Сварочный резонансный источник питания

 

Изобретение относится к электротехнологии, а именно к дуговым процессам сварки на переменном токе, может использоваться для питания сварочной дуги при низком напряжении холостого хода. Цель изобретения - ограничение напряжения холостого хода источника питания и уменьшение расхода активных материалов при осуществлении защиты от феррорезонансных явлений. Сварочный резонансный источник питания содержит трансформатор, на магнитопроводе которого расположена вторичная и первичная обмотки, полупроводниковый ключ, фазосдвигающее устройство и конденсатор. В источник питания введен дополнительный магнитопровод, один стержень которого охвачен вторичной обмоткой, а на втором расположена дополнительная обмотка, подключенная параллельно конденсатору через управляемый ключ. При включении источника в сеть во вторичной обмотке наводится ЭДС, пропорциональная потоку, создаваемому первичной обмоткой. Так как падение напряжения на конденсаторе мало, поток, создаваемый дополнительной обмоткой, не влияет на ЭДС вторичной обмотки. При закорачивании электродом изделия и после возбуждения дуги напряжение на конденсаторе возрастает и становится больше напряжения сети. Высокое напряжение на конденсаторе, зависящее от параметров реактивных элементов, прикладывается к дополнительной обмотке. С учетом коэффициента трансформации увеличивается напряжение на вторичной обмотке. При развитии феррорезонанса высокое напряжение на конденсаторе приводит к насыщению магнитопровода дополнительной обмотки, индуктивное сопротивление которой падает. Уменьшается ток за счет увеличение разницы емкостного и индуктивного сопротивления. На конденсаторе напряжение уменьшается до номинального. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s В 23 К 9/06

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

8r, F ./,ôëó)

° ге )..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4230807/27 (22) 15.04.87 (46) 15.08.91, Бюл. М 30 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) П. Г. Жуковский, В. И. Таракановский и Д, Я. Глухов (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 904932, кл. В 23 К 9/06, 1982. (54) СВАРОЧНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнологии, а именно к дуговым процессам сварки на переменномтоке, и может использоваться для питания сварочной дуги при низком напряжении холостого хода.

Цель изобретения — ограничение напряжения -холостого хода источника питания и уменьшение расхода активных материалов при осуществлении защиты от феррорезонансных явлений. Сварочный резонансный источник питания содержит трансформатор, на магнитопроводе которого расположена вторичная и первичная обмотки, полупроводниковый ключ, фазосдвигающее устройство и конденсатор. В источник питания введен дополнительный магнитопроИзобретение относится к электротехнологии, а именно к дуговым процессам сварки на переменном токе. и может найти применение в любой отрасли промышленности в качестве источников питания промышленной частоты, в которых используется явление резонанса. Наиболее

„„ 4 „„1669656 А1 вод, один стержень которого охвачен вторичной обмоткой. а на втором расположена дополнительная обмотка, подключенная параллельно конденсатору через управляемый ключ. При включении источника в сеть во вторичной обмотке наводится ЭДС. пропорциональная потоку, создаваемому первичной обмоткой. Так как падение напряжения на конденсаторе мало, поток, создаваемый дополнительной обмоткой, не влияет на ЗДС вторичной обмотки. При закорачивании электродом изделия и после возбуждения дуги напряжение на конденсаторе возрастает и становится больше напряжения сети. Высокое напряжение на конденсаторе, зависящее от параметров реактивных элементов, прикладывается к дополнительной обмотке. С учетом коэффициента трансформации увеличивается напряжение на вторичной обмотке.

При развитии феррорезонанса высокое напряжение на конденсаторе приводит к насыщению магнитопровода дополнительной обмотки, индуктивное сопротивление которой падает. Уменьшается ток за счет увеличения разницы емкостного и индуктивного сопротивления. На конденсаторе напряжение уменьшается до номинального. 2 ил. эффективно данное устройство может использоваться для питания сварочной дуги при низком напряжении холостого хода, ограниченном требованиями техники эксплуатации, например, при монтажных и строительных работах.

1669656

Цель изобретения — ограничение напряжения холостого хода источника питания и одновременно уменьшение расхода активных материалов при осуществлении защиты от феррорезомзнсных явлений.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема источника питания; на фиг, 2 — его упрощенная схема замещения.

