Устройство для контактной электросварки

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНОЙ ЭЛЕКТРОСВАРКИ, преимущественно однофазной, с использованием им- , пульсов частоты переменного тока,содержащее источник переменного напряжения , контакторы, сварочный трансформатор , имеющий две первичные обмотки, отличающееся тем, что, с целью повьппения качества сварки путем оптимизации формы импульса, первый контактор включен между началами первой и второй первичных обмоток сварочного трансформатора , второй контактор включен между концом первой и началом второй первичных обмоток сварочного транс . форматора, а третий контактор вклю (П чен между концом пеовой и концом второй ег;о первичных обмоток. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контакторы вьтолнены с принудительной коммутацией в виде встречно включенных тиристоров.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 1 А

ЗСЮ В 23 К 11 24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫЛИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:,.: . /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3599766/25-27 (22) 03.06.83 (46) 15 ° 11.84. Бюл. N - 42 (72) И.П. Гуслин (71) Специальное конструкторское бюро Псковского завода тяжелого электросварочного оборудования (53) 621.791 ° 763.037(088.8) (56) 1. Озерянский А.Н. и др. К задаче синтеза стабилизаторов напряжения дискретного действия с тиристорным коммутатором в первичной цепи трансформатора. Сб. Оптимизация преобразователей электромагнитной энергии. Киев, "Наукова думка", 1976, с. 62.

2. Тихменов В.H., Трахтман Л.М.

Подвижной состав электрофицированных железных дорог. М., "Транспорт", 1980, с. 469.

3. Рыськова З.А. Трансформаторы для электрической контактной сварки.

Л., "Энергия", 1975, с. 212 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНОЙ ЭЛЕКТРОСВАРКИ, преимущественно однофазной, с использованием импульсов частоты переменного тока,содержащее источник переменного напряжения, контакторы, сварочный трансформатор, имеющий две первичные обмотки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения качества сварки путем оптимизации формы импульса, первый контактор включен между началами первой и второй первичных обмоток сварочного трансформатора, второй контактор включен между концом первой и началом второй первичных обмоток сварочного транс-, форматора, а третий контактор включен между концом пеовой и концом второй его первичных обмоток.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что контакторы выполнены с принудительной коммутацией в виде встречно включенных тиристоров.

112381!

Йзобретение относится к преобэовательной технике и предназначено для плавного регулирования переменного напряжения, в частности в машине для контактной электро- 5 сварки.

Известно устройство регулятора переменного напряжения, содержащее трансформатор с отпайками от первичной обмотки, к которым подключены днухполярные ключи с встречно-параллельно включенными тиристорами. Переключением тиристорных ключей производится изменение коэффициента трансформации, а следовательно, и 15 накряжения на нагрузке 1!.

Недостаток устройства — неполное использование первичной обмотки трансформатора, так как первичное напряжение в процессе регулиро- 20 нания на многих ступенях прикладывается только к части секций первичной обмотки.

Известно устройство для регулирования напряжения, содержащее про- 25 межуточный антотрансформатор с отайками, трансформатор, переключатель ступеней, два тиристорных кон*.актора для плавного регулирования напряжения на каждой ступени 1.2).

Недостатком устройства является калччие громежуточного автотрансформатора и переключателя ступеней.

Наиболее близким к изобретению является устройство для контактной электроснаркк, содержащее источник перемечного напряжения, контакторы, сварочный трансформатор, имеющий первую и вторую первичные обмотки 53).

Однако при применении известного 40 устройства наблюдается низкое качество сварки, что объясняется невозможностью получить необходимую форму сварочного импульса.

Цель изобретения — повьппение ка- 4 честна сварки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контактной. эпектроснарки, преимущественно одно фазной, с использованием импульсов частоты переменного тока, содержащем источник переменного напряжения, контакторы, сварочный трансформатор, имеющий дне первичные обмотки, первый контактор включен между началами первой и второй первичных обмоток сварочного трансформатора, второй контактор включен между кон-. цом первой и началом второй первич.ных обмоток сварочного трансформатора, а третий контактор включен между концом первой и концом второй его первичных обмоток, Контакторы выполнены с принудительной коммутацией в ниде встречно включенных тиристоров.

