Багатофункціональний пристрій до зварювального апарата

1 Багатофункціональний пристрій до зварювального апарата, що містить блок живлення і блок керування із схемою обмеження напруги холостого руху, який відрізняється тим, що у його компонувальну схему введено два блоки силових тиристорів, два блоки перетворення нульових струмів та керування силовими тиристорами, блок перетворення струму, що споживається, з'єднаний з трансформатором струму, а блок керування до датково забезпечений схемою обмеження вхідного струму, схемою керування зварювальними процесами, схемою захисту по струму, схемою обмеження струму холостого руху, схемою обмеження струму в зварювальному апараті або відключення його при тривалому замиканні в зварювальних кабелях, при цьому пристрій має температурний датчик та схему сигналізації та відключення споживача при перегріванні його елементів або зварювального апарата 2 Багатофункціональний пристрій за п 1, який відрізняється тим, що блок живлення має додаткову схему для регулювання трифазних електричних ланцюгів Винахід відноситься до галузі зварювання і може бути використаний як для автоматичного регулювання і керування електричними режимами процесу зварювання, так і як самостійний пристрій для керування активними, індуктивними, ємнісними і змішаними навантаженнями в електричних ланцюгах, наприклад, регулятора напруги, регулятора температури тощо Відомий регулятор зварювального струму, що містить зустрічне-паралельно з'єднані тиристори, включені в зварювальний ланцюг і блок керування з використанням активного елемента симистора що є підсилювачем, (див патент України № 15594 від ЗО 06 97 р , В23 К 9/06) Недоліком цього пристрою є узконаправленність регулятора на керування регулюванням зварювального струму Відомий пристрій для електродугового зварювання, що містить блок живлення, датчик параметрів дуги, вихід якого з'єднаний із блоком керування комутатора (див А С № 1710245 від 17 01 90 р , В23 К 9/093) При цьому в пристрої передбачена можливість зниження напруги холостого ходу до mm Недоліком цього пристрою є обмеження його функціональних можливостей, через що даний пристрій не може бути використано для автоматичного регулювання і керування основними елект ричними режимами зварювального процесу В основу винаходу поставлена задача розширити технологічні і функціональні можливості в пристрої, зробити його багатофункціональним, легко налагоджуваним і дешевим, а також забезпечити його високу експлуатаційну ефективність шляхом введення в компонувальну схему пристрою двох блоків силових тиристорів, двох блоків перетворення нульових струмів та керування силовими тиристорами, блоку перетворення струму, що споживається, який з'єднаний із трансформатором струму, а в блок керування пристрою додатково введені схеми, обмеження вхідного струму, керування зварювальними процесами, захисту по струму, обмеження струму холостого ходу, обмеження струму в зварювальному апараті або відключенні його при тривалому замиканні в зварювальних кабелях При цьому пристрій забезпечений температурними датчиками та схемою сигналізації і відключення споживача при перегріві його елементів При цьому блок живлення багатофункціонального пристрою має додаткову схему для живлення схеми перетворення нульових токів в блоці № З Крім того, запропоноване виконання пристрою дозволяє за рахунок зменшення електричного і теплового навантажень на зварювальний апарат, значно зменшити витрати споживаної електроене ю (О ргм і, ВІДПОВІДНО, збільшити коефіцієнт корисної дії апарату, зменшити непродуктивні витрати робочого часу зварника, підвищити зручність його роботи і, як наслідок, збільшити продуктивність зварювальних робіт з одержанням якісного зварного шва Заявлений багатофункціональний пристрій пояснюється кресленнями, де На фіг 1 - показано блокову компонувальну багатофункціонального пристрою, На фіг 2 -схема живлення пристрою (блок 1), На фіг 3 - схема включення силових тиристорів (блок 2 і 2*), На фіг 4 - схема перетворення нульових струмів і керування силовими тиристорами першої фази (основна - блок 3), На фіг 5 - схема перетворення нульових струмів і керування тиристорами другої фази для використання трифазного електричного ланцюга (допоміжна - блок З*), На фіг 6 - схема перетворення споживаного струму з трансформатором струму (ТТ) та схема перетворення струм-напруга (блок 4), На фіг 7 - схема обмеження споживаного струму, схема керування зварювальними процесами і схема захисту по струму-виконані й об'єднані на одній платі блоку 5, На фіг 8 - схема обмеження струму холостого ходу блоку 5, На фіг 9 - схема сигналізації і відключення споживача при перегріві елементів, зварювального пристрою, блок 5, На фіг 10 - схема обмеження струму в зварювальному апараті або відключення його при тривалому замиканні зварювальних кабелів, блок 5 Блочно-компонувальна схема багатофункціонального пристрою до зварювального апарату містить універсальний блок живлення 1, блок силових тиристорів 2 і блок силових тиристорів 2* для трифазного ланцюга, блок 3 зі схемою перетворення нульових струмів і керування силовими тиристорами першої фази, блок 3* зі схемою перетворення нульових струмів і керування силовими тиристорами для трифазного ланцюга, блок 4 зі схемою перетворення споживчого струму, з'єднаний з трансформатором струму, а також блок керування 5 у якому установлені схема обмеження струму, що споживається, схема керування зварювальними процесами, схема захисту по струму, схема обмеження струму холостого ходу, схема сигналізації і відключення споживача при перегріві елементів пристрою, схема обмеження струму в зварювальному апараті чи відключенні його при тривалому замиканні в зварювальних кабелях При цьому, у компонувальній схемі пристрою встановлений температурний датчик 6, зв'язаний зі зварювальним апаратом 7 і блоком керування 5 А в універсальний блок живлення 1 входить схема для живлення схеми перетворення нульових токів для блоку 3 для схеми керування тиристорами другої фази (фіг 2*) Робота багатофункціонального пристрою пояснюється схемами, що встановлені на відповідному блоці блочно-компоновочної схеми Багатофункціональний пристрій до зварюва 44659 льного апарату може працювати в декількох варіантах його використання Розглянемо роботу пристрою як приставки до зварювального апарату Від електричної мережі пристрій підключаємо до входу а вихід підключаємо до зварювального апарату Для того щоб перевести пристрій у режим приставки до зварювального апарату, необхідно переключити тумблер на лицьовій панелі у бік «зварювання» При цьому, у схемі керування тиристорами блоку № 3 виключається перемикач К-1 (див фіг 4) і припиняється подача напруги із перемінного опору R26 через VD 11 на входи компараторів 4 і 6 (фіг 5) При цьому на провід С перестає подаватися напруга живлення і через резистор R 26 він з'єднується з нульовою шиною І приставка переходить у режим регулювання зварювального процесу, при якому включаються схема керування зварювальними процесами (фіг 7) схема обмеження струму холостого ходу (фіг 8) і схема захисту від тривалого замикання зварювальних кабелів (фіг 10) У режимі зварювання працюють усі блоки і схеми пристрою, якщо зварювальний апарат трифазний Якщо ж зварювальний апарат однофазний, то блоки 2* і 3* працювати не будуть, тому що фотоімпульс, який подається блоком 3* буде відсутній, отже, не буде керуючого фотоімпульсу на вході блоку 2* і тиристори блоку 2* будуть постійно закриті (див фіг 5 і фіг 3) Потім відбувається оптимізація електричних режимів зварювального процесу, при якій з входу і виходу тиристорних блоків 2 і 2* подається напруга на вхід блоків 3 і 3* (див блокову схему) Причому, напруга на цих блоках задається як параметрами електричної мережі, так і параметрами споживача і крапка переходу зварювального струму через нуль цілком залежить від того, наскільки споживач зрушує Cos - як в одну, так і в іншу сторони Включається