Устройство для сварки

)5 В 23 К 9 10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ С Сд Сл гулир ного ш мы ра мости ного т ления Ус ника щего перви вториГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Грозненский нефтяной институт им акад,М. Д. Миллионщикова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ(57) Изобретение относится к сварке и может быть использовано для ведения сварочного процесса в монтажных условиях. Цельизобретения - повышение производительности. Формирование сигнала управленияв устройстве осуществляется дифференциальным методом с помощью двух раздельныхнагрузок для его двух симметричных плеччисто активного характера - нагрузочногосопротивления и блока управления. Каждоеплечо содержит по одной первичной и двевторичных обмоток сварочного трансформатора, по два диода, трансформатор тока, однофазный выпрямитель с ограничительнымиэлементами и входной усилитель, выполненный с двумя входами. Запомнившийсясигнал управления, который задается переменным регулкровочным сопротивлением вблоке управления в момент сварочноготрансформатора, с выхода запоминающего Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для ведения сварочного процесса в монтажных условиях.Целью изобретения является повышение производительности.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема источника сварочного тока при выполнении элемента регулирования сварочного тока в виде дросселя насыщения; на фиг. 3 - то же, при выполнении элемента ре 2устройства через последовательно соединенные с ним выходной усилитель, управляемый выпрямитель и элемент регулирования сварочного тока определяет величину сварочного тока в момент сварки. Для уменьшения инерционности при переходе с одного режима сварки на другой имеется релейный элемент с нулевым порогом срабатывания, всплески напряжения на выходе которого имеют место каждый раз кратковременно или длительно, как только сигнал управления на выходе входного усилителя достигает нулевых значений. Это дает возможность предотвратить сброс запомнившегося сигнала управления как в момент сварки, так и в момент полного кратковременного провала сетевого напряжения. Для ослабления влияний неполных провалов сетевого напряжения выходной усилитель имеет второй вход. При использовании сварочного трансформатора с нормальным магнитным рассеянием элемент регулирования сварочного тока выполнен в виде дросселя насыщения с двумя парами рабочих обмоток для воспроизводства переменных магнитных потоков в его двух магнитопроводах. При использовании сварочного трансформатора с увеличенным магнитным рассеянием элемент регулирования сварочного тока выполнен в виде магнитного шунта. 2 з. и. ф-лы, 5 ил,ования сварочного тока в виде магнит- унта; на фиг, 4 - временные диаграмботы устройства; на фиг. 5 - зависитоков во вторичных обмотках сварочрансформатора от величины сопротивблока управления.тройство для сварки состоит из источ (фи г. 1) сварочного тока, включаю- сварочный трансформатор 2 с двумя чными обмотками 3 и 4 и с четырьмя чными обмотками 5 - 8, нагрузочное со 1551486противление 9, элемент 10 регулирования сварочного тока и четыре диода 11 в 14, два трансформатора 15 и 16 тока, управляемый выпрямитель 17, выполненный с двумя выходами, выходной усилитель 18, выполненный с двумя входами, два однофазных выпрямителя с ограничительными элементами 19 и 20, релейный элемент 21 с нулевым порогом срабатывания, входной усилитель 22 и запоминающее устройство 23, выполненные с двумя входами, и блок 24 управления, включающий ограниченное сопротивление 25 и задатчик тока - переменное регулировочное сопротивление 26.Устройство работает следующим образом.В перерыве между сваркой уравнительные токи в сварочном трансформаторе 2 между вторичными обмотками 5, 7 и 6, 8 отсутствуют благодаря наличию силовых диодов 11 - 14. При этом линейные напряжения первичных и вторичных обмоток последнего соответственно одинаковы по модулю и вторичные линейные напряжения у каждой симметричной пары обмоток 5, 7 и 6, 8 совпадают по фазе.