Generátor pro obloukové svářečky

Oblast techniky

Vynález se týká generátoru pro obloukové svářečky, který obsahuje blok vstupního usměrňovače, schopný absorbovat prakticky sinusový proud z fáze zdroje střídavého napětí.

Dosavadní stav techniky

Generátor podle tohoto vynálezu je elektronického typu. Podle dosavadního stavu techniky je obvyklé schéma generátoru pro obloukové svářečky znázorněno na obr. 1, který znázorňuje blok i usměrňovače, následovaný blokem 2 vyhlazovacích kondenzátoru, ke kterému je připojen blok 3 invertoru s vysokofrekvenčními elektronickými spínači; blok invertoru řídí transformátor 4, jehož sekundární vinutí napájí blok 5 usměrňovače, který prostřednictvím indukční cívky 6 pro vyhlazování výstupního proudu napájí svářecí oblouk ]_.

Generátor tohoto typu absorbuje během činnosti z fáze proud, jehož křivka má vysoký obsah harmonických složek, jako je křivka znázorněná na obr. 2.

V případě křivky tohoto typuje dosaženo nízkého úČiníku, tj. pokud se požaduje vysoký užitečný výkon, je nutné z fáze absorbovat proud o vysoké efektivní hodnotě.

Toto způsobuje vážné problémy napájecího zdroje fáze, protože vysoký obsah harmonických složek absorbovaného proudu omezuje energii, která může být generátorem dodána, a to je vážný nedostatek, zejména při užívání na stanovištích s omezeným dostupným napájecím výkonem, jako jsou domácnosti.

Děje se tak následkem skutečností, že vysoká intenzita efektivní hodnoty proudu absorbovaného generátorem způsobuje aktivaci tepelné ochrany zařízení, přestože užitečná energie na výstupu je nižší než energie odpovídající odporové zátěže.

Pro odstranění uvedených problémů byly navrženy svářecí generátory, které mají přídavné elektronické stupně, které umožňují sinusovou absorpci na straně fáze, což způsobuje, že se generátor jeví jako ekvivalentní odporové zátěži.

Takto lze absorbovat veškerý dostupný aktivní výkon. Typické schéma generátoru podle tohoto uspořádání je znázorněno na obr. 3, který v porovnání se schématem na obr. 1 znázorňuje přidaný stupeň označený vztahovou značkou 7, který je vložen mezi blok usměrňovače a blok vyhlazovacích kondenzátorů.

Tento stupeň, známý jako zvyšovací obvod, obsahuje indukční cívku 71, elektronický spínač 72 a diodu 73, které jsou uspořádané, jak je znázorněno.

Spínač 72 je řízen pomocí příslušného bloku 74, který způsobuje, že je absorpce generátoru sinusová, jak je znázorněno na obr. 4.

Zavedení tohoto bloku však způsobuje významné zvýšení počtu součástek, a tudíž i výrobních nákladů generátoru.

Kromě toho zvýšení počtu součástek způsobuje snížení účinnosti v důsledku zvýšení ztrát v polovodičových zařízeních.

- 1 Q7. 301980 B6

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je vytvoření generátoru pro elektrické obloukové svářečky, který překo5 nává výše uvedené problémy, zejména se zřetelem na optimalizaci činnosti a na účinnost.

V rozsahu tohoto cíle je primárním předmětem tohoto vynálezu vytvoření obvodu pro generátor, který redukuje počet elektronických součástek pro snížení výrobních nákladů a zvýšení účinnosti.

io

Tyto a další předměty, které se ozřejmí z dalšího popisu, jsou realizovány pomocí svářecího generátoru pro obloukové svářečky obsahidící proudový transformátor s primárním vinutím a sekundárním vinutím, který napájí pomocí sekundárního vinutí svářecí oblouk, přičemž primární vinutí transformátoru je napájeno blokem invertoru s vysokofrekvenčními elektronickými spina15 či, před kterým je blok vyhlazovacích kondenzátorů, přičemž kondenzátory jsou napájeny vstupním blokem usměrňovače, jehož podstatou je, že vstupní blok usměrňovače je tvořen můstkovým zapojením, jemuž je na fázi/fázích na střídavém vstupu předřazena alespoň jedna indukční cívka, přičemž můstkové zapojení je tvořeno na jednom usměrněném výstupu alespoň dvěma diodami a na druhém usměrněném výstupu alespoň dvěma elektronickými spínači, řízenými ovladačem, pro

