Трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик „Я84765

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.04.81 (21) 3314536/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

В 23 К 1 1/24

Тееударстненный немнтет

СССР (53) УДК 621.791. .763.037 (088.8) Опубликовано 30.12.82. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 05.01.83

: ao денем нзейретеннй и аткрьпий

Г. Л. Бенедиктов, В. Б. Вандышев, Ю. И. рлов, Ю. А. Петров и А. Я. Ящунскии (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина электроте ческий.. институт им. В. И. Ульянова (Ленина) и Завод сЭлектрик» (71) Заявители

l (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ДЛЯ МАШИН

КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в контактных сварочных машинах постоянного тока, в частности ответственного назначения и .для сварочных машин постоянного тока, используемых в рОбототехнике. 5

Известен трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки, содержащий трехфазный трансформатор с -первичными обмотками, шунтированными резисторами, которые соединены через управляемые вентили в треугольник, вершины которого соединяются с проводами питающей сети и вторич ными обмотками, соединенными в звезду, причем одни концы вторичных обмоток соединены вместо и образуют точку общего потенциала, и соединены с первым выходным I5 выводом, а другие соединены друг с другом через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходным выводом Г1).

Недостатками устройства являются невысокая надежность и низкая экономичность.

Известно также -устройство для контактной сварки с выпрямлением тока, в котором используется принцип преобразова2 ния частоты промышленной сети в повышенную частоту (2).

Однако указанное устройство рассчитано на применение в слаботочных системах и при использовании в мощных выпрямителях обладает низкой надежностью.

Наиболее близким к предлагаемому выпрямителю является трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки, содержащий управляемые и неуправляемые вентили и трехфазный трансформатор, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, при этом каждая первая секция первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно со второй секцией первичной обмотки другого стержня и по одной вторичной обмотке, причем одни концы вторичных обмоток соединены вместе, образуют точку общего потенциала и соединены с первым выходным выводом, а другие концы вторичных обмоток соединены друг с другом через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходным выводом (3).

Недостатками известного трехфазного выпрямителя являются большие массы и габариты трансформатора вследствие низ984765 кого значения частоты переключений управляемых вентилей, значительные пульсации выходного напряжения, вызывающие неравномерное распределение тока по двум одновременно работающим фазам, что ведет к нестабильности работы устройства, ухудшает качество сварки и увеличивает энергозатраты.

Цель изобретения — уменьшение пульсаций выходного напряжения и уменьшение габаритов и массы выпрямителя.

Поставленная цель достигается тем, что трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки, содержащий управляемые и неуправляемы вентили и трехфазный трансформатор, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, при этом каждая первая секция первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно с второй секцией первичной обмотки другого стержня, причем одни концы вторичных обмоток соединены вместе, образуют точку общего потенциала и соединены с первым выходным выводом, а другие соединены друг с другом через неуправляемые вентили выпрямителя и соединены с вторым выходным выводом, снабжен схемой принудительной коммутации и дополнительно введенными входным выпрямителем и неуправляемыми вентилями, при этом входной выпрямитель подключен к питающей сети переменного тока, а положительный вывод его

f соединен с объединенными анодами управляемых вентилей, их катоды подключены к анодам дополнительно введенных неуправляемых вентилей, катоды которых подключены к первым выводам первых секций первичных обмоток трехфазного трансформатора, вторые выводы вторых секций первичных обмоток объединены и соединены с отрицательным выводом входного выпрямителя, а схемы искусственной коммутации подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем первые их выводы присоединены к анодам управляемых вентилей, а вторые — к катодам.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого выпрямителя.

Выпрямитель содержит трехфазный магнитопровод 1, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, причем каждая первая секция 2 первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно со второй секцией 3 первичной обмотки другого стержня, а началом каждая первичная обмотка соединена с управляемым вентилем 4, и по одной вторичной обмотке 5.

Одни концы вторичных обмоток соединены друг с другом через неуправляемые вентили 6, другие объединены вместе и соединены с первым выходным выводом 7.

Концы обмоток соединены через вентили 6 и присоединены ко вторым выходным выводам 8.

Входной выпрямитель 9 подключен к питающей сети переменного тока, а положительный вывод его соединен с анодами управляемых вентилей 4, катоды которых присоединены к анодам дополнительно введенных" неуправляемых вентилей 10, присоединенных катодами к первым выводам пер- вых секций 2 первичных обмоток трансформатора.

Вторые выводы вторых секций 3 первичных обмоток объединены вместе и соединены с отрицательным выводом входного выпрямителя 9. В качестве входного выпрямителя 9 может быть использован трехфазный мостовой выпрямитель.

Схемы исскусственной коммутации 11 подключены, параллельно каждому управляемому вентилю, причем первые выводы присоединены к анодам управляемых вентилей

2О 4, а вторые — к катодам.

Каждая из схем искусственной коммутации 11, использованная в предлагаемом выпрямителе, содержит два неуправляемых и один управляемый вентиль, накопительный конденсатор и токоограничивающий дроссел ь.

Катод одного из неуправляемых вентилей схемы искусственной коммутации 11 соединен с первым ее выводом, анод — со вторым.

jp Катод управляемого вентиля присоединен к аноду этого неуправляемого вентиля, а анод — к одному из выводов последовательно соединенных накопительного конденсатора и токоограничивающего дросселя, другой вывод соединен с катодом неЗ5 управляемого вентиля.

Другой неуправляемый вентиль шунтирует управляемый вентиль, причем его анод соединен с катодом управляемого вентиля.

Первые секции первичных обмоток трехфазного трансформатора шунтированы резисторами 12, которые подключены через неуправляемые вентили 13, катоды которых соединены с первыми выводами первых секций 2 первичных обмоток.

Устройство работает следующим обра45 зом.

Входной выпрямитель 9 при подключении к трехфазной питающей сети обеспечйвает постоянное положительное напряжение на анодах управляемых вентилей 4 и постоянное отрицательное напряжение на вторых выводах вторых секций 3 первичных обмоток трансформатора.

Управляющие импульсы на открытие управляемых вентилей 4 подаются от системы управления поочередно через !/3 периода, 55 соответствующего выбранной частоте. При подаче очередного управляющего импульса на один из управляемых вентилей 4 он откроется, и ток от входного выпрямителя

9 потечет ио замкнутой цепи через управ984765 ляемый вентиль 4, неуправляемый вентиль

l0, первую секцию 2 первичной обмотки одного стержня и вторую секцию 3 первичной обмотки другого стержня маг1(итопровода 1.

Одновременно с подачей. очередного импульса на вентиль 4, подается импульс уп- 5 равления на схему искусственной коммутации 11, которая подключена параллельно управляемому вентилю 4, .работающему в предыдущем интервале в 1/3 периода, и он отключается.

Таким образом, обеспечивается поочередная работа вентилей 4 и присоединенных к ним через вентили 10 двух секций первичных обмоток двух стержней трансформато- ра в течение 1/3 периода. (15

Наличие на каждом стержне двух секций 2 и 3 первичных обмоток, каждая из которых присоединена .к одному из двух управляемых вентилей 4, работающих по,очередно 1/3, периода,.обеспечивает непре. рывное однонаправленное изменение потока 20 в магнитопроводе 1 в течение 2/3 периода.

Так как ток каждую треть периода протекает через две одинаковые последователь-но и согласно включенные секции 2 и 3, расположенные на двух стержнях трехстержневого магнитопровода 1, то потоки, создаваемые этим током, замыкаются через третий стержень трехфазного магнитопровода 1, что обеспечивает восстановление величины индукции этого стержня в исходное положение.

Непрерывное однонаправленное изменение потока в каждом стержне магнитопровода в течение 2/3 периода создает положительное напряжение на выводах вторичных обмоток 5, подключенных к анодам неуправляемых вентилей 6. 35

Отрицательное напряжение на этих выводах существует в, течение /3 периода, когда происходит восстаноВление ийдукции в сердечниках. При подключении к выходным выводам 7 и 8 сварочного контура в нем протекает ток, создаваемый каждую 4О

1/3 лериода двумя одновременно работающими вторичными обмотками 5 двух фаз.

Каждый вентиль 6 и каждая вторичная об-, мотка 5 работает 2/3 .периода и через них протекает 1/2 тока нагрузки.

Неуправляемые вентили 10 предотвращают разряды накопительных конденсаторов схем искусственной коммутации в нерабочую часть периода вентилей 4, к которым они подключены. Кроме того, вентили 10 улучшают форму напряжения на обмотках 5О трансформатора, что уменьшает потери в магнитопроводе 1.

