Трехфазный источник питания для машин контактной сварки

 

ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ, содержащий выпрямитель, три управляемых вентиля со схемами искусственной коммутации , шесть неуправляемых вентилей и трехфазный трансформатор, на каждом стержне которого размещены по две секций первичной обмотки и по одной вторичной обмотке, при. этом выпрямитель подключен к входным клеммам пи.тающей сети переменного тока, вторые выводы вторых секций первичных обмоток трансформатора объединены между собой и соединены с отрицательным выводом выпрямителя, первые выводы вторичных обмоток трансформатора объединены и соединены с первым выходом источника , а вторые выводы вторичных обмоток трансформатора соединен одна с другой через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходом источника, а схемы ис кусственной коммутации подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем их первые выводы подключены к аноду каждого управляемого вентиля, а вторые - к точке соединения катода Кс1Ждого управляемого вентиля и анодам каждого из неуправляемых вентилей, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия источника за счет уменьшения потерь в трансформаторе и выпрямителе, он снабжен дополнительно тремя управляемыми вентилями со схемами искусственной коммутации и тремя неуправляемыми вентилями, при (Л этом положительный вывод входного выпрямителя через первые секции первичной обмотки трансформатора соединен с ансдаами каждой из трех пар управляемых вентилей, причем катод пер вого неуправляемого вентиля из первой пары соединен с катодом второго неуправляемого вентиля из второй пар и с первым выводом третьей обмотки второй секции, катод второго неуправ со ляемого вентиля из первой пары соеди-i нен с катодом первого неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом второй обмотки той же секции,, а катод первого неуправляемого-венти-; ля, из второй пары соединен, с катодом второго неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом первой обмотки той же второй секцииj

А (19) (111

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) В 23 К 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3378135/25-27 (22) 12.01.82 (46) 23.04.83. Бюл. Р 35 (53) 621.791.762 (088.8) (72) Г.Л. Бенедиктов, В.Б. Вандышев, Ю.И. Горлов, Ю.A. Петров и A. P. Яшунский (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. ульянова (Ленина) и Ленинградский завод Электрик им. Н.М. Шверника (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 505539, кл. В 23 К 11/24,01.07.74.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3314536/25-27, кл . В 23 K 11/24, 07.04.81 (прототип). (54)(57) ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

ДЛЯ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ, содержащий выпрямитель, три управляемых вентиля со схемами искусственной коммутации, шесть неуправляемых вентилей и трехфазный трансформатор, на каждом стержне которого размещены по две секции первичной обмотки и по одной вторичной обмотке, при этом выпрямитель подключен к входным клеммам питающей сети переменного тока, вторые, выводы вторых секций первичных обмоток трансформатора объединены между собой и соединены с отрицательным выводом выпрямителя, первые выводы вторичных обмоток трансформатора объединены и соединены с первым выходом источника, а вторые выводы вторичных

- обмоток трансформатора соединенЫ одна с другой через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходом источника,.а схемы искусственной коммутации подключены параллельно каждому. управляемому вентилю, причем их первые выводы подключены к аноду каждого управляемого вентиля, а вторые — к точке соединения катода каждого управляемого вентиля и анодам каждого из неуправляемых вентилей, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия источника за счет уменьшения потерь в трансформаторе и выпрямителе, он снабжен дополнитель-. но тремя управляемыми вентилями со . схемами искусственной коммутации и ф тремя неуправляемыми вентилями, при этом положительный вывод входного выпрямителя через первые секции первичной обмотки трансформатора соединен с анодами каждой из трех пар управляемых вентилей, причем катод пер-. вого неуправляемого вентиля из первой пары соединен с катодом второго неуправляемого вентиля из второй пар и с первым выводом третьей обмотки второй секции, катод второго неуправ ляемого вентиля из первой пары соеди нен с катодом первого неуправляемого ,вентиля из третьей пары и с первым выводом второй обмотки той же секции„ а катод первого неуправляемого.вентиля, из второй пары соединен с катодом второго неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом первой обмотки той же второй секцииi

1О1ЗЛО ричных обмоток трансформатора соедииены друг с другом через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходом устройства, причем выпрямитель подключен к питающей сети переменного тока, а положительный вывод его соединен с анодами управляемых вентилей, аноды которых объединены, а их катоды подключены к анодам неуправляемых вентилей, катоды которых

10 подключены к первым выводам первых секций. первичных обмоток трансформатора, а вторые выводы вторых секций первичных обмоток объединены вместе и соединены с отрицательным

15 выводом выпрямителя, а схемы искусственной коммутации подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем первые выводы присоединены к анодам управляемых вентилей, а вторые — к катодам (2 3.

В каждой из секций первичных обмоток трансФорматоров таких выпрямителей ток протекает в течение лишь

1/3 периода работы выпрямителя. Это обусловливает плохое использование материала первичных обмоток, что увеличивает массу и габариты трансформатора. увеличение массы и габаритов трансформатора приводит к увеличению средней длины участков магнитной цепи и, следовательно, к увеличению. намагничивающих токов.

Неодинаковость мгновенных значений токов намагничивания, имеющих значительные величины, вызывает неравномерность распределения токов в обмотках трансформатора и вентилях выпрямителя, что приводит к увеличению потерь и вызывает перегрев. обмо40 ток и вентилей.

/

Изобретение относится к сварочному производстну и может быть использовано в контактных сварочных машинах постоянногб тока, в честности для сварочных машин постоянного тока, используемых в робототехнике.

Известен трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки, содержащий управляемые и неуправляемые вентили и трехфазный трансформатор, на каждом стержне которого размещены по две Секции первичной обмотки, такие, что каждая первая секция первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно со второй секцией первичной обмотки другого стержня, причем первичные обмотки соединены через управляемые нентили н треугольник, вершины кото-. рого соединены с пронодами питающей сети. Бторичные обмотки трансформато. Ра расположены по одной на каждом стержне. Одни концы вторичных обмоток объединены вместе, образуя точку общего потенциала, которая соединена с первым выходом устройства, а другие концы вторичных обмоток сое. динены друг с другом через неуправляемые вентили, и их общая точка соединена со вторым выходом устройства (1).

Ограниченная область применения . устройства обусловлена большими массой и габаритами трансформатора .вследствие низкого значения частоты переключений управляемых вентилей.

Низкая частота переключений управляемых вентилей и большие габариты трансформатора обусловливают значительные длительности .периодов нарастания тока в сварочном контуре, что снижает производительность при сварке.

Значительные пульсации выходного напряжения вызывают неравномерное распределение тока по двум одновре- . менно работающим фазам, что ведет к нестабильности работы устройства, ухудшает качество сварки и увеличивает знергозатраты.

Наиболее близким К предложеннОМу является трехфазный источник питания для машин контактной сварки, содержащий выпрямитель, управляемые вентили со схемами искусственной коммутации, неуправляемые вентили н трехфазный трансформатор, на каждом стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, причем каждая первая секция первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и Согласно со второй секцией первичной обмотки другого стержня, и по одной нторичной обмотке, причем первые выводы вторичной обмотки трансформатора соединены вместе и образуют точку общего потенциала, и соединены с первым выходом устройства, а вторые выводы вто-J

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия источника за счет уменьшения по-.

45 терь в тРансфоРматоРе и выпрямителе.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный источник питания для машин контактной сварки, содержащий выпрямитель, три управляемых вентиля со схемами искусственной ком" мутации, шесть неуправляемых вентилей и трехфазный трансформатор, на каждом стержне которого размещены

bio две секции первичной обмотки и по одной вторичной обмотке, при этом выпрямитель подключен к нходным клеммам питающей сети переменного тока, вторые выводы нторых секций первичных обмоток трансформатора объединены между собой и соединены

60 с отрицательным выводом выпрямителя, первые выводы вторичных обмоток тран. сформатора объединены и соединены с первым выходом источника, а вторые выводы вторичных обмоток трансформатора соединены одна с другой через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходом, источника, а схемы искусственной коммутации подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем их первые выводы подключены к анодам каждого управляемого вентиля, .а вторые — к точке соединения катодов каждого управляемого вентиля и анодов каждого из неуправляемых вентилей, источник снабжен дополнительно тремя управ- 0 ляемыми вентилями со схемами искусственной коммутации и тремя неуправляемыми вентилями, при-, этом положительный вывод выпрямителя через первые секции первичной обмотки транс- 15 форматора-соединен с.анодами каждой из трех пар управляемых вентилей, причем катод первого неуправляемого вентиля из первой пары соединен с катодом второго неуправляемого вен- 20 тиля из второй, пары.и с первым вы- водом третьей обмотки второй секции, катод второго неуправляемого вентиля. из первой пары соединен с катодом пеРвого неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом второй обмотки той же секции, а катод первого неуправляемого .вентиля иэ второй пары соединен с катодом второго неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом первой обмотки той же второй секции.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого источника питания.

Источник содержит выпрямитель l, З5 который подключен к питающей сети переменного тока, трехфазный трансформатор 2, на каждом стержне которого размещены по две секции 3 и 4 первичной обмотки и по одной вторич- 40 ной обмотке 5 °

Первые выводы первых секций 3 первичных обмоток трансформатора 2 объединены вместе и соединены с положительным выводом. выпрямителя 1, 45 а вторые выводы вторых секций 4 первичных.обмоток трансформатора 2 объединены вместе и соединены с отрицательным выводом выпрямителя 1.

Первые выводы вторичных обмоток 5 трансформатора 2 соединены вместе и образуют точку общего потенциала, исоединены с первым выходом устройства б, а вторые выводы вторичных об„моток 5 трансформатора 2 соединены друг с другом через неуправляемые вентили 7 и соединены со вторым выходом устройства 8.

