сварочный аппарат

Классы МПК:B23K9/00 Электродуговая сварка или резка
Автор(ы):, , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Селиверстов Вячеслав Константинович,
Фанин Николай Иванович,
Жуков Александр Григорьевич,
Лаврухин Александр Дмитриевич,
Фишер Гарри Генрихович,
Комонов Петр Сергеевич,
Иевлев Вячеслав Иванович,
Копылов Александр Сергеевич,
Шутков Александр Петрович
Приоритеты:
подача заявки:
1995-02-21
публикация патента:

Использование: изобретение относится к сварке, в частности к электродуговой сварке на переменном токе, и может использоваться при ручной сварке. Сущность изобретения: сварочный аппарат содержит магнитопровод с первичной и вторичной обмотками, причем дополнительная обмотка установлена на наружной боковой поверхности магнитопровода и последовательно соединена с первичной обмоткой. Предусмотрено выполнение магнитопровода кольцеобразной формы. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2082572

Рисунок 1, Рисунок 2

Изобретение относится к области сварки, в частности к электродуговой сварке на переменном токе, и может быть применено при ручной сварке.

Известен сварочный аппарат с отдельным дросселем [1, с. 35, 36, рис. 27] состоящий из понижающего трансформатора и дросселя.

Данное устройство позволяет получить падающую внешнюю характеристику.

Недостатком является то, что создание ЭДС самоиндукции осуществляется при больших изменениях сварочного тока и его больших абсолютных значениях, что вызывает необходимость изготавливать массивные и значительные по габаритам сварочные аппараты это проявляется в изготовлении соизмеримого по габаритам и весу с сердечником (магнитопроводом) трансформатора сердечника дросселя. Кроме того, так как обмотка дросселя находится в сильноточной (сварочной) цепи, то поперечное сечение и вес этой обмотки велики.

Известен сварочный аппарат, содержащий трансформатор, имеющий магнитопровод в виде стержней, на которых расположены по две катушки: одна с первичной обмоткой; вторая со вторичной обмоткой. Катушки обмоток соединены параллельно. Первичная обмотка закреплена неподвижно. Катушки вторичной обмотки перемещаются винтовым механизмом вручную [1, с. 40, 41]

Указанный сварочный аппарат позволяет исключить дроссель, уменьшить габариты и вес за счет образования магнитных потоков рассеяния, которые создают значительное индуктивное сопротивление и обеспечивают получение падающей внешней характеристики.

Однако такие технические решения недостаточно снижают габариты и вес сварочного аппарата ввиду большого расхода обмоточного провода (по две катушки в каждой обмотке) и большой длины стержней магнитопровода, нужных для регулирования сварочного тока перемещением одной из обмоток.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является сварочный аппарат, содержащий магнитопровод с первичной, вторичной и дополнительной обмотками, причем дополнительная обмотка установлена на наружной боковой поверхности магнитопровода.

Следует подчеркнуть, что в этом устройстве магнитопровод выполнен кольцеобразной формы и при его работе возникают два взаимно перпендикулярных (ортогональных) магнитных потока.

Цель изобретения уменьшение габаритов и веса сварочного аппарата при сохранении качества сварки.

Поставленная цель достигается тем, что в сварочный аппарат, содержащий магнитопровод с первичной и вторичной обмотками, введена дополнительная обмотка, установленная на наружной боковой поверхности магнитопровода и последовательно соединенная с первичной обмоткой.

Создание дополнительного магнитного потока и одновременное увеличение индуктивного сопротивления первичной цепи позволяет при изготовлении сварочного аппарата создать падающую внешнюю характеристику за счет размещения дополнительной обмотки в слаботочной первичной цепи, при этом напряжение во вторичной цепи определяется следующим образом:

сварочный аппарат, патент № 2082572,

где Uвх напряжение, подводимое от источника переменного тока;

h коэффициент трансформации, причем сварочный аппарат, патент № 2082572

сварочный аппарат, патент № 2082572 круговая частота;

I1 ток в первичной цепи,

и выполнить эту обмотку такого же малого сечения, как и провод первичной обмотки, что ведет к снижению расхода обмоточного провода по массе.

