[go: up one dir, main page]

RU2106944C1 - Device for excitation and stabilization of burning of welding arc - Google Patents

Device for excitation and stabilization of burning of welding arc Download PDF

Info

Publication number
RU2106944C1
RU2106944C1 RU96122281A RU96122281A RU2106944C1 RU 2106944 C1 RU2106944 C1 RU 2106944C1 RU 96122281 A RU96122281 A RU 96122281A RU 96122281 A RU96122281 A RU 96122281A RU 2106944 C1 RU2106944 C1 RU 2106944C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
transformer
input
output
secondary winding
Prior art date
Application number
RU96122281A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96122281A (en
Inventor
С.В. Балакин
Original Assignee
Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева filed Critical Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority to RU96122281A priority Critical patent/RU2106944C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2106944C1 publication Critical patent/RU2106944C1/en
Publication of RU96122281A publication Critical patent/RU96122281A/en

Links

Images

Landscapes

  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

FIELD: electric arc welding. SUBSTANCE: invention refers to electric arc welding of metals with consumable electrode and is meant for welding of steel structures predominantly of small thickness. Device forms voltage of shock excitation with wide frequency spectrum as a result of sequence of resonances. Device is inserted with current regulator, choke, second storage circuit and symmetric thyristor commutator. First input terminal of device is connected to first input of current regulator which second input is connected to end of primary winding of input transformer. End of secondary winding of it is connected to start of secondary winding of high-voltage transformer, finish of secondary winding is connected to second output terminal of device which second input terminal is connected to start of primary winding of pulse transformer and to first output of current regulator. Second output of current regulator is connected to other lead-out of limiting element. Finish of secondary winding of pulse transformer is connected to controlling electrode of symmetric thyristor commutator. Start of secondary winding of pulse transformer is connected to second lead-out of first storage circuit which first lead-out is connected to first input terminal of device through second storage circuit and choke connected in series. EFFECT: increased operational efficiency and reliability of device. 5 dwg

Description

Изобретение относится к электродуговой сварке металлов электродом и предназначено для сварки конструкций из стали преимущественно малых толщин. The invention relates to electric arc welding of metals with an electrode and is intended for welding structures of steel mainly of small thicknesses.

Известное устройство [1], выбранное в качестве аналога, характеризуется тем, что в генераторе вторичная обмотка импульсного трансформатора включена последовательно в цепь сварки источника питания, последовательно с первичной обмоткой трансформатора включены тиристор и конденсатор, заряжаемый преобразователем напряжения, вход которого соединен с входом блока управления. На входе блока управления включен шунт, соединенный с источником тока. The known device [1], selected as an analogue, is characterized by the fact that in the generator the secondary winding of the pulse transformer is connected in series to the welding circuit of the power source, in series with the primary winding of the transformer are a thyristor and a capacitor charged by a voltage converter, the input of which is connected to the input of the control unit . A shunt connected to a current source is included at the input of the control unit.

К недостатку представленного аналога следует отнести то, что полярности возбуждающего высоковольтного импульса инициирующего дугу и напряжения холостого хода не совпадают, что при снижении мощности источника питания будет снижаться эффективность возбуждения и стабилизации горения сварочной дуги. The disadvantage of the presented analogue is that the polarities of the exciting high-voltage pulse of the initiating arc and the open circuit voltage do not coincide, which, when the power supply is reduced, the efficiency of excitation and stabilization of the combustion of the welding arc will decrease.

Известное устройство [2] выбранное в качестве аналога, характеризуется тем, что состоит из генератора импульсов, защитного конденсатора, подключенных параллельно источнику питания, выходного высокочастотного трансформатора, вторичная обмотка которого включена последовательно в сварочную цепь, а первичная подключена к накопительному конденсатору, к разряднику и вторичной обмотке повышающего трансформатора, первичная обмотка которого через конденсатор подключена параллельно дуговому промежутку. The known device [2], selected as an analogue, is characterized in that it consists of a pulse generator, a protective capacitor connected in parallel with the power source, an output high-frequency transformer, the secondary winding of which is connected in series to the welding circuit, and the primary is connected to a storage capacitor, to a spark gap, and the secondary winding of a step-up transformer, the primary winding of which is connected in parallel through the capacitor through the capacitor.

К недостаткам представленного аналога следует отнести наличие разрядника, электроды которого подвержены эрозии, и недостаточную мощность возбуждающего высоковольтного импульса, соответственно недостаточную эффективность ионизации электродугового промежутка. The disadvantages of the presented analogue include the presence of a spark gap, the electrodes of which are susceptible to erosion, and insufficient power of the exciting high-voltage pulse, respectively, insufficient ionization efficiency of the electric arc gap.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для возбуждения и стабилизации горения сварочной дуги [3]. The closest in technical essence and the achieved positive effect to the proposed device is selected as a prototype device for excitation and stabilization of the combustion of the welding arc [3].