2o docílení účiníku rovného jedné a prakticky sinusové absorpce vstupního bloku usměrňovače.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 typické blokové schéma generátoru pro svářečky s absorpcí na straně fáze, vyznačující se přítomností vysokého obsahu harmonických složek obr. 2 grafické znázornění průběhu proudu, absorbovaného generátorem podle obr. 1 obr. 3 typické blokové schéma generátoru podle dosavadního stavu techniky s řídicím stupněm pro absorbování proudu se sinusovou křivkou na straně fáze obr. 4 grafické znázornění průběhu proudu, absorbovaného generátorem podle obr. 3 obr. 5 blokové schéma generátoru podle tohoto vynálezu obr. 6 zjednodušené schéma vstupního bloku usměrňovače generátoru podle obr. 5 pro případ jednofázového napájecího zdroje obr. 7 zjednodušené schéma vstupního bloku usměrňovače generátoru podle obr. 5 pro případ třífázového napájecího zdroje obr. 8 detailní schéma stupně podle obr. 6, znázorňující cestu proudu obr. 9 detailní schéma stupně zesilovače a řídicího stupně běžného generátoru typu znázorněného na obr. 3, znázorňující cestu proudu, pro srovnání s obr. 8

cz 301980 bó

Příklady provedení vynálezu

Generátor podle tohoto vynálezu je znázorněn na obr. 5 až obr. 8.

Generátor sestává z několika bloků, které na obr. 5 představuje vstupní blok 101 usměrňovače, blok 102 vyhlazovacích kondenzátorů, blok 103 invertoru s rychlými elektronickými spínači, proudový transformátor 104 a stupeň 105 napájecího zdroje pro svářecí oblouk 106.

Část, která charakterizuje generátor, spočívá ve vstupním bloku 101 usměrňovače, který je detailně znázorněn na obr. 6, obr. 7 a obr. 8.

Na obr. 6 je znázorněn vstupní blok 101 usměrňovače v prvním detailu a týká se generátoru s jednofázovým napájecím zdrojem.

V tomto obvodu je opatřena indukční cívka 107, kteráje přímo připojena ke vstupu 108 fáze.

Indukční cívka 107 je následována dvěma diodami 109 a 110. které jsou propojeny protisměrně, přičemž každá z nich je ovládána elektronickým spínačem 111, respektive spínačem 1 12.

Výstupy 113 a 114 napájejí blok 102 vyhlazovacích kondenzátorů.

V případě třífázového napájecího zdroje, jak je patrno z obr. 7, je použito tri indukčních cívek, jedné pro každou fázi, označených vztahovými značkami 115, 116 a 117 a přímo připojených k fázi 118.

Každá z indukčních cívek je následována příslušnou diodou 119, 120 a 121, z nichž každá je ovládána elektronickým spínačem 122, 123, a 124.

Obr. 8 znázorňuje podrobněji strukturu vstupního bloku usměrňovače a dále znázorňuje ovladač 125, který ovládá spínače 111 a 112.

Jak je znázorněno Čárkovaně, proud v jednom z pracovních kroků protéká indukční cívkou 107, diodou 109, kondenzátorem 102 a spínačem 112, který je sepnutý.

Podobná cesta je uskutečněna, pokud je sepnut spínač ΐ 11 a vede dioda 110.

Obr. 9 znázorňuje obvod, který odpovídá generátoru z obr. 3, který obsahuje můstkový usměrňovač se čtyřmi diodami 201, 202, 203 a 204, indukční cívku 205 umístěnou ve výstupním obvodu můstku vzhledem k fázi 206, další diodu 207, vyhlazovací kondenzátor 208 a spínač 72, řízený ovladačem 74.

Ve znázorněném vodivém kroku protéká proud diodou 201, diodou 207, kondenzátorem 208 a diodou 204.

Jak je jasně patrné z porovnání cest proudu v těchto dvou obvodech, v obvodu podle tohoto vynálezu proud protéká pouze dvěma polovodičovými prvky oproti třem, jak je tomu v případě dosavadního stavu techniky.

Pokud se týká součástek, přestože je navíc použito rychlého spínače, počet diod je snížen na dvě, oproti pěti použitým v obvodu podle dosavadního stavu techniky.

-3 CZ 301980 B6

Snížení počtu polovodičových prvků na jedné straně sníží výrobní náklady generátoru a na druhé straně zvýší jeho účinnost, protože dochází k menším ztrátám na polovodičích vzhledem k jejich menšímu počtu.

Z výše uvedeného popisu a výkresů je zřejmé, že bylo docíleno zamýšleného cíle a předmětu, podrobněji byl vytvořen generátor pro sváření, který má sinusovou absorpci na straně fáze a nabízí zvýšenou účinnost a nízké výrobní náklady.

Materiály a součástky mohou být libovolné odpovídající velikosti generátoru.

io

Popis z italské patentové přihlášky PD99A000159, ze které tato přihláška nárokuje prioritu, je zde uveden odkazem.