Благодаря тому, что первая группа обмоток 3, 5 и 6 и вторая группа обмоток 4, 7 и 8 сварочного трансформатора 2 расположены каждая на своем стержне общего магнитопровода симметрично относительно друг друга, а также наличию диодов 11 - 14, то каждое образовавшееся плечо дифференциальной схемы формирования сигнала управления предлагаемого устройства оказывается чувствительным к незначительной нагрузке. Ток потребления первичной обмотки 3 наиболее чувствителен к току потребления нагрузочным сопротивлением 9, а ток обмотки 4 наиболее чу-,;твителен к току потребления блоком 24 управления. Это объясняется наличием повышенного дифференциального сопротивления у диодов 11 - 14 для малых токов нагрузки, закрытым состоянием обоих диодов 11 и 12 и попеременным открытием (в зависимости от полупериода сетевого напряжения) одного из диодов диодной пары 13 и 14, которые попеременно открываются и закрываются вследствие возникновения неодинакового напряжения на вторичных обмотках 5, 6 и 7, 8, так как величина ограничительного сопротивления 25 в блоке 24 управления выбирается несколько больше величины нагрузочного сопротивления 9; каждая пара вторичных обмоток сварочного трансформатора 2, намотанных совместно (в два провода), имеет наименьшее индуктивное сопротивление только относительно своей первичной обмотки, При этом обмотка 6 нагружена в оба полупериода, а каждая из обмоток 7 и 8 сварочного трансформатора 2 - только в один из полупериодов незначительных токов управления (фиг. 2 и 3). Поскольку в каждый полупериод напряже(ия сети токи в первичных обмотках 3 и 4 последнего имеютдве составляющие: ток холостого хода и ток,обусловленный двухполупериодной нагрузкой, то при равенстве по величине двух раздельных нагрузок токи в первичных обмоткахбудут также равны,Переменные напряжения с выходных обмоток первого и второго трансформаторов15 и 16 токов прикладываются соответ"0 ственно к входам первого и второго однофазных выпрямителей 19 и 20 для их выпрямления, а на выходах последних присутствуют несколько отличные по величиневыходные пульсирующие напряжения положительной полярности (фиг. 4), которыеприкладываются к входам входного усилителя 22. При этом на выходе последнегоприсутствует небольшое по величине пульсирующее напряжение положительной полярности (фиг. 4). Это связано с тем, что в уст 2 О ройстве имеется релейный элемент 21 с нулевым порогом срабатывания, который своимвходом подключен к выходу входного усилителя 22. То есть на интервале времени10 - Ьг в момент холостого хода сварочного25 трансформатора 2 необходимо предотвращать появление на выходе релейного элемента 21 с нулевым порогом срабатываниядлительного по времени напряжения, так какравенство двух раздельных нагрузок может оказаться помехой при переходе сиг 30 нала управления,в запоминающем устройстве 23 с одного уровня на другой. Поэтомус учетом того, что в предлагаемом устройстве все симметричные элементы которогоодинаковы, имеют одинаковый дрейф, величина ограничительного сопротивления 25 в35 блоке 24 управления выбирается несколькобольше величины нагрузочного сопротивления 9. Благодаря этому на интервалевремени 1 о - (г на выходе релейного элемента 21 с нулевым порогом срабатывания4 О имеют место лишь очень малые по временивсплески напряжения вследствие переходапульсирующего сигнала управления на выходе входного усилителя 22 через нулевыезначения (фиг. 4). Для устойчивой работывсего устройства в целом порог срабаты 45 вания релейного элемента 21 выбирается внекоторой окрестности нулевых значенийпульсирующего сигнала управления с учетомдрейфа нуля входного усилителя 22.В результате того, что блок 24 управленияшунтирует только выходы вторичных обмоток7 и 8 сварочного трансформатора 2,например обмотку 7 - в отрицательный, аобмотку 8 - в положительный полупериодысетевого напряжения, то при незначительном увеличении его переменного регулиро 55вочного сопротивления 26 с нулевого значения на интервале времени 11 в (г наблюдается уменьшение тока 114 в первичнойобмотке 4, а следовательно, и пульсирую1551486 щего напряжения 1.)гю положительной полярности только на выходе второго однофазного выпрямителя 20 или на втором входе входного усилителя 22 (фиг. 4), а это приводит к увеличению на выходе последнего пульсирующего сигнала управления от ранее установленного (фиг. 4), который поступает на первый вход запоминающего устройства 23 для сглаживания и запоминания (фиг. 4), а с его выхода - на первый вход выходного усилителя 18. Величина выходного напряжения последнего зависит от величины сигнала управления, тем самым определяют величину постоянного управляющего напряжения на управляющем входе элемента 10 регулирования сварочного тока, а следовательно, и величину сварочного тока в момент сварки. При этом многие устройства, подключаемые к промышленной сети и не обладающие усилительными свойствами: электроприводы (особенно в момент включения), коммутирующие устройства постоянного и переменного тока (контакторы, реле, переключатели) и неуправляемые источники питания (вентильные преобразователи переменного тока в постоянный, трансформаторы, преобразователи частоты), - являются источниками помех. Эти устройства временно или длительно за счет импульсного потребления энергии искажают форму