Устройство для возбуждения и стабилизации сварочной дуги, содержащее входной трансформатор, начало первичной обмотки которого соединено с первой входной клеммой устройства, а начало вторичной обмотки входного трансформатора подключено к первой выходной клемме устройства, первый вывод первого накопительного элемента подключен к началу первичной обмотки высоковольтного трансформатора, конец первичной обмотки которого подключен к первому выводу тиристорного коммутатора, второй вывод которого подключен к началам первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора, конец первичной обмотки которого подключен к одному из выводов ограничительного элемента. A device for exciting and stabilizing the welding arc, containing an input transformer, the beginning of the primary winding of which is connected to the first input terminal of the device, and the beginning of the secondary winding of the input transformer is connected to the first output terminal of the device, the first output of the first storage element is connected to the beginning of the primary winding of the high voltage transformer, end the primary winding of which is connected to the first output of the thyristor switch, the second output of which is connected to the beginnings of the primary and secondary th windings of a pulse transformer, the end of the primary winding of which is connected to one of the terminals of the limiting element.

К недостатку прототипа следует отнести то, что устройство формирует возбуждающий высоковольтный импульс недостаточной мощности, соответственно обеспечивает недостаточную степень ионизации электродугового промежутка. The disadvantage of the prototype should include the fact that the device generates an exciting high-voltage pulse of insufficient power, respectively, provides an insufficient degree of ionization of the electric arc gap.

Технический результат изобретения заключается в том, что в нем формируют последовательность резонанса тока и резонанса напряжений. Параметры колебательных контуров определяют их добротность, соответственно амплитуду напряжения и мощность возбуждающего импульса. The technical result of the invention lies in the fact that a sequence of current resonance and voltage resonance is formed in it. The parameters of the oscillatory circuits determine their quality factor, respectively, the amplitude of the voltage and the power of the exciting pulse.

Технический результат достигается тем, что в устройстве возбуждения и стабилизации горения сварочной дуги, содержащем входной трансформатор, начало первичной обмотки которого соединено с первой входной клеммой устройство, а начало вторичной обмотки входного трансформатора подключено к первой выходной клемме устройства, первый вывод первого накопительного элемента подключен к началу первичной обмотки высоковольтного трансформатора, конец первичной обмотки которого подключен к первому выводу тиристорного коммутатора, второй вывод которого подключен к началам первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора, конец первичной обмотки которого подключен к одному из выводов ограничительного элемента, в отличие от прототипа в него введены регулятор тока, дроссель и второй накопительный элемент, а тиристорный коммутатор выполнен симметричным и первая входная клемма устройства подключена к первому входу регулятора тока, второй вход которого подключен к концу первичной обмотки входногоо трансформатора, конец вторичной обмотки которого подключен к началу вторичной обмотки высоковольтного трансформатора, конец вторичной обмотки которого подключен ко второй выходной клемме устройства, вторая входная клемма которого подключена к началу первичной обмотки импульсного трансформатора и к первому выходу регулятора тока, второй выход которого подключен к другому выводу ограничительного элемента, а конец вторичной обмотки импульсного трансформатора подключен к управляющему электроду симметричного тиристорного коммутатора, начало вторичной обмотки импульсного трансформатора подключено ко второму выводу первого накопительного элемента, первый вывод которого через последовательно соединенные второй накопительный элемент и дроссель подключен к первой входной клемме устройства. The technical result is achieved in that in a device for exciting and stabilizing the combustion of a welding arc containing an input transformer, the beginning of the primary winding of which is connected to the first input terminal of the device, and the beginning of the secondary winding of the input transformer is connected to the first output terminal of the device, the first output of the first storage element is connected to the beginning of the primary winding of the high voltage transformer, the end of the primary winding of which is connected to the first output of the thyristor switch, the second output it is connected to the beginnings of the primary and secondary windings of a pulse transformer, the end of the primary winding of which is connected to one of the terminals of the limiting element, unlike the prototype, a current regulator, a choke and a second storage element are introduced into it, and the thyristor switch is symmetrical and the first input terminal of the device is connected to the first input of the current regulator, the second input of which is connected to the end of the primary winding of the input transformer, the end of the secondary winding of which is connected to the beginning of the second primary winding of a high-voltage transformer, the end of the secondary winding of which is connected to the second output terminal of the device, the second input terminal of which is connected to the beginning of the primary winding of the pulse transformer and to the first output of the current regulator, the second output of which is connected to the other output of the limiting element, and the end of the secondary winding of the pulse transformer connected to the control electrode of the symmetric thyristor switch, the beginning of the secondary winding of the pulse transformer is connected to the second output terminal of the first storage element, the first output of which is connected in series through the second storage element and the inductor to the first input terminal of the device.

Сущность изобретения заключается в том, что в последовательно соединенных контурах, последовательном и параллельном подключенных к источнику переменного напряжения, ударным возбуждением контуров формируют в них последовательность резонансов. За счет формирования последовательности резонансов создают на высоковольтном трансформаторе напряжение ударного возбуждения с широким частотным спектром. В этом напряжении присутствуют частоты f1 и f2, близкие к собственным частотам обоих колебательных контуров, на которых осуществляется последовательность резонансов.The essence of the invention lies in the fact that in series-connected circuits connected in series and parallel to an alternating voltage source, shock excitation of the circuits forms a sequence of resonances in them. Due to the formation of a sequence of resonances, a shock excitation voltage with a wide frequency spectrum is created on a high-voltage transformer. In this voltage, there are frequencies f 1 and f 2 close to the eigenfrequencies of both vibrational circuits, at which a sequence of resonances is realized.

Сущность изобретения заключается и в том, что устройство формирует в первичной обмотке высоковольтного трансформатора напряжение, величина которого в K раз превосходит величину напряжения источника напряжения; K определяется добротностью последовательного контура. Это позволяет значительно повысить мощность колебаний в высоковольтном трансформаторе за счет увеличения амплитуды колебаний. Повышение мощности колебаний способствует повышению степени ионизации электродугового промежутка, возбуждению и стабилизации горения дуги. The essence of the invention lies in the fact that the device generates a voltage in the primary winding of a high voltage transformer, the value of which is K times greater than the voltage source voltage; K is determined by the quality factor of the serial circuit. This allows you to significantly increase the oscillation power in the high voltage transformer by increasing the amplitude of the oscillations. An increase in the oscillation power helps to increase the degree of ionization of the electric arc gap, excitation and stabilization of arc burning.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для возбуждения и стабилизации горения сварочной дуги; на фиг. 2 - временная диаграмма функционирования устройства согласно фиг. 1,
где
U(wt) - напряжение ударного возбуждения;
V(wt) - переменное напряжение;
α - амплитуда резонанса напряжений; (фаза основной гармоники ψ равна нулю).
In FIG. 1 is a functional diagram of a device for exciting and stabilizing the combustion of a welding arc; in FIG. 2 is a timing diagram of the operation of the device of FIG. one,
Where
U (wt) is the shock excitation voltage;
V (wt) is the alternating voltage;
α is the amplitude of the voltage resonance; (the phase of the fundamental harmonic ψ is zero).

На фиг. 3 представлен фрагмент диаграммы напряжения ударного возбуждения контуров согласно фиг. 1 (в точках А и Б показана последовательность резонансов); на фиг. 4 - временная диаграмма функционирования устройства согласно фиг. 1 с регулированием напряжения ударного возбуждения по фазе; на фиг. 5 представлена электрическая принципиальная схема примера конкретного исполнения устройства согласно фиг. 1. In FIG. 3 is a fragment of a shock excitation voltage diagram of the circuits of FIG. 1 (a sequence of resonances is shown at points A and B); in FIG. 4 is a timing diagram of the operation of the device of FIG. 1 with phase shock voltage regulation; in FIG. 5 is an electrical circuit diagram of an example of a specific embodiment of the device according to FIG. one.

Представленная на фиг. 1 функциональная схема устройства содержит входной 1 трансформатор, первичная обмотка которого подключена через регулятор 2 тока к входным клеммам устройства. Второй выход регулятора тока через ограничительный 3 элемент и импульсный 4 трансформатор подключен к управляющему электроду симметричного 5 тиристорного коммутатора. Последовательно включенные дроссель 6, накопительный 7 элемент и параллельно включенные высоковольтный 8 трансформатор и второй накопительный 9 элемент образуют соответственно последовательный и параллельный колебательные контуры, подключенные через высоковольтный 8 трансформатор к электродуговому 10 промежутку. Presented in FIG. 1, a functional diagram of the device contains an input 1 transformer, the primary winding of which is connected through a current regulator 2 to the input terminals of the device. The second output of the current regulator through a limiting 3 element and a pulse 4 transformer is connected to the control electrode of the symmetric 5 thyristor switch. Serially connected inductor 6, accumulator 7 element and parallel connected high-voltage 8 transformer and second accumulator 9 element form respectively serial and parallel oscillatory circuits connected through high-voltage 8 transformer to electric arc 10 gap.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Входной трансформатор 1 для питания сварочной дуги формирует переменное напряжение холостого хода 50 - 70 В. Для устойчивого горения дуги при таком напряжении холостого хода входного трансформатора минимальный сварочный ток должен быть 60 - 100 А [4]. В этом случае входной трансформатор должен выдавать мощность в сварочную цепь 3500 - 7000 Вт. При сварке конструкций из тонколистовных металлов толщиной 0,5 - 1,5 мм электродуговой сваркой ток должен быть от 30 до 40 А с целью исключения теплового прожега металла. Такой сварочный ток может применяться, в частности, для сварки автомобильного металла. Но при токах 30 - 40 А энергии на дуговом промежутке для устойчивого горения дуги недостаточно. The input transformer 1 for supplying the welding arc generates an alternating open circuit voltage of 50–70 V. For stable arc burning at such an open circuit voltage of the input transformer, the minimum welding current must be 60–100 A [4]. In this case, the input transformer should provide power to the welding circuit 3500 - 7000 watts. When welding structures of sheet metals with a thickness of 0.5 - 1.5 mm by electric arc welding, the current should be from 30 to 40 A in order to avoid thermal burn-through of the metal. Such a welding current can be used, in particular, for welding automotive metal. But at currents of 30 - 40 A, the energy in the arc gap is not enough for stable arc burning.

