Трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) в г3 к «/г4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3463057/25-27 (22) 02.07.82 (46) 07 10.83. Бюл. 11 37 (72) Г.Л . Бенедиктов, В.б. Вандышев, Ю.И. Горлов, Ю.А. Петров .и А.Я. Яшунский (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) и Ленинградский завод "Электрик" им. Н.М. Шверника (53) 621.791.763.037 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 505539, кл . В 23 К ll/24, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

rio заявке N 3314536/25-27, кл. В 23 К 11/24, 07.04.81 (прототип). (54)(57) ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ДЛЯ

МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ, содержащий входной выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного тока, выход которого через последовательно соединенные управляемые и неуправляемые вентили подключен к первичным обмоткам однофазных трансформаторов, каждый из которых включает в себя раэмагничивающую обмотку и вторичную; обмотку, подключенную через неуправляемые вентили к выходу трехфазного выпрямителя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения области применения, уменьшения массы и габаритов выпрямителя за счет сокращения времени размагничивания магнитопроводов однофаэных трансформаторов, каждый иэ однофаэных трансформаторов снабжен дополнительными первым и вторым неуправляемыми вентилями, а каждая иэ размагничивающих обмоток трансформаторов снабжена дополнительным выводом, при этом катод первого из дополнительных вентилей соединен с концом соответствующей размагничивающей обмотки, к дополнительному выводу которой подключен катод второго дополнительного вентиля, а размагничивающие обмотки соединены последовательно и согласно через доголнительные вентили, аноды которых объединены.

1046050

Изобретение относится к сварке ,и может быть использовано в контактных сварочных машин постоянного тока, используемых в работотехнике.

Известен трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки 1) .

Недостатками известного трехфазного выпрямителя являются большие массы и габариты трансформатора вследствие низкого значения частоты переключений управляемых вентилей, значительные пульсации выходного напряжения, выЗывающие неравномерное распределение тока по двум одновременно работающим фазам и нестабильность работы устройства, что ухудшает качество сварки и увеличивает энергозатраты.

Наиболее близким,к изобретению является трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки, содержащий входной выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного тока, выход которого через последовательно соединенные управляемые и неуправляемые вентили подключен к первичным обмоткам однофаэных трансформаторов, каждый из которых включает в себя размагничивающую обмотку и вторичную обмотку, годключенную через неуправляемые вентили к выходу трехфазного выпрямите. ля 12)

Недостатком известного выпрямителя является сложная конструкция магнитопровода трансформатора, которая необходима для взаимного размагничивания активных стержней, Это гриводит к увеличению габаритов . и массы устройства и ограничивает область его применения.

Целью изобретения является расширение области применения, уменьшение массы и габаритов выпрямителя эа счет сокращения времени размагничивания магни опроводов однофаэных трансформаторов.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном выпрямителе для машин контактной сварки, содержащем входной выпрямитель, подключенный к питающей сети геременного тока, выход которого через последова""тельно соединенные управляемые и неуправляемые вентили подключен к пер". вичным обмоткам однофазных трансформаторов, каждый из которых включает в себя размагничивающую обмотку и

10 I5

35 вторичную обмотку, годключенную через неуправляемые вентили к выходу трехфазного выпрямителя, каждый иэ однофаэных трансформаторов снабжен дополнительными первым и вторым неуправляемыми вентилями, а каждая иэ размагничивающих обмоток трансформатора снабжена дополнительным выводом, при этом катод nepaoro иэ

-дополнительных вентилей соединен с концом соответствующей размагничиваю. щей обмотки, к дополнительному выводу которой подключен катод второго дополнительного вентиля, а размагничивающие обмотки соединены последовательно и согласно через допог.нительные вентили, аноды которых объединены.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема выпрямителя, на фиг.. 2 - диаграммы мгновенных значений токов и напряжений, поясняющие работу выпрямителя.

Устройство содержит входной вы прямитель 1, который подключен к питающей сети переменного тока, три однофазных трансформатора 2, содержащих по одной первичной 3, одной размагничивающей обмотке 4 и по одной вторичной обмотке 5.

Положительный вывод входного выпрямителя 1 соединен с объединенными между собой анодами полностью управляемых вентилей б (например управляемых вентилей со схемами, искусственной коммутации), катод каждого из которых соединен с анодом одного из неуправляемых вентилей 7.

