Однофазный сварочный выпрямитель

 

Использование: изобретение относится к сварочной технике, точнее к устройствам источников постоянного тока для ручной дуговой сварки покрытыми электродами (преимущественно в бытовых условиях). Сущность изобретения: выпрямитель содержит однофазный понижающий трансформатор с одной сетевой и двумя вентильными обмотками и два выпрямительных блока, выходы которых соединены параллельно. Число витков сетевой обмотки и в 2 - 2,5 раза меньше числа витков второй вентильной обмотки. В цепь второй вентильной обмотки включена катушка индуктивности величиной 15 - 25 мГн. Настройка на нужный режим осуществляется дросселем в цепи первой вентильной обмотки. Вместо дросселя с той же целью может быть применен тиристорный прерыватель. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к сварочной технике, точнее к устройствам источников постоянного тока для ручной дуговой сварки покрытыми электродами (преимущественно в бытовых условиях).

Известен однофазный сварочный выпрямитель ВСБ-81, включающий однофазный понижающий трансформатор, выпрямительный блок и сглаживающий фильтр (Бытовой сварочный выпрямитель. Руководство по эксплуатации. 1986). Этот сварочный выпрямитель рассчитан на подключение к сетевому напряжению 220 В и предназначен для ручной дуговой сварки в бытовых условиях.

Ему присущи следующие недостатки: во-первых, из-за сравнительно низкого напряжения холостого хода (40 В на третьей ступени) затруднено начальное возбуждение дуги и мала ее устойчивость, во вторых, величина тока в питающей цепи при работе на третьей ступени (ток дуги около 100 А) превышает 18 А; бытовая сеть не всегда допускает такие токи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является источник постоянного тока для дуговой сварки, принятый в качестве прототипа. В этом источнике однофазный понижающий трансформатор имеет одну первичную (сетевую) и две вторичные (вентильные) обмотки. Вентильные обмотки имеют равные количества витков и подключены раздельно к двум выпрямительным блокам, выходы которых соединены параллельно; во входную цепь одного из выпрямительных блоков включен конденсатор, что обеспечивает фазовый сдвиг его выходного напряжения по отношению к выходному напряжению второго выпрямительного блока.

Благодаря этому фазовому сдвигу уменьшена пульсация выходного напряжения источника. Тем самым повышены устойчивость дуги и уверенность ее возбуждения. Однако сравнительно высокое напряжение холостого хода обуславливает большую величину тока в питающей сети.

Задачей изобретения является разработка однофазного выпрямителя для дуговой сварки в бытовых условиях, а также в тех случаях, когда энергопитание обеспечивается однофазной электросетью.

Техническим результатом изобретения является уменьшение потребляемого из сети тока при дуговой сварке.

Это достигается тем, что в однофазном сварочном выпрямителе, включающем понижающий трансформатор с одной сетевой и двумя вентильными обмотками и два выпрямительных блока, выходы которых соединены параллельно, число витков одной из вентильных обмоток в 5,5-7,5 раз меньше числа витков сетевой обмотки и в 2-2,5 раза меньше числа витков другой вентильной обмотки, причем в цепь вентильной обмотки с большим числом витков включена катушка индуктивности величиной 15-25 мГн.

При указанном соотношении чисел витков осевой и вентильных обмоток напряжения холостого хода на выходе одного из выпрямительных блоков, подключенного к вентильной обмотке с меньшим числом витков, составляет 30-40 В, на выходе второго выпрямительного блока 70-80 В (сварочный выпрямитель подключается к питающей сети напряжением 200 В).

Оба эти напряжения носят пульсирующий характер и сдвинуты относительно друг друга примерно на 60-70^о; последнее обусловлено наличием катушки индуктивности величиной 15-25 мГн в цепи второй вентильной обмотки. Напряжение холостого хода предлагаемого сварочного выпрямителя определяется напряжением холостого хода на выходе второго выпрямительного блока, т.е. составляет 70-80 В, что обеспечивает уверенное возбуждение дуги.

Катушка индуктивности величиной 15-25 мГн во входной цепи второго выпрямительного блока ограничивает ток которого замыкания этого выпрямительного блока величиной 10-15 А, а ток нагрузки в этой цепи (после возбуждения дуги) не превышает 10 А. Необходимая для сварки величина тока дуги поддерживается первым выпрямительным блоком, подключенным к вентильной обмотке с меньшим числом витков и имеющим пологопадающую вольтамперную характеристику.

