Устройство для электродуговой сварки

Номер патента: 15285

Опубликовано: 16.01.2006

Авторы: Става, Эллиот, К.

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Аппарат для электродуговой сварки, содержащий множество источников электропитания, подключённых к единому сварочному посту с входом постоянного тока для подачи тока дуговой сварки на электроды и обрабатываемую деталь, причём каждый из источников электропитания содержит коммутационный инвертор с выходным постоянным током, определяемым сигналом, направляемым на вход источника электропитания, схему, подключающую выходные постоянные токи параллельно на входе сварочного поста, схему обратной связи, содержащую датчик для формирования сигнала тока, характеризующего ток дуги, источник сигнала управления, и схему для формирования главного сигнала тока на основе определённого датчиком сигнала тока и сигнала управления, и схему для подачи главного сигнала тока на вход множества источников электропитания, в результате чего источники электропитания поровну совместно пользуются постоянным током, направляемым на вход постоянного тока сварочного поста. Достигаемый приобретением технический результат - обеспечение более высокой пропускной способности по току.

Текст

Смотреть все

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ током, определяемым сигналом, направляемым на вход источника электропитания, схему, подключающую выходные постоянные токи параллельно на входе сварочного поста, схему обратной связи, содержащую датчик для формирования сигнала тока,характеризующего ток дуги, источник сигнала управления, и схему для формирования главного сигнала тока на основе определнного датчиком сигнала тока и сигнала управления, и схему для подачи главного сигнала тока на вход множества источников электропитания, в результате чего источники электропитания поровну совместно пользуются постоянным током, направляемым на вход постоянного тока сварочного поста. Достигаемый приобретением технический результат - обеспечение более высокой пропускной способности по току.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ(57) Аппарат для электродуговой сварки, содержащий множество источников электропитания, подключнных к единому сварочному посту с входом постоянного тока для подачи тока дуговой сварки на электроды и обрабатываемую деталь, причм каждый из источников электропитания содержит коммутационный инвертор с выходным постоянным 15285 Изобретение относится к электродуговой сварке и более конкретно к усовершенствованному устройству для электродуговой сварки,содержащему множество отдельных источников электропитания, а также к системе управления такого устройства. Данное изобретение можно применить, в частности, для выходного сварочного поста, имеющего два транзисторных переключателя, переключающихся из проводящего состояния в непроводящее. Следовательно, второй аспект данного изобретения заключается в том, что коммутацию транзисторных переключателей между проводящим и непроводящим состояниями можно осуществлять при пониженном токе, чтобы устранить необходимость применения мощной демпфирующей цепи на каждом выходном переключателе. Это решение вместе с используемым в данном изобретении инверторным типом источника электропитания раскрыто в патенте США 6,111,216, опубл. 29.08.2000 г., в котором приведены сведения о применяемом в данном изобретении инверторном типе источника электропитания и о техническом решении, согласно которому транзисторные переключатели сварочного поста выключают при пониженном уровне тока. В соответствии с данным изобретением осуществляют управление сварочным постом коммутационного типа с сильным током на его входе. Переключатели переключают только в моменты протекания пониженного тока. В патенте США 6,111,216 описано устройство для электродуговой сварки, имеющее сварочный пост и источник электропитания для обеспечения сварочного поста постоянным током заданной величины. Устройство для электродуговой сварки также содержит генератор ВЧ импульсов, контроллер для управления постоянным током посредством регулируемого управляющего сигнала, датчик тока дуги и усилитель сигнала ошибки для формирования управляющего сигнала на основе сравнения управляющего сигнала с выходным сигналом, определенным датчиком тока дуги, при этом сигнал ошибки представляет разность управляющего сигнала и выходного сигнала, пропорционального току дуги. Сварочный пост имеет вход для входного постоянного тока и выход для подачи тока дуговой сварки между электродом и обрабатываемым изделием. Один из источников электропитания имеет быстродействующий коммутационный инвертор переключаемого типа, включающий выходной трансформатор и высокочастотный широтноимпульсный модулятор, работающий на высокой частоте и имеющий вход для управляющего сигнала. Данное изобретение предназначается для применения, в частности, при сварке труб и в том числе для подключенных последовательно или параллельно электродов, применяемых при сварке труб,что более подробно излагается ниже на конкретном примере. Но данное изобретение также имеет гораздо более широкую область применения и может быть использовано для одноэлектродных устройств устройств электродуговой сварки, для которых требуются токи большой величины, например, сварочные токи, превышающие приблизительно 1000-2000 А. Для устройств электродуговой сварки, применяемых для сварки труб и других изделий, нередко требуется ток величиной свыше 1000-2000 А. Ранее для выработки сварочных токов такой большой величины конструировались специальные сварочные аппараты. Но когда величина необходимого сварочного тока превышала расчетные параметры данного источника электропитания, приходилось конструировать и изготавливать еще более мощные устройства электродуговой сварки. Например, устройства с величиной максимального тока 1000-1500 А нельзя было использовать для сварки, требующей 2000 А. Вскоре после изготовления и производства еще более мощного сварочного устройства его применение снова ограничивалось максимально допустимой величиной тока. Поэтому, когда для сварки требовался ток большей величины, как, например, при сварке труб, часто возникала необходимость в дорогостоящих сварочных устройствах,изготавливаемых по индивидуальному проекту. Поскольку для получения сварочного тока большей величины требовались вновь проектируемые и вновь изготавливаемые конструкции сварочных устройств, их применение в производственных условиях было сложно оптимизировать из-за ограниченной величины тока, вырабатываемого источником электропитания. Делались попытки сконструировать сварочные устройства со значительными величинами вырабатываемого тока за счет подключения некоторого количества менее мощных сварочных устройств к выходному сварочному посту. Эти попытки были безуспешными по той причине, что было трудно сбалансировать динамические характеристики сварочного устройства при объединении отдельных источников электропитания. Недостатки технических решений по созданию источников электропитания с большой величиной тока на выходе, особенно необходимой для сварки труб, устраняются данным изобретением,которое представляет устройство для электродуговой сварки, обеспечивающее на выходе токи значительной величины просто за счет использования нескольких источников электропитания, при этом получая хорошие статические и динамические характеристики совместного использования токов параллельно подключенных источников электропитания. Устройство для электродуговой сварки согласно данному изобретению сводит к минимуму неравномерность совместного использования токов двух или более источников электропитания. Известен блок управления (Виноградов Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки. М. 1997, с. 104-106), который включает регулируемые задающие сигналы для двух источников электропитания, подключенных к общему сварочному посту, имеющему на входе постоянный ток и выход для подачи тока дуговой 2 15285 сварки между электродом и обрабатываемой деталью и датчик тока дуги. Согласно этому решению для каждого источника электропитания используются свой управляющий сигнал и собственная цепь обратной связи. Поэтому их динамические характеристики по току имеют недостатки, обусловленные вариациями параметров упомянутых цепей. В данном изобретении используется усилитель сигнала ошибки одного источника электропитания,который предназначается для управления не только источником электропитания, названным основным источником электропитания, но также для управления другими источниками электропитания. Остальные источники электропитания сварочного устройства не имеют собственные управляющие сигналы, так как устройство электродуговой сварки снабжено единственной цепью обратной связи с усилителем сигнала ошибки. В соответствии с данным изобретением раскрывается устройство электродуговой сварки, содержащее множество источников электропитания для обеспечения постоянного тока заданной величины, при этом током управляют с помощью единственного регулируемого управляющего сигнала. На вход сварочного поста подается постоянный ток, а на его выходе между электродом и обрабатываемой деталью получают ток электродуговой сварки. Датчиком, например шунтом, измеряют величину тока. Множество источников электропитания включает в себя основной источник электропитания и один или множество дополнительных источников электропитания. Основной источник электропитания содержит первый быстродействующий коммутационный инвертор, имеющий выходной трансформатор и выходной выпрямитель для получения первого постоянного тока, величина которого определяется управляющим сигналом, первый широтно-импульсный модулятор,работающий на высокой частоте и имеющий потенциальный вход, на который подают управляющий сигнал, и усилитель сигнала ошибки для формирования сигнала