Начало каждои иэ первичных обмоток 3 присоединено к катоду одного иэ неуправляемых вентилей 7, а концы первичных обмоток 3 объединены вместе и соединены с отрицательным выводом входного выпрямителя 1.

Концы вторичных обмоток 5 трансформаторов 2 объединены вместе, образуют точку общего потенциала и соединены с первым выходом 8 устройства, а начала вторичных обмоток 5 трансформаторов 2 соединены друг .с другом через неуправляемые вентили 9 и соединены со вторым выходом 10 устройства.

Размагничивающие обмотки 4 трех трансформаторов 2 соединены последовательно и согласно через вентили

11 из каждой пары дополнительно введенных неуправляемых вентилей, 1046

Э аноды которых объединены, причем катод вентиля 11 иэ каждой пары неуправ. ляемых вентилей соединен с концом одной из размагничивающих обмоток

4, к дополнительному выводу которой подключен катод вентиля 12 из этой пары неуправляемых вентилей.

На фиг. 2 изображены диаграммы мгновенных значений токов и напряжений на элементах выпрямителя, сердечни- -!О ки трансформаторов которого выполнены из анизотропных сталей с коэффициентом прямоугольности петли гистерези-, са близким к 1, На фиг. 2 приняты следующие обоз- 15 начения:

0 - мгновенное значение напряжения на выпрямителе

1 (диаграмма 13), 20

f} - мгновенное значение индукции потока в магнитопроводе трансформатора 2 (диаг- г рамма 14) в случае прямоугольной петли гистерезиса (диаграмма 15), 1 - ток ветви намаг- 30 ничивания трансформаторов 2, приведенный к виткам первичной обмотки (диаграмма 16), 1 „„,1„Q „„Ц „- токи и напряжения на неуправляемых вентилях ll и 12 (диаграммы 1720).

Устройство работает следующим образом.

Входной выпрямитель 1 при подлючении к трехфазной питающей сети 45 обеспечивает постоянное положительное напряжение на управляемых вентилях 6 и соединенных с ними неуправляемых вентилях 7.

Управляющие импульсы на открытие 50 и запирание ранее включенных управляемых вентилей 6 подаются от системы управления поочередно через 1/3 . периода, соответствующего выбранной частоте, причем импульсы на запира- sS ние ранее включенных вентилей 6 пода-. ются одновременно с подачей очередного импульса на открытие управляе050 4 мого вентиля 6, не работавшего в предыдущем интервале в 1/3 периода.

В установиваемся режиме ток от входного выпрямителя 1 протекает по замкнутой-цепи через управляемый вентиль 6, неуправляемый вентиль 7 и первичную обмотку 3 каждого трансформатора в течение 2/3 периода.

Напряжение от входного выпрямителя l, приложенное к первичной обмотке 3 каждого трансформатора 2, обеспечивает непрерывное однонаправленное изменение магнитного потока в его магнитопроводе в течение 2/3 периода (фиг. 2, диаграммы 13, 14).

Непрерывное однонаправленное из" - менение потока в магнитопроводах создает положительное напряжение на,выводах вторичных обмоток 5, подключенных к анодам неуправляемых вентилей 9, и положительное напряже ние на выводах размагничивающих обмоток 4, подключенных к неуправляемым вентилям 11 (фиг. 2, диаграмма 19).

В сварочном контуре, подключенном к выходным выводам О и 10, протекает ток, создаваемый каждую 1/3 периода двумя одновременно работающими вторич. ными обмотками 5 двух трансформато-" рое 2, Каждую 1/3 периода две размагничивающие обмотки 4 с неуправляемыми вентилями 11 двух одновременно работающих трансформаторов 2 обеспечивают протекание тока размагничивания с помощью вентилей 12 через часть витков между началом и дополнительным выводом размагничивающей обмотки 4 третьего трансформатора

2 (фиг. 2, диаграммы 16 - 18 2.

Так как размагничивающие обмотки

4 соединены последовательно и соглас. но через неуправляемые вентили 11, то к части раэмагничивающей обмотки

4 третьего трансформатора 2 приложено напряжение, равное сумме напряжений двух других размагничивающих обмоток 4 (фиг. 2, диаграммы 13, 19, 20 ).

