Сварочный выпрямитель

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к преобразовательной технике , и может быть использовано в сварочных выпрямителях. Цель изобретения - повышение КПД. Трехфазный выпрямитель на большие токи имеет силовой трансформатор, первичные обмотки которого , собранные треугольником, питаются через встречно-параллельно включенные тиристоры в каждом линейном проводе. Две группы вторичных обмоток соединены в согласные звезды. При этом любая из фаз одной из вторичных обмоток подключена к объединенным анодам двух диодов выпрямительного блока, катоды которых подключены к разноименным фазам другой обмотки. Нагрузка подключена к общим точкам звезд вторичных обмоток, благодаря чему продолжительность пропускания тока каждым диодом составляет 120 электрических градусов при половинной от выпрямленного тока амплитуде. 2 ил. ё

СОЮЗ СОВ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 23 К 9/00

ГОСУДЛРСТВЕНii !I i КОМИТЕТ (10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ Vi ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГKIIT СССР

ОПИСАЧИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795362/27 (22) 03.01.90 (46) 15.01,92. Бюл. f+ 2 (71) Ленинградский завод "Электрик" им. H.Ì. Шверника (72) Ю.И. Горлов, Е,Е. Гуревич, В.10. Каплан, Г.А. Приемышева, А.Л. Рывкин, A,ß. Яшунский (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 265254, кл. H 02 М 7/12. 1966. (54) СВАРОЧНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в сварочных выпрямителях. Цель изобретения — повышение КПД. Трехфазный выпряИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в сварочных выпрямителях.

Современные сильноточные сварочные выпрямители обычно выполняются с тиристорным регулированием по первичной стороне, а на втори и ой стороне выпрял ление осущсствляется неуправляел<ыл и диодами, не требующими специальных устройств для их параллельной работы в каждом плече выпрял ления.

Известен выпрял итель, ил.еющий равную со схемой Клоблера расчетну о мов1ность трансфор; 3 ора, но усгуи",àùèé по использова! IL1þ д",вдов.

Цель изобрг сниа — повышение КПД и сник ние л1алогзгаритных по :азателей свзро 11 ". о выпр . . „ ля. (1остлв !еннзя цель,, ЫÄÄ 1704972 А1 митель на большие токи имеет силовой трансформатор, первичные обмотки которого, собранные треугольником, питаются через встречно-параллельно включенные тиристоры в каждом линейном проводе. Две группы вторичных обмоток соединены в согласные звезды, При этол любая из фаз одной из вторичных обмоток подключена к объединенным анодам двух диодов выпрямительного блока, катоды которых подключены к разноименным фазам другой обмотки. Нагрузка подключена к общим точкам звезд вторичных обмоток, благодаря чел у продолжительность пропускания тока каждым диодом составляет 120 электрических градусов при половинной от выпрямленного тока амплитуде. 2 ил. достигается включением управляемых тиристоров в линейные сетевые провода, питающие первичные обмотки трансформатора, соединенные треугольником, при этом два тиристора в каждом проводе включаются встречно-параллельно.

Нафиг.1 представлена принципиальная схема выпрямителя; на фиг.2 — временные диаграммы ЭДС обмоток трансформатора и диаграмма выпрямленного напряжения.

Выпрямитель содержит л рехфазный силовой трансформатор 1, три первичные обмотки 2 которого соединены в треугольник и две трехфазные группы вторичных обл1оток 3 и 4, ссединенные в согласные звезды, при этом одна группа 3 подключена к анодам выпрял1и1ельного блока, состоящсго из неуправляеглых диодов 11--16. другая группа 4 подключ ена K катодал 1ех же диодов, 1704972 при этом диоды 11-16 сосди11ен1 в кольцо, в котором по1ир111о аб.,еди11пнн аноды и катодьl. Пита1 ие первичнь1х ОГF oToK от сети осу1цествляется через 3 гру1н1ы встречнопараллельно вкл оченных упра.:ляел1ых ти- 5 ристоров 5-10, устанозленных в линейных проводах.

Устройство работает следующим образом, На холостом ходу при 1 олнофазном 10 включении тиристоров работа схемы практически не отли кается от работы в известном устройстве, так как npl1 полностью открытых тиристорах, ток. протекающий Ао обмоткам трансформатора. Образует в его 15 стержнях трехфазный симметричный синусоидг2льный поток.

Выпрямленное напряжение холостого хода в этом случае полностью соответствует расчетныл1 соотношениям в известном уст- 20 ройстве.

Проводимость тиристоров в это1л режиме благодаря большой индуктивности трансформатора равна 180 эл.град., а проводимость диодов 60 эл.град. 25

Под нагрузкой индуктивность трансформатора уменьшается, тел1 самым уменьшается проводимость тиристоров и при определенном токе нагрузки она становится равной 60 эл.град. Работа выпрямителя в 30 этом режиме иллюстрируется диаграммами фиг.2. На диаграмме а) изображены синусоиды фазных первичных напряжений, на диаграмме б) фазная ЭДС вторичной обмотки, находящейся на стержне, на котором распо- 35 ложена первичная обмотка фазы А, на диаграмме в) фазная ЭДС вторичной обмотки, находящейся на стержне, на которо1л расположена первичная обмотка фазы В, на диаграмме г) фазная ЭДС вторичной обмотки, 40 находящейся на стержне, яа котором расположена первичная обмотка фазы С. на диаграмме д) предсгавлено выпрямленное напряжение на выходе выпрямителя.

