RU1787085C - Источник питани дл электродуговой сварки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области сварки и может быть использовано как источник .питани  дл  различных видов ручной сварки . Сущность изобретени : источник пита ни  дл  электродуговой сварки содержит автотрансформатор, снабженный обмоткой питани  дуги. К входу автотрансформатора подключена электрическа  цепь, а к его выходу через ограничительный элемент - первична  обмотка сварочного трансформатора. Сварочный трансформатор снабжен обмоткой напр жени  дл  стабилизации дуги, котора  через резистор подключена параллельно обмотке питани  дуги автотрансформатора. Обмотка питани  дуги и последовательно соединенна  с ней вторична  обмотка сварочного трансформатора образуют цепь дуги, котора  непосредственно или через выпр митель подключена к нагрузке. Автотрансформатор может быть выполнен с плавным регулированием, т.е. выход его через подвижный токосъемник соединен с основной обмоткой автотрансформатора, или со ступенчатым регулированием, т.е.осноён а  обмотка выполнена секционированной с отводами. В этом случае выход автотрансформатора соединен с каждым из отводов секционированной обмотки через переключатель напр жени . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к сварке, может быть использовано как источник питани  дл  различных видов, ручной сварки, предназначено дл  питани  электрической дуги однофазным переменным током, а при необходимости и посто нным током и  вл етс  переносным, источником питани  электродуговой сварки с широким диапазоном изменени  тока дуги.

Известен источник питани  дл  электродуговой сварки, содержащий сварочный трансформатор, токоограничивающий элемент; Извести ый йсточник содержит также Два встречно-параллельно соединенных тиристо- ра, регулируемый источник посто нного тока дл  питани  обмотки подмагничивани  сварочного трансформатора.

Недостатком известного источника  вл етс  его сложность, так как сварочный трансформатор имеет сложную конструкцию магнитной системы (кроме основного содержит дополнительный магнитопровод подмагничивающего шунта) с целым р дом основных и дополнительных обмоток (осXI

со Ч

О оо

СП

со

новные - первична  и вторична , дополнительные - подмагничивающа  и реактивна ). Кроме того, указанный источник содержит токоограничивающий элемент, включенный в цепь питани  дуги, т.е. рассчитанный на максимальный ток нагрузки цепи дуги, т.е. токоограничивающий элемент обладает значительными массогаба- ритными характеристиками. К недостаткам известного источника питани  относитс  также наличие тиристорного регул тора е устройством фазового управлени  и регулируемого источника посто нного тока.

Известен также источник питани  дл  электродуговой сварки, содержащий сварочный трансформатор с двум  параллельными обмотками питани  дуги (или последний может быть заменен на два отдельных сварочных трансформатора) и токоограничиваю.щий элемент (индуктивность). Кроме того, источник питани  содержит тирйсторный регул тор .

К недостаткам известного устройства следует отнести сложность, обусловленную наличием тиристорного регул тора со схег мой фазового управлени . При этом указанный регул тор включен в сильноточную цепь - цепь питани  дуги, т.е; массогабарит- ные характеристики, система охлаждени  источника питани  выбираютс  исход  из максимальной величины тока сварки. Вторым недостатком известного устройства  вл етс  то, что мощность каждого в отдельности тиристорного регул тора как и сварочного трансформатора выбираетс  из услови  потребл емой мощности цепью дуги. Кроме того, в рассматриваемом устройстве ограничивающий элемент (индуктивность) La выбираетс  из условий обеспечени  макси-- мальной величины сварочного тока, т.е. при максимальном токе сварки 10-15 А и напр жении холостого хода, равном дл  обеспечени  устойчивости дуги 60-80 В. Вследствие вышесказанного ограничивающий элемент (индуктивность)  вл етс  крупногабаритным элементом источника питани .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к за вл емому  вл етс  источник питани  дл  электродуговой сварки со стабилизацией дуги, содержащий автотрансформатор, сва- рочный-трансформатор и токоограничивающий элемент. Источник питани  содержит также накопительный конденсатор и пороговый элемент на тиристорах, диодах и стабилитронах . ..

Недостатком известного устройства  вл етс  его сложность, так как он содержит пороговый элемент на встречно-параллельно соединенныхтиристорах, диодах и стабилитронах , а также накопительный конденсатор . Причем массогабаритные характеристики сварочного трансформатора выбираютс  из

условий максимальных режимов сварки.

