Все о сварке

Сварочный тиристорный выпрямитель


Тиристорные сварочные выпрямители

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки.

Темы: Сварочный выпрямитель.

Универсальные тиристорные сварочные выпрямители выполнены c тиристорным регулированием и имeют универсальные жесткие и падающие внешниe характеристики, прeдназначены для сварки под флюсом, механизированной сварки в среде углекислого газа, резки металлов. Выпрямители на силу тока до 630 А могут быть использованы для ручной дуговой сварки штучными электродами. Выпрямители типов ВДУ-505 и 506 обеспечивают сварку в углекислом газе на силе тока 60 А сварочной проволокой диаметром 1,2 мм, имеют бесступенчатое автоматическое изменение индуктивности в сварочной цепи в зависимости от режима сварки. В схему управления выпрямителей на силу тока 500 и 630 А введено устройство, обеспечивающее форсирование зажигания дуги при сварке в защитных газах, а на силу тока 1250 А — в защитных газах и под флюсом.

Все тиристорные сварочные выпрямители обеспечивают плавное дистанционное регулирование режима сварки, стабилизацию режима при изменении напряжения сети. Выпрямитель для механизированной сварки на силу тока 1250 А обеспечивает параллельную работу двух источников с регулированием режима от одного из них. В источниках до силы тока 630 А тиристоры включены со вторичной стороны трансформатора, а на силу тока 1250 А с первичной.

В выпрямителе ВДУ-1602 предусмотрены регулирование напряжения без искажения его формы, осуществляемое магнитной коммутацией витков вторичной обмотки силового трансформатора, стабилизация выходного напряжения и регулирование наклона внешних характеристик. При установке жесткой внешней характеристики выпрямитель может быть использован для многопостового питания. Выпрямители типов ВДУ-505, 1202 и 1602 имеют стационарное исполнение, а ВДУ-506 и 601 передвижные. Технические данные универсальных выпрямителей приведены в табл. 1.

Таблица 1. Тиристорные сварочные выпрямители универсальные серии ВДУ-УЗ, технические характеристики.

Параметры 505/506 601 1202 1602
Номинальная сила сварочного тока, А 500 630 1250 1600
Номинальный режим работы ПВ, % 60 60 100 100
Номинальное рабочее напряжение, В, при характеристике:
жесткой 50 56 56 50
падающей 46 52
Напряжение холостого хода, В, не более 80 90 90 80
Пределы регулирования силы сварочного тока, А, при характеристике:
жесткой 60... 500 65... 630 250... 1250 250... 1650
падающей 50... 500 50... 630 250... 1250 300... 1650
Пределы регулирования рабочего напряжения, В, при характеристике:
жесткой 18... 50 18... 56 24... 56 15... 55
падающей 22... 46 22... 52
КПД, %, не менее 82/79 75 83 84
Масса, кг 300 350 590 850

Другие страницы по теме

:

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

weldzone.info

Сварочный тиристорный выпрямитель

Полезная модель относится к оборудованию для дуговой сварки плавящимся электродом, в частности, к универсальным источникам сварочного тока, обеспечивающим различные способы сварки. Задачей полезной модели является создание универсального сварочного тиристорного выпрямителя, обеспечивающего высокий уровень сварочных свойств для трех наиболее востребованных способов сварки (ручная сварка покрытым электродом ММА, полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитном газе MAG, аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом TIG). Задача решатся тем, что в сварочном тиристорном выпрямителе, содержащем микропроцессорный регулятор, источник переменного напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные тиристорный выпрямительный блок, дроссель, датчик тока и напряжения соединен с выходными внешними зажимами, при этом выход датчика тока соединен с первым измерительным входом микропроцессорного регулятора, а выход датчика напряжения соединен со вторым измерительным входом микропроцессорного регулятора, первый управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом тиристорного выпрямительного блока, выход блока настройки режимов соединен с первым информационным входом микропроцессорного регулятора. Кроме того, второй выход источника переменного сварочного напряжения через последовательно соединенные магнитный пускатель, диодный выпрямительный блок и балластный реостат соединены со входом дросселя, образуя вспомогательную силовую цепь. Информационный выход микропроцессорного регулятора соединен с входом блока индикации, второй управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом дросселя, а третий управляющий выход соединен с

управляемым входом магнитного пускателя. Наличие микропроцессорного регулятора позволяет устанавливать и настраивать специальные функции. При ручной сварке покрытым электродом это ограничение напряжения холостого хода, горячий старт, защита от прилипания электрода и форсирование дуги. При полуавтоматической сварке в защитном газе это горячий старт, управление переносом электродного металла, отсечка тока. При аргоно-дуговой сварке это мягкий старт, циклограмма сварки, двух-четырехтактный режим, импульсный режим. Вспомогательная силовая цепь выполняет функцию высоковольтной подпитки, благодаря чему обеспечивается надежность зажигания сварочной дуги. Выполнение дросселя управляемым позволяет менять индуктивность в зависимости от способа сварки. Введение обратной связи по току и напряжению с использованием датчика тока и датчика напряжения, а также микропроцессорного регулятора, который управляет тиристорным выпрямительным блоком обеспечило возможность создания различных вольт-амперных характеристик, а также плавно, в том числе дистанционно настраивать сварочный ток и напряжение. Наличие датчика температуры силовых элементов, а также снабжение вентилятора ветровым реле позволяет осуществлять температурный контроль силовых элементов и в случае аварийной ситуации отключить источник. Выполнение выходных внешних зажимом в виде доски внешних зажимов с возможностью подключения электрододержателя для ручной сварки покрытым электродом (ММА), технологической аппаратуры со сварочной горелкой для полуавтоматической сварки в защитном газе (MAG) и сварочной горелкой для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG), позволяет обеспечивать универсальность источника. 5 з. п. ф., 4 илл.

Полезная модель относится к оборудованию для дуговой сварки плавящимся электродом, в частности, к универсальным источникам сварочного тока, обеспечивающим различные способы сварки (ручная сварка покрытым электродом, полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитном газе, аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом).

Известно устройство для питания дугового разряда [Патент РФ 2220034, Способ дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка и источник питания для его осуществления, оп. 27.12.2003].

Источник питания для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка содержит основной источник постоянного тока, состоящий из вторичной обмотки силового трехфазного трансформатора, подключенного к ее выходам тиристорного трехфазного выпрямительного блока и сглаживающего дросселя, подключенного к одному из выходов трехфазного выпрямительного блока, а также схему управления тиристорами трехфазного выпрямительного блока. Источник имеет постоянно действующий дополнительный источник электрической энергии с напряжением, составляющим 0,5-1,0 величины минимального напряжения горения дуги, состоящий из дополнительной обмотки трехфазного трансформатора, неуправляемого дополнительного трехфазного выпрямительного блока, подключенного входами к ее выходам, и последовательно подсоединенного к одному из выходов неуправляемого дополнительного трехфазного выпрямительного блока дополнительного сглаживающего дросселя, при этом положительный полюс дополнительного источника электрической энергии подключен к положительному полюсу основного источника постоянного тока, а отрицательный полюс - к отрицательному

полюсу основного источника постоянного тока. Дополнительный источник выполняет функцию низковольтной подпитки и включается параметрически в момент короткого замыкания капли с ванной, что приводит к резкому форсированию тока, тем самым интенсифицируя перенос капли в ванну.

Недостатками данного источника является то, что дополнительный источник допускает только витковое, т.е. грубое, регулирование тока, а форсирование происходит параметрически - при падении напряжения основного источника ниже 0.5-1.0 величины минимального напряжения горения дуги, что затрудняет настройку режимов сварки. Основной выпрямительный блок выполнен по схеме несимметричного тиристорного мостового выпрямителя с сильной пульсацией выпрямленного напряжения и пониженными динамическими свойствами.

Известен источник питания с улучшенными свойствами [Патент США 6384373, Welding power supply having improved supplemental power circuit, on. 07.05.2002]. Источник питания для сварки включает понижающий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена в сеть. Выводы основной вторичной обмотки подключены к управляемому тиристорному выпрямительному блоку, первый выход которого соединен с деталью, а второй выход через дроссель - с электродом. Выводы дополнительной вторичной обмотки через коммутатор подключены к выпрямительному блоку, выходы которого подключены параллельно выходам управляемого тиристорного выпрямительного блока. Выход блока управления подключен к входам тиристорного выпрямительного блока, а именно к управляемым электродам тиристоров, а также - к входам коммутатора.

Блок управления формирует сигналы, управляющие током и напряжением основного источника, а также включением и выключением дополнительного источника. Ток обоих источников сглаживается дросселем и поступает на сварочный электрод. Основной источник может создавать ток от 3 до 400 А, а дополнительный источник приблизительно 3 А. Основное назначение дополнительного источника - поддерживать дугу в интервалах

между включениями тиристоров, особенно при сварке током ниже 15 А.

Возможно включение и выключение дополнительного источника, его синхронизация с режимами, задаваемыми блоком управления.

Недостатком данного устройства является то, что основной и дополнительный источники выполняют выпрямление однофазной синусоиды, что и вынуждает для сглаживания тока подключать фильтрующие элементы (конденсатор, обратный диод, дроссель).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототип) является источник питания сварочной дуги [Патент США 5408067, Method and apparatus for providing welding current from a brushless alternator, oп. 18.04.1995], включающий источник трехфазного переменного напряжения (генератор), выводы обмоток которого подключены к входу управляемого тиристорного выпрямительного блока, один выход которого подключен к свариваемой детали, а другой через датчик тока (шунт) и дроссель к сварочному электроду. Выводы датчика тока, а также датчика напряжения дуги подключены к измерительным входам управляющего блока. Управляющие выходы управляющего блока соединены с управляющими входами управляемого тиристорного выпрямительного блока. Кроме того, управляющие выходы блока управления соединены с обмотками возбуждения генератора. Блок управления содержит устройство ввода информации и устройство отображения информации.

Источник содержит обратную связь по току и напряжению, что позволяет управлять режимами работы с обеспечением необходимой энергии сварочной дуги (ток и напряжение), задаваемыми сварщиком. При этом высокое быстродействие позволяет учитывать возмущения от короткого замыкания в процессе сварки.

Недостатком данного устройства является то, что тиристорный выпрямительный блок выполнен несимметричным, что снижает устойчивость процесса и замедляет переходные процессы регулирования, т.е. не позволяет обеспечить достаточное быстродействие при управлении.

Очевидно также, что управление по обмотке возбуждения имеет еще худшее быстродействие, не позволяющее управлять переносом капель. Простейший алгоритм управления переносом в виде импульсов постоянной величины непригоден при сварке в углекислом газе и при сварке покрытым электродом.

Задачей полезной модели является создание универсального сварочного тиристорного выпрямителя, обеспечивающего высокий уровень сварочных свойств для трех наиболее востребованных способов сварки (ручная сварка покрытым электродом ММА, полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитном газе MAG, аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом TIG).

Задача решатся тем, что в сварочном тиристорном выпрямителе, содержащем микропроцессорный регулятор, источник переменного напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные тиристорный выпрямительный блок, дроссель, датчик тока и напряжения соединен с выходными внешними зажимами, при этом выход датчика тока соединен с первым измерительным входом микропроцессорного регулятора, а выход датчика напряжения соединен со вторым измерительным входом микропроцессорного регулятора, первый управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом тиристорного выпрямительного блока, выход блока настройки режимов соединен с первым информационным входом микропроцессорного регулятора. Новым в сварочном тиристорном выпрямителе является выполнение источника переменного напряжения в виде трансформатора. Кроме того, второй выход источника переменного сварочного напряжения через последовательно соединенные магнитный пускатель, диодный выпрямительный блок и балластный реостат соединены со входом дросселя, образуя вспомогательную силовую цепь. Кроме того, информационный выход микропроцессорного регулятора соединен с входом блока индикации, второй управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с

управляемым входом дросселя, а третий управляющий выход соединен с управляемым входом магнитного пускателя.

Использование в качестве источника переменного напряжения трансформатора позволило обеспечить питание пониженным напряжением основную и вспомогательную цепи силового питания. Вспомогательная силовая цепь выполняет функцию высоковольтной подпитки, благодаря чему обеспечивается надежность зажигания сварочной дуги. Выполнение дросселя управляемым позволяет менять индуктивность в зависимости от способа сварки. Введение обратной связи по току и напряжению с использованием датчика тока и датчика напряжения, а также микропроцессорного регулятора, который управляет тиристорным выпрямительным блоком обеспечило возможность создания различных вольт-амперных характеристик, а также плавно, в том числе дистанционно настраивать сварочный ток и напряжение. Микропроцессорный регулятор позволяет устанавливать и настраивать специальные функции. При ручной сварке покрытым электродом это ограничение напряжения холостого хода, горячий старт, защита от прилипания электрода и форсирование дуги. При полуавтоматической сварке в защитном газе это горячий старт, управление переносом электродного металла, отсечка тока. При аргоно-дуговой сварке это мягкий старт, циклограмма сварки, двух-четырехтактный режим, импульсный режим.

Кроме того, тиристорный выпрямительный блок снабжен датчиком температуры, выход которого соединен с четвертым измерительным входом микропроцессорного регулятора, а вентилятор ветровым реле, выход которого соединен с третьим измерительный входом микропроцессорного регулятора, шестой управляющий выход которого соединен с управляющим входом автоматического выключателя, что позволяет осуществлять температурный контроль силовых элементов и в случае аварийной ситуации отключить источник.

Выполнение выходных внешних зажимом в виде доски внешних зажимов с возможностью подключения электрододержателя для ручной

сварки покрытым электродом (ММА), технологической аппаратуры со сварочной горелкой для полуавтоматической сварки в защитном газе (MAG) и сварочной горелкой для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG), позволяет обеспечивать универсальность источника.

Дополнительно микропроцессорный регулятор снабжен третьим информационным входом, выполненным с возможностью подключения внешнего программирующего устройства и четвертым информационным входом, выполненным с возможностью подключения пульта дистанционного управления. Внешнее программирующее устройство и пульт дистанционного управления позволяют оперативно настраивать программы работы микропроцессорного регулятора.

Микропроцессорный регулятор дополнительно снабжен информационным входом, который соединен с кнопкой сварочной горелки, четвертый управляющий выход соединен с газовым клапаном, а пятый управляющий выход соединен с механическим приводом.

Сочетание силовых конструктивных элементов - трехфазный понижающий трансформатор, тиристорный трехфазный выпрямительный мостовой блок, управляемый дроссель, подключаемая по мере необходимости высоковольтная подпитка - с быстродействующим микропроцессорным регулятором позволили создать универсальный источник, обеспечивающий высокий уровень сварочных свойств для трех наиболее востребованных способов сварки (ручная сварка покрытым электродом, полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в защитном газе, аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом).

На фиг.1 представлена блок-схема сварочного тиристорного выпрямителя;

на фиг.2 - представлены внешние вольт-амперные характеристики и осциллограммы работы аппарата в режиме ручной сварки покрытым электродом;

на фиг.3 - внешние вольт-амперные характеристики и осциллограммы

работы в режиме полуавтоматической сварки в защитном газе;

на фиг.4 - внешние вольт-амперные характеристики и осциллограммы работы в режиме аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом;

Сварочный тиристорный выпрямитель имеет основную силовую цепь и вспомогательную силовую цепь, входящие в систему управления режимами сварки, а также систему защиты от перегрузки (фиг.1). Основная силовая цепь содержит последовательно соединенные трехфазный понижающий трансформатор 1, тиристорный выпрямительный блок 2, сглаживающий дроссель 3, датчик 4 тока и доску 5 внешних зажимов. Вспомогательная силовая цепь содержит последовательно соединенные магнитный пускатель 6, диодный выпрямительный блок 7 и балластный реостат 8. Вспомогательная силовая цепь включена параллельно тиристорному выпрямительному блоку 2. Трехфазный понижающий трансформатор 1 запитан от сети переменного тока и имеет первичную секцию из трех обмоток, а также вторичные основную и дополнительную секции из трех обмоток в каждой (на чертеже не показаны). Основная силовая цепь запитана от основной вторичной обмотки трансформатора 1, а вспомогательная силовая цепь - от дополнительной вторичной обмотки. Тиристорный выпрямительный блок 2 выполнен по схеме трехфазного мостового выпрямления. Выход датчика 4 тока соединен с входом датчика 9 напряжения. Доска 5 внешних зажимов представляет собой панель с разъемами для подключения либо электрододержателя для ручной сварки покрытым электродом (ММА), либо для подключения технологической аппаратуры со сварочной горелкой для полуавтоматической сварки в защитном газе (MAG) или аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG). Система защиты от перегрузки содержит подключенный к сети переменного тока автоматический выключатель 10, к выходам которого подключен вентилятор 11, поток воздуха которого воздействует на ветровое реле 12, а также датчик 13 температуры, установленный на радиаторе силовых элементов тиристорного выпрямительного блока 2.

Главным элементом системы управления режимами сварки является микропроцессорный регулятор 14. В основе микропроцессорного регулятора могут быть использованы, например, микроконтроллер PIC 18F452, а также цифро-аналоговые преобразователи, аналого-цифровые преобразователи и другие согласующие элементы. Первый и второй измерительные входы 15 и 16 микропроцессорного регулятора 14 соединены соответственно с выходами датчика 4 тока и датчика 9 напряжения. Первый управляющий выход 17 микропроцессорного регулятора 14 соединен с управляемым входом тиристорного выпрямительного блока 2, второй управляющий выход 18 соединен с управляемым входом сглаживающего дросселя 3, а третий управляющий выход 19 соединен с управляемым входом магнитного пускателя 6. Для выбора и настройки параметров сварочного процесса используется блок 20 настройки режимов, выход которого соединен с первым информационным входом 21 микропроцессорного регулятора 14. Вся необходимая сварщику информация отображается блоком 22 индикации, вход которого соединен с информационным выходом 23 микропроцессорного регулятора 14.

При работе в режиме полуавтоматической сварки в защитном газе или аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом к доске 5 внешних зажимов соответственно подключается технологическая аппаратура со сварочными горелками MAG или TIG, при этом к четвертому и пятому управляющим выходам 24 и 25 микропроцессорного регулятора 14 подключаются соответственно газовый клапан и механический привод, а сигнал от кнопки сварочной горелки поступает на второй информационный вход 26.

Выходы ветрового реле 12 и датчика 13 температуры соединены соответственно с третьим и четвертым измерительным входами 27 и 28 микропроцессорного регулятора 14. Шестой управляющий выход 29 микропроцессорного регулятора 14 соединен с управляемым входом автоматического выключателя 10. На третий информационный вход 30

микропроцессорного регулятора 14 приходит сигнал от внешнего программирующего устройства, в качестве которого может быть использован персональный компьютер. На четвертый информационный вход 31 приходит сигнал от пульта дистанционного управления.

Общий алгоритм функционирования выпрямителя, форма внешней вольт-амперной характеристики, вид циклограммы тока и напряжения, порядок реакции на возможные возмущения сварочного процесса вводятся от внешнего программирующего устройства через третий информационный вход 30 в память микропроцессорного регулятора 14. Задание сварочного тока, напряжения и других параметров осуществляется непосредственно через первый информационный вход 21 микропроцессорного регулятора 14 с использованием клавиатуры блока 20 настройки режимов. Дополнительно эти параметры можно задать через четвертый информационный вход 31 с пульта дистанционного управления. Информация о заданных параметрах и основных текущих состояниях сварочного процесса отображается блоком 22 индикации.

При включении автоматического выключателя 10 напряжение подается на понижающий трансформатор 1 и далее с основной секции вторичных обмоток понижающего трансформатора 1 по основной силовой цепи, где оно сначала выпрямляется тиристорным выпрямительным блоком 2, сглаживается дросселем 3 и поступает на доску 5 внешних зажимов, а затем подается в сварочную дугу. Во вспомогательной цепи напряжение, подаваемое с дополнительной секции вторичных обмоток понижающего трансформатора 1 через магнитный пускатель 6, выпрямляется в диодном выпрямительном блоке 7, при этом ток ограничивается балластным реостатом 8 и подается на входной зажим дросселя 3.

В соответствии с настроенным режимом сварки микропроцессорный регулятор 14 формирует и подает с первого управляющего выхода 17 сигналы в тиристорный выпрямительный блок 2, регулирующие моменты включения каждого из шести тиристоров в соответствующий полупериод

переменного напряжения, устанавливая тем самым необходимый сварочный ток и напряжение. Сигнал со второго управляющего выхода 18 задает необходимую индуктивность дросселя 3. Сигнал с третьего управляющего выхода 19 управляет работой магнитного пускателя 6, включая или отключая вспомогательную цепь, которая играет роль высоковольтной подпитки, обеспечивая устойчивое горение дуги в перерывах между включениями вентилей тиристорного выпрямительного блока 2.

В процессе сварки постоянно измеряются и анализируются сварочный ток и сварочное напряжение. Для этого сигнал обратной связи по току от датчика 4 тока и сигнал обратной связи по напряжению от датчика 9 напряжения поступают на первый и второй измерительные входы 15 и 16 микропроцессорного регулятора 14, где они сравниваются с сигналами задания, хранящимися в памяти микропроцессорного регулятора, и по результатам отклонения формируется сигнал, который с первого управляющего выхода 17 поступает в тиристорный выпрямительный блок 2.

Сигналы от ветрового реле 12 и датчика 13 температуры, входящих в систему защиты от перегрузки, поступают соответственно на третий и четвертый измерительный входы 27 и 28 микропроцессорного регулятора 14. В случае отсутствия или недостатка охлаждения вследствие неисправности вентилятора 11, а также в случае перегрева силовых элементов микропроцессорный регулятор 14 формирует аварийный сигнал на шестом управляющем выходе, который отключает автоматический выключатель 10, обесточивая тем самым основную и вспомогательную силовые цепи.

Технологические возможности полезной модели были испытаны при трех способах сварки: ручной покрытым электродом (ММА), полуавтоматической в углекислом газе (MAG) и аргоно-дуговой неплавящимся электродом (TIG).

При ручной сварке покрытым электродом сварочный тиристорный выпрямитель имеет комбинированную внешнюю вольт-амперную характеристику, состоящую из четырех участков (фиг.2, а). Участок 32

подпитки формируется вспомогательной силовой цепью и необходим для заполнения пауз между включениями вентилей в тиристорном выпрямительном блоке 2. Пологопадающий участок 33 представляет собой естественную вольт-амперную характеристику основной силовой цепи при полнофазном включении тиристорного выпрямительного блока 2. Участок 34 характеристики может использоваться для снижения тока при удлинении дуги, например, при сварке шва в вертикальном положении. Основной вертикальный участок 35 устанавливают при регулировании сварочного тока с помощью блока 20 настройки режимов или пульта дистанционного управления. Форма и наклон участков 34 и 35 определяются типом электродного покрытия и пространственным положением шва. Устанавливают и настраивают также специальные функции, такие как ограничение напряжения холостого хода, т.е. снижение напряжения в режиме ожидания до безопасного значения; горячий старт, т.е. кратковременное увеличение тока в начале сварки с целью повышения надежности зажигания; защита от прилипания электрода, т.е. ограничение длительности короткого замыкания электрода с деталью при зажигании;

форсирование дуги, т.е. настройка тока короткого замыкания каплей электродного металла на ванну с целью управления его переносом.

Динамические свойства тиристорного сварочного выпрямителя для данного способа сварки характеризуют осциллограммы сварочного тока и напряжения (фиг.2, б и 2, в). Процесс зажигания показан на фиг.2, б. Из состояния ожидания 36 с безопасным напряжением холостого хода процесс с момента касания электродом изделия переходит в режим короткого замыкания 37, а после отвода электрода - к режиму дугового разряда 38. Ток горячего старта поддерживается в течение короткого замыкания, если оно не превысило настроенное время ограничения длительности короткого замыкания, и сохраняется некоторое время после этого для установления дугового разряда с общей продолжительностью горячего старта в течение интервала 39. Затем ток снижается до значения, соответствующего

настроенному сварочному току 40. Видно, что зажигание происходит надежно с первого касания электродом изделия, без обрывов дуги и прилипания электрода. Процесс устойчивого горения дуги показан на фиг.2, в. Дуговой процесс 41 идет без обрывов дуги и сопровождается регулярным переносом электродного металла в моменты коротких замыканий 42 капли с ванной. Пиковый ток короткого замыкания 43 настроен так, чтобы форсированием обеспечить энергичный, но без чрезмерного разбрызгивания перенос электродного металла в ванну.

При полуавтоматической сварке в углекислом газе сварочный тиристорный выпрямитель имеет внешнюю вольт-амперную характеристику из двух участков (фиг.3, а). Участок 44 высоковольтной подпитки такой же, как при ручной сварке покрытым электродом. Основной жесткий участок 45 устанавливают при регулировании сварочного напряжения с помощью блока 20 настройки режимов или дистанционного пульта управления. Устанавливают и настраивают также специальные функции, такие как, горячий пуск, т.е. зажигание дуги при кратковременном полнофазном включении тиристоров; отсечка тока, т.е. ограничение сварочного тока с целью предупреждения прожогов свариваемой детали и повреждения сварочной горелки.

Динамические свойства выпрямителя при полуавтоматической сварке иллюстрируют осциллограммы тока и напряжения на фиг.3, б и 3, в. На фиг.3,6 показан процесс зажигания при отключенной высоковольтной подпитке -магнитный пускатель 6 выключен. После нажатия кнопки на горелке на вход 26 поступает сигнал пуска, в результате чего выпрямитель начинает работать в режиме 46 холостого хода основной силовой части. С момента касания электродной проволокой детали в режиме горячего старта 47 короткое замыкание при полнофазном включении тиристоров способствует быстрому установлению дугового процесса 48 с первого касания без обрывов дуги и длительных повторных коротких замыканий. Процесс сварки (фиг.3, в) идет с непрерывным чередованием интервалов дугового разряда 49 и коротких

замыканий каплями 50. Благодаря ограничению индуктивности дросселя 3 сигналом с выхода 18 перенос электродного металла имеет регулярный характер с интенсивным, но не чрезмерным нарастанием тока короткого замыкания 51 капли с ванной. Высокая стабильность напряжения достигается за счет обратной связи, действием датчика 9 напряжения, а высокая стабильность тока обеспечивается стабильной подачей проволоки механизмом подачи, запитанным от выхода 25.

При аргоно-дуговой сварке неплавящимся электродом выпрямитель имеет внешнюю вольт-амперную характеристику из трех участков (фиг.4, а). Участок 52 высоковольтной подпитки и пологопадающий участок 53 такие же, как при ручной сварке покрытым электродом. Вертикальный участок 54 устанавливают при регулировании сварочного тока с помощью блока 20 настройки режимов или пульта дистанционного управления. Устанавливают и настраивают также специальные функции, такие как мягкий пуск, т.е. снижение тока при зажигании коротким замыканием с целью предупреждения повреждения электрода и поверхности детали; циклограмму, т.е. порядок и длительность включения исполнительных устройств (тиристорный выпрямительный блок 2, газовый клапан и др.) при двух- или четырехтактном цикле пользования кнопкой на горелке; параметры сварки пульсирующей дугой, т.е. сила тока и длительность импульса тока и паузы.