Сварочный резонансный источник питания (фиг, 1) содержит трансформатор, выполненный на: двух магнитспроводах— основном и дополнительном стержневого или броневого типов, имеющий первичную

1 и вторичную 2 обмотки, конденсатор 3, управляемый полупроводниковый ключ 4, фаэосдвигающее устройство 5, дополнительную обмотку 6, при этом первичная обмотка 1 расположена на основном магнитопроводе и подключена к сети через конденсатор 3. вторичная обмотка 2 охватывает оба магнитопровода и подключена к дуговому промежутку Э вЂ” И, а дополнительная обмотка 6 расположена на дополнительном магнитопроводе и включена параллельно конденсатору 3 через управляемый полупроводниковый ключ 4, соединенный с фазосдвигающим устройством 5, Конструктивно вторичная обмотка 2 может быть частично расположена на других стержнях основного и дополнительного магнитопроводов, как показано на фиг. 1, Суммарная индуктивность расгеяния первичной 1 и вторичной 2 обмоток трансформатора с емкостью конденсатора 3 образуют под нагрузкой последовательный колебательный контур, собственная частота которого близка к несущей частоте сети.

Обмотки 1 и 6 расположены на разных магнитопроводах и не имеют между собой магнитной связи. При этом общая магнитная обмотка 2 магнитно связана с двумя обмотками 1!n ", Такое расположение силовых обмоток не изменяет настройки последовательного квазирезонансного контура, состоящего иэ индуктивности рассеяния обмоток 1, 2 и конденсатора 3, поскольку индуктивное сопротивление обмотки 6 в контур не входит, Кроме того, дополнительная обмотка 6, расположенная на одной иэ ветвей магнитопровода, включена параллельно конденсатору (фиг, 2) и в случае развития феррорезонанса (напряжение на конденсаторе в несколько раэ больше рабочего напряжения) приводит к насыщению магнитопровода и "шунтирует" конденсатор.

В этом случае обеспечивается защита источника питания от возникновения нелинейного резонанса.

Изменяя угол отпирания тиристоров, можно регулировать уровень напряжения, прикладываемого к дуговому промежутку при переходах сварочного тока через нулевые значения. Одновременно при помощи ключа 4 можно регулировать плавно ток в пределах одной ступени, установка которой осуществляется переключением (подключением параллельно) конденсаторов к базовому конденсатору 3.

Резонансный сварочный источник питания работает следующим образом.

При включении источника в сеть во вторичной обмотке 2 наводится ЭДС, пропорциональная потоку, создаваемому обмоткой

1, Поскольку падения напряжения на конденсаторе мало (ток холостого хода пренебрежительно мал), поток. создаваемый обмоткой 6, практически не влияет на ЭДС обмотки 2. При закорачивании электродом

Э иэделия Н и после возбуждения дуги напряжения на конденсаторе возрастает и становится больше, чем напряжение сети.

Значение этого напряжения зависит от параметров реактивных элементов, входящих к кваэиреэонансный контур. Контур, содержащий конденсатор 3 и индуктивность обмоток 1 и 2, настроен на околорезонансную частоту, т. е. один иэ реактивных элементов преобладает, поэтому применен термин

"кваэирезонансный". Высокое напряжение на конденсаторе прикладывается к обмотке

6 и с учетом коэффициента трансформации увеличивает напряжение в обмотке 2. Поскольку напряжения обмоток 1 и 6 сдвинуто между собой на некоторый угол, определяемый параметрами реактивных элементов, эти обмотки не имеют между собой магнитной связи, во вторичной обмотке 2 наводится увеличенное напряжение, равное векторной сумме напряжений обмоток 1 и 6, При этом, если напряжение, наводимое в обмотке 2 первичной обмоткой 1, синусоидальное, то наводимое напряжение обмотки

6 может иметь несинусоидальную форму.

Это связано с насыщением магнитопровода обмотки 6, поскольку напряжение на конденсаторе может в несколько раэ быть больше напряжения сети. Для получения синусоидального напряжения в обмотке 2 необходимо производить расчет обоих частей магнитопровода в зависимости от приложенных напряжений к обмоткам 1 и 6.

Формула изобретения

Сварочный резонансный источник питания, содержащий трансформатор, на магнитопроводе которого расположены первичная и вторичная обмотки, полупроводниковый ключ, фазосдвигающее устройства и конденсатор, причем первичная

1669656

Составитель В. Пучинский

Техред М.Моргентал Корректор Н. Король

Редактор М. Товтин

Заказ 2701 Тираж 507 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 обмотка подключена к сети через конденсатор, емкостное сопротивление которого с индуктивным сопротивлением рассеяния трансформатора образуют последовательный квазирезонансный контур, вторичная обмотка подключена к дуговому промежутку, а полупроводниковый ключ соединен с фаэосдвигающим устройством, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью ограничения напряжения холостого хода и уменьшения расхода активных материалов при осуществлении защиты от феррорезонансных явлений, в источник введен дополнительный магнитопровод и дополнительная обмотка, при этом один из стержней дополнительного магнитопровода охвачен вторичной обмоткой, а на втором стержне расположена дополнительная обмотка, подключенная параллельно конденсатору через полупроводниковый ключ.