Генераторы импульсов тока для аргонодуговой сварки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом

• Автор: Чернявский, Николай Иванович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 208 с. : ил.

Содержание
Аннотация
Введение

1. Особенности аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

алюминия и его сплавов

1.1. Технологические особенности сварки алюминиевых сплавов

1.2. Основные требования к электромагнитным параметрам процесса дуговой сварки алюминия и его сплавов
1.2.1. Технологические требования к параметрам импульсов сварочного тока в установившемся режиме

1.2 Л. 1. Диапазон частот и длительностей импульсов

1.2.1.2. Соотношение длительностей импульсов

1.2.1.3 Соотношение амплитуд импульсов токов прямой и обратной
полярностей
1.2.2. Технологические требования к параметрам импульсов сварочного тока в переходных режимах
1.2.3. Общие требования к сварочным ГИТ
1.3. Виды сварочных ГИТ с быстрым переходом через нуль
1.3.1. ГИТ с питанием от выпрямителей с активным балластом
1.3.2. ГИТ с питанием от источников с параметрическим формированием внешней характеристики
1.3.3. ГИТ с индуктивными накопителями энергии
1.3.3.1. Трансформаторные ГИТ с ИНЭ
1.3.3.2. Выпрямительные ГИТ с ИНЭ
1.4. Задачи исследования
2. Разработка схем сварочных генераторов импульсов тока с индуктивными накопителями энергии
2.1. Анализ процессов энергопреобразования в ГИТ с секционированными ИНЭ
2.2. Разработка ГИТ с секционированными ИНЭ
2.3. Исследование установившихся режимов работы ГИТ

Анализ требований к математическим моделям ГИТ, принимаемым допущениям и ограничениям
Выбор системы относительных параметров
Анализ электромагнитных процессов в ГИТ при питании непосредственно от источников постоянного напряжения
Анализ электромагнитных процессов в ГИТ при питании от источников с промежуточным емкостным накопителем
Выводы
Исследование динамических режимов работы сварочных ГИТ с
секционированными ИНЭ
Медленные изменения условий работы ГИТ
Влияние изменения напряжения питания
Влияние изменения напряжения дуги
Параметрическая стабилизации энергии в дуге
Быстрые изменения условий работы ГИТ
Влияние индуктивности ИНЭ на стабильность горения дуги в
переходных режимах
Пуск ГИТ с секционированными ИНЭ
Выводы
Совершенствование управляемых ключей ГИТ и экспериментальные исследования разработанных ГИТ
Совершенствование управляемых ключей ГИТ
Экспериментальные исследования ГИТ
Выводы
Заключение
Общие выводы
Предложения
Использованная литература
Приложение 1. Сравнение массогабаритных показателей ИНЭ в ГИТ с раздельными и секционированными ИНЭ
Аннотация
Актуальность темы. Алюминиевые сплавы широко применяются в различных отраслях промышленности. Это обусловлено комплексом разнообразных свойств, которые обеспечивают им важные преимущества перед другими конструкционными материалами. При формировании сварных соединений из алюминиевых сплавов чаще предпочтение отдается аргонодуговой сварке неплавящимся электродом переменным током; как наиболее отвечающей металлургическим и технологическим требованиям.
Однако при сварке синусоидальным током возникают проблемы, связанные с устойчивостью горения дуги при токах менее 70 А. При этом- токе скорость его перехода через нуль около 30 кА/с, а приналичии нелинейности магнитной цепи может быть еще меньше. Она настолько мала, что дуга в области малых токов перед переходом тока через нуль успевает деионизироваться. Её повторное возбуждение при- появлении напряжения противоположной полярности нарушается. Это ухудшает стабильность горения сварочной дуги, из-за нарушения непрерывности её горения, что приводит к снижению качества и производительности сварки.
Для решения этих проблем, наиболее перспективным является использование импульсного переменного тока со скоростями перехода через нуль существенно больше 30 кА/с. Такой ток формируется сварочными генераторами импульсов тока за счет высвобождения энергии при разряде индуктивных накопителей энергии. При этом обеспечивается не только устойчивое горение дуги, но и возможность независимого программирования амплитудно-временных параметров режима горения дуги прямой и обратной полярности, что позволяет управлять геометрическими размерами шва, эффективностью катодного распыления поверхностной оксидной пленки и динамическим воздействием на расплав сварочной ванны. Однако массогабаритные показатели индуктивных накопителей велики, так как для разной полярности используются отдельные накопители и источники их заряда. Это увеличивает стоимость, массу и габариты всего источника питания для сварки.

За счет этой энергии можно повысить стабильность горения дуги при ее удлинении даже до величин, при которых напряжение на дуге будет больше напряжения холостого хода входного источника питания.
При резком удлинении дуги повышение напряжения на ней приведет к появлению ЭДС самоиндукции на выводах ИНЭ и поддержанию сварочного тока до тех пор, пока в ИНЭ не израсходуются запасы энергии. А при кратковременных коротких замыканиях дугового промежутка наличие ИНЭ в сварочной цепи не позволяет скачкообразно увеличиться току в сварочной цепи. ИНЭ можно рассматривать в этом случае как источник тока. Такие ГИТ нечувствительны к кратковременным коротким замыканиям дугового промежутка [116; 59].
В зависимости от вида входного источника питания ГИТ с ИНЭ могут быть разбиты на две группы: с питанием от источников переменного тока, и ГИТ с питанием от источников постоянного тока.
Поскольку напряжение сварочных источников питания ограничено п.11.1 по ГОСТ Р МЭК 60974-1-2004 «Источники питания для дуговой сварки. Требования безопасности» величинами, которые меньше стандартных напряжений промышленных электрических сетей переменного тока, то непременным атрибутом является сварочный трансформатор, понижающий напряжение питания. В связи с этим такие ГИТ, которые питаются непосредственно от трансформатора, будем именовать трансформаторными ГИТ, а те, которые питаются от источников постоянного тока - в основном выпрямителей - выпрямительными ГИТ.
1.З.З.1. Трансформаторные ГИТ с ИНЭ.
В трансформаторном мостовом тиристорном ГИТ (рис. 1.10) дроссель Ь включен в диагональ тиристорного моста У81-У84, во вторую диагональ которого последовательно включены вторичная обмотка трансформатора ТУ и