Динамические свойства выпрямителя отражены циклограммами (фиг.4, б и 4, в) процесса аргоно-дуговой сварки с 4-тактным циклом пользования кнопкой на горелке, подключенной к входу 26. Цикл складывается из следующих этапов. После первого длительного нажатия кнопки идут этапы подачи газа до сварки 55 и зажигания дуги методом мягкого старта 56, а после отпускания кнопки - плавное нарастание основного тока 57, сварка шва в нижнем положении 58, сварка шва в вертикальном положении 59 со снижением тока при кратковременном нажатии и отпускании кнопки. После второго длительного нажатия кнопки начинается плавное снижение тока для

заварки кратера 60, а после второго отпускания кнопки - подача газа после сварки 61. На рис.4, в показаны осциллограммы тока и напряжения при сварке пульсирующей дугой тонколистового металла на весу с точным чередованием импульсов тока 62 и пауз 63.

1. Сварочный тиристорный выпрямитель, содержащий источник переменного напряжения, первый выход которого соединен со входом тиристорного выпрямительного блока, выход которого через последовательно соединенные дроссель и датчик тока соединен с выходными внешними зажимами, при этом выход датчика тока соединен с первым измерительным входом микропроцессорного регулятора, а выход датчика напряжения соединен со вторым измерительным входом микропроцессорного регулятора, первый управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом тиристорного выпрямительного блока, выход блока настройки режимов соединен с первым информационным входом микропроцессорного регулятора, отличающийся тем, что источник переменного сварочного напряжения выполнен в виде трансформатора, второй выход источника переменного сварочного напряжения через последовательно соединенные магнитный пускатель, диодный выпрямительный блок и балластный реостат соединены со входом дросселя, информационный выход микропроцессорного регулятора соединен с входом блока индикации, второй управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом дросселя, а третий управляющий выход соединен с управляемым входом магнитного пускателя.

2. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что тиристорный выпрямительный блок снабжен датчиком температуры, выход которого соединен с четвертым измерительным входом микропроцессорного регулятора, вентилятор снабжен ветровым реле, выход которого соединен с третьим измерительным входом микропроцессорного регулятора, шестой управляющий выход которого соединен с управляющим входом автоматического выключателя.

3. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что выходные внешние зажимы выполнены в виде доски внешних зажимов с возможностью подключения электрододержателя для ручной сварки покрытым электродом (MMA), технологической аппаратуры со сварочной горелкой для полуавтоматической сварки в защитном газе (MAG) и сварочной горелкой для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG).

4. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что микропроцессорный регулятор снабжен третьим информационным входом, выполненным с возможностью подключения внешнего программирующего устройства.

5. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что микропроцессорный регулятор снабжен четвертым информационным входом, выполненным с возможностью подключения пульта дистанционного управления.

6. Сварочный тиристорный выпрямитель по п.1, отличающийся тем, что второй информационный вход микропроцессорного регулятора выполнен с возможностью подключения кнопки сварочной горелки, четвертый управляющий выход выполнен с возможностью подключения газового клапана, а пятый управляющий выход выполнен с возможностью подключения механического привода.

poleznayamodel.ru

Тиристорный сварочный выпрямитель

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0301.78 (21) 2563547/25-27 с присоединением заявки МВ (23) Приоритет

Опубликовано30.0180. Бюллетень М 4 (р м 2

В 23 К 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 . 791 . 75 (088.8) Дата опубликования описания 100280 (72) Авторы изобретения

Ю.И. Горлов, М.И. Закс и A.Ë, Рывкин (71) Заявитель (54) ТИРИСТОРНЫЙ СВАРОЧНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Изобретение относится к сварочным выпрямителям, предназначенным для электродуговой сварки.

Известны тиристорные сварочные ны- 5 прямители, выполненные по шестифазной схеме выпрямления и содержащие трехфазный трансформатор, уравнительный реактор, сглаживающий дроссель,. тиристорный блок и схему управ- fo лени я (11 °

Недостатком таких выпрямителей при необходимости получения широких пределон регулирования является глубокая пульсация в кривой сварочного тока, ухудшающая, а в отдельных случаях даже нарушающая, стабильный процесс сварки.

Известно, что индуктивность сглаживающего дросселя в таких выпрямителях ограничена условиями зажигания и устойчивого переноса металла электрода при сварке.

Известен тиристорный сварочный выпрямитель, содержащий сварочный 21 тра нсф орма тор и силов ой т ирис торный блок, соединенный по шестифазной схеме выпрямления, уравнительный реактор, подключенный к вторичным обмоткам трансформатора, цепи сопротивление — диод, подключ енные к силов c= му тиристорному блоку и вторичным обмоткам сварочного трансформато ра (2) .

Недостаток известного выпрямителя обусловлен числом элементов,а следовательно, понышенной стоимостью и громоздкостью блока подпитки.

Целью изобретения является упрощение ныпрямителя и обеспечение высоких сварочных свойств .

Поставленная цель достигается за счет того что катоды диодов цепей сопротивление — диод соединены между собой и подключены к общему катоду силового тиристорного блока, а аноды диодов подключены к наружным выводам уравнительного реактора, каждый через свое сопротивление.

При этом непрерывность сварочного тока при глубоком регулиронании достигается тем, что питание блока подпитки, состоящего из двух диодов и сопротивлений, осуществляется напряжением тройной частоты, снимаемым с уравнительного реактора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого выпрямителя; на фиг. 2 — временные диаграммы, 712211 поясняющие принцип работы выпрямителя.