синусоидального напряжения сети на определенной ветви. благодаря формированию сигнала управления в предлагаемом устройстве дифференциальным методом в каждом полупериоде переменного напряжения сети (фиг. 1 - 3) стало возможным устранение возмущений подобного рода и получение стабильного сигнала управления на выходе запоминающего устройства 23. Так, например, отключение сигнала управления на первом входе входного усилителя 22 по указанным причинам от уровня ранее установленного сопровождается совершенно аналогичным отклонением сигнала управления на его втором входе, т. е. разность между двумя входными сигналами будет оставаться постоянной, а следовательно, промышленные помехи благодаря включению первого и второго трансформаторов 15 и 16 тока на равноценные нагрузки для входного усилителя 22, выполненного с двумя входами, первый каскад которого является дифференциальным, будут синфазны. При этом для ослабления значительных, но неполных провалов сетевого напряжения выходной усилитель снабжен вторым входом, к которому с второго выхода управляемого выпрямителя 17 прикладывается выпрямленное нестабилизированное напряжение сети, которое для поддержания заданного напряжения на выходе выходного усилителя 18 находится в некоторой зависимости и от напряжения на его втором входе. бЗамыкание электрода на изделие на интервале времени 1 г - 1 з приводит как к многовенному отпиранию диодов 1 и 12, которые были на интервале времени ю - 1 всегда закрыты, так и к значительному возрастанию рабочих токов в первичных обмотках 3 и 4 сварочного трансформатора 2 (фиг. 4) вследствие нулевого сопротивления на.дуговом промежутке. В результате этого оба выхода последнего начинают 10 работать на одну общую нагрузку на дуговом промежутке. При этом рабочие токи в первичных обмотках 3 и 4 сварочного трансформатора 2 значительно возрастут по сравнению с ранее присутствовавшими в 15 них токами, следовательно, значительновозрастут и переменные напряжения У 15, 01 ю на выходных обмотках трансформаторов 15 и 16 токов (фиг. 4), а также и напряжения 1.1 е, .12 ю на выходах однофазных выпрямителей 19 и 20 (фиг. 4), которые в пос ледних стабилитронами установятся абсолютно равными (например, путем подбора стабилитронов по напряжению пробоя) и тем самым вызывают мгновенное уменьшение величины сигнала управления на выходе 25 входного усилителя 22 до нуля (фиг. 4), аследовательно, и появление длительного по времени напряжения на выходе релейного элемента 21 с нулевым порогом срабатывания (фиг. 4), который своим выходом подключен к второму входу запоминающе- ЗО го устройства 23. Однако, благодаря тому, что величина напряжения на выходе релейного элемента 21 с нулевым порогом срабатывания выбирается несколько выше максимально возможного по абсолютной величине, чем на первом входе запоминаю- ЗБ щего устройства 23, сброс запоминающегосясигнала управления на его выходе, установившегося в момент холостого хода сварочного трансформатора 2, становится невозможным (фиг. 4). При отрыве электрода с момента времени 14 устройство мгновенно возвращается в исходное состояние, при этом на смену рабочему напряжению на другой промежуток приходит напряжение холостого хода двух вторичных обмоток 7 и 8 сварочного трансформато ра 2. Если в перерыве между сваркой требуется уменьшить величину сварочного тока для следующего сварочного режима, то с блока 24 управления, например, уменьшают величину переменного регулировочного сопротивления 26, а для увеличе ния величины сварочного гока увеличиваютвеличину переменного регулировочного сопротивления 26. При этом закон уменьшения переменного тока управления в общей цепи вторичных обмоток 7 и 8 сварочного трансформатора 2 от величины переменного регулировочного сопротивления 26 близок к линейному (фиг. 5). Причем с увеличением величины общего сопротивления блока 241551486 Формула изобретения управления наряду с уменьшением тока в общей цепи обмоток 7 и 8 наблюдается некоторое увеличение тока 16 в обмотке 6 (фиг. 5) и степень его увеличения будет тем меньше, чем меньше будут индуктивные сопротивления между первичными и вторичными обмотками сварочного трансформатора 2. При использовании последнего с нормальным магнитным рассеянием элемент 10 регулирования сварочного тока выполняется в виде дросселя насыщения с двумя парами рабочих обмоток для воспроизведения переменных магнитных потоков в его двух магнитопроводах вследствие того, что каждая пара рабочих обмоток включена в общую цепь выпрямленных однополупериодных токов только своей пары вторичных обмоток 5, 7 и 6, 8 сварочного трансформатора 2 (фиг. 2). При использовании последнего с увеличенным магнитным рассеянием элемент 10 регулирования сварочного тока выполняется в виде магнитного шунта (фиг, 3).