MD4185C1

MD4185C1 - Instalaţie pentru sudare cu arc electric

Info

Publication number: MD4185C1
Application number: MDA20110020A
Authority: MD
Inventors: Михай Тыршу
Original assignee: Институт Энергетики Академии Наук Молдовы
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2013-06-30
Also published as: MD4185B1; MD20110020A2

Abstract

Invenţia se referă la domeniul sudării cu arc electric şi poate fi utilizată pentru alimentarea instalaţiilor pentru sudare cu arc electric de la reţelele electrice cu capacitate mică.Instalaţia pentru sudare cu arc electric conţine un redresor (1), un filtru (2), un dispozitiv de încărcare cu impuls (3), o baterie de acumulatoare (4) şi un convertor de tensiune (5), conectate în serie. Instalaţia mai conţine un bloc de reglare a curentului de sudare (6), conectat cu o ieşire la o intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls (3), iar cu o altă ieşire - la intrarea de dirijare a convertorului de tensiune (5), precum şi un controler de încărcare (7) a bateriei de acumulatoare, conectat cu intrarea la bateria de acumulatoare (4), iar cu ieşirea - la o altă intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls (3), totodată bateria de acumulatoare (4) este selectată cu o capacitate, care permite asigurarea integrală cu energie electrică a arcului de sudare.

Description

Invenţia se referă la domeniul sudării cu arc electric şi poate fi utilizată pentru alimentarea instalaţiilor pentru sudare cu arc electric de la reţelele electrice cu capacitate mică.

Este cunoscută o sursă de alimentare fără transformator a aparatului de sudare, care conţine un generator de tact inelar trifazat, trei comparatoare, un element de setare a tensiunii şi alte blocuri [1].

Dezavantajul acestei surse îl constituie perturbaţiile mari, care se induc în reţeaua de tensiune de către schimbările prin salt ale curentului de sudare la aprinderea şi stingerea arcului de sudare. Acest dezavantaj este legat de faptul că alimentarea arcului de sudare se face direct de la reţeaua de distribuţie a energiei electrice.

De asemenea este cunoscută o instalaţie pentru sudare cu arc electric şi contact, care conţine un redresor, un invertor de frecvenţă majorată, o baterie de acumulatoare şi un circuit de încărcare a acumulatoarelor [2].

Dezavantajul acestei instalaţii ţine de asemenea de perturbaţiile majore ce influenţează asupra reţelei de tensiune, cauzate de fluctuaţiile curentului de sudare prin salt la aprinderea şi stingerea arcului de sudare. Acest dezavantaj ţine de faptul că alimentarea instalaţiei pentru sudare se face 80% direct de la reţeaua de tensiune şi 20% de la bateria de acumulatoare.

Problema pe care o rezolvă invenţia este de a reduce semnificativ perturbaţiile induse în reţeaua de tensiune cauzate de fluctuaţiile prin salt ale curentului de sudare la aprinderea şi stingerea arcului de sudare.

Instalaţia pentru sudare cu arc electric, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un redresor, un filtru, un dispozitiv de încărcare cu impuls, o baterie de acumulatoare şi un convertor de tensiune, conectate în serie; un bloc de reglare a curentului de sudare, conectat cu o ieşire la o intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls, iar cu o altă ieşire - la intrarea de dirijare a convertorului de tensiune; un controler de încărcare a bateriei de acumulatoare, conectat cu intrarea la bateria de acumulatoare, iar cu ieşirea - la o altă intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls; totodată bateria de acumulatoare este selectată cu o capacitate, care permite asigurarea integrală cu energie electrică a arcului de sudare.

Ansamblul de elemente indicat asigură alimentarea arcului de sudare de la bateria de acumulatoare, care se încarcă de la o sursă slabă de energie electrică disponibilă. Introducerea în instalaţia dată a blocului de reglare a curentului de sudare, conectat cu o ieşire la o intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls, iar cu o altă ieşire la intrarea de dirijare a convertorului de tensiune, precum şi a controlerului de încărcare a bateriei de acumulatoare, conectat cu intrarea la bateria de acumulatoare, iar cu ieşirea - la o altă intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls, permite asigurarea modificării line a valorii curentului consumat în momentul de aprindere şi de stingere a arcului de sudare, prin aceasta soluţionând problema.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 şi 2, care reprezintă:

- fig. 1, schema instalaţiei pentru sudare cu arc electric;

- fig. 2, diagrama regimului de lucru al dispozitivului de încărcare cu impuls.

Instalaţia pentru sudare cu arc electric (fig. 1) conţine redresorul 1, filtrul 2, dispozitivul de încărcare cu impuls 3, bateria de acumulatoare 4 şi convertorul de tensiune 5, conectate în serie. Instalaţia mai conţine blocul de reglare a curentului de sudare 6, conectat cu o ieşire la o intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls 3, iar cu o altă ieşire - la intrarea de dirijare a convertorului de tensiune 5, precum şi un controler de încărcare 7 a bateriei de acumulatoare, conectat cu intrarea la bateria de acumulatoare 4, iar cu ieşirea - la o altă intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls 3, totodată bateria de acumulatoare 4 este selectată cu o capacitate, care permite asigurarea integrală cu energie electrică a arcului de sudare.

Instalaţia funcţionează în modul următor.