Кроме того, операции увеличения индуктивного сопротивления первичной цепи и придание дополнительному магнитному потоку направления, перпендикулярного основному магнитному потоку, позволяют при изготовлении устройства последовательно соединить первичную и дополнительную обмотки так, что при этом обмотки своими магнитными полями не влияют друг на друга.

Исключение этого влияния и увеличение индуктивного сопротивления согласно способу реализуются в конструкции сварочного аппарат по-новому: дополнительная обмотка наматывается на наружную боковую поверхность магнитопровода перпендикулярно плоскостям витков первичной и вторичной обмоток.

При этом индуктивное сопротивление дополнительной обмотки

Xд.о= Lд.осварочный аппарат, патент № 2082572сварочный аппарат, патент № 2082572, где Lд.о= ксварочный аппарат, патент № 2082572сварочный аппарат, патент № 2082572сварочный аппарат, патент № 2082572Dсварочный аппарат, патент № 2082572сварочный аппарат, патент № 20825722/l [2, с. 116]

создается за счет перераспределения параметров, определяющих ее индуктивность Lg.о. С одной стороны, уменьшается магнитная проницаемость сварочный аппарат, патент № 2082572 так как дополнительный магнитный поток идет не вдоль направления прокатки анизотропной холоднокатанной стали сердечника, а поперек [3, с. 21] с другой стороны, при такой намотке сильно увеличивается диаметр дополнительной обмотки D.

Причем чем меньше периметр этой боковой поверхности (что осуществляется применением, например, тороидального трансформатора с сердечником кольцеобразной формы), тем меньше габариты и вес устройства.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого сварочного аппарата для электродуговой сварки на переменном токе; на фиг. 2 - расположение дополнительной обмотки на наружной боковой поверхности магнитопровода.

Сварочный аппарат содержит: магнитопровод 1 с первичной 2, вторичной 3 и дополнительной 4 обмотками; 5 наружная боковая поверхность магнитопровода 1; 6 провода первичной обмотки для подачи напряжения Uвх от источника переменного тока; 7 провода вторичной обмотки, с которых снимается напряжение U2 при сварке; I1 ток в первичной и в дополнительной обмотках; I2 ток во вторичной (сварочной) цепи; fосн - основной магнитный поток, индуктируемый током I1 в магнитопроводе I; сварочный аппарат, патент № 2082572доп дополнительный магнитный поток в магнитопроводе 1, перпендикулярный потоку сварочный аппарат, патент № 2082572осн и поэтому не влияющий на него; Tp трансформатор.

Аппарат работает следующим образом.

В первичной цепи создают дополнительный магнитный поток, перпендикулярный направлению основного магнитного потока, реализуемый в устройстве путем навивки дополнительной обмотки на наружную боковую поверхность того же самого магнитопровода, преимущественно кольцеобразной формы, на котором размещены первичная и вторичная обмотки.

Такая компоновка, когда все обмотки расположены на одном "носителе" (магнитопроводе), существенно уменьшает габариты сварочного аппарата. Кроме того, последовательное соединение первичной и дополнительной обмоток при подаче входного напряжения Uвх уменьшает ток J1 за счет одновременного создания индуктивного сопротивления на дополнительной обмотке. Это позволяет одновременно с созданием дополнительного магнитного потока увеличить индуктивное сопротивление первичной цепи. В сварочном аппарате эти обмотки навивают проводом малого сечения S1 Sдоп.обм сварочный аппарат, патент № 2082572 2-5 мм2, так как J1 сварочный аппарат, патент № 2082572 20-30 A. Это также позволяет снизить вес всего устройства.