Существенным недостатком прототипа  вл етс  отсутствие возможности регулировани  режимов сварки с одновременными широкими пределами изменени  тока в це0 пи дуги, что ограничивает область применени , а также исключает возможность использовани  прототипа в качестве переносного - универсального - источника пита- ни , а также источника питани  дл 

5 электродуговой сварки в труднодоступных местах, так как дл  обеспечени  регулировани  режимов известный источник должен подключатьс  к электрической сети через регул тор напр жени . Использование ав0 тотрансформатора в схеме стабилизации дуги значительно усложн ет прототип.

Целью изобретени   вл етс  упрощение устройства, снижение массогабаритных характеристик, обеспечение регулировани 

5 режимов сварки с широкими пределами изменени  тока, с обеспечением устойчивости горени  дуги как при сварке-на переменном, так и на посто нном токе, атакже снижение мощности управлени  :.:

0 Цель достигаетс  тем, что в источнике дл  электродуговой сварки автотрансформатор снабжён дополнительной обмоткой питани  дуги, котора  последовательно включенную с ней вторичную обмот5 ку сварочного трансформатора включена в цепь дуги, первична  обмотка сварочного тра н сформатора через токоогра ничиваю- щий элемент подключена к выходу автотрансформатора , сварочный трансформатор при.

0 этом снабжен обмоткой стабилизации дуги, подкл юче н ной параллельно обмотке п итаю- щей дуги автотрансформатора, причем обмотка питани  дуги автотрансформатора выполнена изолированной от его первичной

ё обмотки, а суммарна  мощность автотрансформатора и сварочного трансформатора определена потребл емой мощностью цепью - дуги. , /; ;- . . : .. ,..-. Кроме того, основна  обмотка автотран0 сформатора может быть выполнена секционированной с отводами.

Наличие в за вл емом устройстве автотрансформатора , снабженного дополнительной обмоткой - обмоткой питани  дуги,

5 котора  через последовательно включенную с ней вторичную обмотку сварочного трансформатора включена в цепь дуги, обеспечивает возможность получени  нижних пределов значени  тока в цепи дуги, Указанна  обмотка питани  дуги  вл етс 

источником питани  обмотки (устойчивости) стабилизации дуги.

Подключение через токоограничи- вающий элемент первичной обмотки с ва роч н ого трансформатора к выходу автотрансформатора обеспечивает регулирование режимов сварки с широкими пределами изменени  тока. При этом мощность регулировани  составл ет 30-50% от мощности, потребл емой цепью дуги.

Наличие у сварочного трансформатора обмотки стабилизации дуги, подключенной параллельно обмотке питани  дуги, обеспечивает требуемую величину напр жени  холостого хода цепи питани  дуги, в несколько раз превышающую напр жение зажигани  дуги, которую обеспечивают вторична  обмотка сварочного трансформатора и обмотка питани  дуги автотрансформатора, что позвол ет значительно снизить массогаба- ритные характеристики источника питани , повысить КПД последнего и его коэффициент мощности/

Новым в за вл емом устройстве  вл етс  и то, что автотрансформатор одновременно  вл етс  и источником питани  цепи дуги, и регул тором напр жени  дл  сварочного трансформатора. Причем суммарна  мощность автотрансформатора и сварочного трансформатора выбираетс  из условий равенства потребл емой мощности цепью питани  дуги, т.е. их суммарна  мощность в два раза меньше чем у известных источников , содержащих регул торы напр жени .

Отношение мощности автотрансформатора к мощности сварочного трансформатора зависит от выбранной мощности последнего, котора  может составл ть 30-50%.

На фиг.1 и 2 представлены принципиальные схемы источника питани  дл  электродуговой сварки.

Источник питани  содержит автотрансформатор 1V выполненный с дополнительной обмоткой - обмоткой 2 питани  дуги, к входу которого подключена электрическа  сеть, а к выходу через ограничивающий элемент - ограничительную индуктивность 3- первична  обмотка сварочного трансформатора 4, Сварочный трансформатор 4, содержащий первичную и вторичную обмотки, снабжен дополнительной обмоткой 5 - обмоткой напр жени  дл  стабилизации дуги, котора  через резистор б подключена параллельно обмотке 2 питани  дуги автотрансформатора 1. Обмотка 2. питани  дуги автотрансформатора 1 и последовательно соединенна  с ней вторична  обмотка сварочного трансформатора 4 образуют цепь дуги, котора  непосредственно или через выпр митель подключена к нагрузке 7.

