Разработка энергосберегающих источников для питания импульсно-дуговой сварки на базе компенсированных преобразователей и модуляторов тока

• Автор: Чуриков, Иван Алексеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 195 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОСОБЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ

СВАРОЧНОЙ ДУГИ С ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

1Л. Анализ факторов, влияющих на плавление и перенос

электродного металла

1.2. Принципиальная возможность импульсного управления плавлением и переносом при сварке в среде С02

1.3. Влияние параметров импульсного питания

1.4. Статические характеристики дуги

1.5. Устойчивость энергетической системы

(источник питания - дуга - ванна)
Выводы
2. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ НА БАЗЕ ПОЛНОСТЬЮ УПРАВЛЯЕМЫХ ПРИБОРОВ И УСТРОЙСТВ
2.1. Особенности построения вентильных преобразователей переменного тока в постоянный для дуговой сварки
2.2. Установившиеся режимы компенсированного преобразователя с конденсаторным фильтром
2.3. Гармонический анализ переменного тока
2.4. Энергетические показатели компенсированных преобразователей
2.5. Компенсированный выпрямитель для питания сварочной дуги
2.6. Инверторные источники питания дуги
Выводы
3. ИМПУЛЬСНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ СВАРОЧНОГО ТОКА,
ПИТАЕМЫЕ ОТ ИСТОЧНИКОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
3.1. Системы импульсного питания

3.2. Импульсные модуляторы на базе тиристорных ключей с искусственной коммутацией
3.3. Исследование и расчет элементов коммутирующего контура
3.4. Исследование режимов работы тиристорного модулятора
при питании его от источника с жесткой внешней характеристикой 113 Выводы
4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОДУГОВОЙ СВАРКИ
4.1. Принципы построения датчиков длины дуги
4.2. Разработка схемы управления импульсным модулятором
тока дуги
4.3. Управление размерами сварочной ванны и ее кристаллизация
4.4 Схема управления компенсированным преобразователем
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ’
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Технический прогресс предъявляет высокие требования к качеству сварных конструкций и экономичности сварочного производства. Традиционными методами сварки трудно решить все усложняющие задачи: возможность регулирования в широких пределах глубины проплавления, сварка по повышенным зазорам и в различных пространственных положениях, повышение стабильности горения дуги и т. д.
В настоящее время традиционные стационарные процессы сварки плавлением (дуговая, электрошлаковая, плазменная) практически исчерпали свои технологические возможности. Концентрация энергии сварочных источников нагрева на серийном оборудовании не решила, да и не может до конца решить многих проблем, в том числе производительности, улучшения качества сварки и не менее важной проблемы - энергосбережения.
Проблема заключается в том, чтобы создаваемые новые высокоэффективные варианты использования сварочной дуги как источника нагрева могли бы поднять сварочную технологию на более высокий уровень.
Одним из наиболее перспективных направлений таких поисков является импульсное введение энергии в зону сварки. Частота модуляции энергии может быть различной, но она должна соответствовать частоте физических процессов, протекающих в зоне сварки: переносу капель электродного металла, периодичности первичной кристаллизации, изменению объема металлической ванны и т. д.
Вследствие капельного переноса расплавленного электродного металла в сварочную ванну процесс сварки носит дискретный характер, состоящий из периодически повторяющихся микроциклов. Металлургические реакции в электродном металле протекают в основном на стадии капли. От идентичности протекания микроциклов зависят стабильность формирования шва и свойства наплавленного металла. Однако из-за ряда причин как внутренних, обусловленных физической природой сварочной дуги, так и

11с - падение напряжения в столбе дуги;
Иа - падение напряжения в анодной области.
Зависимость составляющих напряжений дуги ( Ш, 11с, Иа ) от тока обусщвливает свойства дуги как нелинейного элемента электрической цепи.
Выражая сопротивления столба дуги через удельную проводимость и геометрические размеры столба, получим
где 1& ~/с - длина столба дуги;
5'с - площадь поперечного сечения столба;
ус - удельная проводимость или электропроводимость столба дуги. Плотность тока в столбе дуги
Напряженность электрического поля равна по абсолютной величине градиенту потенциала

(1.4)

(1.5)
С учетом этих соотношений получим
(1.6)