Источник питания дуги переменного тока

Источник питания дуги переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пц 538839

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.06.74 (21) 2031870/27 с присоединением заявки № (51) М. Кл.2 В 23К 9/00

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.12.76. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 18.08.77 (53) УДК 621.791.75..037(088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Беляев, E. Н. Фисунов и В. И. Кашин

Институт металлургии им. А. А. Байкова (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДУГИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к источникам переменного тока и предназначено преимущественно для использования при дуговой плавке и сварке металлов как плавящимся, так и неплавящимся электродом в среде защитното газа, вакууме или на воздухе, а также в тех случаях, когда возникает необходимость питать нагрузку переменным асимметричным током, например при электролитическом железнении из хлористых электролитов и т. д, Известны источники питания дуги переменного тока, содержащие трансформатор, во вторичную цепь которого последовательно с нагрузкой включен вентиль, зашунтированный активным сопротивлением (1). Указанный источник имеет низкий КПД, поскольку при его работе часть энергии, трансформируемой из первичной во вторичную обмотку трансформатора, бесполезно рассеивается на активном сопротивлении. Кроме того, при использовании такого источника трудно получить большую выходную мощность, поскольку постоянная составляющая в токе насыщает магнитопровод трансформатора.

Известны источники для питания дуги переменного тока, включающие сварочный выпрямитель и блок силовых управляемых вентилей, позволяющие раздельно регулировать длительность или амплитуду положительной или отрицательной частей периода (2).

Известные источники имеют низкий КПД, поскольку требуют преобразования переменного тока в постоянный с помощью выпрямителя, а затем обратного преобразования—

5 постоянного тока в переменный. K тому же сложность схемы указанных источников ограничивает их область использования.

Наиболее близким к предлагаемому является источник питания дуги переменного тока, 10 содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена из двух полуобмоток с отводами на концах, причем один из отводов подключен к нагрузке через вентиль.

Однако известный источник питания имеет

15 низкий КПД за счет рассеяния энергии на регулируемом сопротивлении (активном сопротивлении или дросселе), кроме того, источник не позволяет изменять знак постоянной составляющей и регулировать ее.

20 С целью повышения КПД источника, полуобмотки вторичной обмотки трансформатора включены встречно и их средняя точка соединена с нагрузкой, второй отвод также подключен к нагрузке через вентиль, причем оба

25 вентиля выполнены управляемыми, а катод одного соединен с анодом другого.

Такое решение позволяет повысить коэффициент полезного действия источника, а также генерировать постоянную составляющую

30 тока в нагрузке как положительной, так и от65 рицательной полярности и регулировать ее величину в широких пределах, т. е. перераспределять энергию между электродом и ванной жидкого металла при сварке илн дуговой плавке, и тем самым повысить качество сварки или переплавляемого металла.

Предлагаемый источник питания дуги переменного тока показан на чертеже.

Источник содержит трансформатор 1, вторичная обмотка которого выполнена из двух встречно включенных полуобмоток 2 и 3, концы которых имеют отводы 4 и 5. Отводы полуобмоток 2 и 3 через переключающие элементы 6 и 7 и согласно включенные управляемые вентили 8 и 9 соединены электрически друг с другом. При этом точка соединения вентилсй через дроссель 10 подсоединена к одному из зажимов нагрузки 11.

Второй зажим нагрузки подключен к точке соединений полуобмоток. В качестве вентилей 8 и 9 использованы управляемые вентили, управляющие электроды которых подсоединены к блокам 12, 13 формирования управляющего импульса.

Схема работает следующим образом.

В зависимости от необходимого режима работы источника: режима генерации постоянной составляющей тока прямой полярности, режима работы с постоянной составляющей обратной полярности или режима генерации тока и напряжения с равными амплитудами положительной и отрицательной полуволн (без постоянной составляющей), соответствующие отводы вторичных полуобмоток с помощью переключающих элементов соединяют с анодом управляемого вентиля 8 и катодом управляемого вентиля 9. Далее подают напряжение на первичную обмотку силового трансформатора и зажигают электрическую дугу. При этом электродвижущая сила полуобмотки 2 вторичной обмотки силового трансформатора в положительный полупериод (плюс на отводах) замыкается через переключающий элемент 6, вентиль 8, дроссель 10 и нагрузку 11 на среднюю точку вторичной обмотки. В этот период через управляемый вентиль 9 ток не проходит, так как на управляющий электрод не поступает управляющий импульс, В отрицательный полупериод (минус на отводах), ЗДС полуобмотки 3 замыкается через нагрузку, дроссель, управляемый вентиль и переключающий элемент 7 на отводы 5, так как в момент формирования отрицательной полуволны на управляющий электрод вентиля 9 поступает положительный импульс напряжения.

Запирание управляемых вентилей 8, 9 осуществляется по силовой цепи за счет уменьшения тока через них до пороговой величины.

Так как ток при такой схеме через нагрузку протекает в разных направлениях в течение каждого из полупериодов, но величина амплитуды тока в каждый из полупериодов различна, то такое соотношение токов эквива10

25 зо

60 лентно генерации постоянной составляющей тока дуги. При этом полярность постоянной составляющей тока зависит от соотношения витков 2 и 3, нодключенных через переключающие элементы к нагрузке. В качестве переключающих элементов могут быть использованы известные тиристорные переключатели, что позволяет выполнить переключение отводов под нагрузкой.