Автотрансформатор 1 может быть выполнен с плавным регулированием, т.е. выход последнего через подвижный токосъемник соединен с основной обмоткой автотранс- 5 форматора, или со ступенчатым регулированием , т:е. основна  обмотка выполнена секционированной с отводами. В этом случае выход автотрансформатора 1 соединен с каждым из отводов секционированной обмотки 10 через переключатель напр жени . Выполнение обмотки автотрансформатора 1 секцио- нированной значительно упрощает последний и обеспечивает его надежность.

Устройство работает следующим обра- 5 зом.

После подключени  источника питани  электрической сети в режиме холостого хода напр жение в цепи питани  дуги складываетс  из напр жени  обмотки 2 питани  0 дуги автотрансформатора 1 и напр жени  вторичной обмотки сварочного трансформатора 4, Величина указанного напр жени  выбираетс  из условий, что оно должно быть в 1,5-3 раза больше напр жени  горени  5. дуги..

Так как в за вл емом устройстве в устойчивом режиме сварки напр жение в цепи питани  дуги, образуемое посто нным напр жением обмотки 2 питани  дуги авто- 0 трансформатора 1 и измен ющимс  в зависимости от выбора режима сварки напр жением вторичной обмотки сварочного трансформатора 4, должно быть не менее напр жени  зажигани  дуги. Определение 5 параметров источника питани  исход  из условий требуемого напр жени  зажигани  дуги, а не напр жени  холостого хода (как в известных устройствах), в несколько раз превышающего напр жени  дуги, обеспе- 0 чивает выбор оптимальных параметров (высокого КПД, коэффициента мощности, . минимальных массогабаритных характеристик , снижение установленной мощности источника питани ). Требуемое напр жение 5 холостого хода обеспечиваетс  дополнительной обмоткой5-обмоткой напр жени  дл  стабилизации дуги сварочного трансформатора 4, котора  через резистор 6 подключена параллельно обмотке 2 питани  0 дуги. Выбором требуемого значени  вольт/виток напр жени  питани  обмотки 5 обеспечиваетс  требуемое значение напр жени  холостого хода посто нной величины его вторичной обмотки независимо от на- 5 пр жени  первичной обмотки трансформатора 4. а выбором величины сопротивлени  резистора 6 выбираетс  крутизна внешней характеристики источника питани .

Таким образом, наличие у сварочного трансформатора 4 обмотки напр жени  дл 

стабилизации дуги - дополнительной обмотки 5 обеспечивает требуемое(оптимальное ) значение напр жени  холостого хода, от величины которого зависит устойчивость горени  дуги и скорость ее повторного зажигани . Разработанна  схема обеспечени  напр жени  холостого хода не приводит к увеличению массы и габаритов сварочного трансформатора 4, снижению его КПД и коэффициента мощности, как это наблюдаетс  у известных источников питани  электродуговой сварки.

После поджигани  дуги (подключени  нагрузки 7) в цепи питани  дуги по вл етс  ток под воздействием обмотки 2 питани  дуги автотрансформатора 1 и некоторого выбранного напр жени  вторичной обмотки сварочного трансформатора 4.

В режиме источника питани  с минимальным током сварки (напр жение питани  первичной обмотки сварочного трансформатора 4 может быть равно нулю или незначительной величины) по вторичной обмотке сварочного трансформатора протекает ток, наличие которого создает в первичной обмотке сварочного трансформатора 4 ЭДС, противофазную ЭДС, создаваемой напр жением первичной обмотки сварочного трансформатора 4. Дл  ограничени  тока под воздействием противофазной ЭДС в цепь первичной обмотки сварочного трансформатора 4 включен то- коограничивающий элемент - индуктивность , котора  может быть выполнена в виде дроссел  насыщени . Измерением напр жени  первичной обмотки трансформатора 4 обеспечивает широкое изменение пределов регулировани  токов в диапазоне от 0,1 до 1 А.

Таким образом, изменением величины напр жени  первичной обмотки сварочного трансформатора 4 осуществл етс  регулирование токов.