Дополнительная обмотка является "буферной": при коротком замыкании в начале сварки и при случайном уменьшении дугового промежутка в процессе сварки растет сварочный ток J2, что, в свою очередь, вызывает возникновение рабочего тока J1 в первичной цепи, причем J1> >Jхол.хода. Согласно выражению сварочный аппарат, патент № 2082572 (см. ранее) увеличение J1 приведет к падению напряжения на дополнительной обмотке, так как она намотана поперек виткам первичной и вторичной обмоток, то ее магнитный поток не оказывает влияния на основной магнитный поток и, следовательно, не меняет параметров трансформатора сварочного аппарата. Напряжение U1 в первичной обмотке снижается и, следовательно, снижается напряжение в сварочной цепи до рабочего, оптимального значения.

Величины минимального тока J1 и ток дуги определяются индуктивным сопротивлением первичной цепи в целом и дополнительной обмотки как ее составной части.

Изменяя в необходимых пределах одну из составляющих индуктивного сопротивления (Xд.o= Lд.oсварочный аппарат, патент № 2082572сварочный аппарат, патент № 2082572) индуктивность сварочный аппарат, патент № 2082572, добиваются как минимум сохранения, а в основном повышения качества сварки: стабильности дуги и прочного сварного шва за счет применения определенной марки электротехнической стали магнитопровода (простая конструкция навивка из анизотропной холоднокатанной ленты и минимум обработки позволяют применить сталь с повышенным до 3,9 4,8% содержанием кремния и, следовательно, минимальными потерями на перемагничивание и вихревые токи), при этом магнитная проницаемость сварочный аппарат, патент № 2082572попер. в поперечном направлении существенно меньше сварочный аппарат, патент № 2082572продол

Подбирая диаметр D, высоту 1 намотки, количество витков сварочный аппарат, патент № 2082572 дополнительной обмотки, определяют необходимую для качественной сварки индуктивность Lд.о. и дополнительное сопротивление Xд.о..

Таким образом предложенное техническое решение позволяет уменьшить габариты и вес сварочного аппарата при сохранении качества сварки.

Источники информации:

1. Геворкян В.Г. Основы сварочного дела. М. Высшая школа, 1971, с.35,36, рис.27 (аналог), с.40,41 (прототип).

2. Жеребцов И.Л. Электротехника для радистов. М. ДОСААФ, 1964, с.116.

3. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины и микромашины. М. Высшая школа, 1981, изд. 2-е, с.21.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сварочный аппарат, содержащий магнитопровод с первичной, вторичной и дополнительной обмотками, причем дополнительная обмотка установлена на наружной боковой поверхности магнитопровода, отличающийся тем, что первичная и дополнительная обмотки соединены последовательно.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B23K9/00 Электродуговая сварка или резка

Патенты РФ в классе B23K9/00:
способ упрочняющего восстановления стрельчатых лап культиваторов различного назначения -  патент 2527558 (10.09.2014)
способ подготовки кромок труб или листов с плакирующим слоем под сварку встык (варианты) -  патент 2524472 (27.07.2014)
устройство для подачи порошковой смеси для плазменной наплавки -  патент 2523214 (20.07.2014)
плоское сопло горелки для аргонодуговой сварки -  патент 2521948 (10.07.2014)
токоподводящий мундштук для автоматической сварки в узкую разделку -  патент 2521166 (27.06.2014)
способ наплавки внутренней поверхности радиальных отверстий цилиндрического изделия и устройство для его осуществления -  патент 2520882 (27.06.2014)
неплавящийся электрод для дуговой сварки -  патент 2520881 (27.06.2014)
способ получения стыкового сварного соединения арматурных стержней -  патент 2520285 (20.06.2014)
способ восстановления и упрочнения стальных рабочих лопаток влажнопаровых ступеней паровой турбины -  патент 2518036 (10.06.2014)
сварочная головка -  патент 2512702 (10.04.2014)


Наверх