Рассмотрим интервал врел1ени 0-Ог. В 45 этом интервале максимальным положительным напряжением является линейное напряжение АВ, которое при подаче управляющих сигналов открывает тиристоры 5 и 6. Во вторичной обмотке фазы А, 50 благодаря протеканию oo At.ðçè÷íoé обмотке тока, наводится ЗДС. при этом во вторичных обмотках фаз В и С наводится противофазная ЭДС половинной амплитудЫ. При наличии угла фазового регулирова- 55 ния начало проводимости указанных

TL1l)L1cTopoB 3(l 1o(ë .èçot.òñÿ нэ этот угол (To÷ка 01). Через 60 эл.град. в момент времени, соответствующего точке (4, напряжение АВ сравнивается с напряжение|1 AC и далее напряжение AC возрэстает, а напряжение

АВ падэет, т.е, происход11т кол1мугэция тиристоров 5 и 6 на тиристоры 5 и 7, llo npu наличии заданного угла регулирования коммутация задерживается на этот угол (точка

Оз).

Включение тиристоров 5 и 7 позволяет пройти току в первичной обмотке фазы С, причем направление тока противофазно фазе А в предыдущем такте и во вторичной обмотке фазы С наводится ЭДС, также противоположного фазе А направления, при этом во вторичных обмотках фаз А и В индуктируется ЭДС половинной амплитуды и противоположного направления ЭДС фазы

С в данном такте, Еще через 60 эл.град. напряжение АС уравнивается с напряжением ВС и через продолжительность угла регулирования происходит коммутация тиристоров 5 и 7 на

8 и 7. В этом случае ток проходит по первичной обмотке фазы В в том же направлении, что и в фазе А в интервале 0 — 02, Во вторичной обмотке фазы В наводится ЭДС того же направления, при этом во вторичных обмотках фаэ А и С также индуктируется ЭДС половинной амплитуды и противоположного направления ЭДС фазы В в данный момент и т.д.

Рассмотрим процесс выпрямления для тех же периодов времени в соответствии с диаграммами б), в) и г).

В период времени, соответствующий интервалу положительного напряжения AB (интервал 01-0з), к диоду 11 приложена сумма ЭДС фазы А иэ звезды анодной группы и

ЭДС фазы В из звезды катодной группы, к диоду 12 приложена сумма ЭДС той же фазы

А из звезды анодной группы и ЭДС фазы С из звезды катодной группы, которые являются абсолютно одинаковыми, что позволяет одновременно открываться этим диодам и проводить ток параллельно. При суммировании следует учитывать, что ЭДС эвезд анодной и катодной группы к диодам прикладываются противофазно. В следующие

60 эл.град, равные сул1мы ЭДС прикладываются к диодам 12 и 13, которые проводят ток параллельно и т.д.

Кривые фазных токов первичных обмоток полностью повторяют кривые фазных

ЭДС вторичных обмоток диаграмм б), в) и г). а кривые фазных токов вторичных обмоток соответствуют их положительным значениям для анодной группы и отрицательным значениям для катодной группы.

Так и Образом. достоинством предлагаемого выпрямителя является параллельная работа двух диодов одновременно в каждом такте выпрямпения, при этом отсут1704972

Фиг.!ствуют электромагнитные элементы, необходимые в известных устройствах (схема

Кюблера).

Расчет мощностей обмоток, исходя из представленных диаграмм, показывает, что расчетная мощность первичных обмоток равна 1,04 Р, расчетная мощность вторичных обмоток рзана 1,48 Рр и типовая мощность трансформатора будет 1,26 Ро, где

Po — мощность на выходе выпрямителя.

В каждом такте выпрямления амплитуда тока, протекающего через тиристор B 1,5 раза превышает амплитуду тока в первичной об лотке, которая 0 данный момент времени генерирует ЭДС, а в двух других обмотках протекает ток, равный половине тока о генерирующей обмотке. Именно благодаря этомусхема магнитно уравновешена и потоки вынужденного намагничивания отсутствуют.

Как следует из вышеизложенного, загрузка трансформатора и выпрямительных диодов в предлагаемой схеме полностью соответствует схеме выпрямления для больших токов (схема Кюблера). Однако, отсутствие уравнительного реактора позволяет существенно снижать энергоемкость выпрямителя и сокращать его габариты и массу.

По предлагаемой схеме изготовлен и ис5 пытан опытный образец выпрямителя на ток

1600 А. Результаты испытаний положительные.

Формула изобретения

Сварочный выпрямитель, содержащий

10 трехфазный трансформатор и выпрямительный блок, выполненный из шести полупроводниковых вентилей, причем первичные обмотки трансформатора соединены треугольником, а две трехфазные вторичные об15 мотки соединены в две согласные звезды, при этом каждая из вторичных обмоток одной звезды подключена к точке соединения анодов двух вентилей, катоды которых подключены к раэнофазным обмоткам другой

20 звезды, а нагрузка включена между общими точками вторичных обмоток, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен тремя парами встречно-параллельно соединенных тиристоров, каждая из

25 которых включена в соответствующий линейный провод питания выпрямителя.

1704972

Составитель В. Грибова

Редактор А. Калениченко Техред M.Моргентал Корректор 0. Ципле

Заказ 152 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государств нного комитета по изобре гничм и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101