Tensiunea alternativă de 220 V, 50 Hz se aplică la redresorul 1, după care se aplică la filtrul 2 pentru a obţine tensiune continuă, care se aplică la dispozitivul de încărcare cu impuls 3, care lucrează după un regim special. Acest regim este dependent de curentul de sudare şi capacitatea bateriei de acumulatoare 4 şi este ilustrat în fig. 2. Deci, la conectarea instalaţiei pentru sudare, dispozitivul de încărcare cu impuls 3 creşte liniar curentul în bateria de acumulatoare 4 până la nivelul I4 pe parcursul duratei de timp t0-t1. Dacă nu are loc procesul de sudare, atunci curentul I4, cu valoarea egală cu cea maxim admisibilă de încărcare a acumulatoarelor utilizate, se menţine constant până la momentul de timp t4, când tensiunea pe bateria de acumulatoare 4 devine egală cu cea maxim admisibilă. În intervalul t4-t5 are loc descreşterea curentului de încărcare cu 30% I3 faţă de cel iniţial I4, care se menţine constant până când valoarea tensiunii de pe bateria de acumulatoare 4 devine iarăşi egală cu cea maxim admisibilă. În intervalul de timp t6-t7 curentul de încărcare se micşorează încă cu 30% I2 faţă de valoarea iniţială I4 şi pe perioada de timp t7-t9 se menţine constant până când iarăşi valoarea tensiunii de pe bateria de acumulatoare 4 devine egală cu cea maxim admisibilă. În intervalul de timp t9-t10 curentul de încărcare se reduce până la valoarea I1, care depinde de parametrii bateriei de acumulatoare 4. Adică din momentul t10 se va menţine deja constantă tensiunea pe bateria de acumulatoare 4. Valoarea tensiunii va fi egală cu cea maxim admisibilă de încărcare a bateriei de acumulatoare 4. Curentul I1 va fi mai mic decât 10% din valoarea curentului I4 şi cu timpul va tinde spre zero, ceea ce înseamnă că din momentul t10 bateria de acumulatoare 4 se consideră total încărcată. Selectarea curenţilor I1, I2, I3 sau I4 se face cu ajutorul controlerului de încărcare 7 a bateriei de acumulatoare.

Dacă în momentul de timp t2 începe procesul de sudare, atunci dispozitivul de încărcare cu impuls 3 creşte lin curentul în intervalul de timp t2-t3 până la o valoare I, care este cuprinsă între I5≤I≤I6, unde I5 este curentul corespunzător celui minim de sudare, iar I6 este corespunzător curentului maxim de sudare, care se stabileşte de către blocul de reglare a curentului de sudare 6. Dacă în intervalul de timp t3-t8 se întrerupe procesul de sudare pe un timp scurt (5…10 s), atunci curentul I se menţine la valoarea iniţială. Însă dacă pauza durează mai mult de 10 s, atunci curentul I în intervalul de timp t8-t11 descreşte până la valoarea I4 şi repetă în continuare procesul pentru regimul de mers în gol. Dacă în momentul t12 reîncepe procesul de sudare, curentul I revine la valoarea stabilită şi procesul se repetă.

Regimurile descrise au ca scop menţinerea unui nivel mediu constant de energie în bateria de acumulatoare 4. Ultima serveşte ca compensator al fluctuaţiilor de sarcină, care au loc în timpul sudării şi mai ales în faza de aprindere şi stingere a arcului de sudare. Bateria de acumulatoare 4, la rândul său, este conectată la convertorul de tensiune 5, care transformă tensiunea de la bornele bateriei de acumulatoare 4 în tensiune continuă de 50…60 V, utilizată, de regulă, pentru sudarea cu arc electric. Convertorul de tensiune 5 este realizat pe principiul de frecvenţă înaltă, care permite reducerea masei şi gabaritelor acestuia, precum şi a instalaţiei în întregime. Totodată, cu ajutorul blocului de reglare a curentului de sudare 6 se reglează curentul de sarcină al convertorului de tensiune 5 pentru a obţine calitatea sudurii solicitate. Capacitatea bateriei de acumulatoare 4 depinde de mai mulţi factori: frecvenţa de sudare Fs, diferenţa de sarcină compensată Dc, diferenţa curenţilor I6-I4 şi puterea maximă de sudare Ps. La selectarea acesteia, trebuie de luat în calcul posibilitatea asigurării procesului de sudare pe perioade scurte de timp numai de la bateria de acumulatoare 4. Totodată, trebuie asigurată balanţa energiei consumate în timp în procesul de sudare şi energiei asigurate de dispozitivul de încărcare cu impuls 3, cu luarea în consideraţie a tuturor pierderilor lanţului de convertizare Pe (în %).

Astfel, energia consumată în procesul de sudare în timpul t va fi: E = PsFst.

Atunci energia totală Et asigurată de dispozitivul de încărcare cu impuls: Et = E·Pe/100.

În general, cu cât capacitatea bateriei de acumulatoare 4 este mai mare, cu atât fluctuaţiile de sarcină de la reţea vor fi mai mici, iar ca rezultat va fi mai mică influenţa instalaţiei pentru sudare cu arc electric asupra reţelei de tensiune.

1. RU 2371287 C1 2009.10.27

2. RU 2056242 C1 1996.03.20

Claims

Instalaţie pentru sudare cu arc electric, care conţine un redresor, un filtru, un dispozitiv de încărcare cu impuls, o baterie de acumulatoare şi un convertor de tensiune, conectate în serie; un bloc de reglare a curentului de sudare, conectat cu o ieşire la o intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls, iar cu o altă ieşire la intrarea de dirijare a convertorului de tensiune; un controler de încărcare a bateriei de acumulatoare, conectat cu intrarea la bateria de acumulatoare, iar cu ieşirea - la o altă intrare de dirijare a dispozitivului de încărcare cu impuls; totodată bateria de acumulatoare este selectată cu o capacitate, care permite asigurarea integrală cu energie electrică a arcului de sudare.