ошибки на основе сравнения единственного управляющего сигнала с выходным сигналом, представляющим ток дуги на выходе сварочного поста, измеренный датчиком. Таким образом, основной источник электропитания содержит управляющий сигнал и цепь обратной связи с усилителем сигнала ошибки для управления широтноимпульсным модулятором в основном источнике электропитания. Множество источников электропитания, образующих устройство для электродуговой сварки, включает в себя, по меньшей мере, один дополнительный источник электропитания, который также содержит коммутационный инвертор, имеющий выходной трансформатор и выходной выпрямитель для обеспечения второго постоянного тока, имеющего величину, определяемую тем же управляющим сигналом, который используется в основном источнике электропитания, и второй широтно-импульсный модулятор, работающий на высокой частоте и имеющий потенциальный вход, на который подается управляющий сигнал основного источника электропитания. Аналогичным образом объединяют первый и второй постоянные токи для формирования, по меньшей мере, части постоянного входного тока сварочного поста. На практике,если два источника электропитания образуют множество источников электропитания устройства электродуговой сварки, то первый постоянный ток составляет 50 требуемого входного тока. Второй постоянный ток от дополнительного источника электропитания обеспечивает вторые 50 тока. Если в устройстве электродуговой сварки применяют три источника электропитания, то каждый источник электропитания обеспечивает 33,3 входного тока для выходного сварочного поста. Следовательно, число источников электропитания в данном устройстве автоматически определяет пропорцию постоянного тока, используемого для работы сварочного поста, при этом происходит автоматическая балансировка тока, поскольку в каждом из указанных источников электропитания используют один и тот же управляющий на входе широтно-импульсный модулятор. Для устройства электродуговой сварки используют единственный управляющий сигнал и при этом применяют только одну цепь обратной связи. За счет этих новых технических решений множество относительно маломощных источников электропитания, например,500-амперных источников электропитания, можно скомбинировать в любом количестве для обеспечения необходимой максимальной величины сварочного тока. Для обеспечения величины 3000 амперного сварочного тока комбинируют шесть маломощных источников электропитания, по 500 А каждый. Данное изобретение обеспечивает возможность комбинирования менее мощных источников электропитания, чтобы обеспечить устройство электродуговой сварки с очень большой величиной выходного сварочного тока. За счет этого устраняется необходимость конструировать источник электропитания всякий раз при потребности в токе большей величины. В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения высокая частота, применяемая для широтно-импульсных модуляторов отдельных источников электропитания, составляет, по меньшей мере, 18 кГц. Помимо этого, отдельный сварочный пост, работающий от множества источников электропитания, содержит первый и второй транзисторные переключатели, такие, как 1, переключающиеся из проводящего состояния в непроводящее состояние с помощью логического вентиля на паре управляющих шин. В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения, устройство для электродуговой сварки может содержать средство для переключения переключателей из проводящего состояния в непроводящее состояние до тех пор, пока ток дуги не станет меньше заданного значения. На практике это заданное значение составляет 100-150 А. Данное изобретение использует единый сварочный пост для множества источников электропитания, и поэтому нужны переключате 3 15285 ли крупного типоразмера, и единый контроллер формирует логический сигнал для переключения из проводящего состояния в непроводящее состояние при заранее определенном значении величины тока. Основным источником электропитания осуществляют управление коммутацией, а дополнительный источник(и) электропитания просто совокупно добавляет сварочный ток. Согласно еще одному аспекту данного изобретения, выходной трансформатор в каждом из источников электропитания содержит обмотку, в частности - первичную обмотку, датчик тока, связанный с указанной обмоткой, и цепь, связанную с широтно-импульсным модулятором соответствующего источника электропитания для удержания, по меньшей мере, одного из переключателей в непроводящем состоянии в течение времени, пока ток в обмотке превышает заданное значение. Это решение называется схемой защиты от насыщения сердечника, которая содержится в стандартной интегральной схеме широтно-импульсного модулятора и используется для исключения перегрузки по току в выходном сварочном посте. В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения устройство электродуговой сварки может содержать, по меньшей мере, более одного электрода, которые расположены параллельно и/или последовательно. Устройство для электродуговой сварки может представлять собой трубосварочную машину. Сварочный пост может содержать преобразователь постоянного тока в переменный для получения на выходе переменного сварочного тока. В соответствии с основной задачей данного изобретения устройство электродуговой сварки предназначено для обеспечения сварочных токов большой величины за счет комбинирования нескольких отдельных менее мощных источников электропитания и выполнено с возможностью равного совместного пользования током. Еще один объект данного изобретения заключается в создании устройства для электродуговой сварки, характеризуемого выше и включающего в себя множество параллельно подключенных источников электропитания для обеспечения хорошего статистического и динамического режима совместного использования токов нескольких источников электропитания. Еще один объект данного изобретения заключается в создании аппарата электродуговой сварки,характеризуемого выше и использующего единственный управляющий сигнал для управления величиной тока, а также единственную цепь обратной связи с усилителем сигнала ошибки, предназначенную для управления каждым из отдельных источников электропитания для того, чтобы они точно совместно обеспечивали величину тока, требуемую устройству для электродуговой сварки. Еще один аспект изобретения заключается в создании системы управления устройства для электродуговой сварки, содержащего множество источников электропитания, каждый из которых содержит широтно-импульсный модулятор, и сварочный пост, включающий первый и второй транзисторные переключатели, содержащей цепь обратной связи, усилитель сигнала ошибки для формирования управляющего сигнала тока, датчик тока дуги и распределительную цепь для подачи управляющего сигнала на входы широтноимпульсных модуляторов источников электропитания. Система управления устройством для электродуговой сварки может быть выполнена с возможностью управления логическим вентилем сварочного поста для переключения транзисторных переключателей из проводящего состояния в непроводящее состояние, например, содержать средство для переключения переключателей из проводящего состояния в непроводящее состояние, обеспечивающее переключение переключателей только в том случае, если ток дуги имеет значение, меньшее заданного значения. Средство для переключения переключателей может быть выполнено с возможностью срабатывания при заданном значении тока дуги, составляющем около 100-150 А. Указанные выше и прочие объекты, а также преимущества данного изобретения будут раскрыты в следующем ниже описании в совокупности с прилагаемыми чертежами. Фиг. 1 - комбинация принципиальной схемы и блок-схемы, иллюстрирующие предпочтительный вариант реализации данного изобретения фиг. 2 упрощенная принципиальная схема, иллюстрирующая предпочтительный вариант реализации данного изобретения в случае использования устройством для электродуговой сварки более двух источников электропитания фиг. 3 - диаграмма постоянных токов, обеспечиваемых устройством для электродуговой сварки, имеющим два источника электропитания в соответствии с данным изобретением фиг. 4- график, аналогичный фиг. 3, иллюстрирующий недостатки совместного пользования током в соответствии с известным уровнем техники фиг. 5 частичная блок-схема, раскрывающая применение схемы защиты от насыщения сердечника для интегральной схемы широтно-импульсного модулятора отдельных источников электропитания, применяемых на фиг. 1 фиг. 6 - блок-схема, изображающая применение данного изобретения для последовательного и параллельного подключения множества электродов, используемых для сварки труб фиг. 7 увеличенное частичное сечение параллельных электродов и последовательных электродов для осуществления данного изобретения, иллюстрируемого на фиг. 5. Обращаясь к чертежам, предназначенным только для иллюстрирования предпочтительных вариантов реализации данного изобретения, а не для его ограничения, видно, что на фиг. 1 изображено устройство для электродуговой сварки 10 для снабжения постоянным сварочным током 1 сварочного поста 12 коммутационного типа, имеющего транзисторные переключатели 1, 2, служащие для пропускания сварочного тока к электроду 14 и об 4 15285 рабатываемой детали 16. Сварной шов формируют двумя свариваемыми вместе концами трубной секции или продольным швом трубопрокатного стана. Устройство имеет множество инверторных источников электропитания, два из которых изображены на фиг. 1 как источник электропитанияи источник электропитания . Источник электропитанияявляется определенным источником электропитания, используемым компанией, и который позволяет осуществить данное изобретение для подачи постоянного тока на вход сварочного поста 12. Источник электропитаниясодержит инвертор 20 коммутационного типа, имеющий стандартную высокочастотную сеть для снабжения поста постоянным током из выходного каскада 22 за счет энергии из выпрямителя 24, запитываемого стандартным трехфазным линейным напряжением 1, 2 и 3. Из выходного каскада 22 постоянный ток поступает на входные клеммы 30, 32 сварочного поста 12. Выходной каскад имеет трансформатор 40 с первичной обмоткой 42 и вторичной обмоткой 44 с заземленным ответвлением от средней точки 46. Выпрямительный каскад 50 содержит диоды 52,54, 56 и 58, включенные согласно фиг. 1 для получения постоянного тока на клеммах 30, 32 в соответствии с импульсным сигналом на линии 60, ведущей к стандартному высокочастотному широтно-импульсному модулятору 70. Высокая частота превышает 18 кГц и регулируется генератором 72. На практике используют цифровой формат. Поэтому на аналоговый вход 74 управляющий сигнал подают после цифро-аналогового преобразователя 76. Импульсы на линии 60 управляют выходным постоянным током на клеммах 30, 32, величина которого определяется величиной управляющего сигнала на линии 80. Следовательно, величина напряжения на линии 80 определяет величину постоянного тока, подаваемого источником электропитанияк клеммам 30, 32 сварочного поста 12. В соответствии с данным изобретением управляющий сигнал на линии 80 формируется контроллером 100,который является цифровой управляющей цепью. Поэтому аналоговые сигналы, поступающие в контроллер 100, необходимо преобразовывать. Предпочтительно применение цифрового представления сигнала на линии 80. Цифровая форма обеспечивает возможность передачи с небольшими помехами. Контроллер 100 имеет стандартный входной управляющий сигнал, который может быть аналоговым и который представлен как выходной сигнал потенциометра 102, поступающий на линию 104. Этот аналоговый управляющий сигнал используется контроллером 100 для задания величины тока сварочного поста 12. Аналоговое напряжение преобразуют в цифровое в контроллере 100. В предпочтительном варианте реализации данного изобретения управляющим сигналом является цифровой сигнал на линии 110, направляемый в контроллер 100. В стандартной цепи обратной связи используется датчик 120 величины сварочного тока,изображаемый в виде шунта, от которого на линию 122 поступает выходной сигнал, характеризующий величину тока дуги. Этот аналоговый сигнал направляют в контроллер 100, где его преобразуют в цифровой сигнал для обработки с помощью стандартных средств программного обеспечения. В цифровой усилитель 150 сигнала ошибки подают управляющий сигнал, контролируемый сигналом на линии 104 или линии 110, для формирования дополнительного значения на первой входной линии 152 в усилитель сигнала ошибки 150. Другим входным сигналом 154 является цифровой сигнал из преобразователя 156, где аналоговое представление на линии 122 преобразуют в дискретное число. Два дискретных числа на линиях 152, 154 обрабатывают в соответствии со стандартной технологией, схематически представляемой усилителем 150 сигнала ошибки, предназначенным для формирования управляющего сигнала, который представляет собой дискретное число, подаваемое на линию 80. Сварочный пост 12 содержит транзисторные переключатели , 2, такие, как 1, которые переключаются между проводящим и непроводящим состояниями. Типоразмеры переключателей подбирают сообразно общему сварочному току. Логический вентиль на линиях 170, 172 создают контроллером 100 . Этот тип конструкции раскрыт в упомянутом выше патенте США 6,111,116. Контроллер также формирует синхронизирующий выходной сигнал на линии 180 для координации количества отдельных устройств для электродуговой сварки либо стандартной конструкции, либо конструкции в соответствии с данным изобретением, согласно фиг. 6. С помощью программного обеспечения единого контроллера 100 обеспечивается возможность понижать ток переключения. В соответствии с вышеизложенным источник электропитания , который считается основным источником электропитания, подает постоянный ток на клеммы 30, 32 в соответствии с управляющим сигналом на линии 80. Данное изобретение использует множество источников электропитания,содержащих, по меньшей мере, один дополнительный источник электропитания, обозначенный как. Этот дополнительный источник электропитания по существу является таким же источником, что и главный источник электропитания , - за тем исключением, что он не имеет отдельного контроллера 100 или отдельной цепи обратной связи. Следовательно,содержит стандартный коммутационный инвертор 200, подобный инвертору 20,имеющий выходной каскад 202, который по существу такой же, как и выходной каскад 22 инвертора 20. Постоянный ток на линиях 204, 206 направляют параллельно на входные клеммы 30, 32 сварочного поста 12, в результате чего ток изи токскладывают, чтобы обеспечить входной ток для сварочного поста. Как и в источнике электропитания , источниксодержит выпрямитель 210,приводимый в действие трехфазным линейным