Зварювальна установка

Зварювальна установка, яка включав силовий трансформатор, збудник-стабілізатор, конденсатори, зварювальний пальник, яка відрізняється тим, що має додатково шість силових тиристорів, блок керування струмом, сім перемикачів, чотири діоди, тт'ять резисторів, блок керування, а трансформатор виконано трифазним з вторинними обмотками, з'єднаними зіркою, середня точка котрої через перемикач з'єднана зі зварювальним колом, до того ж перші три тиристори підключені своїми анодами до КІНЦІВ обмоток трансформатора, а катодами - до рубильників блока керування струмом, наступні три тиристори підключені своїми Винахід стосується зварювання, а саме зварювальних установок для зварювання легких металів - алюмінію, магнію, берилію і сплавів на їх основі неплавким вольфрамовим електродом в атмосфері аргону Винахід може застосовуватися у промисловості при зварюванні різноманітних конструкцій із цих металів, а також при ремонті виробів із легких металів у різних галузях народного господарства Відомою Є зварювальна установка, що складається із зварювального пальника, однофазного трансформатора з керуванням магнітним шунтом, імпульсного стабілізатора-збудника, підключених послідовно із зварювальним пальником у зварювальне коло, діода і тиристора, при тому діод і тиристор вмикнуті у зварювальне коло зустрічнопаралельно /І с 23-24/ У ВІДОМІЙ установці однофазний силовий трансформатор нерівномірно завантажує живильне коло, що призводить до перекосу фаз кола Схема подавления постійної складової у зварювальному колі не забезпечує катодами також до обмоток трансформатора, аноди котрих мають можливість переключення за допомогою секцій перемикачів або до катодів перших трьох тиристорів, або з'єднання разом для підключення до зварювального кола перемикачем, що з'єднує зварювальне коло з загальною точкою обмоток трансформатора, при цьому рубильники блока керування з'єднані ВІДПОВІДНО З входами чотирьох конденсаторів і анодами чотирьох ДІОДІВ, катоди котрих через чотири резистори з'єднані разом для підключення до зварювального кола за допомогою ВІДПОВІДНОГО перемикача, виходи конденсаторів з'єднані разом і виведені для підключення у зварювальне коло за допомогою перемикача поміж перемикачем анодів тиристорів і зварювальним пальником збудник-стабілізатор, з'єднаний з додатковим блоком керування, виходи котрого з'єднані з керуючими електродами, створеними анодами і катодами усіх силових тиристорів, крім того, додатковий блок керування з'єднаний з п'ятим резистором та двома перемикачами 00 повного її подавления, тому що величина складової залежить від режиму зварювання Це веде до підмагнічування сердечника силового трансформатора і більшої витрати електроенергії Зварювання на ВІДОМІЙ установці можливо на струмах, більших за 50 А, і лише в окремих випадках на струмах, більших за ЗО А, до того ж на малих струмах горіння дуги нестійке Неможливість зварювання на струмах, менших за ЗО А робить цю установку непридатною для зварювання тонкостінних виробів Найближчим технічним рішенням до пропонуємого є установка що прийнята за прототип і складається з однофазного силового трансформатора з нормальним магнітним розсіянням дроселя насичення, стабілізатора-збудника і конденсаторної батареї [1, с 24] Недоліками прототипу є створення нерівномірного навантаження на живильне коло, неможливість здійсними зварювання на струмах, менших за 50 А, а також у достатній мірі регулювати тех CD 41618 и І, 90* Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрлатент) вул Сім'ї Хохлових 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 УКРАЇНА (19) UА (11)41618 (із) А (51)6В23К9/ОО МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД видається під відповідальність власника патенту (54) ЗВАРЮВАЛЬНА УСТАНОВКА 1 (21)2000116282 (22)07.11.2000 (24)17.09.2001 (46) 17.09.2001, Бюл. № 8 , 2001 р. (72) Чигарьов Валерій Васильович, Макаренко Наталія Олексіївна, Кондратов КОСТЯНТИН Олександрович, Грановський Олександр Вікторович (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (57) Зварювальна установка, яка включав силовий трансформатор, збудник-стабілізатор, конденсатори, зварювальний пальник, яка відрізняється