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,10 каз 2791 Тираж 652 ПИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Иосква, Ж, Раушская на т одпиоткрытиям при ГКНТ С