Резисторы 12, включенные через нснтили

13, обеспечивают снижение перенапряж(— ний,.на секциях первичных обмоток во врс55

- мя коммутации вентилей 4 и тем самым позволяют уменьшить энергоемкость конденсаторов схем искусственной - коммутации. Схемы искусственной коммутации 11 обеспечивают отключение вентилей 4 при перезарядке накопительного конденсатора через выпрямитель 9 и )геуправляемый вентиль.

Питание трансформатора через управляемые вентили 4 от выпрямителя 9 обеспечивает высокую степень постоянства и непрерывности однонаправленного изменения потока в каждом стержне магнитопровод». что, в свою очередь, обеспечивает нрямоугольность формы напряжений, наводимых в обмотках трансформатора и малые колебания напряжений на выходных выводах

7 и 8 выпрямителя.

Малые пульсации выходного напряжения обеспечивают неизменность м H()HO«H()I() значения тока за 1/3 периода и р»вномерное распределение тока по двум одн(гвременно работающим фазам. Колебания ток» по сравнению с известным устроиством уменьшаются более, чем в 10 раз.

Применение искусственной коммут»ции для управляемых вентилей 4 позволяет увеличить частоту их переключений, что в свою очередь позволяет уменьшить габариты н массу активных материалов трансформатор».

Прямоугольная форма тока в обмотках и вентилях устройства также позволяет уменьшить габариты и массу трансформатора.

При работе устройства с частотой переключения управляемых вентилей 400 Гц объем трансформатора может быть уменьшен по сравнению с известным устройством в 4 — 5 раз.

Повышенная частота переключения управляемых вентилей и малые габариты xpaHgформатора позволяют уменьшить длительность периодов нарастания тока в сварочном, контуре, что приводит к увеличени)о производительности при сварке.

Вышеперечисленные достоинства позволяют расширить область, применения устройства, так как становится возможным использовать предлагаемое устройство в сварочных машинах постоянного тока, используемого в робототехнике, где известные устройства не могли быть использованы.

Формула . изобретения

Трехфазный выпрямитель для машин конт»ктной сварки, содержащий управляемые и 1)еуправлясмые вентили и трехфазный т1)(l lie(j)oрматор, н» к»ждом активном стсрж))с ко I () p(>10 размсщсH»l. Ilo две сскi(if ll ис1)1111)ной обмотки и по одной вторичной обмотк(, при этом каждая первая секIIIiB первичной обмотки одного стержня с()(lIl IlO H» 110(, 1СДОВате;1»НО И СОГЛ»СНО C BTOрой секl()lей первичной обмотки другого (T(. 1) ж(1 1, 111)1(чем одн11 KoH11»l втоРи (н»1 х оомогок соединены вместе, образуют точку .)г)1.(ег» потенциала и соединены с первым

984765

Составитель В. Катин

Редактор А. Власенко Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 10037/18 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 выходным выводом, а другие соединены друг с другом через неуправляемые вентили выпрямителя и соединены с вторым выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения и уменьшения габаритов и массы выпрямителя, он снабжен схемой принудительной коммутации и дополнительно введенным входным выпрямителем и неуправляемыми вентилями, при этом входной выпрямитель подключен к питаюшей сети переменного

10 тока, а положительныи вывод его соединен с объединенными анодами управляемых вентилей, их катоды подключены к анодам дополнительно введенных неуправляемых вентилей, катоды которых подключены к первым выводам первых секций первичных обмоток трехфазного трансформатора, вторые выводы вторых секций первичных обмоток oR единены и соединены с отрицательным выводом входного выпрямителя, а схемы искусственной коммутации подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем первые их выводы присоединены к анодам управляемых вентилей, а вторые — к катодам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чулошников П. Л., Контактная сварка

М., «Машиностроение», 1977, с. 63.

2. Никулин В. Б. и др. Источник сварочных импульсов на базе мошного транзисторного инвертора. Сб. научных трудов по проблем ам микроэлектроники. В ы п. 29, М., МИЭТ, 1976, с. 186 — 187.

3. Авторское свидетельство СССР № 505539, кл. В 23 К 1 I/24, lс176 (прототип).