Сварочный аппарат

Сварочный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при злектродуговой сварке и резке металлов. Сущность изобретения: сварочный аппарат содержит регулируемый трансформатор на броневом Ш-образном сердечнике с двумя частями первичной обмотки и вторичной обмоткой с отводами, подключенными к диодному выпрямителю со средней точкой. Новым является размещение на крайних стержнях Ш-образного магнитопровода двух одинаковых частей первичной обмотки, у одной из которых витки секционированы. При этом соотношение чисел витков этих секций соответствует разрядам двоичного кода. Эти секции подключены к другой части первичной обмотки последовател ьнс-встречно при помощи двухпозиционных выключателей, каждый из которых подключает свою секцию первичной обмотки. Начало и конец вторичной обмотки через дополнительные витки и динисторы подключены к симметричной балансной нагрузке индуктивно-активного характера, соединенной с одноименными выводаи диодного выпрямителя и электрододержателем. При наличии только трех секций и переключателей первичной обмотки аппарат обеспечивает 6%- ную точность установки сварочного тока в двухсоткратном диапазоне при оптимальной внешней характеристике, облегчающей зажигание дуги и в то же время снижающей вероятность поражения сварщика током. 2 ил. С s Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s H01F31/06, В 23 К9/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ5(:,::,:

К ПАТЕНТУ. с с

k (21) 4915194/08 (22) 28.02.91 (46) 15.08,93. Бюл. № 30 (76) А,Л.Шпади (56) Авторское свидетельство СССР № 792308, кл. Н 01 F 31/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 658607, кл. Н 01 F 31/06, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 1379813, кл. Н 01 F 31/06, 1988. (54) СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при электродуговой сварке и резке металлов. Сущность . изобретения; сварочный аппарат содержит регулируемый трансформатор на броневом

Ш-образном сердечнике с двумя частями первичной обмотки и вторичной обмоткой с отводами, подключенными к диодному выпрямителю со средней точкой. Новым является размещение на крайних стержнях

Ш-образного магнитопровода двух одина г

Изобретение относится к источникам питания электрической .дуги и может быть использовано в сварочных трансформаторах и выпрямителях для ручной и автоматической сварки и резки металлов.

Целью изобретения является устране-. ние указанных недостатков, т.е. расширение пределов регулирования сварочного тока, повышение КПД и удельной весогабаритной мощности сварочного аппарата эа счет использования унифицированной трехстержневой конструкции магнитопровода в качестве интегрального транс-дросселиру„„5U „„1835092 А3 ковых частей первичной обмотки, у одной из которых витки секционированы. При этом соотношение чисел витков этих секций соответствует разрядам двоичного кода. Эти секции подключены к другой части первичной обмотки последовательно-встречно при помощи двухпоэиционных выключателей, каждый из которых подключает свою секцию первичной обмотки. Начало и конец вторичной обмотки через дополнительные витки и динисторы подключены k симметричной балансной нагрузке индуктивно-ак: тивного характера, соединенной с одноименными выводаи диодного выпрямителя и электрододержателем. При наличии только трех секций и переключателей первичной обмотки аппарат обеспечивает 67(,ную точность установкй сварочного тока в двухсоткратном диапазоне при оптимальной внешней характеристике. облегчающей зажигание дуги и в то же время снижающей вероятность поражения сварщика током. 2 ил. ющего устройства, обеспечивающего совместно с неуправляемым выпрямителем оптимальные внешние характеристики, как у сварочных аппаратов с управляемыми дросселями или тиристорами.

На фиг.1 представлена принципиальная схема сварочного аппарата; на фиг.2 — семейство его внешних характеристик.

Сварочный аппарат содержит однокорпусный броневой магнитопровод 1, собранный; например, из стандартных Ш-образных пластин электротехнической стали, у которых центральный стержень вдвое шире боковых.

