Джерело живлення для дугового зварювання

Реферат: Винахід стосується сфери зварювальних пристроїв і може бути використаний в процесах, де необхідне нагрівання особливого виду з наступною термообробкою, наприклад у металургії, при обробці металів й ін. Джерело живлення для електричного дугового зварювання містить зарядний пристрій, два індуктивних накопичувача реакторного типу з тиристорами по мостовій схемі, у діагональ якої включено дуговий проміжок, а спільні точки індуктивних накопичувачів енергії і тиристорів підключені до джерела постійної напруги. Тиристори з'єднані катодами, а між їхніми анодами включено комутуючий конденсатор та блок керування. Між двома вільними виводами вказаних індуктивних накопичувачів підключені дві паралельні гілки, одна з яких має діод, дуговий проміжок та виріб, а інша - діод та котушку ударного механізму, причому вказані діоди ввімкнуті зустрічно. Завдяки подібним заходам маємо джерело живлення з електромагнітним ударним механізмом, що забезпечує істотне підвищення якості зварювання шва, оскільки за рахунок ударів по металу усуваються зварювальні напруги, які утворюються при розплавлюванні. UA 102777 C2 (12) UA 102777 C2 UA 102777 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до сфери зварювальних пристроїв. Він призначений для зварювання електродом, що не плавиться, а також зварювання електродом спеціальної конструкції. Винахід може бути також використаний в процесах, де необхідне нагрівання особливого виду з наступною термообробкою, наприклад у металургії, при обробці металів й ін. На сучасному рівні техніки відомі джерела живлення, які містять зварювальні трансформатори й у зварювальній дузі видають змінний струм [Патон Б.Е., Лебедев В.К. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки.- М.: Машиностроение, 1966. - С. 156248]. Подібні пристрої економічні й дешеві, однак вони характеризуються нестабільним запалюванням зварювальної дуги кожен на півперіод напруги живильної мережі. Тому вони не забезпечують високу якість зварювання, і їх звичайно застосовують для з'єднання невідповідальних конструкцій. Відомі також джерела живлення для дугового зварювання, які забезпечують протікання через дуговий проміжок постійного струму. Вони містять звичайно випрямлячі різного типу. [Патон Б.Е., Лебедев В.К. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки.- Μ.: Машиностроение, 1966.- С. 249-328; Бельфор М.Г., Патон В.Е. Оборудование для дуговой и шлаковой сварки и наплавки.- М.: Высшая школа, 1974.- С. 13-21]. Такі пристрої відзначаються високим к.к.д. і коефіцієнтом потужності, економічністю. Однак, вони чутливі до кліматичних змін і коливань напруги мережі. Ті ж апарати, які мають вузли стабілізації режимів зварювання, досить складні й мають підвищену вартість. Найбільш близьким до пропонованого джерела живлення для дугового зварювання, що заявляється (прототипом), є пристрій [А.с. 377218 СССР, МКИ В 23 K 9/06. Устройство для питания сварочной дуги переменным током / Патон Б.С, Лебедев В.К., Пентегов І.В., Легостаев В.А., Стемковский Е.П.,.Мещеряк С.Н. и Шейковский Д.А. (СССР). - № 1703714/25-27; заявл.11.10.71.-7 с.], що містить зарядний пристрій, два індуктивних накопичувача енергії (ІНЕ) реакторного типу з силовими тиристорами по мостовій схемі, у діагональ якої включено дуговий проміжок, а спільні точки індуктивних накопичувачів енергії (ІНЕ) і тиристорів підключені до джерела постійної напруги, причому тиристори з'єднані катодами, а між їхніми анодами включено комутуючий конденсатор. Така схема забезпечує у виробі змінний зварювальний струм прямокутної форми. За рахунок такого приєднання значно поліпшується якість зварювання. Одночасно зменшуються габарити й маса зварювального пристрою, істотно підвищується к.к.д. зварювального процесу. До недоліків подібних пристроїв необхідно віднести те, що при зварюванні виходять дефекти, обумовлені появленням деформацій, які розтягують у зоні зварювання. Задачею винаходу є створення такого джерела живлення для дугового зварювання, що при забезпеченні протікання через електричну дугу заданого середнього значення струму одночасно дозволяє істотно поліпшити якість звареного з'єднання. У результаті отримана нова електрична схема джерела живлення для дугового зварювання, що забезпечує переваги у порівнянні із прототипом. Суть винаходу полягає в тім, що в новій схемі джерела живлення для дугового зварювання, що містить зарядний пристрій, на виході котрого є два ІНЕ реакторного типу з силовими тиристорами по мостової схемі, у діагональ якої включено дуговий проміжок, а спільні точки індуктивних накопичувачів енергії і тиристорів підключені до джерела постійної напруги, причому тиристори з'єднані катодами, а між їхніми анодами включено комутуючий конденсатор, та блок керування, між двома вільними виводами ІНЕ з'єднані дві паралельні гілки, одна з котрих має діод та дуговий проміжок, а друга - діод та котушку ударного механізму, причому вказані діоди вимкнуті зустрічно. Згідно з винаходом, маємо джерело живлення, при використанні якого забезпечується істотне