Устройство является приемлемым для источников питания сварочной дуги, входящих в группу регулируемых подмагничиванием с осуществлением у них дистанционного управления без применения специального кабеля управления, обеспечи. вая при этом высокую помехозащищенность сигнала управления при дифференциальном методе его формирования как от колебаний питающей сети, так и от остаточной намагниченности в магнитопроводе сварочного трансформатора 2. Кроме того, применение выпрямительных диодов 11 - 14 в предлагаемом устройстве для формирования сигнала управления одновременно используются и для преобразования переменного тока сварочного трансформатора 2 в выпрямленный, что способствует улучшению горения сварочной дуги (особенно на малых токах), дает возможность производить сварку на обратной полярности, что уменьшает разбрызгивание электродного металла и не требует применения устройств для ограничения постоянной составляющей сварочного тока. 1. Устройство для сварки, содержащее сварочный трансформатор, трансформатор тока, соединенные последовательно входной усилитель с двумя входами, запоминающее устройство с двумя входами и выходной усилитель, два однофазных выпрямителя, цепь управления из последовательно соединенных ограничительного резистора и задатчика тока в виде регулируемого резистора, подключенную к выходным клеммамм, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено элементом регулирования сварочного тока,четырьмя диодами, нагрузочным сопротивлением, трансформатором тока, релейным элементом с нулевым порогом срабатывания и управляемым выпрямителем, причем сварочный трансформатор выполнен с двумя первичными и четырьмя вторичными обмотками, управляемый выпрямитель - с двумя выходами, выходной усилитель - с вторым входом, два однофазных выпрямителя - с ограничительными элементами, причем первая входная клемма устройства подключена к общей точке соединения концов двух первичных обмоток сварочного трансформатора, вторая - к общей точке соединения первого и второго трансформаторов тока, которая через первый трансформатор тока связана с началом первой и через второй трансформатор тока с началом второй первичных обмоток сварочного трансформатора, концы первой и третьей вторичных обмоток последнего соот ветственно подключены к анодам первогои четвертого диодов, а начала второй и четвертой вторичных обмоток - к анодам второго и третьего диодов, причем катоды четырех диодов соединены вместе и связаны с первой, плюсовой, выходной клеммой устройства, при этом первая и третья вторичные обмотки сварочного трансформатора своими началами, а также вторая и четвертая своими концами соответственно попарно соединены вместе, вторая минусо вая, выходная клемма устройства черезнагрузочное сопротивление связана с общей точкой соединения начала второй вторичной обмотки сварочного трансформатора и анода второго диода, выход первого трансформатора тока через первый 35 однофазный выпрямитель связан с первымк выход второго через второй однофазньгй выпрямитель с вторым входами входного усилителя, выход выходного усилителя подключен к входу управляемого 40 выпрямителя, который вторым выходомподключен к второму зходу выходного усилителя, а первым - к управляющему входу элемента регулирования сварочного тока. 45 2, Устройство по и. 1, отличающееся тем,что элемент регулирования сварочного тока выполнен в виде дросселя насыщения с двумя парами рабочих обмоток, каждая пара из которых включена встречно-последовательно и имеет общую точку 50 соединения между собой, которая связанас второй, минусовой, выходной клеммой устройства, а общие точки соединений концов второй и четвертой вторичных обмоток сварочного трансформатора, а также начал 55 первой и третьей связаны между собойчерез общую цепь двух пар рабочих обмоток элемента регулирования сварочного тока.1551486 емУлрадляюиии Уха иг. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент регулирования сварочного тока выполнен в виде магнитного шунта, при этом общие точки соединений концов второй и четвертой вторичных обмоток сварочного трансформатора, а также начал первой и третьей соединены вместе в одну общую точку, которая связана с второй, минусовой, выходной клеммой."фаге 2 й Редактор Л. ГратиллоЗаказ 296НИИПИ Государственн13035,Производственно-издат Составитель В. ПучинскийТехред И. Верес Корректор Н. РевскаяТираж 648 Г 1 одписноего комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССМосква, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5льский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О