Устройство для дуговой полуавтоматической сварки

 

Использование: в оборудовании для шланговой подачи электродной проволоки при питании механизма подачи от источника сварочной дуги. Цель - повышение стабильности горения дуги в широком диапазоне регулирования скорости подачи проволоки. Устройство содержит механизм 1 подачи электродной проволоки с электродвигателем 2, источник 3 питания сварочной дуги, датчик 4 тока, управляемый ключ 5, диод 6, дроссель 7, формирователь 8 импульсов, блок 9 обратной связи, регулятор 10 скорости, блок согласования 11. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для полуавтоматической дуговой и ванной сварки и может быть использовано в оборудовании для шланговой подачи электродной проволоки.

Целью изобретения является повышение стабильности горения дуги в широком диапазоне регулирования скорости подачи проволоки.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для дуговой полуавтоматической сварки; на фиг.2 схемы блоков обратной связи и согласования; на фиг. 3а эпюра напряжения на выходе формирователя импульсов; на фиг.3б эпюры напряжений на входах блока обратной связи; на фиг.3в эпюра напряжения на входе ключа.

Устройство для дуговой полуавтоматической сварки содержит механизм 1 подачи электродной проволоки с электродвигателем 2, подключенным к источнику 3 питания сварочной дуги через последовательно соединенные датчик 4 тока, управляемый ключ 5 и диод 6. Вход ключа 5, соединенный с анодом диода 6, связан с одним из выводов дросселя 7, другой вывод которого подключен к положительной шине источника 3 питания. Управляющий вход ключа 5 соединен с выходом формирователя 8 импульсов, вход которого соединен с выходом блока 9 обратной связи. Первый вход блока 9 обратной связи соединен с выходом регулятора 10 скорости, второй его вход соединен с управляющим выходом датчика 4 тока, а третий вход соединен с выходом блока согласования, вход которого соединен с положительной шиной источника 3 питания.

Формирователь 8 импульсов управления может быть выполнен на микросхеме К554СА3, в цепь обратной связи которой включена линия задержки.

Блок 9 обратной связи представляет собой компаратор 12, к одному из входов которого подключены объединенные первые выводы резисторов 13, 14, 15. К другому входу компаратора 12 подключены выводы резистора 16 и конденсатора 17, образующие интегрирующую цепь.

Компаратор 12 может быть выполнен, например, на микросхеме К554СА3.

Блок согласования 11 может, например, содержать резисторы 18, 19, первые выводы которых объединены и подключены к входу схемы токового зеркала, выполненной на транзисторах 20,21. Нагрузкой схемы токового зеркала является резистор 22, подключенный одним выводом к источнику опорного напряжения U_опорн., а другим выводом к коллектору транзистора 21, являющемуся выходом блока 11. Второй вывод резистора 18, являющийся входом блока 11, подключен к положительной шине источника 3 питания.

Устройство работает следующим образом. После включения источника 3 по команде "Пуск" в момент времени t₁ происходит запуск формирователя 8, который начинает вырабатывать последовательность управляющих импульсов (фиг.3а) с постоянным периодом Т, длительность которого определяет чистоту преобразования напряжения. По переднему фронту первого импульса происходит отпирание ключа 5 и по цепи источник 3 питания, дроссель 7, ключ 5, датчик 4 начинает протекать линейно нарастающий ток. Пропорциональное этому току пилообразное напряжение (фиг.3б) поступает с датчика 4 на один из входов компаратора 12. В зависимости от используемой технологии сварки с помощью регулятора 10 выставляют необходимую величину скорости подачи проволоки. Напряжение U_порог. (фиг.3б), пропорциональное заданной скорости подачи, поступает через резистор 13 на другой вход компаратора 12. В момент времени t₂, когда пилообразное напряжение дорастает до уровня U_порог., состояние на выходе компаратора 12 изменяется на противоположное, и по этому сигналу формирователь 8 выключает импульс управления (фиг.3а). Ключ 5 выключается и к якорной цепи двигателя 2 прикладывается ЭДС самоиндукции Е_др дросселя 7 (фиг.3в), под воздействием которой в якорной цепи начинает протекать ток I_др. Запасенная в дросселе 7 энергия, пропорциональная площади, заштрихованной на фиг.3в, передается при этом двигателю 2. Напряжение, прикладываемое к якорной обмотке двигателя 2, а следовательно, и диапазон регулирования скорости подачи лимитируется не величиной напряжения U_пит источника 3, а величиной запасенной в дросселе 7 энергии, которую можно регулировать в широких пределах. Параметры дросселя 7 выбираются исходя из частоты преобразования напряжения и мощности двигателя. Ток I_др протекает через диод 6 до тех пор, пока Е_др превышает U_пит. В момент времени t₃ E_др, нагруженная на противо-ЭДС двигателя 2, становится равной U_пит. и диод 6 запирается. Далее двигатель 2 продолжает работать под воздействием энергии, полученной от дросселя 7, до момента времени t₄, когда на ключ 5 поступит следующий отпирающий импульс и вышеописанные процессы повторятся. В зависимости от величины напряжения U_пит. источника 3 изменяется наклон пилообразного напряжения (фиг.3б), что приводит к изменению длительности интервала t₁-t₂ и, следовательно, к саморегулированию скорости подачи проволоки относительно заданного значения, а значит к повышению стабильности горения дуги. При работе со сварочными источниками питания с большой кратностью напряжений холостого и рабочего хода саморегулирование скорости подачи обеспечивается еще и за счет использования блока 11, который позволяет варьировать заданное регулятором 1, значение U_порог. в зависимости от изменений напряжения U_пит. источника 3 путем суммирования на резисторах 13, 14, 15 выходного сигнала регулятора 10 и сигнала, поступающего с коллектора транзистора 21, образующего совместно с транзистором 22 токовое зеркало.

Сварочный полуавтомат с механизмом подачи проволоки, питаем от источника сварочной дуги, обеспечивает с помощью простых технических средств синергетический эффект саморегулирования скорости подачи, за счет чего позволяет получать высокое качество сварных соединений, достигаемое только при работе со сварочными мультисистемами, использующими инверторные источники питания и процессорное управление скоростью подачи проволоки.

Формула изобретения

Устройство для дуговой полуавтоматической сварки, содержащее механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем, подключенным к источнику питания сварочной дуги, последовательно соединенные датчик тока и ключ, вход управления которого соединен с выходом формирователя импульсов, а также регулятор скорости, отличающееся тем, что в него введены дроссель, диод, блок обратной связи и блок согласования, входом подключенный к источнику питания сварочной дуги, а выходом к первому входу блока обратной связи, второй и третий входы которого подключены соответственно к регулятору скорости и датчику тока, а выход к входу формирователя импульсов, катод диода подключен к якорю электродвигателя, а анод к выходу ключа и одному выводу дросселя, другой вывод которого подключен к источнику питания сварочной дуги.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3