Формирование управляющих импульсов, подаваемых на вентили 8, 9, может быть осуществлено от первичной обмотки силового трансформатора через пик-трансформаторы с постоянным подмагничиванием.

Контроль величины постоянной составляющей тока или напряжения может быть приведен с помощью приборов магнитоэлектрической системы, зашунтированных емкостью.

В том случае, если отводы полуобмоток подсоединяются к нагрузке во время работы так, что напря кение на полуобмотке 2 всегда будет меньше напряжения на полуобмотке

3, то вместо управляемого вентиля 9 может быть использован неуправляемый вентиль.

Принцип работы схемы при этом не меняется.

Иллюстрацией такого подсоединения может служить тот случай, когда источник используется при электролитическом железнении из хлористых электролитов.

Предлагаемый источник может быть использован как для дуговой сварки с подавлением постоянной составляющей, возникаюшей в процессе горения дуги, так и при плавлении металла.

В случае плавления тугоплавких металлов в вакууме с целью рафинирования необходимо генерировать постоянную составляющую прямой полярности (мипус на расходуемом электроде) . Благодаря наличию постоянной составляющей прямой полярности мощность, выделяемая на слитке, увеличивается, что приводит к повышению температуры жидкой ванны и форсированию процессов рафинирования металла, т. е. к улучшению качества металла.

Г1ри плавлении легкоплавких металлов (алюминия, стали и др.) необходимо генерировать постоянную составляющую обратной полярности, что ведет к перераспределению мощности между расходуемым электродом и ванной жидкого металла, т. е. к повышению качества металла.

При плавке металлов в вакууме (как тугоплавких, так и легкоплавких) с целью увеличения производительности плавильного агрегата, например подготовки расходуемых электродов для дальнейшего переплава, регулирование отношения амплитуд полуволн прямой и обратной полярности позволяет увеличивать скорость плавки расходуемых электродов по сравнению со скоростью плавки при питании от источника, генерирующего ток с одинаковыми амплитудами полуволн тока при той же мощности, подводимой к электр одуговому промежутку.

538839

Формула изобретения

Составитель И. Лурье

Тсхред М. Семенов

Корректор А, Степанова

Редактор Л. Мозжечкова

Заказ 1876/1 Изд. М 650 Тираж 1207 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

При этом благодаря наличию в цепи нагрузки переменной индуктцвности (дросселя

10) осуществляется сдвиг фаз между мгновенными значениями тока и напряжения, т. е. повышается стабильность горения дуги (улучшается динамическая характеристика источника) . С помощью дросселя 10 может регулироваться мощность, подводимая к нагрузке.

Поскольку величины токов в полуобмотках изменяются обратно пропорционально изменению числа витков, подсоединенных к нагрузке, в магнитопроводе трансформатора создаются одинаковые магнитные потоки в оба полупериода, а ток первичной цепи также одинаков по абсолютной величине в оба полупериода.

Предлагаемая конструкция источника для дуговой плавки и сварки была испытана на модели в лаборатории Института металлургии им. А. А. Байкова.

В качестве трансформатора использовался трансформатор ТО-180 с четырьмя вторичными обмотками: 1-й на напряжение 59,5В; 2-й на 43,5 В и двух обмоток на 6,4 В при питании первичной обмотки номинальным напряжением (220В).

В качестве вентилей использовались диод типа Д7Э и тиристор 2235А, полуобмоткой 3 служила обмотка с номинальным напряжением 59,5В, а в качестве полуобмотки 2 использовались две обмотки с суммарным номинальным напряжением 12,8В и обмотки на

43,5В. Нагрузкой 11 служили три сопротивления ЛЭВ-1000, включенные в параллель.

Постоянная составляющая напряжения на нагрузке измерялась с помощью вольтметра магнитоэлектрической системы с внутренним сопротивлением 2000 Ом, зашунтированного

6 емкостью 600 мкф (тип МБГО), последовательно с которым было включено активное сопротивление 500 Ом. Величина постоянной составляющей определялась по формуле

A — U у+ сдоб где U, — показание вольтметра, R,0 „— сопротивление вольтметра, Я„,о — сопротивление, включенное последовательно с вольтмером.

Испытаниями подтверждена работоспособность предлагаемой схемы как в статическом, так и в динамическом режиме.

Источник питания дуги переменного тока, содержащий трансформатор, вторичная об20 мотка которого выполнена из двух полуобмоток с отводами на концах, причем один из отводов подключен к нагрузке через вентиль, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД источника, указанные полу25 обмотки включены встречно, их средняя точка соединена с нагрузкой, второй отвод также подключен к нагрузке через вентиль, причем оба вентиля выполнены управляемыми, а катод одного соединен с анодом другого.

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Б. E. Патон, В. К. Лебедев «Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки», М., 1966, с. 34, рис. 1,30.

35 2. Авторское свидетельство СССР № 202400, кл. В 23К 9/00, 1965.

3. Авторское свидетельство СССР №238700, кл. В 23К 9/00, 1967.