Выпрямитель содержит понижающий трансформатор 1 с первичными обмотками 2-4. Вторичные обмотки 5 — 10 понижающего трансформатора 1 соединены в,цве обратные звезды 5-7 и

8-10, подключенные к уравнительному реактору 11; свободные концы вторичных обмоток подсоединены к силовому тиристорному блоку 12.

Катоды диодов 13 и 14 соединены между собой и подключены к общему катоду силового тиристорного блока

12; аноды диодов 13 и 14 через свои сопротивления 15 и 16 подключены к наружным зажимам уравнительного реактора 11. На выходе выпрямителя в положительном или отрицательном проводе может быть установлен сглаживающий дроссель 17.

Контур подпитки составляют уравнительный реактор 11, диоды

13, 14 и сопротивления 15, 16.

Выпрямитель работает следующим образом.

При включении выпрямителя в сеть и включении нагрузки на уравнительном реакторе появляется напряжение Up (фиг.2б) тройной частоты по сравнению с частотой питания,причем пики напряжения Up совпадают с провалами выпрямленного напряжения Ud (фиг.2а) .

Выпрямленное напряжение контура подпитки Un (фиг.2в) имеет шестикратные пульсации и определяет ток подпитки in (фиг.2г) с шестикратной частотой пульсации, причем пики тока подпитки- in совпадают с провалами основного сварочного тока Х (фиг,2г), чем достигается непре.рывность результирующего сварочного тока при глуб оК ом фа з ов ом регулировании.

Питание контура подпитки напряжением тройной частоты, снимаемым с уравнительного реактора, является отличительной особенностью выпрямителя и определяет er o т ехник о-эк ономические преимущества.

Формула изобретения

Тиристорный сварочный выпрямитель, содержащий сварочный трансформатор и силовой тиристорный блок, соеди.ненный по шестифазной схеме выпрямления, уравнительный реактор, подключенный к вторичным обмоткам трансформатора, цеци сопротивление— диод, подключенные к силовому тиристорнсму блоку и вторичным обмоткам сварочного трансформатора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения выпрямителя и обеспечения высоких сварочных свойств, 25 катоды диодов цепей сопротивление — диод соединены между собой и подключены к общему катоду силового тиристорного блока, а аноды диодов подключены к наружным выводам уравнительного реактора, каждый через

:свое сопротивление.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Автоматическая сварка, 1972, М 2, с. 73-74.

2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Паспорт.ЗДЯ..

940.169ПС. Выпрямитель сварочный типа ВДУ-305УЗ, 712211

Составитель Л. Глаголева

Техред Л.Алферова ЕорректорГ, Решетник

Редактор Н. Суханова

Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская.наб., д. 4/5

Заказ 10019/2

Филиал IIIIH Патент, г. ужгорсд, ул. Проектная,4

   

www.findpatent.ru

Лабораторная работа №1

Наладка, диагностика и ремонт универсального тиристорного сварочного выпрямителя

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

1.1 Изучить особенности конструктивного исполнения и устройство универсального сварочного выпрямителя типа ВДУ для ручной и механизированной дуговой сварки.

1.2 Овладеть навыками технического обслуживания, ремонта и безопасной эксплуатации универсального сварочного выпрямителя типа ВДУ

1.3 Произвести пуск и настройку сварочного выпрямителя типа ВДУ на заданный режим сварки

2.ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ.

2.1 Универсальный сварочный выпрямитель типа ВДУ-506;

2.2. Балластный реостат типа РБ-301;

2.3. Измерительные приборы.

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

3.1. Структур­ная схемауниверсального тиристорного выпрямителя серии ВДУ

Однопостовые универсальные сварочные выпрямители, имеющие тиристорные блоки, благодаря которым осуществляют переключе­ния для работы с жесткими или падающими ВАХ, находят широкое применение в свароч­ном производстве. Тиристорные сварочные вы­прямители осуществляют функции и вы­прямления, и регулирования сварочного тока, и стабилизации режима ду­говой сварки. Они дают возможность дистанционного регулирования и программного управления процессами сварки. Создание тиристорных выпрямителей с блока­ми регулирования и управления на аналоговых и логических элементах с применением интег­ральных микросхем позволило повысить надеж­ность их работы и ремонтоспособность.

На рис. 1 представлена типовая структур­ная схема однопостового универсального сва­рочного тиристорного выпрямителя. Схема изображает замкнутую систему автоматичес­кого регулирования за счет введения обратных связей по току ОСТ и напряжению ОСН. Сердцем этой системы является блок СТВ (си­ловой тиристорный выпрямитель), питающий сварочную дугу постоянным током, но мозг ее — САР и СИФУ, которые командуют СТВ путем подачи на него управляющих импульсов. От них зависят сварочный ток, напряжение и фор­ма внешней ВАХ. С целью получения выпрям­ленного тока каждый тиристор в СТВ необхо­димо открыть на некоторый угол в поло­жительной полуволне синусоиды переменного тока. Для этого СИФУ формирует определен­ной формы (например, прямоугольной) сигна­лы и в нужное время импульсно их подает на управляющие электроды тиристоров.

СИФУ в основном состоит из трех устройств: элемента сравнения (ЭС), фазосдвигающего (ФУ) и выходного (ВУ) устройств. ЭС может быть транзистором, который сравнивает сигналы с блока задания БЗ и датчика обратной связи ДТ; разность их подается на ФУ, которое работает синхронно с напряжением питающей сети. ФУ суммирует поступающие на него сигналы и результаты подает на ВУ. ВУ со­стоит из схем формирования импульсов и усили­телей, которые необходимы для устойчивой работы тиристоров. Сформированные и уси­ленные в ВУ импульсы подаются на управляю­щие электроды тиристоров блока СТВ.