схема перетворенням НУЛЬОВИХ СТРУМІВ і керування силовими тіристорами (фіг 4) блоку 3, у якій крапка переходу струму через нуль уловлюється компаратором 3 і розряджає в момент переходу конденсатор С2 Таким чином, компаратор 3 разом з резистором R 22 і конденсатором С 2 складають генератор пилкоподібної напруги, що постійно уловлює всі зрушення фазного струму, внесені споживачем Ці сигнали подаються на інверсний вхід компаратора 4 Вихідний струм компаратора 4 через посилення на транзисторі VT4 включає тіристорний блок 2 за допомогою світлодюду VD 12 оптопари VD 12 (фіг 3), а крапка включення тиристора блоку 2 відносно фази С чи першої вхідної напруги при однофазному живленні задається схемами керування блоку 5 (фіг 1, фіг 8, фіг 9 і фіг 10) Для того, щоб фазова напруга другої фази В не взаємодіяла з фазовою напругою фази С через елементи схемного забезпечення на схему перетворення нульових струмів у допоміжному блоці З* подається живлення від незалежного блоку живлення 1 без стабілізації (фіг 2) Нульова крапка переходу по фазі В перетворюється у фотоімпульс в оптодюді VD16 (фіг 5), а далі розділений за до 44659 чається схема обмеження струму холостого ходу помогою оптопари сигнал запускає через підсилюПричому величина струму холостого ходу задавач на транзисторі VT6 генератор пилкоподібної ється резистором R5 При дотику зварювальним напруги, що регулює фазний струм Всі ІНШІ проелектродом до «маси», на фазі А з'являється нецеси повторюються Фазове регулювання виконузначна напруга, що підходить на прямий вхід комється аналогічно, тому що прямі входи компаратопаратора 1 Компаратор 1 відразу закриває транрів 4 (фіг 4) і 6 (фіг 3) з'єднані між собою за зистор VT1 і на вхід зварювального компаратора допомогою провідника В подасться повна напруга (фіг 8) Далі відбувається стабілізація електричних характеристик зварювального процесу, що здійсПри перегріві елементів чи пристрою зварюнюється схемою перетворення струму що споживального апарату спрацьовує схема сигналізації і вається в функцію струм - напруга блоку 4 (фіг 6) відключення споживача (фіг 9), у якій на компарата блоком 5 А саме, через трансформатор струму, торі 2 установлений спарений терморегулятор з включений в одну з живильних фаз послідовно, терморезисторів R6 і R8 Граничне значення темйде споживаний струм, що перетворюється схеператури задають резисторами R9 і R10, а різнимою в напругу з необхідними характеристиками цю температур умикання-вимикання задають редля роботи інших схем При цьому конденсатори зистором R11 При нагріванні терморезисторів R6 С7 і С8 разом з конденсатором СЗ (фіг 4) блоку З чи R8 вище встановленого значення, включається стабілізують роботу всіх схем керування блоку 5 і транзистор VT3, що включає сигналізацію - світліквідують самозбудження лодюд VD7 і через діод VD6 подає напругу на провід В Тиристори блоку 2 і блоку 2* закриті доти, З блоку 4 провідником А напруга подається в докі відключивший терморезистор не охолоне до блок 5 у якому розташовані схеми керування притемператури, обумовленої виразом строєм, що працюють так Схема обмеження вхідного струму необхідна, t викл = t вкл - At , заданої резистором коли є обмеження по струму на вході, наприклад, у R11 квартирній розетці струм обмежений до 6 Амперів У випадку, якщо зварювальні кабелі замикаСхема працює так Резистором R57 задається ються якийсь час один на одного, або через поріг по струму При цьому, якщо струм перетвоякийсь провідник, то напруга, протягом заданого рений схемою перетворення струм - напруга, у часу на резисторах R69 і R70, заряджає конденсанапругу, буде перевищувати заданий поріг то натор С11 до значення напруги більшої заданого пруга відкриє транзистор VT12 який через транзирезистором R70 Інтервал часу на резисторах R69 стор VT13 підвищить напругу на прямих входах і R70 задається вручну При цьому переключаєтькомпараторів 4 і 6 Тому зміниться кут фазового ся компаратор 8 що за допомогою підсилювача регулювання, що збільшить струм на дуже незначVT17, резистору R73 і провода В підвищує гранину величину, тобто відбувається стабілізація вхідчну напругу на компараторах 4 і 6, а отже, обменого струму жує струм у зварювальному апараті до чергового Наявність цієї схеми дає можливість викорисЧерговий струм установлюється трохи більше потання пристрою як стабілізатора струму рога спрацьовування схеми обмеження струму Схема керування зварювальними процесами холостого ходу При усуненні замикання конденсазібрана на двохкаскадному підсилювачі на транзитор С11 миттєво розряджається через транзистор сторах VT14 і VT13 На вхід схеми керування поVT16 і схема повертається в режим чекання, дається сигнал на базу транзистора VT14 через (фіг 10) опір R60 А на емітер транзистора VT14 подають Робота багатофункціонального пристрою як граничну напругу через резистор R63 Тому, при регулятору напруги регулюванні резистору R60 змінюється час заряду Для того, щоб перевести пристрій у режим реконденсатора СЮ до величини, рівній значенню гулятора напруги, необхідно замкнути перемикач напруги на емітері транзистора VT14 І поки заряК1 (фіг 4) джається конденсатор СЮ, через зварювальний У цьому випадку напруга +12 Вольтів прихоапарат йде максимальний струм, обмежений тільдить на резистор R26 і через провід С на вхід комки схемою обмеження споживчого струму, від якопаратора 1, емітер транзистору VT14 і прямий вхід го легко займається зварювальна дуга Як тільки компаратора 8 Тому, схеми обмеження струму конденсатор СЮ зарядився до величини граничхолостого ходу обмеження струму зварювального ної напруги, струм зменшується до величини, заапарату чи відключення його при тривалому замиданої вручну на опорі R63 Таким чином, резистоканні зварювальних кабелів і схема керування ром R60 і схемою обмеження споживаного струму зварювальними процесами відключаються легко й у широких межах регулюють режим запалювання зварювальної дуги і первісного прогріву У режимі регулятора напруги працюють тільки металу, а резистором 63 легко регулюють необсхеми хідний зварювальний струм (фіг 7) 1 Перетворення нульових струмів і керування силовими тіристорами Якщо надходить струм величиною більше, ніж 2 Перетворення струм-напруга, заданий резистором R65, то спрацьовує схема 3 Обмеження споживчого струму, захисту по струму, що включає світлодюд VD28 і 4 Захисту по струму, закриває компаратори 4 (фіг 4) і 6 (фіг 5), і струм 5 Сигналізації і відключення споживача при в електричному ланцюзі перестає текти перегріві У випадку, коли зварювання немає протягом Робота цих схем розглянута вище часу, достатнього для розряду конденсатора СІ до Замість зварювального апарату до пристрою величини напруги, заданого резистором R2, вклю 8 44659 підключається навантаження вості пристрою, а за рахунок плавного, Регулювання вхідної напруги здійснюється автоматичного регулювання електричних характевручну - резистором R26, яким установлюють пористик зварювального процесу, збільшити коефіріг напруги на прямих входах компараторів 4 і 6 і цієнт корисної дії зварювального апарату, знизити ВІДПОВІДНО, задають поріг фазового регулювання витрати споживаної електроенергії, підвищити пристрою зручність роботи зварника і, як наслідок збільшити продуктивність зварювальних робіт з одержанням Таке виконання багатофункціонального приякісного зварювального шву строю робить його універсальним і дозволяє значно розширити технологічні і функціональні можлиФаза А 220 - 380 Вольт ФазаС або перший прояід при однофозному живленні ФІГ. 1 Схема жявлеяня верхньої схеми фігури 5 380В„ ІІЬ VD12 Фіг. 2 Фіг. З Фіг. 4 44659 10 -H2-20B ФІГ. 6 Обмеження вхідного струму О+12В Керування зварювальними процесами СБІТЛОДІОД Фіг. 7 11 44659 12 Свшюдюд Фіг. 8 Фіг. 9 Штрнхпункпрншш лініями нанесеии провідники в варіанті відключення зварювашіого апарату, індикації цього і вкяючення його після нажаття кнотікв 2 |С 11 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90