тим, що має додатково шість силових тиристорів, блок керування струмом, сім перемикачів, чотири діоди, тт'ять резисторів, блок керування, а трансформатор виконано трифазним з вторинними обмотками, з'єднаними зіркою, середня точка котрої через перемикач з'єднана зі зварювальним колом, до того ж перші три тиристори підключені своїми анодами до кінців обмоток трансформатора, а катодами - до рубильників блока керування струмом, наступні три тиристори підключені своїми Винахід стосується зварювання, а саме зварювальних установок для зварювання легких металів - алюмінію, магнію, берилію і сплавів на їх основі неплавким вольфрамовим електродом в атмосфері аргону. Винахід може застосовуватися у промисловості при зварюванні різноманітних конструкцій із цих металів, а також при ремонті виробів із легких металів у різних галузях народного господарства. Відомою є зварювальна установка, що складається із зварювального пальника, однофазного трансформатора з керуванням магнітним шунтом, імпульсного стабілізатора-збудника, підключених послідовно із зварювальним пальником у зварювальне коло, діода і тиристора, при тому діод і тиристор вмикнуті у зварювальне коло зустрічнопаралельно /І.с.23-24/. У відомій установці однофазний силовий трансформатор нерівномірно завантажує живильне коло, що призводить до перекосу фаз кола. Схема подавления постійної складової у зварювальному колі не забезпечує катодами також до обмоток трансформатора, аноди котрих мають можливість переключення за допомогою секцій перемикачів або до катодів перших трьох тиристорів, або з'єднання разом для підключення до зварювального кола перемикачем, що з'єднує зварювальне коло з загальною точкою обмоток трансформатора, при цьому рубильники блока керування з'єднані відповідно з входами чотирьох конденсаторів і анодами чотирьох діодів, катоди котрих через чотири резистори з'єднані разом для підключення до зварювального кола за допомогою відповідного перемикача, виходи конденсаторів з'єднані разом і виведені для підключення у зварювальне коло за допомогою перемикача поміж перемикачем анодів тиристорів і зварювальним пальником збудник-стабілізатор, з'єднаний з додатковим блоком керування, виходи котрого з'єднані з керуючими електродами, створеними анодами і катодами усіх силових тиристорів, крім того, додатковий блок керування з'єднаний з п'ятим резистором та двома перемикачами. 00 повного її подавления, тому що величина складової залежить від режиму зварювання. Це веде до підмагнічування сердечника силового трансформатора і більшої витрати електроенергії. Зварювання на відомій установці можливо на струмах, більших за 50 А, і лише в окремих випадках на струмах, більших за ЗО А, до того ж на малих струмах горіння дуги нестійке. Неможливість з в а рювання на струмах, менших за ЗО А робить цю установку непридатною для зварювання тонкостінних виробів. Найближчим технічним рішенням до пропонуємого є установка, що прийнята за прототип і складається з однофазного силового трансформатора з нормальним магнітним розсіянням дроселя насичення, стабілізатора-збудника і конденсаторної батареї [1, с 24]. Недоліками прототипу є створення нерівномірного навантаження на живильне коло, неможливість здійсними зварювання на струмах, менших за 50 А, а також у достатній мірі регулювати тех to 41618 ристори 13, 14, 15 підключені своїми катодами до обмоток 2 силового трансформатора 1, а їх аноди за допомогою секцій перемикачів 16, 17, 18 можуть підключатися до катодів тиристорів 5, 6, 7 ВІДПОВІДНО, що відповідав положенню 1 перемикача 4 У положенні 2 перемикача 4 аноди тиристорів 13, 14, 15 підключаються до зварювального кола 19 Рубильники 8, 9, 10, 11 блоку 12 з'єднані з конденсаторами 20, 21, 22, 23 і анодами ДІОДІВ 24, 25, 26, 27, а катоди цих ДІОДІВ через резистори 28, 29, ЗО, 31 у положенні 2 перемикача 32 підключаються у зварювальне коло 19 Виводи конденсаторів 20 - 23, що не з'єднані з рубильниками 8 - 1 1 , виведені на перемикач 32 і підключаються у зварювальне коло у положенні 1 перемикача Керуючі електроди тиристорів 5, 6, 7, 13, 14, 15 з'єднані зі збудником-стабілізатором 33 і з блоком керування 12 Блок керування 34 з'єднаний з перемикачем 35, змінним резистором 36 і перемикачем 37 Зварювальна установка працює так При включенні перемикача 4 у положення 1 тиристори 5, 6, 7, 13, 14, 15 вмикаються попарно зустрічнопаралельно, а зварювальний пальник 38 підключається до тиристорів 5, 6, 7, 13, 14, 15 через конденсатори 20 - 23 Вмикання необхідної секції у зварювальне коло визначається вмиканням ВІДПОВІДНОГО рубильника 8 - 1 1 Чим більшою є ємкість ввімкнених секцій, тим більш буде струм зварювання Блок керування 34 видає керуючи імпульси на тиристори Діаграма роботи системи тиристорів представлена на фіг 2 При подачі імпульсу керування на будь-який з тиристорів 5, 6, 7, 13, 14, 15 одночасно подається імпульс на збудник-стабілізатор 33 підпалюючий зварювальну дугу у пальнику 38 Відкритий тиристор починає проводити струм, який заряджає підключені конденсатори 20 - 23 ВІДПОВІДНО При цьому конденсатори заряджаються на протязі визначеного часу Т до напруги U, близької до амплітудної напруги U m на обмотці трансформатора Внаслідок, того, що напруга на обмотці трансформатора змінюється за синусоїдальним законом, після досягнення амплітудного значення вона починав зменшуватися, напруга на конденсаторі стає більшою, ніж живильна напруга, і він закривається Діаграма роботи тиристору показана на фіг З нолопчні характеристики зварювальної дуги, що особливо важливо при зварюванні тонкостінних виробів Крім того, при виготовленні дроселя насичення використовують коштовні матеріали мідь, трансформаторну сталь, а габарити і вага установки збільшуються В основі винаходу-завдання удосконалити зварювальну установку для зварювання легких металів і сплавів на їх основі неплавким електродом в атмосфері аргону шляхом покращення зварювально-технологічних властивостей установки і забезпечити рівномірне навантаження живильного кола, зменшення ваги, габаритів й матеріалоємності установки Це досягається тим, що у зварювальній установці, яка включає силовий трансформатор, збудник-стабілізатор, конденсатор, зварювальний пальник, додатково установлюють шість силових тиристорів, блок керування струмом, сім перемикачів, чотири діоди, п'ять резисторів, блок керування, а трансформатор виконано трифазним з вторинними обмотками, з'єднаними зіркою, середня точка котрої через перемикач з'єднана зі зварювальним колом, до того ж перші три тиристори підключені своїми анодами до КІНЦІВ обмоток трансформатора, а катодами - до рубильників блоку керування струмом, наступні, три тиристори підключені своїми катодами також до обмоток трансформатора, аноди котрих мають можливості переключення за допомогою секції перемикачів до катодів перших трьох тиристорів, або з'єднання разом для підключення до зварювального кола перемикачем, що з'єднує зварювальне коло з загального точкою обмоток трансформатора, при тому рубильники блоку керування з'єднані ВІДПОВІДНО з входами чотирьох конденсаторів і анодами чотирьох ДІОДІВ, катоди котрих через чотири резистори з єднані разом для підключення до зварювального кола за допомогою ВІДПОВІДНОГО перемикача, виходи конденсаторів з'єднані разом і виведені для підключення у зварювальне коло за допомогою перемикача, що в перемикачем й для резисторів, в яке також включений поміж перемикачем анодів тиристорів і зварювальним пальним збудник-стабілізатор, з'єднаний з додатковим блоком керування, виходи якого з'єднані з керуючими електродами, створеними анодами і катодами усіх силових тиристорів, крім того, додатковий блок керування з'єднаний з п'ятим резистором та двома перемикачами Установка представлена на фіг 1, фіг 2, фіг З, фіг 4 Фіг 1 - схема установки, Фіг 2 - діаграма роботи системи тиристорів, Фіг 3 - діаграма роботи тиристора при великих кутах ВІДСІЧКИ, Фіг 4 - діаграма роботи тиристора при малих кутах ВІДСІЧКИ Установка має силовий трансформатор 1 з вторинними обмотками 2, з'єднаними зіркою, середня точка 3 зірки виведена на перемикач 4 і підключається до зварювального кола переміщенням перемикача До обмоток силового трансформатора підключені своїми анодами тиристори 5, 6, 7, а катодами - до загального проводу рубильників 8, 9, 10, 11 блоку керування струмом 12 Силові ти - при великих кутах ВІДСІЧКИ ^ і на фіг 4 - при малих кутах ВІДСІЧКИ ' Але на відміну від звичайних тиристорних випрямлячів інтегральний струм зварювальної Ід дуги не залежить від кута отвору тиристорів, тому що у коло вмикнений конденсатор Цей струм залежить тільки від ємкості конденсатора і величини амплітудної напруги U m на обмотці траунсформатора Остання є величиною постійною для даного трансформатора, тому зварювальний струм залежить лише від ємкості конденсаторів Таким чином, змінюючи за допомогою рубильників 8-11 ємкість конденсаторних секцій, вмикнених у зварювальне коло, здійснюють регулювання струму зварювання Але величина кута ВІДСІЧКИ 9 має важливе 41618 складову в обмотках трансформатора, але й дозначення. Якщо кут * малий, то заряд конденсазволяє відмовитися від грандіозного і металоємкоторів йде відносно малим струмом впродовж го дроселя насичення, а внаслідок того, що частобільш довгого часу - дуга стає "м'якішою". При біта зварювального струму становить 150 гц, що у три рази вище за частоту промислового струму в льших кутах ВІДСІЧКИ " заряд виникає швидше, установці - прототипі, ємність конденсаторних секале більшим за величиною струмом, збільшується цій також знижується у 3 рази, що призводить до й час паузи в горінні дуги. У цьому випадку через зменшення ваги, габаритів і вартості установки. процеси деіонізації переріз стовпчика дуги зменшується, і короткий, але міцний імпульс зварюваЛітература льного струму не встигає призвести його до роз1. Белинский СМ., Каганский Б.А., Темкин Б.Я. ширення. Внаслідок цього здатність дуги до Оборудование для сварки неплавящимся элекпроплавлення збільшується - дуга стає більш "жотродом в среде инертных газов. Ленинград: Энеррсткою". Так розширюються технологічні можливогия, 1975.-100 с. сті установки. !~ її ~ У наступний момент блок керування 34 видає керуючий імпульс на той тиристор, котрий має проводити струм протилежної полярності. Через те, що конденсатори у попередній момент були заряджені в протилежний полярності, у момент вмикання тиристору їх напруга сумується з напругою обмотки трансформатора і на дуговому проміжку виявляється напруга, близька до подвоєної напруги холостого ходу обмотки трансформатора. Така підвищена напруга забезпечує стабільне збудження і горіння дуги на малих струмах. 37 с: Тому що число фаз три, частота зварювального струму становить не 50 гц /як у відомих установках/, а 150 гц, що також сприяє горінню дуги на 36 35 малих струмах. Внаслідок цього мінімальний струм стабільного горіння дуги становить лише 2 ФІГ. 1 А, що робить можливим зварювання тонкого металу. При перемиканні перемикача 4 у положення 2 тиристори 5, 6, 7, 13, 14, 15 з'єднані у мостовий трифазний випрямляч. Схема блоку керування 34 забезпечує роботу тиристорів у діодному включенні; режим роботи схеми задається перемикачами 35. Перемикач 32 виключає із зварювального кола конденсатори 20 - 23 і вводить в нього резистори 28-31. При цьому тепловкладання у деталь різко падає. У випадку, коли тепловкладання неІО обхідно ще зменшити перемикачем 37, відключають керуючу напругу від тиристорів 6 та 7, залишаються ввімкненими тиристори 5, 13, 14, 15. Час провідності визначається ввімкненням тільки одного тиристору 5. Таким чином здійснюється зварювання імпульсами постійного струму протилежної полярності частотою 25 гц тонкого металу. Велика 90* перерва між імпульсами протилежної полярності обумовлює деіонізацію дугового проміжку, тому у цьому режимі блоку керування схема синхронно з подачею імпульсу та тиристор 5 подає й імпульс керування на збудник-стабілізатор 33. Малоамперна дуга при такому режимі горіння стає просторово більш стійкою, ніж при безперервному режимі горіння, тому що через малу /25 гц/ частоту імпульсів деіонізації дугового проміжку канал стовпчика дуги звужується і напружність поля в дузі збільшується. Діоди 24 - 27 усувають зв'язок між конденсаторами 20-23 через резистори 2 8 - 3 1 . Використання трифазного силового трансформатора дозволяє рівномірно навантажити трифазне коло. Застосована схема регулювання зварювального струму не тільки усуває постійну Фіг 2 Фіг. З 41618 90* Urn Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім'ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90