Схемы искусственной коммутации 9 подключены параллельно каждому управляемому вентилю 10, причем .первые 60 выводы присоединены к анодам управляемых вентилей 10, а вторые — к катодам. Второй вывод первой секции 3 каждой фазы первичной обмотки трансформатора 2 соединен с объединенными между собой анодами одной из трех пар управляемых вентилей 10, причем к катоду первого из каждой пары управляемых вентилей 10 подключен анод первого неуправляемого вентиля ll, катод первого неуправляемого вентиля иэ первой пары соединен с катодом второго неуправляемого вентиля из второй пары и с первым выводом третьей обмотки второй секции, катод второго неуправляемого вентиля из первой пары соединен с катодом первого неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом второй обмотки второй секции,. катод первого неуправляемого вентиля из второй пары соединен с катодом второго неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом первой обмотки второй секции.

Устройство работает, следующим образом.

Выпрямитель 1, например трехфазный мостовой выпрямитель, при подключении к трехфазной питающей сети обеспечив ает постоянное поло>..лтельное напряжение на первых выводах первых секций 3 первичных обмоток трансформатора 2 и постоянное отрицательное напряжение на вторых выводах вторых секций 4 первичных обмоток трансформатора..

Управляющие импульсы на открытие управляемых вентилей 10 подаются от системы управления, поочередно через

1/3 периода, соответствующего выбранной частоте.

В установившемся режиме при одно" временной подаче управляющих .импульсов на два управляемых вентиля 10 соседних фаэ они откроются, и тдк от выпрямителя 1 потечет по замкнутой цепи через первую секцию .3 пер- . вичной обмотки опережающей фазы, первый управляемый вентиль 10, неуправляемый вентиль 11 вторую секцию 4 первичной обмотки отстающей фазы, и по другой замкнутой цепи через первую секцию 3 первичной обмотки отстающей фазы, второй управляемый вентиль 10,. неуправляемый вентиль ll, вторую секцию первичной обмотки опережающей фазы трансформатора 2.

С некоторым опережением или одновременно с подачей очередной пары импульсов на два управляемых вентиля

10, подаются импульсы управления на две схемы искусственной коммутации

9, которые подключены параллельно двум управляемым вентилям 10, работавшим s предыдущем интервале в

1/3 периода, и они отключаются.

Таким образом, обеспечивается (поочередная) работа вентилей 10 (попарно) в течение .1/3 периода и двух секций 3 и 4 первичных обмоток

1013170

BHHHIlH Заказ 2892/19 Тираж 1104 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæão oä,óë,Ïðoåêòíàÿ,4 одного стержня трансформатора 2 и течение.2/3 периода.

Наличие на каждом стержне двух секций 3 и 4 первичных обмоток, каждая из которых соединена с двумя из шести управляемых вентилей 10, работающими поочередно 1/3 периода, обеспечивает непрерывное однонаправленное изменение потока в стержне магнитопровода в течение 2/3 периода.

Так как токи каждую треть периода 10 протекают через две группы последовательно и ссгласно включенных секций 3 и 4 первичных обмоток, соединенных параллельно и расположенных на двух стержнях трехстержневого 15 магнитопранода трансформатора 2, то потоки, создаваемые этими токами, замыкаются через третий стержень, что обеспечивает восстановление величины индукции этого стержня в исходное состояние.

Непрерынное однонаправленное изменение потока в каждом стержне магнитопровода в течение 2/3 периода создает отрицательное напряжение на выводах вторичных обмоток 5, подключенных к катодам неуправляемых вентилей 7.

Положительное напряжение на этих выводах существует в течение 1/3 периода, когда происходит восстановление индукции н сердечниках. При подключении к выходным выводам б и 8 сварочного контура в нем протекает ток, создаваемый каждую .1/3 периода двумя одновременно работающими вторичным обмотками 5 двух фаз.

Каждый вентиль 7 и каждая нторичная обмотка 5 работают 2/3 периода и через них протекает 1/2 тока нагруз1ки. 40

В каждой из секций первичных обмоток трансформатора в течение 2/3 периода протекает ток, равный половине тока входного выпрямителя, что уменьшает эффективный ток секции в 1,41 раза. Это, н свою очередь, позволяет уменьшить активное сечение меди первичных обмоток трансформатора и, следовательно, габариты и массу магнитопровода трансформатора. Суммарная масса трансформатора может быть уменьшена на 16-18% от. массы трансформатора выпрямителя известного устройства.

При равных мощностях устройств, равных плотностях тока в обмотках и одинаковых значениях рабочих индукций н сердечнике трансформатора активные потери в трансформаторе предлагаемого устройства будут снижены на 15-18Ъ.

Снижение активных потерь в трансформаторе вызывает уменьшение тока потребляемого устройством и уменьшение потерь в выпрямителе. уменьшаются активные потери в предлагаемом устройстве до 20%. !

В сварочных машинах постоянного тока, выполненных с использованием изобретения, обеспечивается повышение коэффициента полезного действия, так как. суммарные активные потери в сварочном выпрямителе уменьшаются на 18-203.

Кроме того, изобретение дает ноэможность уменьшить массу и габариты трансформатора устройства, что позволяет применять его в переносных сварочных машинах постоянного тока.

При изготовлении трансформатора устройства обеспечивается экономия активных материалов первичных обмоток на 28-,30% и материала магнитопровода на 10-12%.