Трехфазный асинхронный сварочный генератор с электрической связью обмоток статора

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к асинхронным генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой сварки. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в увеличении сварочного тока и снижении потерь холостого хода. Указанный технический результат достигается тем, что в пазы трехфазного асинхронного сварочного генератора с короткозамкнутым ротором (1) уложены рабочая обмотка (2) и обмотка возбуждения (3). К началу рабочей обмотки (2) подключены конец обмотки возбуждения (3) и выпрямитель (6) с электродом (7). К началу обмотки возбуждения (3) присоединены конденсаторы возбуждения (4). К концу обмотки рабочей (2) подключены компаундирующие конденсаторы (5), соединенные в треугольник. Возможность возникновения перенапряжений обусловлена электрической связью между двумя обмотками статора. При возникновении аварийных перенапряжений срабатывает устройство защиты от перенапряжений (8), подключенное к выходу выпрямителя (6) и воздействующее на коммутирующее устройство (9), которое отключает конденсаторы возбуждения (4) от обмотки возбуждения (3). 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к асинхронным генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой электросварки.

Известна конструкция бесконтактного сварочного генератора [1], который имеет короткозамкнутый ротор и две трехфазные обмотки на статоре. К первой обмотке через выпрямительное устройство и дроссель подключена нагрузка (дуга). Ко второй обмотке подключены конденсаторы возбуждения, причем выводы этой обмотки могут использоваться для питания потребителей переменного трехфазного напряжения.

Недостатком этого генератора является то, что в режиме холостого хода намагничивающий ток превышает номинальный в несколько раз.

Это связано с тем, что для обеспечения номинальной индукции в зазоре генератора в режиме холостого хода (XX) требуется одно значение емкости конденсаторов, а в режиме технического короткого замыкания (КЗ) или нагрузки - другое, причем большее. В силу этого при фиксированной емкости конденсаторов, которая выбрана для работы в режиме КЗ или номинальной нагрузки, переход в режим XX сопровождается увеличением намагничивающего тока, значительным насыщением магнитной системы и, как следствие, ростом потерь XX. Применение быстродействующего регулятора реактивной мощности, способного решить эту проблему, приводит к значительному усложнению генераторной установки, уменьшению ее надежности и увеличению массы.

Известна конструкция трехфазного асинхронного сварочного генератора с одной обмоткой на статоре, которая не имеет перечисленных выше недостатков [2]. К началам фаз обмотки статора подключаются шунтирующие конденсаторы (небольшой емкости) и выпрямитель со сварочным электродом. К концам фаз обмотки подключаются компаундирующие конденсаторы большой емкости, соединенные в треугольник.

Одним из недостатков данного генератора является то, что при техническом КЗ, вызванном прикосновением электрода к свариваемым деталям, шунтирующие конденсаторы закорачиваются. При этом напряжение снижается до нескольких вольт, соответственно до минимальных значений снижается и реактивная мощность этих конденсаторов. При сварке напряжение несколько возрастает, однако не достигает тех значений, которые имеют место при работе в режиме холостого хода. Таким образом, в режиме КЗ и сварки эти конденсаторы работают не эффективно.

Прототипом предлагаемого изобретения является асинхронный сварочный генератор [3]. Этот генератор имеет две трехфазные обмотки на статоре. Одна обмотка является обмоткой возбуждения. К ее клеммам подключены конденсаторы возбуждения, которые обеспечивают работу генератора на холостом ходу и под нагрузкой. Другая обмотка является рабочей. Начала фаз рабочей обмотки имеют клеммы для подключения шунтирующих конденсаторов и выпрямителя, к выходу которого подключен сварочный электрод, а концы фаз этой обмотки имеют клеммы для подключения компаундирующих конденсаторов, соединенных в треугольник.

Недостатком данного трехфазного асинхронного сварочного генератора является то, что сварочный ток в основном зависит только от емкости компаундирующих конденсаторов, подключенных к рабочей обмотке. При КЗ или нагрузке этот ток, протекая через компаундирующие конденсаторы, увеличивает реактивную мощность, что вызывает увеличение магнитного потока в зазоре и ЭДС в обмотках. Последнее приводит к увеличению напряжения и бесполезному росту тока в обмотке возбуждения. Следует отметить, что ток, протекающий по обмотке возбуждения, мало способствует увеличению сварочного тока, поскольку между обмотками статора имеется только магнитная связь.

Технический результат, который обеспечивает заявленное изобретение, заключается в увеличении сварочного тока за счет последовательного включения рабочей обмотки и обмотки возбуждения, а также в снижении потерь холостого хода.