Приложенное напряжение вызывает непрерывное однонаправленное изменение потока в магнитопроводе третьего трансформатора и обеспечивает восстановление величины индукции в исходное состояние в течение 143 периода (фиг. 2, диаграмма 14 ).

1o46oSo

Ь1

Яь=

8о

В р

J ab-Ьл о т

1 (U-ЬU М4» о

Л

5„ » t- (- U,-Ь(12,1-Ь Uý,,344

2л т (11 1 где В

5 и мгновенное значение индукции в магнитопроводе, площадь сечения магйитопровода, 25 полное число витков размагничивающей обмотки 4 трансформатора, число витков размагничивающей обмотки 4 между началом и дополнительным выводом, мгновенное значение напряжения на выпрямителе 1, приведенное к полным вит.кам размагничивающей обмотки 4, 35 падение напряжения, обусловленное потерями в активном сопротивлении меди первичной обмотки 4, в активном сопротивлении вентилей 6 и

7 и потерями в индуктивности рассеяния первичной обмотки, приведенное к виткам размагничивающей обмотки 4, 45 падение напряжения, обусловленное потерями в актив ном сопротивлении N витков меди размагничивающей обмотки 4, в активном сопротивлении вентиля 1 l и потерями в индуктивности рассеяния размагничивающей обмотки, падение напряжения, обус- 55 ловленное потерями в активном сопротивлении М вит1 ков меди размагничивающей

1 д04

Если сердечники трансформаторов выполнены из анизотропных сталей, для которых коэффициенты прямоугольности петли гистерезиса близок к 1 (фиг. 2, диаграмма 1 ), то для 5 приращений индукций в магнитопроводе эа 2/3 периода, когда работают управляемые вентили 6 и за 1/3 периода, когда происходит восстановле" ние величины индукции в исходное состояние (фиг. 2, диаграмма 14) справедливы уравнения обмотки 4, в активном со противлении вентиля 12 и потерями в индуктивности рассеяния части размагничивающей обмотки.

Уменьшение потерь в магнитопроводе достигается равенством приращений магнитной индукции, определяемые уравнениями (1) и (2), т.е. В, = 8, Ml B i = /в,i, откуда Л -1 .1 сдам(0-а0„)й=-i J

5" 2.л т .(0- u „- u,)- u >q< (з)

Из уравнения (3 ) определяется отношение полного числа витков размагничивающей обмотки 4 к части ее витков М, 3а счет применения в устройстве однофазных трансформаторов с магнитопроводами иэ тонколистовых сталей с малыми удельными потерями на повышенных частотах, становится возможнь.м увеличить рабочую частсту до значений блиэкмх к l000 Гц.

Данный выпрямитель с дополнитель- ными выводами, соединенными последовательно и согласно через неуправляемые вентили, обеспечивает работу устройства на частных гистереэисных циклах перемагничивания, близких к симметричным, что позволяет работать с большими приращениями индукции.

Ра счет повышения рабочей частоты с 300 до 900- 1200 Гц общая масса и ;абариты трансформаторов предлагаемого устройства уменьшаются в 3-4 раза по сравнению с трансформатором известного устройства и достигают

36-37 кг.

Потери в трансформаторах выпрямителя в 1,7 раза меньше, чем в трансформаторе ТВТ-7.16, используемом в машине МТПВ-l207 (базовый обьект).

Технологичность конструкций магнитопроводов однофаэных трансформаторов обеспечивает экономию рабочего времени при изготовлении устройства, кроме того, становится возможной механизация процесса сборки трансформаторов.

Простая конструкция трансформаторов позволяет изготовить трех-, четырех- и более фазные выпрямители, отличающиеся лучшим использованием вентилей выпрямителя и активных материалов обмоток трансформаторов.

Перечисленные достоинства позволяют расширить область применения предлагаемого устройства, так как

1046050 8 становится возможным использовать его в сварочных машинах постоянного, тока, используемых в работотехнике, где известные устройства не могли быть эффективно использованы.

1046050 а

Ю

Ищу

Р

СоСтавитель 8. Катин

Редактор С. Тимохина Техред Т.Наточка Корректор М. Демчик ю

Заказ 7619/12 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4