СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ

СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ


RU (11) 2082572 (13) C1

(51) 6 B23K9/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

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

(14) Дата публикации: 1997.06.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 95101874/02 
(22) Дата подачи заявки: 1995.02.21 
(45) Опубликовано: 1997.06.27 
(56) Аналоги изобретения: Патент РФ N 2008150, кл. B 23 K 9/00, 1994. 
(71) Имя заявителя: Селиверстов Вячеслав Константинович; Фанин Николай Иванович; Жуков Александр Григорьевич; Лаврухин Александр Дмитриевич; Фишер Гарри Генрихович; Комонов Петр Сергеевич; Иевлев Вячеслав Иванович; Копылов Александр Сергеевич; Шутков Александр Петрович 
(72) Имя изобретателя: Селиверстов Вячеслав Константинович; Фанин Николай Иванович; Жуков Александр Григорьевич; Лаврухин Александр Дмитриевич; Фишер Гарри Генрихович; Комонов Петр Сергеевич; Иевлев Вячеслав Иванович; Копылов Александр Сергеевич; Шутков Александр Петрович 
(73) Имя патентообладателя: Селиверстов Вячеслав Константинович; Фанин Николай Иванович; Жуков Александр Григорьевич; Лаврухин Александр Дмитриевич; Фишер Гарри Генрихович; Комонов Петр Сергеевич; Иевлев Вячеслав Иванович; Копылов Александр Сергеевич; Шутков Александр Петрович 

(54) СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ 

Использование: изобретение относится к сварке, в частности к электродуговой сварке на переменном токе, и может использоваться при ручной сварке. Сущность изобретения: сварочный аппарат содержит магнитопровод с первичной и вторичной обмотками, причем дополнительная обмотка установлена на наружной боковой поверхности магнитопровода и последовательно соединена с первичной обмоткой. Предусмотрено выполнение магнитопровода кольцеобразной формы. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области сварки, в частности к электродуговой сварке на переменном токе, и может быть применено при ручной сварке.

Известен сварочный аппарат с отдельным дросселем [1, с. 35, 36, рис. 27] состоящий из понижающего трансформатора и дросселя.

Данное устройство позволяет получить падающую внешнюю характеристику.

Недостатком является то, что создание ЭДС самоиндукции осуществляется при больших изменениях сварочного тока и его больших абсолютных значениях, что вызывает необходимость изготавливать массивные и значительные по габаритам сварочные аппараты это проявляется в изготовлении соизмеримого по габаритам и весу с сердечником (магнитопроводом) трансформатора сердечника дросселя. Кроме того, так как обмотка дросселя находится в сильноточной (сварочной) цепи, то поперечное сечение и вес этой обмотки велики.

Известен сварочный аппарат, содержащий трансформатор, имеющий магнитопровод в виде стержней, на которых расположены по две катушки: одна с первичной обмоткой; вторая со вторичной обмоткой. Катушки обмоток соединены параллельно. Первичная обмотка закреплена неподвижно. Катушки вторичной обмотки перемещаются винтовым механизмом вручную [1, с. 40, 41]

Указанный сварочный аппарат позволяет исключить дроссель, уменьшить габариты и вес за счет образования магнитных потоков рассеяния, которые создают значительное индуктивное сопротивление и обеспечивают получение падающей внешней характеристики.

Однако такие технические решения недостаточно снижают габариты и вес сварочного аппарата ввиду большого расхода обмоточного провода (по две катушки в каждой обмотке) и большой длины стержней магнитопровода, нужных для регулирования сварочного тока перемещением одной из обмоток.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является сварочный аппарат, содержащий магнитопровод с первичной, вторичной и дополнительной обмотками, причем дополнительная обмотка установлена на наружной боковой поверхности магнитопровода.

Следует подчеркнуть, что в этом устройстве магнитопровод выполнен кольцеобразной формы и при его работе возникают два взаимно перпендикулярных (ортогональных) магнитных потока.

Цель изобретения уменьшение габаритов и веса сварочного аппарата при сохранении качества сварки.

Поставленная цель достигается тем, что в сварочный аппарат, содержащий магнитопровод с первичной и вторичной обмотками, введена дополнительная обмотка, установленная на наружной боковой поверхности магнитопровода и последовательно соединенная с первичной обмоткой.

Создание дополнительного магнитного потока и одновременное увеличение индуктивного сопротивления первичной цепи позволяет при изготовлении сварочного аппарата создать падающую внешнюю характеристику за счет размещения дополнительной обмотки в слаботочной первичной цепи, при этом напряжение во вторичной цепи определяется следующим образом:

,

где Uвх напряжение, подводимое от источника переменного тока;

h коэффициент трансформации, причем 

круговая частота;

I1 ток в первичной цепи,

и выполнить эту обмотку такого же малого сечения, как и провод первичной обмотки, что ведет к снижению расхода обмоточного провода по массе.

Кроме того, операции увеличения индуктивного сопротивления первичной цепи и придание дополнительному магнитному потоку направления, перпендикулярного основному магнитному потоку, позволяют при изготовлении устройства последовательно соединить первичную и дополнительную обмотки так, что при этом обмотки своими магнитными полями не влияют друг на друга.