Указанный технический результат достигают тем, что асинхронный сварочный генератор с двумя трехфазными обмотками на статоре, одна из которых - обмотка возбуждения имеет клеммы для подключения конденсаторов возбуждения, другая является рабочей обмоткой, начала фаз которой имеют клеммы для подключения выпрямителя со сварочным электродом в цепи постоянного тока, а концы фаз рабочей обмотки имеют клеммы для подключения компаундирующих конденсаторов, соединенных в треугольник, причем к клеммам начала фаз рабочей обмотки подключаются выпрямитель со сварочным электродом и концы обмотки возбуждения, к началам которой подключены конденсаторы возбуждения, а в сварочную цепь установлен ограничитель от перенапряжений, связанные с защитным отключающим устройством, установленным между обмоткой возбуждения и конденсаторами возбуждения.

Электрическая схема трехфазного асинхронного сварочного генератора представлена на фиг.1. На фиг.2 представлены внешние характеристики прототипа и предлагаемого устройства при одинаковых параметрах обмоток статора и емкостях конденсаторов.

Генератор имеет короткозамкнутый ротор 1 обычной конструкции (фиг.1). В пазы статора асинхронного сварочного генератора уложена трехфазная рабочая обмотка 2 с небольшим числом витков и обмотка возбуждения 3 с большим числом витков, ЭДС которой оптимизирована под рабочее напряжение конденсаторов возбуждения 4. К клеммам C4, C5, C6 подключены концы фаз рабочей обмотки 2 и компаундирующие конденсаторы 5, соединенные в треугольник. К клеммам C1, C2, C3 подключены начала фаз рабочей обмотки 2 и концы фаз обмотки возбуждения 3, а также мостовой выпрямитель 6. К выходу выпрямителя 6 подключен сварочный электрод 7 и ограничитель от перенапряжений 8. К клеммам C, C, C подключены начала фаз обмотки возбуждения 3, двухфазное коммутирующее устройство 9 и конденсаторы возбуждения 4, соединенные в треугольник.

Генератор работает следующим образом. Поскольку он является системой с положительной обратной связью, то при вращении ротора 1, определенных значениях емкости конденсаторов 4 и 5 и при наличии "стартера" (возмущения), в качестве которого могут выступать остаточная индукция, остаточный заряд на конденсаторах и т.д., генератор теряет устойчивость и начинается процесс асинхронного самовозбуждения. Процесс самовозбуждения сопровождается лавинообразным увеличением токов, потока и ЭДС, вплоть до наступления насыщения магнитной системы, при котором генератор устойчиво работает в установившемся режиме с конденсаторным самовозбуждением. В режиме холостого хода на сварочном электроде устанавливается напряжение, которое пропорционально числу витков обмоток 2, 3 и величине емкости конденсаторов 4, 5. При уменьшении сопротивления нагрузки возрастают токи в обмотках статора 2, 3, компаундирующих конденсаторах бив конденсаторах возбуждения 4.

При работе в режиме сварки или технологического КЗ сварочный ток создается, как рабочей обмоткой, так и обмоткой возбуждения, в отличие от прототипа, в котором сварочный ток создается только компаундирующей обмоткой. Соответственно, предлагаемое решение позволяет получить больший сварочный ток при тех же значениях емкости конденсаторов 4, 5 и числа витков обмоток 2, 3. Подтверждением этого служат внешние характеристики прототипа (пунктирная кривая) и предлагаемого решения (сплошная кривая), представленные на рис.2.

Следует отметить, что на холостом ходу напряжение, ЭДС, ток и магнитный поток в зазоре предлагаемого решения меньше, чем у прототипа (рис.2). Соответственно меньше как магнитные, так и электрические потери холостого хода. При стандартной для сварочных генераторов ПР 60% время работы на холостом ходу составляет 40% от времени цикла, поэтому снижение потерь XX позволит получить экономию топлива, которое потребляет приводной двигатель внутреннего сгорания.

При повреждении изоляции обмоткок генератора и возникновении перенапряжений на сварочном электроде 7, происходит срабатывание устройства защиты от перенапряжений 8, которое подает сигнал на отключение двухфазного коммутирующего устройства 9. При этом конденсаторы возбуждения 4 отключаются от обмотки возбуждения 3, что приводит к потере возбуждения генератора. Возможность возникновения перенапряжений обусловлена электрической связью между двумя обмотками статора.

