[go: up one dir, main page]

RU2498885C2 - Method of welding current pulse generation and device to this end - Google Patents

Method of welding current pulse generation and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2498885C2
RU2498885C2 RU2012105748/02A RU2012105748A RU2498885C2 RU 2498885 C2 RU2498885 C2 RU 2498885C2 RU 2012105748/02 A RU2012105748/02 A RU 2012105748/02A RU 2012105748 A RU2012105748 A RU 2012105748A RU 2498885 C2 RU2498885 C2 RU 2498885C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
welding
matching transformer
electrode
switch
Prior art date
Application number
RU2012105748/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012105748A (en
Inventor
Сергей Михайлович Анпилов
Виктор Михайлович Шигин
Original Assignee
Сергей Михайлович Анпилов
Виктор Михайлович Шигин
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 Сергей Михайлович Анпилов, Виктор Михайлович Шигин filed Critical Сергей Михайлович Анпилов
Priority to RU2012105748/02A priority Critical patent/RU2498885C2/en
Priority to PCT/RU2012/000464 priority patent/WO2013122503A1/en
Publication of RU2012105748A publication Critical patent/RU2012105748A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2498885C2 publication Critical patent/RU2498885C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/09Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B23K9/092Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits characterised by the shape of the pulses produced
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/23Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to welding and may be used for automatic gas-metal arc welding and welding of aluminium by consumable electrode using alternating current rectangular pulse asymmetric in amplitude. Welding current source with internal inductance is used. To generate current pulse, reduced is inductance of welding circuit composed by secondary of matching transformer, electrode, arc space and article by changing matching transformer transformation factor.
EFFECT: decreased pulse current of supply circuit, expanded operating performances.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к сварочному производству, в частности к технологии и оборудованию для дуговой сварки металлов и их сплавов и может быть использовано для автоматической сварки в среде защитных газов и для сварки алюминия и его сплавов неплавящимся электродом в среде защитных газов асимметричными по амплитуде импульсами переменного тока прямоугольной формы.The invention relates to the field of engineering, namely to welding production, in particular to technology and equipment for the arc welding of metals and their alloys and can be used for automatic welding in a protective gas environment and for welding aluminum and its alloys with a non-consumable electrode in an asymmetric protective gas environment in amplitude by rectangular AC pulses.

Известен способ возбуждения дуги при автоматической сварке в среде защитных газов (Сатиров Х.Н., Дюргеров Н.Г. и Морозкин И.С. «Зажигание сварочной дуги», ГЕФЕСТ, Ростов-на-Дону, 1999 г., стр.88-93, «Источники питания для сварки» В.С. Милютин, М.П. Шалимов, С.М. Шанчуров, М.: «Айрис-пресс», 2007 г., стр.55-56), при котором после касания электродом изделия расплавление электрода и образование дугового промежутка достигают сварочным источником тока с жесткой внешней характеристикой при минимально возможной индуктивности сварочной цепи и самого источника, обеспечивающим формирование пускового импульса тока с производной нарастания тока выше критического значения.A known method of arc excitation during automatic welding in a protective gas environment (Satirov H.N., Dyurgerov N.G. and Morozkin I.S. “Ignition of a welding arc”, GEFEST, Rostov-on-Don, 1999, p. 88 -93, “Power sources for welding” V.S. Milyutin, M.P. Shalimov, S.M.Shanchurov, M .: “Iris-press”, 2007, p. 55-56), after which touches by the electrode of the product, the melting of the electrode and the formation of the arc gap reach the welding current source with a rigid external characteristic with the minimum possible inductance of the welding circuit and the source itself, both sintering the formation of a starting current pulse with the derivative of the current rise above a critical value.

Недостатком данного способа является низкая динамическая устойчивость горения дуги в установившемся режиме и большой пусковой ток, потребляемый сварочным источником тока из питающей сети.The disadvantage of this method is the low dynamic stability of arc burning in steady state and the high starting current consumed by the welding current source from the mains.

Известен способ ручного и автоматического регулирования индуктивности сварочных дросселей (Сатиров Х.Н., Дюргеров Н.Г. и Морозкин И.С. «Зажигание сварочной дуги»: ГЕФЕСТ, Ростов-на-Дону, 1999 г., стр.119-126), принятое заявителем за прототип, по которому в сварочную цепь с источником тока с жесткой внешней характеристикой и малой собственной индуктивностью включают последовательно регулируемый дроссель, обеспечивающий малую индуктивность сварочной цепи в момент зажигания дуги и большую в установившемся режиме сварки.A known method of manual and automatic control of the inductance of welding chokes (Satirov H.N., Dyurgerov N.G. and Morozkin I.S. “Ignition of the welding arc”: GEFEST, Rostov-on-Don, 1999, pp. 119-126 ) adopted by the applicant as a prototype, according to which a sequentially adjustable inductor is included in a welding circuit with a current source with a rigid external characteristic and low self-inductance, providing a small inductance of the welding circuit at the moment of arc ignition and a large in steady state welding mode.

Недостатком данного способа является большая масса и трудоемкость изготовления регулируемой индуктивности, а также наличие импульса тока из сети.The disadvantage of this method is the large mass and the complexity of manufacturing an adjustable inductance, as well as the presence of a current pulse from the network.

Известно устройство («Источники питания для сварки» В.С. Милютин, М.П. Шалимов, С.М. Шанчуров, М.: «Айрис-пресс», 2007 г., стр.229-233), содержащее входной выпрямитель, низкочастотный фильтр, инвертор на двух транзисторах, согласующий трансформатор, вторичная обмотка которого через выходной выпрямитель и высокочастотный фильтр соединена с нагрузкой.A device is known ("Power sources for welding" V.S. Milyutin, M.P. Shalimov, S.M. Shanchurov, M .: "Iris-press", 2007, p.229-233), containing an input rectifier , a low-pass filter, an inverter with two transistors, a matching transformer, the secondary winding of which is connected to the load through an output rectifier and a high-pass filter.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность низкочастотного фильтра по подавлению импульса тока из сети и необходимость применения высокочастотного фильтра для повышения динамической устойчивости дуги в установившемся режиме.The disadvantage of this device is the low efficiency of the low-pass filter to suppress the current pulse from the network and the need to use a high-pass filter to increase the dynamic stability of the arc in steady state.

Известно устройство по заявке на изобретение №2011130042, кл. B23K 9/06, 9/067, 2011 г., принятое заявителем за прототип, состоящее из управляемого выпрямителя и индуктивного фильтра, образующими источник тока с жесткой характеристикой и большой внутренней индуктивностью, транзисторного инвертора, трансформатора с обмотками первичной и вторичной, электрода и изделия, образующими дуговой промежуток, датчиков тока первичной и вторичной обмоток трансформатора и блока управления инвертором,A device is known according to the application for the invention No. 20111130042, class. B23K 9/06, 9/067, 2011, adopted by the applicant for the prototype, consisting of a controlled rectifier and an inductive filter, forming a current source with a rigid characteristic and large internal inductance, a transistor inverter, a transformer with primary and secondary windings, an electrode and a product forming an arc gap, current sensors of the primary and secondary windings of the transformer and the inverter control unit,

Недостатком устройства является недостаточное быстродействие и наличие импульса тока из сети.The disadvantage of this device is the lack of speed and the presence of a current pulse from the network.

Технической задачей изобретения является формирование импульса сварочного тока в нагрузке при снижении импульсного тока из питающей сети, расширение функциональных возможностей и упрощение устройства.An object of the invention is the formation of a pulse of the welding current in the load while reducing the pulse current from the supply network, expanding the functionality and simplifying the device.

Поставленная техническая задача решается тем, что источник тока с большой собственной индуктивностью подключают к питающей сети, а уменьшение индуктивности сварочной цепи для формирования импульса тока осуществляют путем изменения коэффициента трансформации согласующего трансформатора конвертора.The stated technical problem is solved in that the current source with a large intrinsic inductance is connected to the supply network, and the inductance of the welding circuit to form a current pulse is reduced by changing the transformation coefficient of the matching transformer of the converter.