С целью возбуждения и стабильного горения дуги переменного тока высоковольтный трансформатор, включенный последовательно со вторичной обмоткой входного трансформатора в сварочную цепь, формирует с началом подачи сварочного тока к дуговому промежутку высоковольтные импульсы амплитудой 4 - 8 кВ, полярностью, одинаковой с полярностью каждой полуволны переменного выходного напряжения входного трансформатора. For the purpose of excitation and stable burning of an alternating current arc, a high-voltage transformer connected in series with the secondary winding of the input transformer to the welding circuit generates, at the beginning of the supply of the welding current to the arc gap, high-voltage pulses with an amplitude of 4-8 kV, polarity identical to the polarity of each half-wave of the alternating output voltage input transformer.

К входным клеммам устройства подают переменное напряжение. Это переменное напряжение поступает на входной 1 трансформатор, регулятор 2 тока и на последовательно включенные последовательный и параллельный колебательные контуры, состоящие из дросселя 6, накопительных элементов 7 и 9 и высоковольтного трансформатора 8. An alternating voltage is applied to the input terminals of the device. This alternating voltage is supplied to input transformer 1, current regulator 2, and to series and parallel oscillatory circuits consisting of inductor 6, storage elements 7 and 9, and high-voltage transformer 8.

Регулятор 2 тока представляет фазосдвигающее устройство, которое с каждой полуволной переменного напряжения одновременно с подключением входного 1 трансформатора к переменному напряжению формирует через ограничительный 3 элемент и импульсный 4 трансформатор запускающий импульс на управляющий электрод симметричного 5 тиристорного коммутатора. При этом переменное напряжение на емкостном делителе последовательного колебательного контура, а именно на накопительных элементах 7, 9, делится пропорционально их емкостям, которое потом участвует в формировании напряжения ударного напряжения. The current regulator 2 represents a phase-shifting device, which, with each half-wave alternating voltage connected to the input 1 transformer to the alternating voltage, generates a triggering pulse to the control electrode of the symmetric 5 thyristor switch through a limiting 3 element and a pulse 4 transformer. In this case, the alternating voltage at the capacitive divider of the series oscillatory circuit, namely at the storage elements 7, 9, is divided in proportion to their capacities, which then participates in the formation of the voltage of the shock voltage.

Через управляемый симметричный 5 тиристорный коммутатор в цепи параллельного колебательного контура, состоящего из высоковольтного трансформатора 8 и накопительного элемента 9, формируют ударное возбуждение контура. В результате этого в колебательных контурах формируется напряжение ударного возбуждения U(wt) согласно диаграмме фиг. 2 сложной формы и широким спектральным составом, аналитическое выражение которого соответствует зависимости в виде ряда Фурье

Figure 00000002

где
A - амплитуда переменного напряжения;
w - круговая частота основной гармоники;
n - номер гармоники;
α - амплитуда резонанса напряжения;
ψ - фаза основной гармоники
Зависимость согласно уравнению (1) можно представить в виде суммы двух функций:
- первая функция - косинусоида
V(wt) = ACos(wt),
есть напряжение, поданное от источника переменного напряжения и прошедшее через емкостной делитель;
вторая - биполярная последовательность прямоугольных импульсов с периодом, равным периоду косинусоиды, и аналитически представляема рядом Фурье, как
Figure 00000003
,
где
α - амплитуда прямоугольных импульсов.Through a controlled symmetric 5 thyristor switch in a circuit of a parallel oscillatory circuit, consisting of a high-voltage transformer 8 and a storage element 9, shock excitation of the circuit is formed. As a result of this, shock excitation voltage U (wt) is formed in the oscillatory circuits according to the diagram of FIG. 2 of complex shape and wide spectral composition, the analytical expression of which corresponds to the dependence in the form of a Fourier series
Figure 00000002

Where
A is the amplitude of the alternating voltage;
w is the circular frequency of the fundamental;
n is the number of harmonics;
α is the amplitude of the voltage resonance;
ψ - phase of the fundamental harmonic
The dependence according to equation (1) can be represented as the sum of two functions:
- first function - cosine
V (wt) = ACos (wt),
there is voltage supplied from an alternating voltage source and passed through a capacitive divider;
the second is a bipolar sequence of rectangular pulses with a period equal to the period of the cosine wave, and is analytically represented by the Fourier series, as
Figure 00000003
,
Where
α is the amplitude of the rectangular pulses.

На вновь образованных гармониках в результате ударного возбуждения колебаний формируется последовательность резонансов, причем сначала осуществляется резонанс токов, так как в параллельном контуре установлен управляемый ключ, соответственно есть путь для прохождения постоянного тока. Затем осуществляется резонанс напряжений в последовательном контуре, состоящем из дросселя 6 и накопительных элементов 7 и 9. At the newly formed harmonics, a sequence of resonances is formed as a result of shock excitation of the oscillations, and the currents resonance is first carried out, since a controlled switch is installed in the parallel circuit, respectively, there is a way for direct current to pass through. Then the voltage resonance is carried out in a series circuit consisting of a reactor 6 and storage elements 7 and 9.

