Регулятор сварочного тока

Регулятор сварочного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)795799 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.11.78 (21) 2694772/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приитет—

Опубликовано 15.01.81. Бюллетень №2

Дата опубликования описания 25.01.81 (51) M Кл з

В 23 К 9/10

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.791..75 (088.8) по делам изобретений и открытий

В. И. Зинченко, А. В. Лебединцев, В. Ф. Сидякин, Б. Ф. Быков, В. А. Книгель и В. П. Сушкин (72) Авторы изобретения

Ленинградское проектно-экспериментальное отделение

Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектного института «Проектэлектромонтаж» (71) Заявитель э1» (54) РЕГУЛЯТОР СВАРОЧНОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к устройствам регулирования тока при дуговой сварке постоянным или переменным током повышенной частоты.

Известно, что при дуговой сварке неплавящимся электродом внешняя вольт-амперная характеристика источника питания должна быть крутопадающей. Необходимая крутизна внешней характеристики источника питания может быть получена с помощью различных технических решений. Наиболее простыми решениями этого вопроса являются включение в сварочную цепь постоянного тока регулируемых балластных сопротивлений, а в цепь переменного тока — дросселей переменной индуктивности. По такому принципу сконструированы многие источники питания, например, выпускаемые промышленностью трансформаторы типа СТЭ с отдельным дросселем РСТЭ и трансформаторы типа ТСД со встроенным дросселем; сварочные выпрямители типа ВКСМ и ВДМ с балластными реостатами РБ, Общим и наиболее существенным недостатком такого рода регуляторов является то, что на них теряется почти столько же энергии, сколько расходуется непосредственно на саму сварку, т. е. КПД системы «Источник питания— регулятор» не превышает 50%.

Указанный недостаток устраняется в регуляторах, в которых формирование необходимой внешней характеристики создается за счет применения тиристоров с регулируемым углом открытия.

Известен регулятор сварочного тока, состоящий из коммутирующих тиристоров, дросселей, конденсаторов и схемы управле10 ния. Регулятор подключен на выходе источника постоянного тока с жесткой внешней характеристикой (1) .

Однако, этот регулятор также обладает рядом существенных недостатков, а именно: во-первых, регулятор не обеспечивает надежного формирования крутопадающей характеристики. Этот недостаток связан с тем, что выключение (гашение) рабочего тиристора регулятора происходит при включении гасящего тиристора импульсом схемы

2п управления. В случае же исчезновения по какой-либо причине управляющих импульсов, рабочий тиристор будет находиться постоянно в открытом состоянии, т. е. регулятор не сможет формировать падающую харак795799 теристику. При этом дуга окажется подключенной через открытый тиристор регулятора непосредственно к выходу выпрямителя с жесткой внешней характеристикой, что приведет к резкому возрастанию тока в сварочной цепи и недопустимому нарушению режима сварки (прожогу изделия) . Кроме того, S этот режим может привести к выходу из строя тиристоров регулятора, т. е. он является аварийным; во-вторых, выпрямитель, на выходе которого включен регулятор, потребляет из сети несинусоидальный ток, что отрицательно сказывается на качестве энергии и на работе других потребителей; в-третьих, коэффициент мощности (cos ф) регулятора мал (не более 0,6); в-четвертых, велики габариты и масса регулятора, определяемые индуктивностью

его дросселя и емкостью конденсаторов.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения и надежности устройства. lO

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены электрически соединенные между собой трансформатор, обратный диодный мост, выпрямитель, дополнительный коммутирующий конденсатор и два диода, при этом коммутирующий и дополнительный коммутирующий конденсаторы включены последовательно между собой и с источником питания, первичная обмотка трансформатора одним своим выводом подключена к общей точке соединения коммутирующих конденсаторов, а другим выводом — к общей точке соединения анода и катода указанных двух диодов, вторичная обмотка трансформатора включена в диагональ обратного диодного моста, подключенного к источнику питания, а указанный вы- ЗЗ прям итель включен между общей точкой соединения дросселей и общей точкой соединения коммутирующих конденсаторов.

На чертеже изображена схема предлагаемого регулятора.

Регулятор подключен к зажимам 1 и 2

40 источника постоянного тока. Регулятор вы. полнен по схеме последовательного инвертора, включающего коммутирующие тиристоры 3 и 4, дроссель 5 с обмотками 6 и 7 и конденсаторы 8 и 9. Параллельно указан- з ному инвертору к зажимам 1 и 2 источника постоянного тока подсоединена рекуперационная система, состоящая из трансформатора 10, первичная обмотка 11 которого соединена с общей точкой соединения коммутирующих конденсаторов 8 и 9 и через обратные диоды 13 и 14 — с зажимами источника питания.

Вторичная обмотка 12 трансформатора 10 включена в диагональ переменного тока обратного диодного моста, выполненного на диодах 15, 16, 17 и 18.

Таким образом, в данном регуляторе осуществляется преобразование постоянного тока в переменный:

Для обеспечения сварки на постоянном токе дополнительно в схему инвертора включен выпрямитель из диодов 19, 20, 21 и 22.

Для проведения сварки на переменном токе повышенной частоты нагрузка 23 может быть подключена непосредственно к средним точкам коммутирующих конденсаторов 8 и 9 и дросселей.

Управление тиристорами 3 и 4 осуществляется схемой 24 управления.

Устройство работает следующим образом

Тиристоры 3 и 4 осуществляют поочередную перезарядку коммутирующих конденсаторов 8 и 9. Ток перезарядки конденсаторов формируется с помощью обмоток 6 и 7 дросселя 5 и после выпрямления на диодном мосте 19, 20, 21 и 22 проходит через нагрузку 23.

Регулирование сварочного тока в предлагаемом регуляторе может быть плавно-ступенчатым за счет изменения величины емкости конденсаторов 8 и 9 (грубо) и путем изменения частоты следования импульсов схемы 24 управления на коммутирующие тиристоры 3 и 4 (плавно).

Надежность работы предлагаемого регулятора достигается за счет выполнения регулятора по схеме последовательного инвертора, поскольку при возникновении неисправностей в схеме 24 управления, например, при исчезновении управляющих импульсов, последовательный инвертор по окончании данного полупериода времени перезарядки емкостей переходит в отключенное состояние, при котором все тиристоры закрываются, т. е. инвертор сам отключается, исключая таким образом аварийный режим, при котором нагрузка 23 оказывается подключенной непосредственно к источнику постоянного тока с жесткой внешней характеристикой.

Стабилизация работы инвертора при широком изменении нагрузки при сварке осуществляется за счет рекуперационной системы, которая ограничивает величину тока перезарядки и напряжения на коммутирующих конденсаторах 8 и 9 в режиме короткого замыкания и близких к нему режимах. При включении, например тиристора 3 потенциал общей точки соединения конденсаторов 8 и 9 повышается. Из-за наличия в цепи индуктивности (обмотка 6 дросселя) перезарядка заканчивается при уровне потенциала средней точки выше уровня потенциала зажима 1. При этом в режимах, близких к короткому замыканию, превышение потенциала средней точки будет нарастать, что сопровождается неограниченным ростом тока перезарядки. При наличии трансформатора 10 и диодов 13, 14, 15, 16, 17 и 18 при достижении средней точкой конденсаторов уровня, определяемого коэффициентом трансформации трансформато- ра 10, открываются диоды 17 и 18, во вторичной обмотке 12 (а следовательно и в первичной 11) потечет ток рекуперации. Рост

795799

Составитель Л. Глаголева

Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Тираж 1159 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор П. Макаревич

Заказ 9459/14 потенциала средней точки конденсаторов 8 и 9 прекращается, так как открыт диод 13.

Дополнительная энергия дросселя, полученная во время перезарядки конденсаторов 8 и 9, возвращается источнику постоянного тока через трансформатор 10. Следовательно, ограничение диапазона изменения потенциала средней точки конденсаторов 8 и 9 ограничивает ток короткого замыкания.

Выполнение регулятора по схеме после-. довательного инвертора улучшает его энергетические характеристики и массогабаритные показатели, так как известно, что источник питания постоянного тока, на выходе которого установлен последовательный инвертор, потребляет из сети синусоидальный ток и cos q такого источника равен единице, Массогабаритные показатели, зависящие в основном от массы и габаритов дросселя и коммутирующих конденсаторов, также улучшены, так как последовательный инвертор, являющийся промежуточным преобразователем повышенной частоты, работает в диапазоне от 1000 до 5000 Гц. При этом

Ы дросселя = 0,5 10з Гн, а емкость конденсаторов С = 40 мкф; U = 150 В для регулятора на ток 300 А при питании от сети U = 60 В.

Формула изобретения

Регулятор сварочного тока, содержащий две параллельные цепи из последовательно соединенных коммутирующего тиристара и дросселя, подключенных к источнику питания, а также коммутирующий конденсатор и блок управления коммутирующими тиристорами, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения и надежности устройства, в регулятор введены электрически соединенные между собой трансформатор, обратный диодный мост, выпрямитель, дополнительный коммутирующий конденсатор и два диода, при этом коммутирующий и дополнительный коммутирующий конденсаторы включены последовательно между собой и с источником питания, первичная обмотка трансформатора одним своим выводом подключена к общей точке соединения коммутирующих конденсаторов, а другим выводом — к общей точке соединения анода и катода указанных двух диодов, вторичная обмотка трансформатора включена в диагональ обратного диодного моста, подключенного к источнику питания, 2в а указанный выпрямитель включен между общей точкой соединения дросселей и общей точкой соединения коммутирующих конденсаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 228199, кл. В 23 К 9/10 15.06.67.