Т– силовой трансформатор;

СТВ– силовой тиристорный выпрямитель;

ДТ– датчик тока;

СД– сварочная дуга;

САР– система автоматического регулирования;

СИФУ– система импульсно-фазового управления;

БЗ– блок задания;

L – дроссель;

КОСТ – обратная связь по току;

КОCН – обратная связь по напряжению

Рис. 1. Типовая структурная схема тиристорного свароч­ного выпрямителя с универсальными внешними ВАХ

Рассмотрим работу ВУ, выполненного на интегральных микросхемах серии К511. На рис. 2 дана функциональная электрическая схема формирователя импульсов и усилителя одного канала ВУ из существующих шести данной системы фазового управления (ВДУ-505, ВДУ- 506, ВДУ-601). На рис. 2 также приведен шестифазный сварочный выпрямитель (с урав­нительным реактором Lyp), состоящий из транс­форматора Т1, СТВ, собранного на шести тиристорах VS1—VS6 и дросселя L.

Рис. 2. Функциональная электрическая схема канала выходного устройства СИФУ:

БП — блок питания; ФИ — формирователь импульсов; У — усилитель; СТВ — силовой тиристорный выпрямитель; Т1 — силовой трансформатор; Т2 — трансформатор БП; VS1—VS6 — тиристоры СТВ; VD1, VD2 — диоды БП; VT — транзистор У; D1, D2 — логические элементы ИС серии К511ЛА1; D3 — логический элемент ИС серии К511ЛИ1; Lyp — уравнительный реактор; L —дроссель

Для управления тиристором VS1, включенным в фазе А, используют два напря­жения:иUс, синхронизированные с фазамиСиВ соответственно, причемнаходится в противофазе с напряжением фазыВпитающей сети. НапряженияUсипоступают на диоды VD1 и VD2, которые пропускают напряжения положительной полярности. Положительные пульсирующие напряжения, сдвинутые между собой на угол 60°, поступают на входы х1 и х2 триггера, собранного на двух логических элементах D1 и D2 серии К511ЛА1. Пороговое напряжение срабатывания этих элементовUПОР= 8B. Поэтому сигнал на входе элемента, меньшийUПОР, соответствует логическому «0», больший — логической «1». В первый период времени (I) (рис. 3), когда оба напряжения (Uси) еще не достиглиUПОР, на входах триггера будет «0», на выходе будет «1» (табл. 1).

Таблица 1. Работа триггера в канале формирования импульсов

Периоды

времени

Значения сигналов

Значения истинности для триггера И—НЕ

x1

x2

x1

x2

y

I

Uс < UПОР

< UПОР

«0»

«0»

«1»

II

Uс > UПОР

< UПОР

«1»

«0»

«1»

III

Uс < UПОР

> UПОР

«0»

«1»

«0»

IV

Uс < UПОР

< UПОР

«0»

«0»

«1»

Рис. 3. Диаграмма работы одного канала ВУ

Во второй период времени (II) через 60° (точка А) напряжение UспревыситUПОР, но состоя­ние триггера при этом не изменится — на выхо­де остается «1». В третьем периоде времени (III), т. е. еще через 60° (точка В), напряжениеUсстанет меньшеUПОР, aдостигнетUПОРи триггер опрокинется; на его выходе появится «0». Это состояние триггера сохранится до четвертого периода времени (IV), когдаста­нет меньшеUПОР(точка С) и триггер опроки­нется вновь: на выходе его будет «1». И цикл повторяется. Таким образом, нулевой уровень на выходе триггера продолжается всего 60°.

Управляющие импульсы на выходе триггера (см. рис. 2) поступают на вход логического элемента D3 (К511ЛИ1), работающего в схеме согласующим усилителем. Усиленные импульсы поступают на транзисторный каскад VT, где они инвертируются (импульсы «нулевые» становят­ся «единичными»), дополнительно усиливаются и подаются на управляющий электрод тиристо­ра VS1, который сразу же открывается. При угле регулирования = 0, что соответствует рассматриваемому примеру (для случая, когда напряжение управления Uy = 0), будет макси­мальное значение выпрямленного напряжения (угол проводимости тиристора= 180°). С уве­личением Uу интервал нулевого сигнала на вы­ходе триггера смещается вправо, а выпрямлен­ное напряжение уменьшается. Продолжитель­ность открытия тиристора будет составлять 180° –.

Управление остальными тиристорами СТВ осуществляют другие пять каналов ФИ выход­ного устройства СИФУ, собранные по рассмот­ренной схеме и работающие аналогично ей. По этой схеме смонтированы СИФУ в сварочных выпрямителях ВДУ-505, ВДУ-506.

В структурной схеме уни­версального сварочного выпрямителя (см. рис. 1) датчиками тока (ДТ) могут быть измерительные шунты, магнит­ные усилители, трансформаторы тока и др. В качестве индуктивности L применяют дроссели с воз­душным зазором, снабженные обмотками уп­равления и диодами; основную рабочую обмот­ку включают последовательно в сварочную цепь, а две другие — через диоды подключают к зажиму выпрямителя со знаком минус. Эти дроссели обеспечивают автоматическое изме­нение индуктивности при сварке, их применяют в сварочных выпрямителях ВДУ-505, ВДУ-506.

studfiles.net


Смотрите также