Согласно фиг. 2 отрезок AB напряжения U(wt) соответствует резонансу токов, а отрезок BC - резонансу напряжений. Далее кривая CA' (часть косинусоиды) пропорциональна приложению переменного напряжения к последовательно включенным контурам. А отрезки A'B' и B'C' соответствуют аналогично вышеописанным процессам. According to FIG. 2, the segment AB of the voltage U (wt) corresponds to the resonance of the currents, and the segment BC to the resonance of the voltages. Further, the curve CA '(part of the cosine wave) is proportional to the application of alternating voltage to the series-connected circuits. And the segments A'B 'and B'C' correspond similarly to the above processes.

На фиг. 3 представлен фрагмент диаграммы напряжения ударного возбуждения контуров согласно фиг. 1, показывающий последовательность резонансов. In FIG. 3 is a fragment of a shock excitation voltage diagram of the circuits of FIG. 1 showing a sequence of resonances.

От точки A до точки B затухающая косинусоида характеризует резонанс токов в параллельном контуре, осуществляемый с частотой f1. Причем резонанс токов осуществляется на гармонике, образованной в результате ударного возбуждения контуров, частота которой близка к собственной частоте параллельного контура.From point A to point B, a damped cosine curve characterizes the resonance of currents in a parallel circuit, carried out with a frequency f 1 . Moreover, the resonance of the currents is carried out at the harmonic formed as a result of shock excitation of the circuits, the frequency of which is close to the natural frequency of the parallel circuit.

Figure 00000004
,
где
L8 - индуктивность высоковольтного трансформатора;
C9 - емкость накопительного элемента 9.
Figure 00000004
,
Where
L 8 - inductance of a high voltage transformer;
C 9 - the capacity of the storage element 9.

Декремент затухания колебаний определяется потерями в контуре, в основном временем закрытия управляющего ключа τз . После окончания резонанса токов начинается резонанс напряжений в последовательном колебательном контуре. От т. B до т. C затухающая косинусоида характеризует резонанс напряжений, осуществляемый с частотой f2. Причем смещение по оси ординат на величину α характеризует амплитуду колебательного процесса и определяется параметрами элементов колебательного контура. Резонанс напряжений осуществляется на гармонике, образованной при ударном возбуждении контура, частота которой близка к собственной частоте последовательного колебательного контура.The damping decrement is determined by the losses in the circuit, mainly the closing time of the control key τ s . After the end of the resonance of the currents, the resonance of the voltages in the series oscillatory circuit begins. From point B to point C, the damped cosine characterizes the resonance of the stresses, carried out with a frequency f 2 . Moreover, the shift along the ordinate axis by the value of α characterizes the amplitude of the oscillatory process and is determined by the parameters of the elements of the oscillatory circuit. The resonance of the voltages is carried out at the harmonic formed during shock excitation of the circuit, the frequency of which is close to the natural frequency of the sequential oscillatory circuit.

Figure 00000005

где
L6 - индуктивность дросселя 6;
C7, C9 - емкости накопительных элементов.
Figure 00000005

Where
L 6 - inductance of the inductor 6;
C 7 , C 9 - capacity storage elements.

Декремент затухания колебаний определяется потерями в последовательном контуре. The damping decrement is determined by losses in the series circuit.

Изменяя параметры колебательных контуров, изменяются частоты, на которых осуществляется последовательность резонансов. При этом добротность контуров можно довести до 100 единиц и выше. By changing the parameters of the oscillatory circuits, the frequencies at which the resonance sequence is carried out change. In this case, the quality factor of the contours can be brought up to 100 units and higher.

Таким образом в результате последовательности резонансов, протекающих в контурах, со вторичной обмотки высоковольтного трансформатора 8 мощные высоковольтные импульсы подаются к электродуговому промежутку 10, причем одновременно с подачей напряжения питания дуги со вторичной обмотки входного трансформатора. Тем самым обеспечиваются возбуждение и стабилизация горения дуги. Thus, as a result of a sequence of resonances flowing in the circuits from the secondary winding of the high voltage transformer 8, high-voltage high-voltage pulses are supplied to the electric arc gap 10, and simultaneously with the supply voltage of the arc from the secondary winding of the input transformer. This ensures the excitation and stabilization of the burning of the arc.

На фиг. 4 представлена временная диаграмма функционирования устройства согласно фиг. 1 с регулированием величины напряжения ударного возбуждения по фазе. In FIG. 4 is a timing diagram of the operation of the device of FIG. 1 with the regulation of the magnitude of the voltage of the shock excitation in phase.