Кроме того, устройство снабжено дополнительно управляемыми ключами, образующими переключатель коэффициента трансформации согласующего трансформатора, датчиком напряжения сварочной цепи, узлами задания порога переключения по напряжению и току нагрузки, узлами сравнения напряжения и тока с релейной характеристикой и логическим устройством, причем первичная обмотка согласующего трансформатора образована из четного числа обмоток, соединенных последовательно, согласно и симметрично относительно средней точки первичной обмотки, начало и конец первичной обмотки соединены с коллекторами транзисторов инвертора, эмиттеры которых соединены со вторым выводом управляемого выпрямителя, первый вывод которого через индуктивность связан с первыми выводами управляемых ключей переключателя коэффициента трансформации согласующего трансформатора, а вторые выводы управляемых ключей соединены с общими точками обмоток первичной обмотки согласующего трансформатора, входы датчика напряжения соединены с электродом и изделием, выход датчика напряжения и выход датчика тока соединены с первыми входами узлов сравнения с релейной характеристикой, вторые входа которых соединены с узлами задания порога переключения по напряжению и току нагрузки соответственно, выходы узлов сравнения с релейной характеристикой соединены с первым и вторым входами логического устройства соответственно, третий вход логического устройства соединен с выходом узла управления инвертором, а выход логического устройства соединен со входом переключателя коэффициента трансформации согласующего трансформатора.In addition, the device is equipped with additionally controlled keys that form a switch of the transformation coefficient of the matching transformer, a voltage sensor for the welding circuit, nodes for setting the switching threshold for voltage and current load, nodes for comparing voltage and current with a relay characteristic and a logic device, and the primary winding of the matching transformer is formed from an even number of windings connected in series, according to and symmetrically with respect to the midpoint of the primary winding, o and the end of the primary winding are connected to the collectors of the inverter transistors, the emitters of which are connected to the second terminal of the controlled rectifier, the first terminal of which through inductance is connected to the first terminals of the controlled keys of the transformation coefficient switch of the matching transformer, and the second terminals of the controlled keys are connected to common points of the primary windings of the matching transformer, voltage sensor inputs are connected to the electrode and the product, voltage sensor output and current sensor output are connected are connected to the first inputs of the comparison nodes with a relay characteristic, the second inputs of which are connected to the nodes for setting the switching threshold for voltage and load current, respectively, the outputs of the comparison nodes with a relay characteristic are connected to the first and second inputs of the logic device, respectively, the third input of the logical device is connected to the output of the node control the inverter, and the output of the logic device is connected to the input of the transform coefficient switch of the matching transformer.

Кроме того, в сварочную цепь введен диодный выпрямитель и переключатель с двумя перекидными контактами, причем общий вывод первого перекидного контакта переключателя соединен с первым входом датчика напряжения сварочной цепи и электродом, общий вывод второго перекидного контакта переключателя соединен со вторым входом датчика напряжения сварочной цепи и через датчик тока связан с изделием, первые входы переключателя соединены с выводами вторичной обмотки согласующего трансформатора и входами диодного выпрямителя соответственно, вторые входы переключателя соединены с выходами диодного выпрямителя соответственно.In addition, a diode rectifier and a switch with two changeover contacts are introduced into the welding circuit, the common output of the first changeover contact of the switch being connected to the first input of the welding circuit voltage sensor and an electrode, the general output of the second changeover contact of the switch connected to the second input of the welding circuit voltage sensor and through a current sensor is connected to the product, the first inputs of the switch are connected to the terminals of the secondary winding of the matching transformer and the inputs of the diode rectifier, respectively, W Any inputs of the switch are connected to the outputs of the diode rectifier, respectively.

Технический результат изобретения выражается в снижении негативного влияния сварочного источника тока на питающую сеть при работе в импульсных режимах, универсальности и снижении трудоемкости изготовления.The technical result of the invention is expressed in reducing the negative impact of the welding current source on the supply network when operating in pulsed modes, versatility and reducing the complexity of manufacturing.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для формирования импульсов сварочного тока;Figure 1 shows a functional diagram of a device for generating pulses of a welding current;

на фиг.2 изображены эпюры модуля напряжения сварочной цепи, модуля тока нагрузки и входного тока по предлагаемому способу:figure 2 shows the diagrams of the voltage module of the welding circuit, the load current module and the input current according to the proposed method:

а) - формирование пускового тока;a) - formation of inrush current;

б) - управление переносом металла с технологическими короткими замыканиями;b) - control of metal transfer with technological short circuits;

в) - управление струйным переносом металла;c) - control of metal jet transport;

на фиг.3 изображены эпюры знакопеременных импульсов тока нагрузки и входного тока:figure 3 shows a plot of alternating pulses of the load current and the input current:

г) - асимметричные с постоянной составляющей тока обратной полярности;g) - asymmetric with a constant component of the current of reverse polarity;

д) - асимметричные с постоянной составляющей тока прямой полярности;d) - asymmetric with a constant component of current of direct polarity;

на фиг.4 - диодный выпрямитель и переключатель с двумя перекидными контактами.figure 4 - diode rectifier and switch with two changeover contacts.