На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 (а и б) осциллограммы напряжения на катушке первичной обмотки трансформатора этого устройства (для I u TT эоны соответственно), на фиг. 3 — зависимости коэффициента мощности от на,пряжения на катушке первичной обмотки при фазовом и зонно-фазовом регу-! лиронании; на фиг. 4 — осциллограмма напряжения на катушке первичной обмотки трансформатора этого устройства, Устройство состоит из источника

1 переменного напряжения, трансформатора 2, первичная обмотка которого содержит дне одинаковые катушки, снаринаемых деталей 3, подключенных к вторичной обмотке трансформатора 2, тиристорных контакторов 4 — 6, причем контактор 4, состоящий из встречно включенных тиристоров 7 и 8, включен между одной парой разноименных зажимов катушек первичной обмотки, подключенных другой парой разноименных зажимов к источнику 1 переменного напряжения, контактор 5, состоящий из встречно включенных тиристоров 9 и 10, включен между одной парой одноименных зажимов, а контактор 6, состоящий из встречно включенных тиристоров 11 и 12, 1между другой парой одноименных зажимов катушек первичной обмотки трансформатора 2.

Устройство работает следующим образом.

Для регулирования среднего значения напряжения на катушках пер1вичной обмотки трансформатора 2 используется принцип зонно-фазового регулирования. В зоне I осуществляется фазовое регулирование напряжения тиристорным контактором 4 (фиг.1), Осциллограмма напряжения на катушке первичной обмотки трансформатора 2 в этой зоне для одного периода показана на фиг. 2 а, где О„ - напряжение на катушке; Π— напряжение источника 1. В моменты времени ток первичной обмотки ра3 123 вен нулю, а в моменты времени, 1 подаются импульсы управления на тиристор 7 или тиристор 8 контактора 4.

В интервалах времени включенного состояния контактора 4 UÄ =0,50, а при закрытом контакторе 4 0 = О. Изменяя угол включения (интервалы времени t -, С вЂ” t4 ) KQHTRKTopa 4, 2 можно регулировать ток через свариваемые детали 3 изменением напряже- 10 ния в диапазоне О 0 О, 50,р, где

0„ — среднее напряжение на катушке первичной обмотки трансформатора 2;

0 — среднее напряжение источника 1.

В зоне 11 контактор 4 работает в ре- 15 жиме полнофазного включения, т.е. импульсы управления подаются íà его тиристоры 7 и 9 при 1= О. Осциллограмма напряжения Ц„ в этой зоне регулирования дана на фиг ° 26. При 2О направлении тока 1 (фиг. 1) в момент времени С, импульс управления подается на тиристор 7 контактора 4, и ток 4 .протекает по последовательно включенным катушкам первич- 25 ной обмотки при V = 0,5 V: В момент времени С импульсы управления поступают на тиристоры 9 и 12 контакторов 5 и 6. Тчристор 7 контактора 4 запирается при этом приложенным в непроводящем направлении питающим напряжением, а ток катушек первичной обмотки начинает протекать по тиристорам 9 и 12 контакторов 5 и

6, т.е. катушки включаются параллельно при 0< = U . В момент времени

35 при 1= О тиристоры 9 и 12 контакторов 5 и 6 закрываются, а импульс управления подается на тиристор 8 контактсра 4. Катушки первичной об40 мотки включаются последовательно при

U = 0,50. В момент времени С импульсы управления подаются на тиристоры 10 и 11 контакторов 5 и 6 и тиристор 8 контактора 4 закрыва45 ется приложенным s непроводящем направлении напряжением источника питания, а катушки первичной обмотки включаются параллельно, т.е. 0 =0.

В дальнейшем последовательность работы тиристоров повторяется. Изменяя угол включения (интервалы вре-. мени 1„- 1 ; С вЂ” С„ ), можно регулировать ток через свариваемые детали 3 изменением напряжения в диапазоне 0,5 U p 6 Ок р - 0ср.

