СВАРОЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

СВАРОЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ


RU (11) 2224628 (13) C1

(51) 7 B23K9/095 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002122956/02 
(22) Дата подачи заявки: 2002.08.27 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.08.27 
(45) Опубликовано: 2004.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1206032 А, 23.01.1986. RU 1826338 А1, 27.08.1996. RU 2049621 С1, 10.12.1995. RU 2094194 С1, 27.10.1997. US 5349157, 20.09.1994. JP 10-166145, 23.06.1998. US 4631385, 23.12.1986. 
(72) Автор(ы): Беляев А.Е. 
(73) Патентообладатель(и): Коломийцев Артем Алексеевич 
Адрес для переписки: 125368, Москва, а/я 84, А. Щитову 

(54) СВАРОЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ 

Изобретение относится к области создания неразъемного соединения двух и более металлических элементов, а именно электродуговой сварки, и может быть использовано в машиностроении и строительстве, а также при производстве ремонтных работ. Преобразователь содержит биполярный транзистор с изолированным затвором, энергозапасающий дроссель, обратный диод, фиксирующую цепь и блок управления. Блок управления состоит из схемы сравнения сигнала регулятора задания сварочного тока с сигналом обратной связи. Имеется также широтно-импульсный модулятор, резистор и конденсатор. Сварочный преобразователь обеспечивает повышенный ресурс работы, повышает качество сварки. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области создания неразъемного соединения двух и более металлических элементов, а именно электродуговой сварки, и может быть использовано в машиностроении, судостроении и строительстве, а также при производстве ремонтных работ.

Известно устройство для регулирования сварочного тока (SU, авторское свидетельство 1206032 В 23 К 9/10, 1986). Известное устройство содержит дроссель, тиристор-прерыватель и коммутирующую ячейку, состоящую из параллельно собранных коммутирующих конденсаторов, коммутирующих тиристоров и обратных диодов. Блок управления тиристорами содержит индикатор, регистр, блок ввода, преобразователь двоично-десятичного кода в двоичный, задающий генератор, n+1 элементов И, формирователь управляющих импульсов и формирователь коммутирующих импульсов.

Известное устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения в блок управления тиристорами посредством блока ввода задают требуемый ток, который поступает в регистр и высвечивается на индикаторе. Из регистра код поступает в преобразователь двоично-десятичного кода в двоичный, где происходит перевод кода в двоичный, который и поступает на элементы И. Формирователь управляющих импульсов формирует импульсы, включающие тиристор-прерыватель. При его включении ток проходит в нагрузку, и конденсаторы начинают заряжаться в полярности, запирающей тиристор-прерыватель. Формирователь коммутирующих импульсов формирует импульсы, поступающие на управляющие электроды коммутирующих тиристоров. При включении нужного количества коммутирующих тиристоров величина коммутирующей емкости изменяется в зависимости от того, сколько ячеек включено. Поэтому при разрядке коммутирующих конденсаторов ток, протекающий через дроссель, равен сумме токов включенных ячеек. Таким образом, задавая необходимый ток посредством использования блока ввода, импульсы с формирователя коммутирующих импульсов дают команды на включение той или иной коммутирующей ячейки.

Недостатком известного устройства следует признать его сложность, приводящую к малому периоду времени работы между отказами устройства.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в разработке малогабаритного устройства с повышенным ресурсом безотказной работы.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого сварочного преобразователя, состоит в облегчении работы сварщика, особенного в неудобных условиях работы при повышении качества сварного соединения.

Указанный технический результат достигается использованием сварочного преобразователя, содержащего ключевой элемент, дроссель и обратный диод. В качестве ключевого элемента использован биполярный транзистор с изолированным затвором. Дроссель выполнен энергозапасающим, причем его магнитопровод выполнен из материала "Гаммамет". Преобразователь дополнительно содержит фиксирующую цепь, содержащую обратный диод, резистор и конденсатор, а также блок управления, состоящий из схемы сравнения сигнала регулятора задания сварочного тока с сигналом обратной связи, поступающего от датчика тока, установленного в выходной цепи сварочного преобразователя, широтно-импульсного модулятора, выполненного с возможностью приема сигнала рассогласования, выделяемого схемой сравнения, управляющего указанным биполярным транзистором с изолированным затвором, подключенным с возможностью регулирования количества энергии, поступающего в энергозапасающий дроссель и затем на выход сварочного преобразователя, при этом вход преобразователя подключен к коллектору биполярного транзистора с изолированным затвором, один из выводов энергозапасающего дросселя подключен к эмиттеру, а второй вывод заземлен, катод диода, являющегося элементом фиксирующей цепи, подключен к эмиттеру биполярного транзистора с изолированным затвором, а параллельно включенные резистор и конденсатор подключены с одной стороны к аноду диода и посредством датчика тока к выходу преобразователя и к выводу заземления.

На чертеже приведена схема предложенного устройства.