Сущность способа формирования импульсов сварочного тока заключается в изменении коэффициента трансформации согласующего трансформатора. Ток вторичной обмотки согласующего трансформатора пропорционален, напряжение обратнопропорционально коэффициенту трансформации, а приведенная к вторичной обмотке индуктивность цепи первичной обмотки обратнопропорциональна квадрату коэффициента трансформации. На этапе сближения электрода с изделием устанавливают минимальный коэффициент трансформации согласующего трансформатора. Повышенное напряжение на вторичной обмотке обеспечивает условия для бесконтактного пробоя промежутка между электродом и изделием и образования искрового разряда, замыкающего сварочную цепь. После достижения током нагрузки некоторого не равного нулю значения устанавливают максимальный коэффициент трансформации согласующего трансформатора, чем достигают предельного значения производной тока нагрузки, обеспечивающей условия для расплавления металла электрода в контактной зоне и образования дугового промежутка, характеризующегося повышением напряжения. При достижении напряжением дуги заданного значения устанавливают среднее значение коэффициента трансформации согласующего трансформатора.The essence of the method of generating pulses of the welding current is to change the transformation coefficient of the matching transformer. The secondary winding current of the matching transformer is proportional, the voltage is inversely proportional to the transformation ratio, and the inductance of the primary winding circuit reduced to the secondary winding is inversely proportional to the square of the transformation coefficient. At the stage of approaching the electrode with the product, the minimum transformation coefficient of the matching transformer is set. The increased voltage on the secondary winding provides the conditions for non-contact breakdown of the gap between the electrode and the workpiece and the formation of a spark discharge that closes the welding circuit. After the load current reaches a certain non-zero value, the maximum transformation coefficient of the matching transformer is set, thereby reaching the limit value of the derivative of the load current, which provides conditions for the electrode metal to melt in the contact zone and the formation of an arc gap characterized by an increase in voltage. When the arc voltage reaches the set value, the average value of the transformation coefficient of the matching transformer is set.

Устройство для формирования импульсов сварочного тока (фиг.1) состоит из регулятора тока, например, управляемого выпрямителя 1, индуктивного фильтра 2, согласующего трансформатора 3, имеющего вторичную обмотку 4 и первичную обмотку 5, образованную обмотками 6, 7, 8, 9, включенными последовательно, согласно и симметрично относительно средней точки первичной обмотки, общие точки обмоток 6, 7, 8, 9 со вторыми выводами управляемых ключей 10, 11, 12, образующими переключатель коэффициента трансформации 13, первые выводы управляемых ключей 10, 11, 12 соединены между собой и через индуктивный фильтр 2 связаны с первым выводом управляемого выпрямителя 1, подключенного к источнику электрической энергии, второй вывод управляемого выпрямителя 1 соединен с эмиттерами транзисторов 14 и 15 инвертора 16, коллекторы транзисторов 14 и 15 соединены с началом и концом первичной обмотки 5 соответственно. Первый вывод вторичной обмотки 4 согласующего трансформатора 3 соединен с электродом 17 и первым входом датчика напряжения 18, а второй вывод соединен со вторым входом датчика напряжения 18 и через датчик тока 19 связан с изделием 20. Выходы датчика напряжения 19 и датчика тока 20 соединены с первыми входами узлов сравнения с релейной характеристикой соответственно по напряжению 21 и току 22, вторые входы которых подключены к узлам задания по напряжению 23 и току 24, выходы узлов сравнения 21 и 22 соединены соответственно с первым и вторым входами логического устройства 25, третий вход которого соединен со входом управления инвертором 16 и выходом узла управления инвертором 26, а выход логического устройства 25 соединен со входом управления переключателя коэффициента трансформации 13.A device for generating pulses of the welding current (Fig. 1) consists of a current regulator, for example, a controlled rectifier 1, an inductive filter 2, a matching transformer 3, having a secondary winding 4 and a primary winding 5 formed by windings 6, 7, 8, 9, included sequentially, according to and symmetrically with respect to the midpoint of the primary winding, the common points of the windings 6, 7, 8, 9 with the second terminals of the controlled keys 10, 11, 12, forming a transformation coefficient switch 13, the first terminals of the controlled keys 10, 11, 12 are connected m I wait by myself and are connected through an inductive filter 2 to the first output of the controlled rectifier 1 connected to an electric energy source, the second output of the controlled rectifier 1 is connected to the emitters of transistors 14 and 15 of the inverter 16, the collectors of transistors 14 and 15 are connected to the beginning and end of the primary winding 5, respectively . The first output of the secondary winding 4 of the matching transformer 3 is connected to the electrode 17 and the first input of the voltage sensor 18, and the second output is connected to the second input of the voltage sensor 18 and connected through the current sensor 19 to the product 20. The outputs of the voltage sensor 19 and current sensor 20 are connected to the first the inputs of the comparison nodes with the relay characteristic, respectively, for voltage 21 and current 22, the second inputs of which are connected to the reference nodes for voltage 23 and current 24, the outputs of the comparison nodes 21 and 22 are connected respectively to the first and second inputs Skog device 25, the third input of which is connected to the control input of the inverter 16 and the output of the inverter control unit 26, and an output logic unit 25 is connected to the control input of the transformation coefficient selector 13.