Согласно фиг. 4 форма напряжения ударного возбуждения MNEO соответствует аналитической зависимости согласно уравнению (1) (фаза ψ = 0) и обеспечивает формирование максимального напряжения ударного возбуждения. При смещении основной гармоники влево на фазу ψ форма напряжения ударного возбуждения приобретает вид кривой, обозначенной 1 MNKO, (согласно фиг. 4) и соответствует уравнению (1) общего случая (когда фаза ψ ≠ 0 ). При этом напряжение, формируемое при резонансе токов и прикладываемое к первичной обмотке высоковольтного трансформатора, уменьшается пропорционально фазовому сдвигу и соответственно равно OK. Напряжение, формируемое при резонансе напряжений, остается неизменным. According to FIG. 4, the shape of the shock excitation voltage MNEO corresponds to the analytical dependence according to equation (1) (phase ψ = 0) and ensures the formation of the maximum shock excitation voltage. When the fundamental harmonic is shifted to the left by the ψ phase, the shape of the shock excitation voltage takes the form of a curve denoted by 1 MNKO (according to Fig. 4) and corresponds to equation (1) of the general case (when the phase ψ ≠ 0). In this case, the voltage generated by the resonance of the currents and applied to the primary winding of the high-voltage transformer decreases in proportion to the phase shift and, accordingly, is equal to OK. The voltage generated during voltage resonance remains unchanged.

При сдвиге основной гармоники на 90o форма напряжения ударного возбуждения приобретает вид согласно кривой 2 MNLO и аналитически выражается как

Figure 00000006

При этом напряжение, формируемое при резонансе токов, уменьшается до величины OL.When the fundamental harmonic is shifted by 90 °, the shape of the shock excitation voltage takes the form according to curve 2 of MNLO and is analytically expressed as
Figure 00000006

In this case, the voltage generated by the resonance of the currents decreases to the value of OL.

Из фиг. 4 и вышеописанного следует, что посредством регулятора 2 тока, обеспечивающего фазовый сдвиг запускающих импульсов относительно переменного напряжения, можно регулировать величину напряжения ударного возбуждения, соответственно мощность высоковольтных запускающих импульсов на дуговом промежутке. From FIG. 4 and the above, it follows that by means of a current regulator 2 providing a phase shift of the triggering pulses with respect to the alternating voltage, it is possible to control the magnitude of the shock excitation voltage, respectively, the power of the high voltage triggering pulses in the arc gap.

На фиг. 5 представлена электрическая принципиальная схема примера исполнения устройства согласно фиг. 1, в котором импульсный 4 трансформатор выполнен на ферритовом сердечнике, дроссель 6 - без сердечника, накопительные 7 и 9 элементы - конденсаторы, высоковольтный трансформатор 8 выполнен также без сердечника. Регулятор 2 тока, представляющий фазосдвигающее устройство, выполнен в виде последовательно соединенных резистора 11, потенциометра 12 и конденсатора 13. Средняя точка между конденсатором 13 и потенциометром 12 через симметричный динистор 14 соединена с управляющим электродом симметричного тиристорного коммутатора 15, который подключает входной 1 трансформатор к сети переменного напряжения. In FIG. 5 is an electrical circuit diagram of an example embodiment of the device of FIG. 1, in which the pulse 4 transformer is made on a ferrite core, the inductor 6 is coreless, the storage elements 7 and 9 are capacitors, and the high-voltage transformer 8 is also coreless. The current regulator 2, representing the phase-shifting device, is made in the form of a series-connected resistor 11, a potentiometer 12 and a capacitor 13. The midpoint between the capacitor 13 and the potentiometer 12 is connected through a symmetric dinistor 14 to the control electrode of the symmetric thyristor switch 15, which connects the input transformer 1 to the network AC voltage.

Устройство согласно фиг. 5 работает следующим образом. The device according to FIG. 5 works as follows.

Напряжение 220 В частоты 50 Гц подается на входные клеммы устройства, от которых запитываются последовательно включенные колебательные контуры и регулятор 2 тока. Последний через фазосдвигающую цепь, состоящую из резисторов 11, 12, конденсатора 13 и через симметричный 14 динистор, формирует запускающие импульсы на управляющие электроды симметричных 5, 15 тиристорных коммутаторов в каждый полупериод переменного напряжения. Переменное напряжение на емкостных делителях C6 и C7 последовательно включенных колебательных контуров делится согласно их емкостям и затем участвуют в формировании напряжения ударного возбуждения.A voltage of 220 V at a frequency of 50 Hz is supplied to the input terminals of the device, from which the series-connected oscillatory circuits and the current regulator 2 are fed. The latter through the phase-shifting circuit, consisting of resistors 11, 12, the capacitor 13 and through the symmetrical 14 dynistor, generates the triggering pulses to the control electrodes of the symmetric 5, 15 thyristor switches in each half-period of alternating voltage. The alternating voltage on the capacitive dividers C 6 and C 7 of the series-connected oscillatory circuits is divided according to their capacitances and then participate in the formation of the shock excitation voltage.

Через тиристорный 5 коммутатор запускается последовательность резонансов, которые протекают в параллельном контуре (высоковольтный 8 трансформатор и конденсатор 9) и в последовательном контуре (дроссель 6 и конденсаторы 7 и 9) для формирования высоковольтных запускающих импульсов на дуговом промежутке. Также одновременно подается через входной 1 трансформатор напряжение питания на дуговой промежуток. Through the thyristor 5 switch, a series of resonances is launched, which flow in a parallel circuit (high-voltage transformer 8 and capacitor 9) and in a series circuit (inductor 6 and capacitors 7 and 9) to form high-voltage trigger pulses in the arc gap. Also simultaneously supplied through the input 1 transformer is the supply voltage to the arc gap.

