Устройство питания для дуговой сварки

 

1,УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ, содержащее соединенные с рабочими электродами трансформатор и индуктивный накопит.ель энергии, первый тиристор, соединенный с первым выводом индуктивного накопителя энергии, второй тиристор, соединенный с вторьш выводом индуктивного накопителя энергии, а также блок управления , подключенный к управляющим электродам тиристоров, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности путем уменьшения потерь энергии в трансформаторе, оно снабжено четырьмя диодами,вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, индуктивньй накопитель энергии также выполнен в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, при этом рабочие электроды включены между отводами индуктивного.накопителя и вторичной обмотки трансформатора, первый диод включен между первым выводом вторичной обмотки и первым тиристором, второй диод включен между вторым выводом вторичной обмотки и вторым тиристором, третий диод (Л включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения первого диода и первого тиристора, а четвертый диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения второгодиода и второго тиристора. о со .1;

СОЮЗ СОВЕТСНИ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU,,„1107974. А

З15И В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И GfHPblTMA (21) 3556243/25-27 (22) 22.12.82 (46) 15.08.84. Бюл. Р 30 (72) В.В.Ивашин и Н.И.Чернявский (71) Тольяттинский политехнический институт (53) 621.791 76(088.8) (56) 1. Короткова Г.М. и Цепенев Р.А.

Источники питания для сварки. Изд-во

Куйбышевского авиационного института, 1978,с. 15-16 (прототип). (54)(57) 1,УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ, содержащее соединенные с рабочими электродами трансформатор и индуктивный накопитель энергии, первый тиристор, соединенный с первым выводом индуктивного накопителя энергии, второй тиристор, соединенный с вторым выводом индуктивного накопителя энергии, а также блок управления, подключенный к управляющим электродам тиристоров, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности путем уменьшения потерь энергии в трансформаторе, оно снабжено четырьмя диодами, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, индуктивный накопитель энергии также выполнен в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, при этом рабочие электроды включены между отводами индуктивного, накопителя и вторичной обмотки трансформатора, первый диод включен между первым выводом вторичной обмотки и первым тиристором, второй диод включен между вторым выводом вторичной обмотки и вторым тиристором, третий диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения первого диода и первого тиристора, а четвертый диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения второго диода и второго тиристора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что при согласном соединении секций вторичной об— мотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединены встречно.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что при встречном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединены согласно.

Изобретение относится к мащиностроению„ в частности к конструкции оборудования для электрической сгарки.

Известно устройство питания для дугово11 сварки, содержащее соединенные с рабочими электродами трансформа тор и индуктивный накопитель энергии, парв11й тиристор, соединенный с первым вь1эодом и11дуктивного накопителя энергии, второй тиристор, соединеннь1й с вторым выводом индуктивного накопите11я энергии, а также блок управления, подключенный к управляющим электро там y ïÎìë11 "Ãûõ двух THpHcTopoB 1

Педостатком известного устройства является низкая экономичность„ обусловленная постоянным потреблецием тока и потерями энергии в трансформаторе.

1(роме того, индуктивный накопитель 20 в известном устройстве расходует запасенную энергию за каждый цикл работы не только для процесса сварки, но и частично для рекуперации в сеть, поскольку трансформатор не отключается от сварочной цепи, что также обусловливает дополнительные потери энергии в трансформаторе.

Целью изобретения является повышени» экономичности путем снижения по>0 ерь энергии в трансформаторе за счет работы с безтоковой паузой и без рекуперации энергии в сеть.

Поставленная цель достигается тем, что устройство питания для дуго35 вой сварки, содержащее соединенпые с рабочими электродами трансформатор и индуктивный накопитель энергии, первый тиристор, соединенный с первым выводом индуктивного накопителя энергии, второй тпристор, соединенньп1 с вторым выводом индуктивного накопителя энергии, а также блок управления, подключенный к управляющим

2 электродам тиристоров, снабжено четырьмя диодами, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, индуктивный накопитель энергии также выполнен в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, при этом рабочие электроды включены между отводачи индуктивного накопителя и вторичной обмотки трансформатора, первый диод включен между первым выводом вторичной обмотки и первым тиристором, второй диод включен между вторым выводом вторичной обмотки и вторым тиристором, третий диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения первого диода и первого тиристора, а четвертый диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения второго диода и второго тиристора.