На схеме приняты следующие обозначения: биполярный транзистор с изолированным затвором 1, энергозапасающий дроссель 2, обратный диод 3, фиксирующая цепь 4, схема управления 5.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Цикл работы преобразователя состоит из двух этапов: фазы накачки энергии и фазы передачи ее в нагрузку.

На стадии накачки транзистор открыт, обратный диод заперт напряжением Uп, ток заряда дросселя i3 нарастает по линейному закону:



где Uп - напряжение питания;

t3 - время импульса заряда дросселя;

L - индуктивность дросселя;

- скважность импульсов тока, являющаяся отношением



где tп - время паузы между импульсами;

f - частота импульсов.

При фазе передачи энергии в нагрузку происходит запирание транзистора, при этом происходит прекращение подачи зарядного тока, но благодаря явлению самоиндукции дроссель стремится поддержать значение тока через свою обмотку, поэтому ток разряда ip поступает на нагрузку через открывшийся диод VD. Ток спадает по линейному закону

.

Знак "-" в формуле говорит, что полярность напряжения на нагрузке обратна полярности напряжения питания.

Приравняв значения зарядного и разрядного токов в точке перехода, определяют регулировочную характеристику инвертирующего преобразователя.



При <0,5 инвертирующий преобразователь работает с пониженным напряжением, при >0,5 - с повышением.

При использовании инвертирующего преобразователя в качестве сварочного источника тока значение не должно превышать 0,5.

Стремление индуктивного элемента (дросселя) сохранить величину тока через себя создает выброс напряжения на его выводах:



где еL - эдс самоиндукции;

- скорость изменения тока.

Отсюда ясно, что при увеличении скорости размыкания ключа возрастает значение напряжения на дросселе, стремящееся теоретически к бесконечности, но реально достигающих нескольких тысяч вольт.

Для ограничения индуктивного выброса напряжения при размыкании ключа, способного вывести из строя транзистор, применимы различные схемотехнические решения, но для конкретного использовании преобразователя в качестве сварочного источника тока наиболее удобна так называемая "фиксирующая" цепь, состоящая из диода, резистора и конденсатора.

Номиналы элементов R и С рассчитывают по формуле:





Работа фиксирующей цепи состоит в следующем: резистор R обеспечивает линейный ток разряда дросселя в случае обрыва нагрузки. Конденсатор С поглощает часть энергии выброса дросселя, ограничивая чрезмерное увеличение напряжения на его выводах. Во время фазы накачки энергии конденсатор С разряжается через резистор R и к моменту фазы передачи энергии в нагрузку готов вновь воспринять излишек энергии дросселя.

При использовании схемы непосредственного преобразователя постоянного тока инвертирующего типа в качестве источника сварочного тока транзистор должен коммутировать ток в несколько сотен ампер.

При проведении сварочных работ предлагаемое устройство работает следующим образом. Схема управления сварочных источников для установок ручной сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов должна по технологическим требованиям обеспечить функцию стабилизатора тока, т.е. независимо от длины сварочной дуги и вплоть до короткого замыкания электрода на изделие, выходной сварочный ток должен быть равен заданному.

Установка задания сварочного тока производится с пульта управления сварщиком.

Настоящий сварочный преобразователь предназначен для подключения к цеховой или стапельной сварочной магистрали напряжением 60-80 В постоянного тока, используемой для питания балластных реостатов, также возможно питание сварочного преобразователя от выпрямителей типов ВДМ, ВКСМ и им подобным, имеющим выходное напряжение 60-80 В и жесткую внешнюю характеристику. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Сварочный преобразователь, предназначенный для сварки неплавящимся электродом и содержащий ключевой элемент, дроссель и обратный диод, отличающийся тем, что в качестве ключевого элемента использован биполярный транзистор с изолированным затвором, дроссель выполнен энергозапасающим, причем его магнитопровод выполнен из материала “Гаммамет”, преобразователь дополнительно содержит фиксирующую цепь, содержащую обратный диод, резистор и конденсатор, а также блок управления, состоящий из схемы сравнения сигнала регулятора задания сварочного тока с сигналом обратной связи, поступающего от датчика тока, установленного в выходной цепи сварочного преобразователя, широтно-импульсного модулятора, выполненного с возможностью приема сигнала рассогласования, выделяемого схемой сравнения, управляющего указанным биполярным транзистором с изолированным затвором, подключенным с возможностью регулирования количества энергии, поступающего в энергозапасающий дроссель и затем на выход сварочного преобразователя, при этом вход преобразователя подключен к коллектору биполярного транзистора с изолированным затвором, один из выводов энергозапасающего дросселя подключен к эмиттеру, а второй вывод заземлен, катод диода, являющегося элементом фиксирующей цепи, подключен к эмиттеру биполярного транзистора с изолированным затвором, а параллельно включенные резистор и конденсатор подключены с одной стороны к аноду диода и посредством датчика тока к выходу преобразователя и к выводу заземления.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru