УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ
WELDING ARC PULSE POWER SUPPLY

Предлагаемое изобретение относится к электродуговой сварке, а именно к устройствам для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка, и может найти широкое применение в различных отраслях машиностроения, в технологии и технике электросварочных работ.
Прототипом предлагаемого изобретения является устройство для сварки, содержащее исполнительное устройство, блок сравнения напряжения дуги с заданным напряжением, последовательно соединенные блок формирования длительности пауз, релейный элемент с двумя выходами и блок формирования длительности импульсов, причем один из выходов релейного элемента соединен с исполнительным устройством непосредственно, а другой - через блок формирования длительности импульсов, а вход блока формирования длительности пауз подключен к выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением во время паузы и датчик коротких замыканий, работающий в фазе с блоком сравнения напряжения дуги с заданным напряжением на интервале паузы, причем вход датчика коротких замыканий подключен ко второму выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением, а выход через усилительное устройство - к дополнительному входу блока формирования длительности импульсов (патент РФ №2210475, кл. 7 В23К 9/095, 03.01.2002 г.).
Ограничение амплитуды импульсов обеспечивается за счет уменьшения длительности импульсов сварочного тока, что при экспоненциальной форме импульсов приводит к уменьшению амплитуды.
д
Недостатком рассмотренного устройства является то, что ограничение амплитуды происходит только в том случае, если короткое замыкание произошло на интервале паузы. Если же короткое замыкание произошло во время импульса, то ограничения не происходит. Это приводит к тому, что при сварке в различных пространственных положениях происходит выплеск сварочной ванны, что ухудшает качество сварного соединения, а также вынуждает увеличивать массогабаритные показатели исполнительного устройства, которое должно отключать большие токи короткого замыкания при U=0.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества сварного соединения за счет ограничения амплитуды импульсов сварочного тока при коротком замыкании дугового промежутка и снижение массогабаритных показателей исполнительного устройства.
Поставленная задача решается следующим образом.
Для того чтобы однозначно и своевременно можно было зафиксировать факт короткого замыкания и ограничить амплитуду, датчик коротких замыканий работает в фазе с блоком формирования длительности импульсов. При этом датчик тока короткого замыкания контролирует амплитуду импульса и при достижении заданного значения независимо от состояния дугового промежутка дает сигнал на отключение тока импульса. Для этого датчик короткого замыкания работает в фазе с блоком формирования длительности импульсов тока, причем на один вход датчика подается текущее значение тока импульса, на второй вход - заданное значение тока импульса. Выход датчика через усилительное устройство подключен к дополнительному входу блока формирования длительности импульсов тока.
Далее сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображена блок-схема устройства для сварки с импульсным питанием дуги.
Д
З
З
u
Предлагаемое устройство для импульсного питания сварочной дуги с автоматической стабилизацией длины дугового промежутка, от которого питается сварочная дуга 9, состоит из следующих элементов: исполнительного устройства 8, состоящего из источника питания 7, в сварочную цепь источника питания последовательно включено балластное сопротивление 2, параллельно которому подключено коммутирующее устройство 3, блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением 4, на первый вход которого подается напряжение дуги U, а на второй вход подается заданное напряжение дуги U. Выход блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением 4 соединен со входом блока формирования длительности пауз 5, который, в свою очередь, последовательно соединен с релейным элементом 6, имеющим два выхода, причем один из выходов релейного элемента 6 соединен с одним из входов коммутирующего устройства 3 исполнительного устройства 8 непосредственно, а другой - через блок формирования длительности импульсов 7 со вторым входом коммутирующего устройства. Для этого используется один из входов блока формирования длительности импульсов 7. Блок формирования длительности пауз 5 подключен к выходу блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением U во время паузы. На второй вход блока формирования длительности импульсов 7 подается заданное время длительности импульсов t сварочного тока.
З
Один из входов датчика коротких замыканий 12 соединен с токовым шунтом 10, который включен последовательно в сварочную цепь источника питания, а на другой вход подается заданное значение тока короткого замыкания I. Выход датчика коротких замыканий 12 через усилитель 11 подключен к третьему входу блока формирования длительности импульсов 7.
В качестве коммутирующего устройства 3 может быть использован тиристор с принудительной коммутацией (см. Князьков А.Ф. Разработка и исследование импульсных модуляторов тока для сварки. Кандидатская диссертация, Томск, 1975).
З
З
д
Устройство работает следующим образом. Напряжение дугового промежутка сравнивается во время паузы с заданным напряжением U в блоке сравнения 4. Ошибка ΔU(t)=U-U с выхода блока сравнения напряжения дуги с заданным напряжением поступает на вход блока формирования длительности пауз 5, который интегрирует ошибку ΔU(t) на интервале всей паузы до величины срабатывания релейного элемента 6.
u
Релейный элемент 6 переводит коммутирующее устройство 3 во включенное состояние, при этом протекает ток импульса, который возрастает по экспоненте. Одновременно релейный элемент 6 запускает блок формирования длительности импульсов 7. После заданной длительности импульса t с выхода блока формирования длительности импульсов 7 поступает сигнал, переводящий коммутирующее устройство 3 в выключенное состояние, то есть импульс тока прекращается.
З
З
З
При нормальном горении дуги амплитуда импульсов сварочного тока меньше заданной величины импульсов тока короткого замыкания I в датчике коротких замыканий 12. При этом датчик коротких замыканий 12 не вступает в работу. При коротком замыкании амплитуда импульсов сварочного тока значительно возрастает. При достижении значения заданного тока короткого замыкания I датчик 12 выдает сигнал на блок формирования длительности импульсов 7 и тем самым принудительно заставляет его выдать сигнал на коммутирующее устройство 3, отключающее импульс сварочного тока. Это обеспечивает отключение тока короткого замыкания на заданном уровне I независимо от того, где произошло короткое замыкание - на интервале паузы или импульса сварочного тока. Такое ограничение тока короткого замыкания обеспечивает, с одной стороны, повышение качества сварного соединения за счет исключения выплесков сварочной ванны во время короткого замыкания и, с другой стороны, снижение массогабаритных показателей коммутирующего устройства 3, а так же способствует улучшению энергетических показателей устройства.