На фиг. 5 указаны начала обмоток трансформаторов, которые обеспечивают совпадение полярностей напряжения питания дуги и напряжения высоковольтных импульсов. Это совпадение полярностей обеспечивает стабильность возбуждения и горения дуги особенно на малых токах. In FIG. 5 shows the beginning of the transformer windings, which ensure the coincidence of the polarities of the arc supply voltage and the voltage of high voltage pulses. This coincidence of polarities ensures the stability of the excitation and combustion of the arc, especially at low currents.

Импульсный трансформатор предназначен для согласования сдвига фаз между напряжением регулятора 2 тока и напряжением высоковольтного 8 трансформатора. The pulse transformer is designed to coordinate the phase shift between the voltage of the current regulator 2 and the voltage of the high voltage 8 transformer.

Регулированием потенциометра 12 регулятора 2 тока обеспечивается установка мощности источника питания на дуговом промежутке и величины напряжения высоковольтных импульсов. By adjusting the potentiometer 12 of the current regulator 2, the power of the power source in the arc gap and the voltage value of the high voltage pulses are set.

При изготовлении и испытании лабораторного образца сварочного аппарата в качестве ключа, управляющего ударным возбуждением контуров, был использован симметричный тиристорный коммутатор ТС132-50-12. Он обеспечивал коммутацию напряжения в первичной цепи высоковольтного трансформатора до 1,6 - 2,0 кВ. Эта дало возможность повысить амплитуду возбуждающих импульсов до 8 кВ. In the manufacture and testing of a laboratory sample of the welding machine, the symmetric thyristor switch TC132-50-12 was used as the key that controls the shock excitation of the circuits. It provided voltage switching in the primary circuit of a high-voltage transformer up to 1.6 - 2.0 kV. This made it possible to increase the amplitude of the exciting pulses to 8 kV.

Положительный эффект изобретения заключается в том, что устройство одновременно с подачей питания к электродуговому промежутку формирует в цепи первичной обмотки высоковольтного трансформатора напряжение, амплитуда которого в несколько раз превышает величину переменного напряжения источника питания. Это позволило значительно повысить мощность высоковольтных импульсов, соответственно степень ионизации электродугового промежутка. The positive effect of the invention lies in the fact that the device simultaneously with the supply of power to the electric arc gap generates a voltage in the primary circuit of the high-voltage transformer, the amplitude of which is several times higher than the value of the alternating voltage of the power source. This made it possible to significantly increase the power of high voltage pulses, respectively, the degree of ionization of the electric arc gap.

Улучшенные условия возбуждения и стабилизации горения дуги позволят на более качественном уровне проводить сварочные работы. Improved conditions for the excitation and stabilization of arc burning will allow welding to be carried out at a higher level.

Claims (1)

Устройство возбуждения и стабилизации горения сварочной дуги, содержащее входной трансформатор, начало первичной обмотки которого соединено с первой входной клеммой устройства, а начало вторичной обмотки входного трансформатора подключено к первой выходной клемме устройства, первый вывод первого накопительного элемента подключен к началу первичной обмотки высоковольтного трансформатора, конец первичной обмотки которого подключен к первому выводу тиристорного коммутатора, второй вывод которого подключен к началам первичной и вторичной обмоток импульсного трансформатора, конец первичной обмотки которого подключен к одному из выводов ограничительного элемента, отличающееся тем, что в него введены регулятор тока, дроссель и второй накопительный элемент, а тиристорный коммутатор выполнен симметричным, а первая входная клемма устройства подключена к первому входу регулятора тока, второй вход которого подключен к концу первичной обмотки входного трансформатора, конец вторичной обмотки которого подключен к началу вторичной обмотки высоковольтного трансформатора, конец вторичной обмотки которого подключен к второй выходной клемме устройства, вторая входная клемма которого подключена к началу первичной обмотки импульсного трансформатора и к первому выходу регулятора тока, второй выход которого подключен к другому выводу ограничительного элемента, а конец вторичной обмотки импульсного трансформатора подключен к управляющему электроду симметричного тиристорного коммутатора, начало вторичной обмотки импульсного трансформатора подключено к второму выводу первого накопительного элемента, первый вывод которого через последовательно соединенные второй накопительный элемент и дроссель подключен к первой входной клемме устройства. Excitation and stabilization device for burning a welding arc containing an input transformer, the beginning of the primary winding of which is connected to the first input terminal of the device, and the beginning of the secondary winding of the input transformer is connected to the first output terminal of the device, the first output of the first storage element is connected to the beginning of the primary winding of the high voltage transformer, end the primary winding of which is connected to the first output of the thyristor switch, the second output of which is connected to the beginnings of the primary and second the secondary windings of a pulse transformer, the end of the primary winding of which is connected to one of the terminals of the limiting element, characterized in that a current regulator, a choke and a second storage element are introduced into it, and the thyristor switch is symmetrical, and the first input terminal of the device is connected to the first input of the current regulator the second input of which is connected to the end of the primary winding of the input transformer, the end of the secondary winding of which is connected to the beginning of the secondary winding of the high voltage transformer, the end of the secondary winding of which is connected to the second output terminal of the device, the second input terminal of which is connected to the beginning of the primary winding of the pulse transformer and to the first output of the current regulator, the second output of which is connected to the other output of the limiting element, and the end of the secondary winding of the pulse transformer is connected to the control electrode of the symmetric thyristor switch, the beginning of the secondary winding of a pulse transformer is connected to the second output of the first storage element, the first whose output terminal is connected in series through a second storage element and a choke to the first input terminal of the device.
RU96122281A 1996-11-21 1996-11-21 Device for excitation and stabilization of burning of welding arc RU2106944C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96122281A RU2106944C1 (en) 1996-11-21 1996-11-21 Device for excitation and stabilization of burning of welding arc