підвищення якості звареного шва. Для кожної звареної точки маємо характерний вплив електромагнітного ударного механізму, завдяки чому істотно поліпшується якість усього звареного шва. Суть винаходу пояснюється кресленням. На кресленні показана принципова електрична схема джерела живлення для електричного дугового зварювання, що пропонується. Джерело живлення містить: - зарядний пристрій ВУ, що живиться від трьох фаз та заряджає відповідні індуктивні накопичувачі ІНЕ1 та ІНЕ2; електромагнітний ударний механізм ЕМ; зварювальний електрод Е, дуговий проміжок ДП та виріб В; тиристори ТІ та Т2, що використаються як безконтактний комутатор, діоди Д1-Д4; конденсатор С, блок керування БК. На кресленні зворотна пружина зварювального дугового електрода Ε не показана. 1 UA 102777 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Джерело живлення працює в такий спосіб. При подачі напруги живильної мережі та вмиканні блока керування БК, відкриваючі імпульси подаються у керований випрямляч ВУ. Останній включається, на його виході з'являється силова напруга. Тиристори Т1 і Т2 включаються по черзі при подачі на них відкриваючих імпульсів з блока керування БК. Розглянемо роботу схеми джерела живлення на n-му полуперіоді задавальної частоти. Припустимо, що тиристор ТІ є виключений, а тиристор Т2 - включений. Тоді індуктивний накопичувач ІНЕ1 розряджається, а ІНЕ2 -заряджається. При розряді ІНЕ1 спочатку перезаряджається конденсатор С, таким чином, що верхня обкладка конденсатора С має позитивну полярність, а нижня - негативну. Шлях струму перезаряду такий: ІНЕ1, діод Д3, конденсатор С, тиристор Т2, (-) випрямляча ВУ, (+) випрямляча ВУ, другий вивід ІНЕ1. Далі розряд ІНЕ1 здійснюється по шляху: індуктивний накопичувач ІНЕ1, діод Д1, дуговий проміжок ДП, виріб В, діод Д4, тиристор Т2, (-) випрямляча ВУ, (+) випрямляча ВУ, другий вивід ІНЕ1. Через виріб В та дуговий проміжок ДП протікає зварювальний струм. Одночасно через тиристор Т2 починає текти струм зарядки індуктивного накопичувача ІНЕ2 по шляху: (+) випрямляча ВУ, ІНЕ2, діод Д4, тиристор Т2 та (-) випрямляча ВУ. При подачі з блока керування БК імпульсу, включається тиристор Т1, і напруга зворотної полярності конденсатора С прикладається до ділянки анод-катод тиристора Т2. Останній виключається. Через тиристор ТІ починає текти струм зарядки індуктивного накопичувача ІНЕ1 по шляху: (+) випрямляча ВУ, ІНЕ1, діод Д3, тиристор Т1 та (-) випрямляча ВУ. Одночасно заряджений до цього моменту індуктивний накопичувач ІНЕ2 спочатку перезаряджає конденсатор С, таким чином, що верхня обкладка конденсатора С має негативну полярність, а нижня - позитивну. Далі ІНЕ2 починає розряджатися по шляху: ІНЕ2, котушка електромагнітного механізму ЕМ, діоди Д2 та Д3. Зварювальний електрод Ε починає рухатися вниз і замикає зварювальний дуговий проміжок ДП. Сила удару залежить від струму електромагнітного механізму ЕМ, та конструкції останнього. При необхідності, використовується незалежний зарядний пристрій, який запитує індуктивний накопичувач ІНЕ2. За рахунок ударів по металу усуваються зварювальні напруги, які утворюються при розплавлюванні деталей, що з'єднуються. Якість зварювання пропонованого джерела живлення підвищується. Далі процес повторюється, включається тиристор Т2, та струм протікає через дуговий проміжок ДП та виріб В за рахунок розряду індуктивного накопичувача ІНЕ1. Одночасно, електрод Ε піднімається під дією зворотної пружини. Між виробом й електродом Ε виникає електрична дуга. Метал, що зварюється, розплавляється, причому зварювальний струм при розряді індуктивного накопичувача ІНЕ1 поступово зменшується. Режим зварювання регулюється блоком керування БК при зміні напруги пристрою ВУ. Причому, зварювальний струм та сила удару електромагнітного ударного механізму ЕМ об зону зварювання залежить від зміни напруги зарядки пристрою ВУ. Можна також силу удару та зварювальний струм регулювати незалежно. Для цього необхідно індуктивний накопичувач ІНЕ2 запитувати від окремого зарядного пристрою (на схемі фіг. 1 не показано). Технічний результат винаходу досягається завдяки підвищенню якості зварювання пропонованого джерела живлення за рахунок усунення зварювальних напруг, які виходять при розплавлюванні деталей, що з'єднують. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 Джерело живлення для електричного дугового зварювання, що містить зарядний пристрій, два індуктивних накопичувача енергії реакторного типу з силовими тиристорами по мостовій схемі, у діагональ якої включено дуговий проміжок, а спільні точки індуктивних накопичувачів енергії і тиристорів підключені до джерела постійної напруги, причому тиристори з'єднані катодами, а між їхніми анодами включено комутуючий конденсатор та блок керування, яке відрізняється тим, що між двома вільними виводами вказаних індуктивних накопичувачів підключені дві паралельні гілки, одна з яких має діод, дуговий проміжок та виріб, а інша - діод та котушку ударного механізму, причому вказані діоди ввімкнуті зустрічно. 2 UA 102777 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3