Исключение этого влияния и увеличение индуктивного сопротивления согласно способу реализуются в конструкции сварочного аппарат по-новому: дополнительная обмотка наматывается на наружную боковую поверхность магнитопровода перпендикулярно плоскостям витков первичной и вторичной обмоток.

При этом индуктивное сопротивление дополнительной обмотки

Xд.о= Lд.о, где Lд.о= кD2/l [2, с. 116]

создается за счет перераспределения параметров, определяющих ее индуктивность Lg.о. С одной стороны, уменьшается магнитная проницаемость так как дополнительный магнитный поток идет не вдоль направления прокатки анизотропной холоднокатанной стали сердечника, а поперек [3, с. 21] с другой стороны, при такой намотке сильно увеличивается диаметр дополнительной обмотки D.

Причем чем меньше периметр этой боковой поверхности (что осуществляется применением, например, тороидального трансформатора с сердечником кольцеобразной формы), тем меньше габариты и вес устройства.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого сварочного аппарата для электродуговой сварки на переменном токе; на фиг. 2 - расположение дополнительной обмотки на наружной боковой поверхности магнитопровода.

Сварочный аппарат содержит: магнитопровод 1 с первичной 2, вторичной 3 и дополнительной 4 обмотками; 5 наружная боковая поверхность магнитопровода 1; 6 провода первичной обмотки для подачи напряжения Uвх от источника переменного тока; 7 провода вторичной обмотки, с которых снимается напряжение U2 при сварке; I1 ток в первичной и в дополнительной обмотках; I2 ток во вторичной (сварочной) цепи; fосн - основной магнитный поток, индуктируемый током I1 в магнитопроводе I; доп дополнительный магнитный поток в магнитопроводе 1, перпендикулярный потоку осн и поэтому не влияющий на него; Tp трансформатор.

Аппарат работает следующим образом.

В первичной цепи создают дополнительный магнитный поток, перпендикулярный направлению основного магнитного потока, реализуемый в устройстве путем навивки дополнительной обмотки на наружную боковую поверхность того же самого магнитопровода, преимущественно кольцеобразной формы, на котором размещены первичная и вторичная обмотки.

Такая компоновка, когда все обмотки расположены на одном "носителе" (магнитопроводе), существенно уменьшает габариты сварочного аппарата. Кроме того, последовательное соединение первичной и дополнительной обмоток при подаче входного напряжения Uвх уменьшает ток J1 за счет одновременного создания индуктивного сопротивления на дополнительной обмотке. Это позволяет одновременно с созданием дополнительного магнитного потока увеличить индуктивное сопротивление первичной цепи. В сварочном аппарате эти обмотки навивают проводом малого сечения S1 Sдоп.обм 2-5 мм2, так как J1 20-30 A. Это также позволяет снизить вес всего устройства.

Дополнительная обмотка является "буферной": при коротком замыкании в начале сварки и при случайном уменьшении дугового промежутка в процессе сварки растет сварочный ток J2, что, в свою очередь, вызывает возникновение рабочего тока J1 в первичной цепи, причем J1> >Jхол.хода. Согласно выражению (см. ранее) увеличение J1 приведет к падению напряжения на дополнительной обмотке, так как она намотана поперек виткам первичной и вторичной обмоток, то ее магнитный поток не оказывает влияния на основной магнитный поток и, следовательно, не меняет параметров трансформатора сварочного аппарата. Напряжение U1 в первичной обмотке снижается и, следовательно, снижается напряжение в сварочной цепи до рабочего, оптимального значения.

Величины минимального тока J1 и ток дуги определяются индуктивным сопротивлением первичной цепи в целом и дополнительной обмотки как ее составной части.

Изменяя в необходимых пределах одну из составляющих индуктивного сопротивления (Xд.o= Lд.o) индуктивность , добиваются как минимум сохранения, а в основном повышения качества сварки: стабильности дуги и прочного сварного шва за счет применения определенной марки электротехнической стали магнитопровода (простая конструкция навивка из анизотропной холоднокатанной ленты и минимум обработки позволяют применить сталь с повышенным до 3,9 4,8% содержанием кремния и, следовательно, минимальными потерями на перемагничивание и вихревые токи), при этом магнитная проницаемость попер. в поперечном направлении существенно меньше продол

Подбирая диаметр D, высоту 1 намотки, количество витков дополнительной обмотки, определяют необходимую для качественной сварки индуктивность Lд.о. и дополнительное сопротивление Xд.о..

Таким образом предложенное техническое решение позволяет уменьшить габариты и вес сварочного аппарата при сохранении качества сварки.

Источники информации:

1. Геворкян В.Г. Основы сварочного дела. М. Высшая школа, 1971, с.35,36, рис.27 (аналог), с.40,41 (прототип).

2. Жеребцов И.Л. Электротехника для радистов. М. ДОСААФ, 1964, с.116.

3. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины и микромашины. М. Высшая школа, 1981, изд. 2-е, с.21. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Сварочный аппарат, содержащий магнитопровод с первичной, вторичной и дополнительной обмотками, причем дополнительная обмотка установлена на наружной боковой поверхности магнитопровода, отличающийся тем, что первичная и дополнительная обмотки соединены последовательно.