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96122281A RU2106944C1 (en) 1996-11-21 1996-11-21 Device for excitation and stabilization of burning of welding arc

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2106944C1 true RU2106944C1 (en) 1998-03-20
RU96122281A RU96122281A (en) 1998-06-20

Family

ID=20187448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96122281A RU2106944C1 (en) 1996-11-21 1996-11-21 Device for excitation and stabilization of burning of welding arc

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2106944C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2189891C2 (en) * 2000-08-21 2002-09-27 Агунов Александр Викторович Welding arc ac supply source
MD2237B2 (en) * 2001-06-15 2003-08-31 ЦЕНТЕР Елена Device for welding of non-rotating joints
RU2412031C1 (en) * 2009-09-03 2011-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" Device for electric arc welding
CN109344434A (en) * 2018-08-27 2019-02-15 南方电网科学研究院有限责任公司 Arc simulation method, device, equipment and medium based on harmonic conditions

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1346366A1 (en) * 1985-06-17 1987-10-23 Брянский Институт Транспортного Машиностроения Apparatus for exciting and stabilizing the arcing of welded arc
SU1426719A1 (en) * 1987-04-09 1988-09-30 Брянский Институт Транспортного Машиностроения Exciter/stabilizer of welding arc
PL270986A1 (en) * 1988-03-02 1989-09-04 Politechnika Szczecinska High-voltage generator for contactless initiation of welding arc

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1346366A1 (en) * 1985-06-17 1987-10-23 Брянский Институт Транспортного Машиностроения Apparatus for exciting and stabilizing the arcing of welded arc
SU1426719A1 (en) * 1987-04-09 1988-09-30 Брянский Институт Транспортного Машиностроения Exciter/stabilizer of welding arc
PL270986A1 (en) * 1988-03-02 1989-09-04 Politechnika Szczecinska High-voltage generator for contactless initiation of welding arc

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2189891C2 (en) * 2000-08-21 2002-09-27 Агунов Александр Викторович Welding arc ac supply source
MD2237B2 (en) * 2001-06-15 2003-08-31 ЦЕНТЕР Елена Device for welding of non-rotating joints
RU2412031C1 (en) * 2009-09-03 2011-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" Device for electric arc welding
CN109344434A (en) * 2018-08-27 2019-02-15 南方电网科学研究院有限责任公司 Arc simulation method, device, equipment and medium based on harmonic conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4240009A (en) Electronic ballast
FI71856C (en) Electric power source with constant power.
JPWO2012039035A1 (en) High frequency power supply
RU2106944C1 (en) Device for excitation and stabilization of burning of welding arc
FI75454B (en) VAEXELSTROEMSOMRIKTARE.
RU2127482C1 (en) Method and device for exciting oscillations in electric circuit
WO2005072020A1 (en) Discharge lamp operating device, illuminator and projector
RU2065344C1 (en) Method of excitation of ac welding arc and device for its accomplishment
RU2449868C2 (en) Thyristor power supply for arc welding
US3511996A (en) X-ray generator having means for preventing d.c. magnetization of the transformer core
RU96117342A (en) METHOD FOR EXCITING OSCILLATIONS IN ELECTRICAL CIRCUIT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU41227U1 (en) DEVICE FOR FORMING AN ARC DISCHARGE
RU2283210C2 (en) Arc ac-welding apparatus
RU2173618C2 (en) Apparatus for exciting alternating electric current arc
RU2066606C1 (en) Power supply source for arc welding
RU2441733C1 (en) Thyristor transformer for arc welding
RU2062685C1 (en) Apparatus for alternative-current welding
RU2801384C1 (en) Welding machine
RU2138843C1 (en) Electric arc process voltage control device
JPH0344872B2 (en)
RU2249497C1 (en) Ac-welding apparatus
RU2284884C2 (en) Power source of arc welding
SU1056529A1 (en) Device for plasma-arc cutting
RU2113950C1 (en) Arc welding power supply
SU32074A1 (en) A method for stabilizing an AC arc, especially during electric welding