Однофазный выпрямитель для сварки плавящимся электродом

Однофазный выпрямитель для сварки плавящимся электродом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относитсл к электрооборудованию для дуговой сварки на постоянном токе. Целью изобретения является уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения , улучшение массогабаритных и энергетических показателей. Выпрямитель содержит два диода, силовой трансформатор с вторичной обмоткой со средней точкой, концы которой подключены к анодам тиристоров . Их катоды соединены вместе. В обмотке сделано два дополнительных вывода , симметрично расположенных относительно средней точки. Анод каждого диода подсоединен к дополнительному выводу, а катоды соединены с катодами регулирующих тиристоров и с входом LC-фильтра. Выход LC-фильтра образует положительную клемму выпрямителя, отрицательная клемма которого соединена с общей клеммой LC-фильтра и со средней точкой трансформатора . Выпрямитель уменьшает искажения формы кривой тока в обмотках трансформатора за счет последовательной работы в проводящем направлении на нагрузку в каждом полупериоде диода и тиристора. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОЯЕ1СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>1s В 23 К 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4790814/08 (22) 13.02.90 (46) 30.03.92. Бюл. М12 (75) Х.Н.Сагиров, А.В.Селиванов и О,И,Денисенко (53) 621.791.75 (088.8) (56) Дюргеров Н.Г., Сагиров Х.Н., Ленивкин

В,А. Оборудование для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом. M.: Энергоатомиздат, 1985, с.51 — 53.

Патальевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом, M.: Машиностроение, 1974, с,189, рис.696.

Закс M.È. Сварочные выпрямители. Л,:

Энергоатомиздат, 983, с.85 — 87. (54) ОДНОФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ДЛЯ

СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ (57) Изобретение относится к электрооборудованию для дуговой сварки на постоянном токе. Целью изобретения является уменьшение пульсаций выпрямленного напряжеИзобретение относигся к электрооборудованию для дуговой сварки на постоянном токе. к механизированной сварке плавя. щимся электродом во всех пространственных положениях глеталлов малых толщин.

Известны однофазные двухполупериодные сварочные выпрямители для дуговой сварки, выполненные по двум типам схем. В первом типе схем вентили собирают в мост, к дву л выводам которого подклю ается нагрузка, а к двум другим — вторичная обмотка трансформатора. Во втором типе схем выводится средняя точка вторичной обмотки Ы 1722727 А1 ния, улучшение массогабаритных и энергетических показателей. Выпрямитель содержит два диода, силовой трансформатор с вторичной обмоткой со средней точкой, концы которой подключены к анодам тиристоров. Их катоды соединены вместе. В обмотке сделано два дополнительных вывода, симметрично расположенных относительно средней точки. Анод каждого диода подсоединен к дополнительному выводу, а катоды соединены с катодами регулирующих тиристоров и с входом LC-фильтра. Выход (С-фильтра образует положительную клемму выпрямителя, отрицательная клемма которого соединена с общей клеммой

LC-фильтра и со средней точкой трансформатора, Выпрямитель уменьшает искажения формы кривой тока в обмотках трансформатора за счет последовательной работы в проводящем направлении на нагрузку в каждом полупериоде диода и тиристора. 2 ил. трансформатора, а вентили анодами присоединяются к концам обмотки. Нагрузка включается между общей точкой катодов вентилей и средней точкой трансформатора.

В большинстве выпрямителей используются неуправляемые вентили — диоды. а для регулировки сварочного напряжения делаются отводы от первичной обмотки трансформатора для ступенчатого регулирования коэффициента трансформации. Имеется специальный дроссель или LC-фильтр для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения при больших сварочных токах и

1722727

15

50 создания требуемых динамических свойств выпрямителей.

Недостатком однофазных диодных выпрямителей является ступенчатое регулирование сварочного напряжения, что затрудняет выбор оптимального режима, снижает надежность из-за наличия коммутационной аппаратуры для ступенчатого регулирования напряжения и требует громоздких индуктивных или 1 С-фильтров.

Известны однофазные тиристорные импульсные источники, выполненные по первому типу схем выпрямителей. К вторичной обмотке силового трансформатора подключена мостовая схема выпрямителя, собранная на двух тиристорах и двух диодах.

Первичная обмотка подключена к однофазной сети и секционирована, Известны также однофазные тиристорные источники питания, выполненные по второму типу схем выпрямителей. Схема собрана на двух тиристорах и имеет дроссель в силовой цепи, а первичная обмотка трансформатора секционирована.