При согласном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединены встречно.

При встречном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединены согласно, На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства питания для дуговой сварки при встречном соединении секций вторичной обмотки трансформатора и согласном соединении секций индуктивного накопителя; на фиг. 2 †графики тока через дуговой промежуток и тбки и напряжения секций вторичной обмотки трансформатора для включения по схеме, представленной на фиг. 1 на фиг. 3 — принципиальная схема устройства питания для дуговой сварки при согласном соединении секций вторичной обмотки

1107974 трансформатора и встречном соединении секций индуктивного накопителя энергии, на фиг. 4 — графики тока через дуговой промежуток и напряжений нл секциях вторичной обмотки трансформатора при нкл!очении по схеме, представленной на фиг. 3.

Устройство питания для,дуговой сварки (фиг. 1) содержит трансформа- тор 1, индуктивный накопитель энер- 10 гии 2, рабочие электроды 3, первый тиристор 4, присоединенный к первому выводу 5 индуктивного накопителя 2, второй тиристор 6, присоединенный к второму ньгсоду 7 индуктивного накопи- 15 теля 2, первый 8, второй 9, третий

10 и четвертый 11 диоды, вторичная обмотка трансформатора 1 выполнена в виде двух встречно соединен!!ых секций 12 и 13, от места соединения 20 которых сделан отвод 14, индуктивный накопитель 2 выполнен с отводом 15, рабочие электроды 3 включены между отводом 15 индуктивного накопителя 2 и отводом 14 вторичной обмотки транс- 25 форматора 1, первый диод 8 включен между первым выводом 16 вторичной обмотки трансформатора 1 и первым тиристором 4, второй диод 9 включен между вторым выводом 17 вторичной 30 обмотки трансформатора 1 и вторым тиристором 6, третий диод 10 включен между отводом 14 вторичной обмотки трансформатора 1 и точкой соединения второго диода 9 и второго типистора

6. Блок управления (не показан) присоединен к управляющим электродам тиристорон 4 и 6.

Кривая 18 на фиг. 2 — график изме— нения напряжения на выводах 16 и 17 вторичной обмотки трансформатора 1 относительно отвода 14, кривая 19 график изменения тока через дуговой промежуток, кривая 20 — график изменения тока через секцию 12 вторичной обмотки трансформатора 1, кривая 21 — график изменения тока через секцию 13 вторичной обмотки трансформатора 1.

УстРОнстнО Для, лУГОВОЙ cBGPKH 50 (фиг. 1) работает следующим образом.

В установившемся режиме дуга возбуждена и при положительной полунолне напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1 включается блоком управления тиристор 4. Ток протекает по цепи: 16 — 8 — 4 — 5 — 15 — 3

14 — 16. При этом через рабочие электроды 3 в дуге формируется положительEEhiit импульс тОка В течеH!Ie нрсмсllH

npoI!сходит по rpe6Ilenne энер гни из сети, что вызывает увеличение тока через рабочие электроды 3 и секцию 5 — 15 индуктивного вакс пителя 2, который прп этом заряжается. В момент напряжение становится равным нулю и диод 8 запирается, Ток н секции 12 прекращается, а ток индуктивного нлкопителя 2 замыкается по цепи: 5

15 — 3 — 10 — 4 — 5. Энергия, запасенная н индуктивном накопи!теле 2, диссипирует в дуге между электродами

3, поддерживая непрерывным ток н дуге до момента времени 1 . В этот момент включается тиристор 6. К секции 7

15 индуктивного накопителя 2 прикладывается напряжение, полярность которого поклзана на фиг. 1. В секции