В сварочную цепь введен диодный выпрямитель 27 и переключатель 28 с двумя перекидными контактами 29 и 30, причем общий вывод первого перекидного контакта 29 переключателя 28 соединен с первым входом датчика напряжения 18 сварочной цепи и электродом 17, общий вывод второго перекидного контакта 30 переключателя 28 соединен со вторым входом датчика напряжения 18 сварочной цепи и через датчик тока 19 связан с изделием 20, первые входы переключателя 28 соединены с выводами вторичной обмотки 4 согласующего трансформатора 3 и входами диодного выпрямителя 27 соответственно, вторые входы переключателя 28 соединены с выходами диодного выпрямителя 27 соответственно.A diode rectifier 27 and a switch 28 with two changeover contacts 29 and 30 are introduced into the welding circuit, the common output of the first changeover contact 29 of the switch 28 being connected to the first input of the voltage sensor 18 of the welding circuit and the electrode 17, the common output of the second changeover contact 30 of the switch 28 connected to the second input of the voltage sensor 18 of the welding circuit and through the current sensor 19 is connected to the product 20, the first inputs of the switch 28 are connected to the terminals of the secondary winding 4 of the matching transformer 3 and the inputs of the diode rectifier 27 s responsibly, the second inputs of switch 28 are connected to the outputs of the diode rectifier 27, respectively.

Устройство формирования импульсов сварочного тока работает следующим образом.A device for generating pulses of a welding current operates as follows.

В режиме холостого хода управляемый ключ 11 разомкнут, а ключи 10 и 12 коммутируются синхронно с транзисторами 14 и 15 инвертора 16 соответственно, обеспечивают минимальный коэффициент трансформации согласующего трансформатора 3 и повышенный уровень напряжения между сближающимися электродом 17 и изделием 20. В момент времени t1 происходит искровой пробой промежутка электрод 17 - изделие 20 и в сварочной цепи начинает нарастать ток. В момент t2 по сигналу датчика напряжения 18 изменяет свое состояние узел сравнения напряжения 21 и при достижении током нагрузки заданного узлом задания тока 24 значения в момент времени t2 по сигналу датчика тока 19 изменяет свое состояние узел сравнения тока 22 и логическое устройство 25 изменяет режим коммутации управляемых ключей 10 и 12 на инверсный по отношению к транзисторам 14 и 15 инвертора 16, что обеспечивает повышенный коэффициент трансформации согласующего трансформатора 3 и при неизменном в момент коммутации управляемых ключей 10 и 12 первичном токе iвх ведет к ступенчатому изменению тока нагрузки iд и его дальнейшему форсированному нарастанию. В момент времени t3 происходит выгорание металла электрода в зоне контакта и образование дугового промежутка. Напряжение на дуговом промежутке возрастает выше напряжения, заданного узлом задания напряжения 23 и узел сравнения 21 возвращается в исходное состояние, после чего логическое устройство 25 отключает управляемые ключи 10 и 12 и включает на постоянную работу управляемый ключ 11, обеспечивая технологически необходимый коэффициент трансформации согласующего трансформатора 3. Одновременно в момент времени t3 ток нагрузки iд ступенчато уменьшается до установившегося рабочего значения при неизменном и гладком входном токе iвх.In idle mode, the controlled key 11 is open, and the keys 10 and 12 are switched synchronously with the transistors 14 and 15 of the inverter 16, respectively, provide a minimum transformation coefficient of the matching transformer 3 and an increased voltage level between the converging electrode 17 and the product 20. At time t 1 occurs spark breakdown of the gap electrode 17 - product 20 and the current begins to increase in the welding circuit. At time t 2 , the voltage comparison unit 21 changes its state according to the signal of the voltage sensor 18, and when the load current reaches the current set by the current reference unit 24, at time t 2 , the current comparison unit 22 changes its state according to the signal from the current sensor 19 and the logic device 25 changes the mode switching the managed keys 10 and 12 to inverse with respect to the transistors 14 and 15 of the inverter 16, which provides an increased transformation coefficient of the matching transformer 3 and at the same time at the time of switching the controlled keys 10 and 12 p The primary current i in leads to a stepwise change in the load current i d and its further forced increase. At time t 3 , the electrode metal burns out in the contact zone and an arc gap is formed. The voltage on the arc gap rises above the voltage specified by the voltage setting unit 23 and the comparison unit 21 returns to its original state, after which the logic device 25 turns off the controlled keys 10 and 12 and turns on the controlled key 11 for constant operation, providing the technologically necessary transformation coefficient of the matching transformer 3 At the same time, at time t 3 , the load current i d decreases stepwise to a steady-state operating value with a constant and smooth input current i in .

Формирование импульсов для управляемого переноса электродного металла с технологическими короткими замыканиями поясняется фиг.2б. и происходит следующим образом.Pulse generation for controlled transfer of electrode metal with technological short circuits is illustrated figb. and occurs as follows.

В установившемся режиме сварочного процесса (при установившемся входном токе iвх) в произвольный момент времени t4 отключают управляемый ключ 11 и на время, определяемое технологическим режимом сварки, управляемые ключи 10 и 12 для уменьшения тока нагрузки переводят в режим синхронной коммутации с транзисторами 14 и 15 инвертора 16 (интервал t4-t5). Для увеличения тока нагрузки управляемые ключи 10 и 12 переводят в инверсный режим коммутации, (интервал t5-t6), и далее в соответствии с технологическим режимом сварки, уменьшают ток (интервал t5-t6), после чего возвращают устройство в исходный режим.In the steady state of the welding process (with a steady input current i in ) at an arbitrary time t 4, the controlled key 11 is turned off and for a time determined by the technological mode of welding, the controlled keys 10 and 12 are transferred to synchronous switching with transistors 14 and to reduce the load current 15 inverter 16 (interval t 4 -t 5 ). To increase the load current, the controlled keys 10 and 12 are transferred to the inverse switching mode, (interval t 5 -t 6 ), and then, in accordance with the technological mode of welding, reduce the current (interval t 5 -t 6 ), and then return the device to the original mode.

Формирование импульсов для струйного переноса электродного металла поясняют фиг.2в. и осуществляют путем чередования синхронного и инверсного режимов коммутации управляемых ключей 10 и 12.Pulse formation for jet transfer of electrode metal is illustrated in FIG. and carried out by alternating synchronous and inverse switching modes of the managed keys 10 and 12.

Формирование асимметричных по амплитуде знакопеременных импульсов тока прямоугольной формы для сварки алюминия и его сплавов неплавящимся электродом в среде защитных газов поясняется фиг.3. и осуществляют изменением коэффициента трансформации согласующего трансформатора 3 на интервалах прямой и обратной полярности выходного напряжения, что достигают путем включения на постоянный режим управляемого ключа 10 переключателя коэффициента трансформации 13 (фиг.3г) или управляемого ключа 12 (фиг.3д)The formation of asymmetric in amplitude alternating current pulses of a rectangular shape for welding aluminum and its alloys with a non-consumable electrode in a protective gas environment is illustrated in Fig.3. and carry out by changing the transformation coefficient of the matching transformer 3 at intervals of direct and reverse polarity of the output voltage, which is achieved by switching on the constant mode of the controlled key 10 of the transformation coefficient switch 13 (Fig.3d) or the controlled key 12 (Fig.3d)

Использование предлагаемого технического решения позволило создать простое устройство с широкими функциональными возможностями, формирующее импульсы сварочного тока в нагрузке при снижении импульсного тока из питающей сетиUsing the proposed technical solution allowed us to create a simple device with wide functional capabilities, forming pulses of the welding current in the load while reducing the pulse current from the supply network

Claims (3)

1. Способ формирования импульсов сварочного тока при электродуговой сварке металлических изделий, включающий касание электродом изделия, образование дугового промежутка и расплавление электрода с использованием сварочного источника тока с жесткой внешней характеристикой при минимально возможной индуктивности сварочной цепи, при этом сварочный источник выполнен с возможностью формирования импульса тока с производной нарастания тока выше критического значения и подключен к питающей сети, отличающийся тем, что используют сварочный источник тока с большой внутренней индуктивностью, и для формирования импульса тока осуществляют уменьшение индуктивности сварочной цепи, образованной вторичной обмоткой согласующего трансформатора, электродом, дуговым промежутком и изделием, путем изменения коэффициента трансформации согласующего трансформатора.1. The method of generating pulses of the welding current during electric arc welding of metal products, including touching the electrode with the product, forming an arc gap and melting the electrode using a welding current source with a rigid external characteristic with the minimum possible inductance of the welding circuit, while the welding source is configured to generate a current pulse with the derivative of the current rise above the critical value and connected to the mains, characterized in that they use welding and a current source with a large internal inductance, and to form a current pulse, the inductance of the welding circuit formed by the secondary winding of the matching transformer, the electrode, the arc gap and the product is reduced by changing the transformation coefficient of the matching transformer. 2. Устройство для формирования импульсов сварочного тока при электродуговой сварке металлических изделий, содержащее связанный с питающей сетью регулятор тока и подключенную к его выходу индуктивность, образующие источник тока с большой внутренней индуктивностью, инвертор с узлом управления инвертором, соединенный с первичной обмоткой согласующего трансформатора, вторичная обмотка которого, электрод и датчик тока образуют сварочную цепь для подключения к изделию, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно управляемыми ключами, образующими переключатель коэффициента трансформации согласующего трансформатора, датчиком напряжения сварочной цепи, узлами задания порога переключения по напряжению и току нагрузки, узлами сравнения напряжения и тока с релейной характеристикой и логическим устройством, причем первичная обмотка согласующего трансформатора образована из четного числа обмоток, соединенных последовательно, согласно и симметрично относительно средней точки первичной обмотки, при этом начало и конец первичной обмотки соединены с коллекторами транзисторов инвертора, эмиттеры которых соединены со вторым выводом управляемого выпрямителя, первый вывод которого через индуктивность связан с первыми выводами управляемых ключей переключателя коэффициента трансформации согласующего трансформатора, а вторые выводы управляемых ключей соединены с общими точками обмоток первичной обмотки согласующего трансформатора, датчика напряжения имеет выходы для соединения с электродом и изделием, выход датчика напряжения и выход датчика тока соединены с первыми входами узлов сравнения с релейной характеристикой, вторые входы которых соединены с узлами задания порога переключения по напряжению и току нагрузки соответственно, выходы узлов сравнения с релейной характеристикой соединены с первым и вторым входами логического устройства соответственно, третий вход логического устройства соединен с выходом узла управления инвертором, а выход логического устройства соединен с входом переключателя коэффициента трансформации согласующего трансформатора.2. Device for generating welding current pulses during electric arc welding of metal products, containing a current regulator connected to the supply network and an inductance connected to its output, forming a current source with a large internal inductance, an inverter with an inverter control unit connected to the primary winding of a matching transformer, secondary whose winding, electrode and current sensor form a welding circuit for connecting to the product, characterized in that it is equipped with additionally controlled keys forming a switch of the transformation coefficient of the matching transformer, a voltage sensor of the welding circuit, nodes for setting the switching threshold for voltage and current load, nodes comparing voltage and current with a relay characteristic and a logic device, the primary winding of the matching transformer is formed from an even number of windings connected in series, according to and symmetrically with respect to the midpoint of the primary winding, with the beginning and end of the primary winding connected to the collectors trans inverters, the emitters of which are connected to the second terminal of the controlled rectifier, the first terminal of which through inductance is connected to the first terminals of the controlled keys of the transform coefficient of the matching transformer, and the second terminals of controlled keys are connected to common points of the windings of the primary winding of the matching transformer, the voltage sensor has outputs for connection with an electrode and a product, the output of the voltage sensor and the output of the current sensor are connected to the first inputs of the relay comparison nodes characteristic, the second inputs of which are connected to the nodes for setting the switching threshold for voltage and current of the load, respectively, the outputs of the comparison nodes with the relay characteristic are connected to the first and second inputs of the logic device, respectively, the third input of the logical device is connected to the output of the inverter control unit, and the output of the logical device connected to the input of the transformation coefficient switch of the matching transformer. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в сварочную цепь введен диодный выпрямитель и переключатель с двумя перекидными контактами, причем общий вывод первого перекидного контакта переключателя соединен с первым входом датчика напряжения сварочной цепи и электродом, общий вывод второго перекидного контакта переключателя соединен со вторым входом датчика напряжения сварочной цепи и через датчик тока связан с изделием, первые входы переключателя соединены с выводами вторичной обмотки согласующего трансформатора и входами диодного выпрямителя соответственно, вторые входы переключателя соединены с выходами диодного выпрямителя соответственно. 3. The device according to claim 2, characterized in that a diode rectifier and a switch with two changeover contacts are inserted into the welding circuit, the common output of the first changeover contact of the switch connected to the first input of the voltage sensor of the welding circuit and the electrode, the common output of the second changeover contact of the switch connected with the second input of the voltage sensor of the welding circuit and through the current sensor connected to the product, the first inputs of the switch are connected to the terminals of the secondary winding of the matching transformer and the diode inputs rectifiers, respectively, second inputs connected to outputs of the switch diode rectifier respectively.
RU2012105748/02A 2012-02-17 2012-02-17 Method of welding current pulse generation and device to this end RU2498885C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012105748/02A RU2498885C2 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Method of welding current pulse generation and device to this end
PCT/RU2012/000464 WO2013122503A1 (en) 2012-02-17 2012-06-15 Method for shaping welding-current pulses and device for carrying out said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012105748/02A RU2498885C2 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Method of welding current pulse generation and device to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012105748A RU2012105748A (en) 2013-08-27
RU2498885C2 true RU2498885C2 (en) 2013-11-20

Family

ID=48984504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012105748/02A RU2498885C2 (en) 2012-02-17 2012-02-17 Method of welding current pulse generation and device to this end

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2498885C2 (en)
WO (1) WO2013122503A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4453073A (en) * 1980-12-22 1984-06-05 Crucible Societe Anonyme High frequency welding apparatus
SU1355401A1 (en) * 1986-04-01 1987-11-30 Вильнюсский Инженерно-Строительный Институт A.c.arc supply source
SU1687395A2 (en) * 1989-05-06 1991-10-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский Институт Технологии Электрических Машин Малой Мощности Invertor welding power source
RU2220035C1 (en) * 2001-04-09 2003-12-27 Линкольн Глобал, Инк. Method for controlling electric arc welding aggregate and system for performing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58159979A (en) * 1982-03-19 1983-09-22 Hitachi Seiko Ltd Power source for arc welding

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4453073A (en) * 1980-12-22 1984-06-05 Crucible Societe Anonyme High frequency welding apparatus
SU1355401A1 (en) * 1986-04-01 1987-11-30 Вильнюсский Инженерно-Строительный Институт A.c.arc supply source
SU1687395A2 (en) * 1989-05-06 1991-10-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский Институт Технологии Электрических Машин Малой Мощности Invertor welding power source
RU2220035C1 (en) * 2001-04-09 2003-12-27 Линкольн Глобал, Инк. Method for controlling electric arc welding aggregate and system for performing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
САГИРОВ Х.Н. и др. «Зажигание сварочной дуги», ГЕФЕСТ, Ростов-на-Дону, 1999, с.119-126. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012105748A (en) 2013-08-27
WO2013122503A1 (en) 2013-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11298771B2 (en) DSC-based all-digital SiC inversion type multi-function argon arc welding power supply
CN108057942A (en) A kind of short circuiting arc welding method and system
CN112467998B (en) Energy density adjustable multi-working mode plasma power supply
CN109995265B (en) Program-controlled high-voltage repetitive frequency nanosecond pulse power supply, system and control method
JP6708175B2 (en) Power converter
CN105414728B (en) A kind of air plasma cutter single-sensor arc ignition circuit and its control method
CN104270029A (en) Large-power high-frequency inversion pulse power supply used for ion nitriding and process of large-power high-frequency inversion pulse power supply
CN102047762A (en) High voltage discharge lamp lighting device and light fixture
CN107627009A (en) Welding machine arc stabilizer
RU2498885C2 (en) Method of welding current pulse generation and device to this end
CN107538106B (en) Arc maintaining device of welding machine
KR101676927B1 (en) Capacitor type welding method and welding device
Shin et al. Bidirectional pulse plasma power supply for treatment of air pollution
CN110315153B (en) Low-loss and energy-saving EDM power supply
JP2010284709A (en) Power source device
CN204206018U (en) A kind of high-voltage pulse generating circuit
CN103856092B (en) The secondary inverting of variable polarity welding power supply burning voltage again produces circuit
RU2469826C1 (en) Method of exciting electric arc and device to this end
CN105108276A (en) Commutation control method and commutation control system for variable polarity welding power source
JP2003348843A (en) Ac power regulator
RU142952U1 (en) PULSE SINGLE-STROKE CONVERTER
CN113427104A (en) High-frequency arc striking and maintaining circuit for argon arc welding machine
RU2441734C1 (en) Single-phase rectifier for arc welding
JP2007267580A (en) Electronic transformer
CN114043020B (en) Circuit for removing electric spark machining gap electric erosion product and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200218