Эти источники используются при совместной работе со сварочными источниками питания, а изменение вторичного напряжения осуществляется переключением отводов первичной обмотки трансформатора и фазовым регулированием— изменением момента включения тиристоров относительно полуволны питающего напряжения в проводящем для тиристоров направлении, Недостатком является сложность устройства, содержащего два источника питания, включенных параллельно и работающих на одну нагрузку — сварочную дугу, кроме этого, в источниках для плавного регулирования напряжения осуществлено глубокое фазовое регулирование. По мере увеличения угла регулирования форма кривой тока В обмотках силового трансформатора сильно искажается и возрастает содержание Высших гармоник. Активная мощность, потребляемая из сети, определяется первой гармоникой тока, а появление Высших гармоник приводит к потреблению мощности искажения, которая наряду с реактивной мощностью является бесполезной для сварки и вызывает дополнительные потери электроэнергии. При глубоком фазовом регулировании возрастает доля мощности искажения в полной мощности, следовательно ухудшаются массо-габаритные и энергетические показатели источника.

Наиболее близким по технической сущности является однофазный выпрямитель для механизированной импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом, который выполнен по второму типу схем. Выпрямитель совмещает в себе функции основного и импульсного источников питания, обеспечивая питание сварочной дуги пульсирующим, выпрямленным, плавно регулируемым напряжением. Первичные обмотки трансформатора выпрямителя секционированы, вторичная — не секционирована, со средней точкой, концы которой подсоединены к анодам регулирующих тиристоров, катоды которых соединены вместе и подключены к положительной клемме выпрямителя, к которой через сглаживающий дроссель подключены катоды диодов, аноды которых подключены к концам вторичной обмотки, отрицательная клемма выпрямителя соединена со средней точкой вторичной обмотки. а первичная обмотка трансформатора разделена на две части, каждая из которых имеет две секции и подключена к анодам управляющих тиристоров, катоды которых соединены попарно вместе и подкл очены к клеммам сетевого напряжения. к которым подсоединяются концы первичных обмоток

В протиВОфаз";. Наличие 8 силОВОЙ цепи Выпрямителя двух диодов, шести тиристоров и сглаживающего дросселя позволяет плавно регулировать составляющие базового и импульсного тока, а выполнение двух частей первичной обмотки секционированными, за счет изменения коэффициента трансформации, переходить к диапазону импульсов большой амплитуды.

Недостатком выпрямителя является сложность силовой части и схемы управления шестью тиристорами, что снижае г наде>кность, затрудняет эксплуатацию. Г i! óáoêîå фазовое регулирование в диапазонах импульсов малой и большой амплитуды сильно искажает форму кривой тока В обмотках трансформатора. что ухудшает мас огабаритные и энергетичес, >е показатели и. >п рямителя, Цель изобретения — уменьшение пуль саций выпрямленного напряжения, улучшение массогабаритных и энергетических показателей выпрямителя, упрощение схр. мы.

Поставленная цель достигается тем. что в однофазном выпрямителе для сварки плавящимся электродом, содер>кащем силовой трансформатор с вторичной обмоткой со средней точкой, концы вторичной обмотки подключены к анодам регулирующих тиристоров, катоды которых соединены Вместе. при этом во вторичной обмотке сделано два дополнительных вывода, симметрично расположенных относительно средней точки,и введены два диода, анод каждого диода подсоединен к дополнительному Выводу. а

1722727

30 необходимо плавное регулирование свароч- 40 ного напряжения. Так, например, процесс сварки с периодическими короткими замыканиями дугового промежутка каплями электродного металла осуществляется в узком диапазоне режимов, следовательно, ди- 45 апазон изменения сварочного напряжения невелик и требует точной настройки при малых пульсациях сварочного напряжения.

Для этого в схеме выпрямителя в каждом

50 като, ы соединены с катодами, регулирующих тиристоров и с входом введенного LC фильтра, выход которого подключен к положительной клемме выпрямителя, отрицательная клемма которого соединена с общей клеммой LC-фильтра и со средней точкой трансформатора. Схема управления синхронизирована с однофазной сетью и осуществляет фазовое управление включением регулирующих тиристоров.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема выпрямителя; на фиг.2 — диаграмма, поясняющая его работу.