5 — 15 находится ЭДС, попярность которого такова, что на тиристоре 4 и диоде 10 возникает обратное напряжение и они запираются. При включе!ьии тиристора 4 ток н секции 5 — 15 скачком уменьшается до нуля. Поскольку энергия магнитного .поля всего индуктивного накопителя скачком измениться не может, то постоянство магнитного потока и энергии обеспечивается скачкообразьн!м увеличением тока н секции

7 — 15. При включении в этот же момент tз тиристора 6 образуется замкнутый контур 15 — 7 — 6 — 9 — 17

14 — 3 — 15, по которому и протекает ток, формируя через дугу отрицательный импульс тока. Такой процесс скачкообразного исчезновения тока в одной секции индуктивного накопителя при одновременном склчкообразном возникновении тока в другой его секции, обусловленный наличием взли!!Оиндуктинной связи между этими секциями, по существу является возбуждением тока от нзаимоиндукции. В течение времени 1, — 14 энергия снова потребляется из сети, что вызывает увеличе-. ние тока через дугу и секцию 7 — 15 индуктивного накопителя 2, который при этом заряжается. В момент напряжение отрицательной полуволны становится равным нулю и диод 9 запирается. Ток в секции 13 вторичной обмотки трансформатора 1 прекращается, а ток индуктиг!!ого накопителя 2 замыкается по цепи 15 — 7 — 6 — 11

-3 — 15. Энергия, запасенная в индуктивном накопителе 2, диссипирует на дуге, поддерживая ток между электродами 3 до момента времени „ . В этот держит те же элементы, что и прецставленное на фиг. 2, только секции

Г вторичной обмотки трансформатора 1 соединены согласно, а секции индуктивного накопителя энергии 2 — встречно.

Кривая 22 на фиг. 4 — график изменения напряжения на выводе 16 вторичной обмотки трансформатора 1 относительно отвода 14, кривая 23 — график изменения напряжения на выводе 17 вторичной обмотки трансформатора 1 относительно отвода 14, кривая 24 график изменения тока, через дуговой промежуток, кривая 25 — график изменения тока через секцию 12 вторичной обмотки трансформатора 1, кривая 26 график изменения тока серез секцию

13 вторичной обмотки трансформатора 1.

Устройство питания для дуговой сварки (фиг. 3) работает следующим образом. установившемся режиме дуга возбуждена и при положительной полуволне напряжения на выводе 16 вторичной обмотки трансформатора 1 в момент

1„ (фиг. 4) включается тиристор 4.Ток протекает по цепи: 16 — 8 — 4 — 5—

15 — 3 — 14 . — 16. Ток через дугу и секцию 5 — 15 индуктивного накопителя 2 увеличивается, энергия в нем увеличивается за счет потребления ее из сети. В момент t напряжение секции 12 становится отрицательным и диод 8 запирается. Ток в секции 12 прекращается, а ток индуктивного накопителя 2 замыкается по цепи: 5—

15 - 3 — 10 — 4 — 5. Энергия, запасенная в индуктивном накопителе 2, диссипирует на дуговом промежутке 3, поддерживая непрерывным ток в дуге до момента времени 1 . В этот момент включается тиристор 6. К секции 7—

15 индуктивного накопителя прикладывается напряжение, полярность которого указана на фиг. 3. B секции 5

15 наводится ЭДС, полярность которой такова, что на тиристоре 4 и диоде

10 возникает обратное напряжение и они запираются.

За счет взаимоиндукции ток от секции 5 - 15 возбуждается в секцию

7 — 15 и протекает по цепи: 7 — 15—

-3 - 14 - 17 - 9 - 6 - 7, что вызывает появление тока в секции 13. В течение времени 1, — t из сети потребляется энергия. Происходит увеличение тока через дугу и секцию 7—

15 индуктивного накопителя 2, который

5 1107974 б момент снова включается тиристор 4.

К секции 5 — 15 индуктивного накопителя 2 прикладывается напряжение, полярность которого, указанная на фиг. 1, такова, что вызывает появление на тиристоре 6 и диоде 11 обратного напряжения и они запираются.