1835092

15

На правом стержне л«агнитопрооода 1 размещена одна часть первичной обмотки 2, содержащая W«витков изолированного т«рооода. Другая часть первичной обмотки 3 расположена на левом стержне магнитопрооода 1 и состоит из отдельных секций, у которых количество оитков относится как разрядны двоичного кода, т.е. W« W«":W«

- 1:2:4, о их сумма не превышает числа витков на праоол«стержне магнитопровода «/«/«

+ Р/«+ W« < В/1, Секции левой части первичной обмотки о заданной последовательности подключа«отся к правой части встречно-последовательно при помощи доухпозиционных выключателей 4, количество которых соответствует числу разрядоо двоичного кода, необходил«ь«х для обеспечения заданной дискретности рабочего диапазона. Например, г«ðè трех выкл|очателях и соответствующих секциях первичной обмотки общее число различных витков этой обмотки составит 2 = 8 по lo>KB«««111, что з вполне достаточно для большинства практических целей, где точность установки тока не превышает 6О/,.

Вторичная обмотка 5 размещена на центральном стержне магнитопровода 1 и снабжена заземленным отводом средней точки 6, а также отводами для двух вентиль««««х диодов 7. соединенных с электрододержателем 3 по схеме доухполупериод««ого вып р««мителя со средней точкой. Кроме этих . отоодов, охватывающих Wg витков вторичной обмотки, у нее имеются дополнительные выводы начала и конца, дополнительно охватывающие Wz" витков вторичной обмотки 5. Эти выводы через два одинаково оключенныхдинистора 9 подкл«очены к симметричной нагрузке 10, средний вывод которой соединен с электрододержателем 8.

) 1агрузка 10 имеет индуктивно-активный характер и может быть выполнена, например, о виде цилиндрического реостата с ферромагнитным сердечником.

Предлагаемое устройство работает следу«ощим образом. После включения первичной обмотки о сеть переменного

««апряжения U««по всем ее частям пойдет ток холостого хода l», который возбудит в боковых стержнях магнитопровода два магнитных потока, пропорциональных числу

1 витков первичной обмотки, находящихся на каждол стержне магнитопровода. Эти магнитные потоки будут в основном замыкаться и суммироваться на центральном стержне магнитопровода. обладающим меньшим магнитным сопротивлением, так как его ширина в два раза больше, а длина значительно меньше чем длина боковых стержней и ярм магнитопровода 1. Результирующий магнитый поток центрального стержня наведет во вторичной обмотке 5 напряжение холостого хода Ох, пропорциональное виткам этой омотки, Если ограничиться линейной аппроксимацией криоой намагничивания материала магнитопровода 1, то напряжение и ток холостого хода будут иметь следующие значения:

Опас с+2 ср х1= (V4 + Ф) «с + (М - W«) Z/

Оп W2 W«+W«с (Ф + М) Z/< + (W«W1) 7/сО где Zg„- магнит««ое сопротиоление центрального стержня магнитопровода;

Zy — магнитное сопротивление боковых ветвей магнитопрооода; в- циклическая частота «|апряжения U««, W« — количество витков на правом стержне;

М/« — количество витков на левом стержне;

Wz — количество витков на центральнол1 стержне между средней точкой и конкретным выводом вторичной обмотки;

) = V — означает фазовый сдвиг на 90О.

Через силовые вентильные диоды 7 напряжение холостого хода U>z ««епосредственно прикладывается к электрододержателю 8, но при подключе-. нии какой-либо нагрузки с током превышающим ток отпирания Ip динисторов 9 напряжение на электрододержателе 8 резко возрастает до максимального напряжения вторичной обмотки Uxg", т.к. напряжение начала и конца этой обмотки превышают напряжение открывания 4динисторов 9 за счет соответствующего выбора количества дополнительных витков Wz" вторичной обмотки 5.Посколькудинисторы 9 поочередно открываются с углом отсечки менее 90О, т.е, прежде чем напряжение вторичной обмотки достигнет своего амплитудного значения,то после открытия динисторов 9 прак-. тически все это напряжение Охг" прикладывает к электрододержателю 8 и нагрузке, По мере уменьшения сопротивления нагруэкиток l через нее возРастает, а напряжение U падает, так что после его снижения до напряжения Up запирания динисторов 9 напряжение на электрододержателе резко падвет до напряжения промежу«очных отводов вторичной обмотки 5, так как динисторы 9 при этом полностью запираются. В случае короткого замыкания цепи вторичной обмотки 5 напряжение на ее отводах не превышает прямого падения напря>кения на открытых вентилях 7. а ток короткого замыкания будет определяться следующим выражением