Дл  оптимального выбора параметров источника питани  суммарна  мощность автотрансформатора 1. и сварочного трансформатора 4 определ етс  потребл емой мощностью цепи сварки (максимальными параметрами режима сварки), а мощность автотрансформатора выбираетс , как правило, на 10-30% большей мощности сварочного трансформатора 4, так как автотрансформатор 1, с одной стороны,  вл етс  трансформатором питани  цепи дуги из-за введени  обмотки 2 питани  дуги и одновременно регул тором напр жени  дл  сварочного трансформатора 4. Причем следует отметить, что мощность регулировани  автотрансформатора Т уменьшаетс  при возрастании тока

сварки и равна нулю при достижении максимального режима.

Таким образом, мощность управлени  в за вл емом источнике питани  не превышает 0,5 потребл емой мощности и может быть снижена до 0,3 при необходимости.

Напр жение обмотки 2 автотрансформатора 1 и вторичной обмотки сварочного трансформатора 4 выбираютс , как прави0 ло, равными между собой, а сумма этих напр жений должна быть равна напр жению зажигани  дуги. Дл  снижени  мощности управлени  напр жение на обмотке 2 питани  дуги может быть выбрано равным на5 пр жению горени  дуги при максимальной величине сварочного тока, равной 20 В при токе дуги, равном 100 А. Отношение токов в основной обмотке автотрансформатора 1 и первичной обмотке сварочного трансфор0 матора 4 зависит от выбора коэффициента трансформации относительно обмотки 2 у первого и вторичной обмотки у второго, что обеспечивает возможность снижени  величины тока управлени  до 0,5-0,1 от величи5 ны потребл емого тока источника питани . При выполнении основной обмотки автотрансформатора 1 секционированной регулирование тока производитс  с заданной кратностью, причем при необходимости

0 кратность может быть посто нной или процентной от фактической величины тока диапазона .

Совокупность новых признаков в. за вл емом устройстве обеспечивает повыше5 ние технико-экономических показателей в сравнении с известным устройством того же назначени .

Значительно упрощаетс  устройство, снижаютс  массогабаритные характеристи0 ки источника питани  за счёт исключени  собственного регул тора напр жени . Экономический эффект при этом составит от 100 до 300 рублей на одно устройство; Повышаетс  КПД, коэффициент мощно5 сти, обеспечиваетс  оптимальный выбор вторичного напр жени  источника питани , снижаетс  установленна  мощность сварочного трансформатора.

Обеспечиваетс  снижение более чем в

0 два раза мощности управлени , причем величина тока управлени  может быть уменьшена более чем в два раза за счет изменени  коэффициента трансформации сварочного трансформатора 4.

5 Обеспечиваетс  заданна  внешн   характеристика , что позвол ет расширить область использовани  источника питани .

Обеспечиваетс  изменение тока в цепи нагрузки (как по переменному, так особенно по посто нному току) в пределах 0,1-1 А

величины тока, соответствующего максимальному режиму сварки;

При необходимости нижний предел может быть снижен.

Достоинство источника питани  дл  электродуговой сварки заключаетс  в том, что он может быть реализован в нескольких схемотехнических вариантах, в том числе с использованием стандартных автотрансформаторов с доработкой и серийных понижающих трансформаторов с напр жением вторичной обмотки тока 12 В,

Ф:о р м у л а и з о б р е т е ни   , 1. Источник питани  дл  электродуговой сварки, содержащий автотрансформатор , сварочный трансформатор и токоограничивающий элемент, причем вторична  обмотка сварочного трансформатора включена в цепь дуги, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что, с целью упрощени , снижени  массогабэритных характеристик, обеспечени  регулировани  режимов сварки с широ- к ими п р е д ел а м и из м- е н е н и   т о к а с

  х V

обеспечением устойчивости горени  дуги как при сварке на переменном, так и на посто нном токе, а также снижени  мощности управлени , автотрансформатор снабжен дополнительной обмоткой - обмоткой питани  дуги, котора  через последовательно включенную с ней вторичную обмотку сварочного трансформатора включена в цепь дуги, первична  обмотка

сварочного трансформатора через токоограничивающий элемент подключена к выходу автотрансформатора, сварочный трансформатор снабжен обмоткой стабилизации дуги, подключённой параллельно обмотке питани  дуги автотрансформатора, причем последн   выполнена изолированной от его первичной обмотки.:

2. Источник питани  по п. 1, от л ича ю- щ и и с   тем, что основна  обмотка автотрансформатора выполнена секционированной с отводами, каждый из которых через переключатель соединен с выходом автотрансформатора. ,

f f Фиг.+