3а счет взаимной индукции между секциями 7 — 15 и 5 — 15 индуктивного накопителя 2 ток возбуждается в секции 5 — 15 и ток в дуге скачкообразно изменяет свое направление, формируя при этом снова положительный импульс тока. Далее устройство питания для дуговой сварки работает аналогич- 5 но.

При одинаковом количестве витков секций 5 — - 15 и 7 — 15 индуктивного накопителя 2 их индуктивность одинакова и в момент 1, возбуждения тока из секции 5-15 в секцию 7-15 изменяется только направление тока через дугу, а его амплитуда не изменяется.

В момент 1, процесс происходит аналогично. 25

С целью регулирования соотношения между амплитудами положительного и отрицательного импульсов тока индуктивный накопитель 2 может быть выполнен с возможностью изменения количества витков между его выводами 5 и 7 и отводом 15. Для увеличения амплитуды, например, отрицательного импульса количество витков секции 7

15 по отношению к виткам секции 5—

15 уменьшают. Индуктивность секции

7 — 15 становится меньше, чем индуктивность секции 5 — 15. Так как энергия магнитного поля индуктивного накопителя 2 за время возбуждения тока

40 не изменяется, то ток в секции 7

15 в момент, увеличивается, а при обратном возбуждении в момент <„() уменьшается обратно пропорционально отношению витков секций 7 — 15 и 5— .15. Для увеличения амплитуды положи45 тельного импульса количество витков секции 7 — 15 по отношению к виткам секции 5 — 15 увеличивают.

Секции вторичной обмотки трансформатора могут быть соединены согласно, а секции индуктивного накопителя энергии прн этом — встречно.

На фиг. 3 представлена принципиальная электрическая схема устройства питания для дуговой сварки при согласном соединении секций вторичной обмотки и встречном соединении секций индуктивного накопителя. Оно со-

1107974 при этом заряжается. В момент напряжение секции 13 становится отрицательным и диод 9 запирается. Ток в секции 13 прекращается, а ток индуктивного накопителя 2 замыкается по цепи: 7 — 15 — 3 — 11 — 6 — 7.

Энергия, запасенная в нем, диссипирует в дуге, поддерживая тоК между электродами 3 до момента 1 . В этот момент снова включается тиристор 4. К секции 5 — 15 индуктивного накопителя 2 прикладывается напряжение, полярность которого, указанная на фиг. 3, такова, что вызывает на тиристоре 6 и диоде 11 обратное напряжение и они запираются. За счет взаимной индукции между секциями

5 — 15 и 7 — 15 инпуктивного,накопителя 2 ток возбуждается в секции 5—

15. Далее работа устройства для дуго- 20 вой сварки по фиг. 3 происходит аналогично °

Как видно из фиг. 4,ток в дуге полярность свою не изменяет. При переходе тока из секции с большим ко25 личеством витков в секцию с меньшим количеством витков амплитуда тока увеличивается. Такие однополярные разноамплитудные импульсы могут быть использованы для импульсно-дуговой сварки. При одинаковом количестве витков секций амплитуда импульсов одинакова и дуга питается практически постоянным током, как от.выпрямителя.

В течение времени, — и трансформатор 1 отключен от сварочной цепи, что позволяет уменьшить токовую загрузку трансформатора примерно на 20% по сравнению с известным устройством, Снижение потерь электроэнергии позволяет также уменьшить расход активных материалов на изготовление трансформатора или использовать трансформатор меньшей установленной мощности. Повышение коэффициента мощности предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет уменьшить потери электроэнергии также и в питающей сети за счет разгрузки ее реактивными токами.

Кроме того, устройство питания для дуговой сварки может работать в режиме формирования однополярных импульсов тока, что значительно расширяет технологические возможности его использования, Таким образом, положительный эффект от использования изобретения обуславливается уменьшением потерь электроэнергии и расхода активных ма- териалов, снижением установленной мощности трансформатора при одновременном расширении технологических возможностей устройства.

1107974

Составитель В.Стоколов

Редактор Л.Повхан Техред С.Мигунова Корректор Е.Сирохман

Заказ 5817/11 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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