Wi + Wi) о> М (W1 — W1) которое сильно зависит от разницы витков между левой и поавой частью первичной обмотки (W1 - W1) . Так при одинаковом числе витков левой и правой части первичной обмотки трансформатор вырождается в обычный трансформатор напряжения с током короткого замыкания, стремящимся к бесконечности. Тогда как при полном отсутствии витков на левом стержне магнитопровода 1 ток короткого замыкания становится незначительным и равным

UN ZII

1» ln =I о> W1 WZ так как в этом случае только правая половина магнитопровода 1 выполняет функции трансформатора тока, а левая лишь шунтирует первичную и вторичную обмотки, выполняя тем самым функции дросселирования первичной и вторичной цепи трансформатора. В результате такого двойного дросселирования рабочий диапазон регулирования тока расширяется до 200 и более Раз (lxmax lamin > 200) без пРименениЯ каких-либо управляемых элементов, тиристоров, дросселей насыщения и т.п, Тогда как напряжение холостого хода Uxz остаетс практически неизменным и даже немного возрастает у нижней границы рабочего диапазона, что благоприятно сказывается на стабильность дуги в области малых токов, Кроме того, подъем внешней характеристики И в области нерабочих токов электрической дуги lll облегчает ее зажигание в точке (а) с последующим смещением рабочей точки в области больших токов (б), где силовые вентили 7 создают фактически жесткую характеристику li, которая существенно Отличается от крутопадающей характеристики l вспомогательного выпрямителя на динисторах 9, защищенных от короткого замыкания симметричной нагрузкой 10. В результате заметно возрастает cos p и КПД всего устройства, так как в рабочем режиме {точка б) влияние дросселирования минимально, и весь объем магнитопровода используется в качестве силового трансформатора, тогда как в режиме короткого замыкания магнит5 первично тора.

При

LH-образн пускаем ь шает тех конструк чают его внешние автомати сварщика жения св ние на р аппарата т.е.20-30 ющих тип баритнь получают образца печи ваю

25 I W/ кв.дм

55 ный поток первичной ОСмотки з; м. кается по внешнему ко:пуру магнитоп1>овода. Минуя pãо цг>ITðальный стержень, что эквивалентно сильно . у дросселированию и и вторичной цепей трансформаэтом использование стандартного ого железа и других, серийно выIx элементов, существенно повынологичность и надежность всей ции сварочного аппарата и обле"управление, так как оптимальные характеристики у него получаются чески. Все это облегчает работу и снижает вероятность его пораарочным током, так как напряжеазомкнутом электрододержателе равно напря>кени о горения дуги, В, что вдвое ниже чем у существуоо сварочных аппаратов, весо-га е характеристики которых ся гораздо хуже, чем у опытного предложенного устройства, обесцего удельну о мощность до 0,8 кх

Формула изобретения

Сварочный аппарат, содержащий регулируемый трансфопматор на трехстержневом магии-опроводе с двумя за и;..ающ :. .:,и ярмами и перви ной секционированно Обмоткой, размещенной на дв>х ра f и Iых стержнях магнитспровода, . а т1 етьм сте,.— жне которого размещена зторичная Обмотl(3 с Отводами, О т л и ч а 10 щ и Й с л тем, i I I. с целью упрощения конструкции, увеличения КПД и диапазона регулирования, Он снабжен двумя динисторами и двухполупериодным выпрямителем со средней точкой, при этом на крайних стержнях Ш-образного магнитопровода расположены две одинаковые части первичной обмотки, одна из которых секционирована. причем соотношение чисел. витков этих секций соответствует разрядам двоичного кода, при этом секции подключены к другой части первичной обмотки последовательно-встречно через двухпозиционные выключатели, причем начало и конец вторичной обмотки через двухполупериодный выпрямитель со средней точкой соединены с первой вь:ходной клеммой, а средняя точка вторичной обмотки соединена с второй выходной клеммой, причем начало и конец вторичной обмотки через дополнительные витки и динисторы подключены к симметричной балансной нагрузке индуктивно-активного характера, средняя точка которой соединена с первой выходной клеммой.

1835092

u., u."

О

Ъ - K nlirt

Фиг. 2

Э» max

Составитель А.Шпади

Техред М.Моргентал Корректор М.Андрушенко

Редактор С,Кулакова

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

Заказ 2714 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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