С 55

На фиг. 3 даны зависимости коэффициентов мощности Х устройства от

811 4 величины напряжения u„ при эоннофазовом регулировании (линия 1) для устройства и при фазовом регулировании для пос гоянного параллельного соединения катушек первичной обмотки трансформатора (линия 2). Малый коэффициент мощности в большом диапазоне изменения напряжения при фазовом регулировании (линия 2) приводит к тому, что этот способ регулирования применяется совместно с переключением катушек первичной обмотки. Помимо применения переключателя ступеней это требует выполнения первичной обмотки трансформатора из большого числа катушек, как это сделано в прототипе. Зонно- фазовое регулирование позволяет уменьшить сод ржание высших гармонических в токе источника питания, а, следовательно, повышает коэффициент мощности по сравнению с фазовым регулированием для постоянного соединения катушек первичной обмотки.

Как видно из зависимости на фиг. 3 (линия 1), в устройстве в диапазоне

0,3 V« U„(0 удается поддерживать коэффициент мощности на уровне, близком к максимально возможно" му, определяемому количеством реактивной энергии, запасаемой в магнитных полях обмоток трансформатора и вторичного контура. Для многих практических случаев вполне достаточным является интервал 0,5 0 р 0 (0ср, поэтому часто от системы управления не потребуется изменения алгоритма управления контакторами 4 — 6 для перехода из зоны 1 в зону 11. На фиг. 4 показана осциллограмма напряжейия на катушке первичной обмотки устройства при работе в зоне TI в котором контакторы 5 и 6 выполнены с принудительной коммутацией тиристоров. Моменты вр™НИ „, 1, С 4, 1 6 . этой осциллограммы соответствуют моментам времени t< ° 12 3 С 4 осци гр на фиг. 26. В момент времени С про" изводится принудительная коммутация тнристоров 9 и 12 контакторов 5 и 6 и подача управляющих импульсов на тиристор 7 контактора 4 в течение всего времени выключения тиристоров

9 и 12. В момент времени 1 производится принудительная коммутация тиристоров 10 и 11 контакторов 5 и 6 и подача управляющих импульсов на

1123811 тиристор 8 контактора 4 в течение всего времени выключения тиристоров 10 и 11. В результате этих операций в моменты времени 1 и 1 происходит переход на последовательное соединение катушек первичной обмотки трансформатора 2 при 0„ = 0,50.Симметричное расположение интервалов времени 2 <3 H 6б 6 относительно се редины полупериода питающего напряжения позволяет иметь меньшее содержание высших гармонических в токе источника 1 по сравнению с устройством, показанном на фиг. 1, а, следовательно, позволяет повысить коэффициент мощности предлагаемого устройства. Изменяя интервалы времени

2 3и 6 6 т Р ° осуществляя ши ротко-импульсную модуляцию, симметричную относительно середины полупериода, можно регулировать напряжение а диапазоне 0,5 Оср (О (О при высоком коэффициенте мощности.

Принудительная коммутация тиристоров 7 и 8 контактора 4 может повысить коэффициент мои; ости устройства и при работе в зоне 1, однако для этого необходимо создать дополнительпые контуры для реализации

5 энергии катушек первичной обмотки при запирании тиристоров 7 и 8 контактора 4, что усложнит устройство в целом.

Плавнос бесконтактное регулирование напряжения в широком диапазоне позволяет в предлагаемом устройстве точно обеспечить заданные режимы сварки даже при значительных изменениях сопротивления свариваемых деталей. Это особенно важно, когда в одном узле необходимо последовательно произвести несколько сварок различных деталей с существенно различающимися сопротивлениями. Возможность практически мгновенного бесконтактного изменения напряжения в предлагаемом устройстве позволяет вести сварку таких узлов с высокой производительностью.

Зонами

Составитель В. Катин

Редактор Т. Парфенова Техред И.Асталош

Корректор Е. Сирохман

Подписное

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

Заказ 8180/13 Тирам 3036

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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