напряжением 1, 2, 3 таким образом, что импульсы на входной линии 212 контролируются широтно-импульсным модулятором 220, работаю 5 15285 щим на высокой частоте свыше 18 кГц, и управляемым частотой генератора 222. Выходным током на линиях 204, 206 управляют с помощью напряжения управляющего сигнала в цифровой форме на линии 80, преобразуемого в аналоговый сигнал с помощью преобразователя 224. Данное изобретение предусматривает применение более двух источников электропитания в устройстве для электродуговой сварки 224. Линия 80, по которой проходит управляющий сигнал, проверена с возможным продолжением. Эту линию используют для управления третьим источником электропитания - согласно фиг. 2. Третий источник электропитания формирует свой собственный ток на линиях 230, 232, соединенных параллельно с входными выводами 30, 32. В процессе работы сварочным постом 12 управляют управляющим сигналом, передаваемым по линиям 104 и 110. Выходной сигнал, показывающий ток дуги, измеренный датчиком, представляют в цифровой форме на линии 154 для сравнения с цифровым управляющим сигналом, представленным на линии 152, чтобы сформировать цифровой управляющий сигнал, представленный на линии 80. Разумеется, линии в фиг. 1 характеризуют программную обработку цифровых данных. Управляющий сигнал характеризует разницу между требуемой величиной тока и фактической величиной выходного тока. Этот сигнал обычно имеет значение, обратно пропорциональное числу блоков источников электропитания в устройстве для электродуговой сварки 10. Согласно фиг. 1 управляющий сигнал является сигналом, с помощью которого запрашивают от каждого источника электропитания половину требуемого тока. На фиг. 2 управляющим сигналом запрашивают от каждого источника электропитания одну треть требуемого тока. Следовательно, каждый из источников будет обеспечивать одинаковое количество тока причем эти величины тока суммируются на клеммах 30, 32 для обеспечения необходимой величины сварочного тока. Устройство для электродуговой сварки 10 обладает хорошими статистическими и динамическими характеристиками пользования суммарным током и обеспечивает возможность комбинирования большого числа источников электропитания,имеющих небольшие значения номинального тока, в целях формирования выходных токов большой величины для устройства для электродуговой сварки 10. Действие устройства для электродуговой сварки 10 схематически изображено на фиг. 3, где график 300 представляет общий ток дуговой сварки,составленный на 50 из тока источника электропитания , представленного кривой 302, и на 50 из тока источника электропитания ,представленного кривой 304. С помощью единственного цифрового управляющего сигнала,подаваемого на линию 80 и управляющего всеми источниками электропитания,составляющими устройство для электродуговой сварки, каждый из источников электропитания производит равную долю общего тока. Единственная цепь обратной связи регулирует этот уровень тока. Источники электропитания меньшей мощности можно объединить, чтобы сформировать устройство для электродуговой сварки, имеющее выходные токи величиной свыше 2000-3000 А. В известных аналогах, согласно фиг. 4, выходные токи параллельных источников электропитания, имеющих собственные управляющие сигналы, контроллеры 100 и цепи обратной связи, представлены на диаграммах 310,312, показывающих неравные составляющие тока. На фиг. 1 А изображена модификация сварочного поста 12 устройства электродуговой сварки 10. Хотя сварочный пост не является частью данного изобретения, изображен альтернативный сварочный пост 12 а. В этом посте с помощью транзисторных переключателей , 2 формируют ток сварки 1 на выходе цепи, содержащей последовательный дроссель 174 а вместо дросселя отвода от средней точки 174, применяемого в предпочтительном варианте реализации изобретения. Оба варианта устройства для электродуговой сварки используют множество источников электропитания, таких, как , ,и др. В предпочтительном варианте реализации данного изобретения каждый источник электропитания снабжают цепью, устраняющей возникновение сверхтока, особенно во время пуска. Цепь, используемая для источников электропитания, изображена для применения в источнике электропитания. На практике эту же цепь используют для всех источников электропитания. Широтно-импульсный модулятор 70 имеет стандартную цепь защиты от насыщения сердечника, которую активируют уровнем напряжения на выходе . Выходной трансформатор 40 имеет трансформатор тока 320 для определения тока 1 р первичной обмотки - как указано в рамке 322. Напряжение на линии 324 имеет напряжение, представляющее ток первичной обмотки. При повышении напряжения на линии 324 свыше определенного уровня цепь защиты от насыщения сердечника в интегральной схеме широтно-импульсного модулятора блокирует работу одного из переключателей или полевого транзистора в инверторе 20 для уменьшения величины