Допустимый диапазон изменений величины индуктивности катушки, включенной в цепи второй вентильной обмотки (т.е. вентильной обмотки с большим числом витков) объясняется следующим. Уменьшение индуктивности ниже 15 мГн приводит к увеличению тока нагрузки в этой цепи свыше 10 А и, как следствие, увеличению тока в питающей сети. Увеличение индуктивности свыше 25 мГн приводит к уменьшению тока в цепи нагрузки второго выпрямительного блока ниже 6 А, что отрицательно сказывается на начальном возбуждении и устойчивости сварочной дуги.

На фиг. 1 приведена электросхема однофазного сварочного выпрямителя с дросселем в качестве регулирующего устройства; на фиг. 2 электросхема однофазного сварочного выпрямителя с тиристорным прерывателем в качестве регулирующего устройства.

Однофазный понижающий трансформатор имеет одну сетевую 1 и две вентильные обмотки 2 и 3 (фиг. 1 и 2). Число витков вентильной обмотки 2 в 5,5-7,5 раз меньше числа витков сетевой обмотки и в 2-2,5 раза меньше числа витков вентильной обмотки 3. В цепь вентильной обмотки 2 включен выпрямительный блок 4, а в цепь вентильной обмотки 3 выпрямительный блок 5. Выпрямительные блоки 4 и 5 соединены параллельно и электрически связаны с выходными клеммами 8 и 9.

В цепь вентильной обмотки 3 на входе выпрямительного блока 5 включена катушка индуктивности 6 (15-25 мГн), ограничивающая ток нагрузки и короткого замыкания выпрямительного блока 5. В цепь вентильной обмотки 2 на входе выпрямительного блока 4 включен дроссель 7 (фиг. 1), предназначенный для настройки сварочного выпрямителя на нужный режим сварки. Вместо этого дросселя может быть включен регулятор 10 из двух тиристоров, включенных встречно-параллельно в цепь вентильной обмотки 2 (фиг. 2). Неизбежные в случае применения тиристорного регулятора паузы в протекании тока в цепи нагрузки выпрямительного блока 4 не будут приводить к угасанию дуги, так как в течение этих пауз дуговой разряд будет поддерживаться током от выпрямительного блока 5.

Предлагаемый сварочный выпрямитель работает следующим образом.

Выпрямитель подключается к электрической сети напряжением 220 В через штепсельное соединение, рассчитанное на длительный ток до 10 А. К выходным клеммам выпрямителя подключается сварочная цель, один провод которой связан с электрододержателем и электродом, а другой со свариваемой заготовкой. Полярность подключения зависит от марки применяемого электрода. С помощью дросселя 7 (фиг. 1) или тиристорного регулятора 10 (фиг. 2) устанавливается нужный режим сварки в зависимости от диаметра электрода и необходимой величины тока дуги. Дуга возбуждается касанием электродом свариваемой заготовки; при этом сначала возбуждается малоамперная дуга от выпрямительного блока 5, а спустя долю секунды сварочная дуга от выпрямительного блока 4. Эластичность дуги, т.е. ее способность растягиваться без обрыва, достигает 12 мм, что вполне достаточно для выполнения сварки в любом пространственном положении. После выполнения сварки дуги гасится растяжением ее до обрыва, а затем сварочный выпрямитель отключается от сети.

Сравнительные характеристики предлагаемого и известных сварочных выпрямителей приведены в таблицы.

Как свидетельствуют данные таблицы, предлагаемый сварочный выпрямитель имеет лучшие технико-экономические показатели. В сравнении с базовым объектом он обеспечивает более уверенное возбуждение и стабильное горение дуги при меньшем токе в питающей сети (примерно на 2,5 А). В сравнении с прототипом предлагаемый однофазный сварочный выпрямитель характеризуется меньшей величиной тока в питающей сети (почти в 2 раза). Эти преимущества предлагаемого однофазного сварочного выпрямителя дают основания рекомендовать его к массовому производству и применению для сварки в бытовых условиях, а также во всех случаях, когда энергопитание обеспечивается однофазной электросетью.

Формула изобретения

ОДНОФАЗНЫЙ СВАРОЧНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ, содержащий понижающий трансформатор с одной сетевой и двумя вентильными обмотками и два выпрямительных блока, выходы которых соединены параллельно, отличающийся тем, что число витков одной из вентильных обмоток в 5,5 - 7,5 раза меньше числа витков сетевой обмотки и в 2 - 2,5 раза меньше числа витков другой вентильной обмотки, причем в цепь вентильной обмотки с большим числом витков включена катушка индуктивности величиной 15 - 25 мГн.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4