Выпрямитель, фиг.1, содержит силовой трансформатор 1 с первичной обмоткой, подключенной к однофазной сети. Во вторичной обмотке выведена средняя точка и сделано четыре секции с попарно одинаковым количеством витков в секциях, симметрично расположенных относительно средней точки. Концы вторичной обмотки подключены к анодам тиристоров 2 и 3, а дополнительные выводы от симметрично расположенных относительно средней точки секций — к анодам диодов 4 и 5. Катоды тиристоров 2 и 3 и диодов 4 и 5 соединены вместе и подсоединены к входу LC-фильтра

6. выход которого образует положительную клемму выпрямителя, отрицательная клемма которого соединена с общей клеммой

LC-фильтра 6 и со средней точкой трансформатора. Цепи управляющий электрод — катод тиристоров 2 и 3 подключены к схеме управления 7, которая соединена с однофаэным сетевым напряжением

Выпрямитель для сварки плавящимся электродом работает следующим образом.

При механизированной сварке в защитных газах для выбора оптимального режима полупериоде последовательно в проводящем направлении работают на нагрузку диод 4 и тиристор 2 или диод 5 и тиристор 3.

Диаграмма, фиг;2, поясняет процесс плавного регулирования напряжения на клеммах выпрямителя при отключенному Сфильтре 6. Так, при выбранном диапазоне плавного регулирования сварочного напряжения выпрямителя, например, 17 — 25 В угол фазового регулирования а можно изменять в пределах 170 — 90 эл.град. Угол

25 фазового регулирования а = 170 эл.град, фиг.2а. соответствует минимальному напря>кению на клеммах выпрямителя:и нижнему пределу напряжений в выбранном диапазоне плавного регулирования — 17В, и практически отсутствию искажения формы кривой тока в обмотках трансформатора, а а = 90 эл.град, фиг.2б, — верхнему пределу, т.е. 25

В, и наибольшему искажению формы кривой тока, Так при синусоидальном увеличении напряжения U4 на аноде диода 4 он открывается и начинает выпрямлять напряжение. снимаемое с одной секции вторичной обмотки, При включении тиристора 2 управляющим импульсом, например, при а = 90 эл.град диод 4 закрывается и выпрямляется напряжение, снимаемое с двух секций вторичной обмотки Uz. Аналогично работает в другом полупериоде диод 5. выпрямляя U5, и тиристор 3, выпрямляя U3.

Такая совместная, последовательная работа диода и тиристора в каждом полупериоде позволяет осуществить плавное регулирование напряжения при наименьших искажениях формы кривой тока во всем диапазоне регулирования сварочного напряжения. На выходе выпрямителя имеется LC-фильтр 6. сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения при больших сварочных токах и создающих требуемые динамические свойства выпрям |теля, Пример. Сварочный выпрямитель выполнен по схеме фиг.1, размещен водном корпусе со сварочным полуавтоматом и предназначен. для сварки тонколистовых конструкций в среде защитных газов. Параметры LC-фильтра: 1 = 1 10 Гн, С = 0,02 Ф.

Техническая характеристика: напряжение питания — однофазная сеть 220 В; плавная регулировка сварочного тока — (25 — 100)

А, напряжения — (17 — 25) В; диаметр электрода — 0,8 и 1,0 мм; габаритные размеры, мм — 600х300х330; масса.— 35 кг.

Процесс стабилен, характеризуется частыми короткими замыканиями дугового промежутка и малыми пульсациями сварочного напряжения, формирование шва хоро.шее, разбрызгивание металла мало.

Предлагаемый выпрямитель позволяет уменьшить пульсации выпрямленного напряжения, улучшить массогабаритные и энергетические показатели выпрямителя путем уменьшения искажений формы кривой тока в обмотках трансформатора при последовательной работе в проводящем направлении на нагрузку в каждом полупериоде диода и тиристора; упростить силовую схему и схему управления.

1722727

Формула изобретения

Однофазный выпрямитель: ggw сварки плавящимся электфбдбм. содержащий сило-. вой трансформатор с вторичной обмоткой со средне точкой, связанной с отрицательной клеммой выпрямителя, причем концы вторичной обмотки подключены к анодам регулирующих тиристоров; катоды которых соединены вместе, а также схему управления и два диода, отличающийся тем, что. с целью упрощения схемы, уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения, улучшения массогабаритных и энергетических показателей, он снабжен LC-фильтром, а вторичная обмотка выполнена с двумя выводами, симметрично расположенными, от5 носительно средней точки, при этом анод каждого диода подсоединен к соответствующему выводу, а катоды диодов соединены с катодами регулирующих тиристоров и с входом LC-фильтра, выход которого под10 ключен к положительной клемме выпрямителя, отрицательная клемма которого соединена с общей клеммой 1 С-фильтра, 1722727

Фи,". 2

Составител ь Х. Саги ров

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор М.Товтин

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1022 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5