Использование двух последовательно соединенных обмоток является неоспоримым конструктивным достоинством предлагаемого сварочного генератора. Это связано с тем, что, во-первых, возрастает сварочный ток, а во-вторых, уменьшаются потери холостого хода.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Пат. ГДР №237406, Н02К 47/10. Burstenijser schweib generator/JuIke Edmund, Dassel Jurgen; VEB Mansfeld - Kombinat Wilhelm Pick. 12763853; Заявл. 16.05.85, опубл. 09.07.86.

2. Патент на полезную модель RU №98652 H02P 9/08. Трехфазный асинхронный сварочный генератор / А.-З.Р. Джендубаев. - №2009135765/07; Заяв. 28.09.2009; Опубл. 20.10.10. Бюл. №29.

3. Патент RU №2211519, Н02К 17/00, H02P 9/46, B23K 9/00. Асинхронный сварочный генератор. / А.-З.Р. Джендубаев. - №2001124752/09; Опубл. 27.08.03. Бюл. №24.

Асинхронный сварочный генератор с двумя трехфазными обмотками на статоре, одна из которых - обмотка возбуждения имеет клеммы для подключения конденсаторов возбуждения, другая является рабочей обмоткой, начала фаз которой имеют клеммы для подключения выпрямителя со сварочным электродом в цепи постоянного тока, а концы фаз рабочей обмотки имеют клеммы для подключения компаундирующих конденсаторов, соединенных в треугольник, отличающийся тем, что к клеммам начала фаз рабочей обмотки подключаются выпрямитель со сварочным электродом и концы обмотки возбуждения, а в сварочную цепь установлен ограничитель от перенапряжений, который подает аварийный сигнал на отключение двухфазного коммутационного устройства, установленного между обмоткой возбуждения и конденсаторами возбуждения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в серийно выпускаемых асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, используемых в качестве генераторов энергетических установок для преобразования механической энергии в электрическую.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах, работающих параллельно с сетью или синхронным генератором. .

Изобретение относится к двухфазному асинхронному сварочному генератору и может быть использовано в устройствах для ручной дуговой электросварки. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического регулирования реактивной мощности, поступающей в статор низковольтного асинхронного генератора от конденсаторной батареи для снижения отклонений его напряжения в автономных источниках энергии малой мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автономных асинхронных генераторах, применяемых в полевых условиях. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования и стабилизации напряжения асинхронных генераторов, применяемых в автономных системах электроснабжения, ветроэнергетических установках (ВЭУ), малых гидроэлектростанциях (миниГЭС).

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования напряжения переменного тока бесконтактных асинхронных генераторов и синхронных генераторов с постоянными магнитами автономных систем электроснабжения.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам частоты и напряжения автономных бесконтактных генераторов переменного тока, и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации трехфазного напряжения источника энергии переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для стабилизации напряжения асинхронных генераторов автономных систем электроснабжения. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании автономных электростанций с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к устройствам для возбуждения асинхронного генератора, и может быть применено для различных асинхронных машин, используемых для работы в генераторном режиме.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к специальным электрическим машинам, и касается конструкций асинхронных генераторов (АГ) с самовозбуждением, используемых в установках автономного электроснабжения.

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в асинхронных двигателях для электроприборов или в генераторах, работающих в динамических режимах.

Изобретение относится к электромашиностроению . .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве асинхронных тахогенераторов. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в бензоэлектрических агрегатах и автономных электротехнических комплексах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в обеспечении конденсаторного самовозбуждения предлагаемого генератора при работе в автономном режиме и снижении искажений напряжения при подключении несимметричной нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к асинхронным генераторам с конденсаторным самовозбуждением, и может быть использовано в устройствах ручной дуговой сварки. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в увеличении сварочного тока и снижении потерь холостого хода. Указанный технический результат достигается тем, что в пазы трехфазного асинхронного сварочного генератора с короткозамкнутым ротором уложены рабочая обмотка и обмотка возбуждения. К началу рабочей обмотки подключены конец обмотки возбуждения и выпрямитель с электродом. К началу обмотки возбуждения присоединены конденсаторы возбуждения. К концу обмотки рабочей подключены компаундирующие конденсаторы, соединенные в треугольник. Возможность возникновения перенапряжений обусловлена электрической связью между двумя обмотками статора. При возникновении аварийных перенапряжений срабатывает устройство защиты от перенапряжений, подключенное к выходу выпрямителя и воздействующее на коммутирующее устройство, которое отключает конденсаторы возбуждения от обмотки возбуждения. 2 ил.

Наверх