выходного тока на первичной обмотке 42. Поэтому в соответствии со стандартной практикой величину выходного тока источника электропитания ограничивают, чтобы исключить работу при наличии сверхтока. Согласно фиг. 6 и 7, данное изобретение обладает существенной универсальностью, и его можно использовать для многих применений, для которых требуются сварочные токи большой величины. Фиг. 6 и 7 изображают два отдельных устройства для электродуговой сварки 10 и 10 а, выполненных в соответствии с данным изобретением. Устройство для электродуговой сварки 10 является стандартным сварочным аппаратом, имеющим только основной источник электропитания. Устройства для электродуговой сварки 10, 10 а и 10 используют для сварки труб, в которых три электрода 14, 330 и 332 перемещают вдоль зазора между пластинами 340, 342, составляющими обрабатывае 6 15285 мую деталь 16. Электроды изображены в последовательном и в параллельном расположении,причем для обеспечения единого перемещения они закреплены в каретке 350, указанной пунктирной линией. Три электрода крепят вместе кареткой 350, которая перемещается в направлении, указанном стрелкой в стыке между пластинами 340, 342. Показано, что три электрода запитывают током от трех отдельных устройств электродуговой сварки 10, 10 а и 10, чтобы осуществлять единую операцию сварки. Разумеется, в отдельных устройствах можно использовать единственный электрод,а также последовательно и/или параллельно расположенные электроды. При применении раздельных устройств для электродуговой сварки для электродов сварочные посты 12 работают либо на разных частотах, либо на одной и той же частоте с установленной фазой, обозначенной позициями 360 и 362 на фиг. 6. Каждое из устройств для электродуговой сварки 10, 10 а и 10 имеет свой собственный контроллер 100, 10 Оа и 100 , который управляет частотой сигналов логического вентиля на линиях 170, 172. Синхронизирующий сигнал 180 управляет исходным положением выходных импульсов тока с помощью контроллеров 100 а и 100 . Фазу или сдвиг фазы в устройствах для электродуговой сварки 10 а и 10 регулируют регуляторами 360 и 362 фазы. Таким образом,низкочастотное переключение транзисторных переключателей , 2 происходит на разной фазе для всех устройств для электродуговой сварки. Тем самым предотвращают помехи между токами, подаваемыми в электроды. В соответствии с данным изобретением в его предпочтительном варианте реализации можно произвести различные модификации, например, подбор количества источников электропитания, приводимых в действие единственным управляющим сигналом, подбор типа сварочных постов и подбор типа расположения электродов. Их эксплуатацию можно проводить в аналоговом или цифровом режиме. Формат обработки данных - цифровой, но в иллюстрируемых примерах он изображен аналоговым и может быть таковым. Разумеется, интегральные схемы 70, 220 широтно-импульсного модулятора являются аналоговыми. Их можно преобразовать в цифровые в последующей доработке данного изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для электродуговой сварки, содержащее сварочный пост, множество источников электропитания для обеспечения сварочного поста постоянным током заданной величины, генератор ВЧ импульсов, контроллер для управления током, датчик тока дуги и усилитель сигнала ошибки для формирования управляющего сигнала на основе сравнения управляющего сигнала с выходным сигналом,определенным датчиком тока дуги, при этом сварочный пост имеет вход для входного тока, выход для подачи тока дуговой сварки между электродом и изделием, а один из источников электропитания выполнен управляемым регулируемым управляющим сигналом и содержит первый быстродействующий коммутационный инвертор, включающий выходной трансформатор и первый широтноимпульсный модулятор, работающий на высокой частоте и имеющий вход для управляющего сигнала, отличающееся тем, что первый быстродействующий коммутационный инвертор содержит выходной выпрямитель для формирования первого постоянного тока, имеющего величину, определяемую управляющим сигналом, источник тока, выполненный управляемым, является основным, а следующий источник электропитания из множества источников электропитания - первым дополнительным и содержит второй быстродействующий коммутационный инвертор, включающий выходной трансформатор и выходной выпрямитель для формирования второго постоянного тока, имеющего величину, определяемую управляющим сигналом, и второй широтно-импульсный модулятор, работающий на высокой частоте и имеющий вход для управляющего сигнала, подключенный к усилителю сигнала ошибки. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанное множество источников электропитания содержит, по меньшей мере, второй дополнительный источник электропитания, содержащий третий быстродействующий коммутационный инвертор,имеющий выходной трансформатор и выходной выпрямитель для формирования третьего постоянного тока, имеющего величину, определяемую управляющим сигналом, и третий широтноимпульсный модулятор, работающий на высокой частоте и имеющий вход для управляющего сигнала, подключнный к выходу усилителя сигнала ошибки. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем,что сварочный пост содержит преобразователь постоянного тока в переменный для получения на выходе переменного тока дуговой сварки. 4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем,что первый и второй широтно-импульсные модуляторы выполнены с возможностью обеспечения работы на частоте, равной, по меньшей мере, 18 кГц. 5. Устройство по п. 1 или 2, или 3, отличающееся тем, что сварочный пост содержит первый и второй транзисторные переключатели, переключающиеся из проводящего состояния в непроводящее состояние, и управляющий переключением переключателей логический вентиль. 6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что содержит средство для переключения переключателей из проводящего состояния в непроводящее состояние, обеспечивающее переключение только в том случае, если ток дуги имеет значение меньше заданного значения. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что средство для переключения переключателей выполнено с возможностью срабатывания при заданном значении тока дуги, составляющем около 100-150 А. 7 15285 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходной трансформатор в первом и втором источниках электропитания содержит обмотку, датчик тока дуги, связанный с обмоткой, и цепь, связанную с широтно-импульсным модулятором соответствующего источника электропитания для удержания, по меньшей мере, одного из переключателей в непроводящем состоянии в течение времени, пока ток в обмотке превышает заданное значение. 9. Устройство по п. 1 или 2, или 3, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, более одного электрода, которые расположены параллельно и/или последовательно. 10. Устройство по п. 1 или 2, или 3, отличающееся тем, что оно представляет собой трубосварочную машину. 11. Система управления устройства для электродуговой сварки, содержащего множество источников электропитания, каждый из которых содержит широтно-импульсный модулятор, и сварочный пост,содержащий первый и второй транзисторные переключатели, содержащая цепь обратной связи и усилитель сигнала ошибки для формирования управляющего сигнала, отличающаяся тем, что она содержит датчик тока дуги и распределительную цепь для подачи управляющего сигнала на входы широтно-импульсных модуляторов источников электропитания. 12. Система управления по п. 11, отличающаяся тем,что она выполнена с возможностью управления логическим вентилем сварочного поста для переключения транзисторных переключателей между проводящим состоянием и непроводящим состоянием. 13. Система управления по п. 12, отличающаяся тем, что содержит средство для переключения переключателей из проводящего состояния в непроводящее состояние, обеспечивающее переключение переключателей только в том случае, если ток дуги имеет значение меньше заданного значения. 14. Система управления по п. 13, отличающаяся тем, что средство для переключения переключателей выполнено с возможностью срабатывания при заданном значении тока дуги, составляющем около 100-150 А. 15. Устройство для электродуговой сварки, содержащее сварочный пост, множество источников электропитания для обеспечения сварочного поста постоянным током заданной величины, генератор ВЧ-импульсов, контроллер для управления током,датчик тока дуги и усилитель сигнала ошибки для формирования управляющего сигнала на основе сравнения управляющего сигнала с выходным сигналом, определенным датчиком тока дуги, при этом сварочный пост имеет вход для входного тока, выход для подачи тока дуговой сварки между электродом и изделием, а один из источников электропитания выполнен управляемым регулируемым управляющим сигналом и содержит первый быстродействующий коммутационный инвертор, отличающееся тем, что каждый из остальных источников электропитания содержит коммутационный инвертор,обеспечивающий выходной постоянный ток, имеющий величину, определяемую управляющим сигналом, направляемым на вход источника электропитания, цепь, подключающую выходные постоянные токи параллельно на входе указанного сварочного поста, цепь обратной связи с датчиком тока дуги для формирования сигнала, характеризующего ток дуги,формирователь управляющего сигнала на основе сравнения управляющего сигнала, с выходным сигналом, определнным датчиком тока дуги, и цепь для подачи управляющего сигнала на входы множества источников электропитания.

МПК / Метки

МПК: B23K 9/10, B23K 9/00

Метки: сварки, электродуговой, устройство

Код ссылки

<a href="https://kz.patents.su/13-15285-ustrojjstvo-dlya-elektrodugovojj-svarki.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Устройство для электродуговой сварки</a>

Похожие патенты