NO325044B1 - Generator for buesveiseapparater - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en generator for buesveiseapparater som har et inngangslikerettertrinn som er i stand til å absorbere en sinusformet strøm fra AC-effektforsyningen.

Oppfinnelsens bakgrunn

Generatoren i henhold til oppfinnelsen er av den elektroniske typen. I henhold til teknikkens stand er en klassisk layout for en generator for buesveiseapparater vist i figur 1, hvor et likerettertrinn 1 blir fulgt av en blokk 2 med kondensatorer til hvilke en inverterblokk med høyfrekvente elektronisk brytere 3 er koblet, inverterblokken driver en transformator 4, hvis andre vikling forsyner et likerettertrinn 5 som, ved hjelp av en induktor 6 for å redusere utgangsstrømmen, forsyner en sveisebue 7.

En generator av denne typen absorberer fra forsyningsnettet en strøm hvis bølgeform har et høyt harmonisk innhold slik som den som er vist i figur 2.

Med en bølgeform av denne typen oppnås en lav effektfaktor, det vil si hvis et høyt brukbart effektnivå på utgangen er påkrevd, er det nødvendig å absorbere en høy RMS strøm fra forsyningsnettet.

Dette medfører vesentlige problemer på forsyningsnettet siden det høye harmoniske innholdet i den absorberte strømmen begrenser effekten som kan leveres av generatoren, og dette er en stor ulempe spesielt på steder med lav tilgjengelig effekt, slik som de stedene som betjenes av innenlandske tjenester.

Dette fremgår av det faktum at den høye RMS-strømintensiteten absorbert av generatoren forårsaker aktivisering av termisk beskyttelse av systemet selv om den utnyttbare effekten som utgangsverdi er lavere enn den med en ekvivalent motstandslast.

For å forebygge disse problemene er det blitt utviklet sveisegeneratorer som har elektroniske hjelpetrinn som gjør det mulig med sinusformet absorpsjon av strøm på forsyningsnettsiden for å etterligne en resistiv last.

På denne måten er det mulig å absorbere all tilgjengelig aktiv effekt. Et typisk diagram over en generator i henhold til denne konfigurasjonen er vist i figur 3 som relativ til figur 1 viser et ytterligere trinn, nevnt med referansenummer 7, som er plassert mellom likeretterblokken og blokken (clamping block).

Dette trinnet, vist som BOOST-type PFC, omfatter en induktor 71, en elektronisk bryter 72, og en diode 73 oppstilt som vist.

Bryteren 72 styres ved hjelp av en passende blokk 74 som står for muliggjøringen av sinusabsorpsjon av generatoren, som vist i figur 4.

Introduksjonen av denne blokken medfører åpenbart en betydelig økning av antall komponenter, og derfor i kostnadene, for generatoren.

I tillegg forårsaker økningen i antall komponenter en reduksjon i effektivitet på grunn av økt tap i halvlederenhetene.

Eksempler på denne tidligere teknikk finnes beskrevet i patentpublikasjonene EP 449467, WO 9701211 og EP 602495.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en generator for buesveiseapparater som overvinner de ovenfor nevnte problemer, spesielt i forhold til optimaliseringen av drift og effektivitet.

Innenfor rekkevidden til dette formål er det et primærformål å tilveiebringe en krets for generatoren som reduserer antall elektroniske komponenter for å redusere kostnadene og forbedre effektiviteten.

Kort sammenfatning av oppfinnelsen

Disse og andre formål, som vil bli klarere i beskrivelsen, oppnås med en generator for buesveiseapparater som omfatter en strømtransformator med en primær- og en sekundærvikling, og som forsyner sveisebuen fra den sekundære viklingen, transformatorens primære vikling forsynes av en inverterblokk med høyfrekvente elektroniske brytere forutgått av en blokk med kondensatorer (clamping capacitors), nevnte kondensatorer forsynes av et inngangslikerettertrinn,

idet nevnte inngangslikerettertrinn har en

enhetseffektfaktor (unit power factor) og består av i det minste en induktor på en forsyningsnettside (main side), og i det minste to dioder og i det minste to elektroniske brytere, en for hver diode, nevnte brytere blir drevet av en driver som overgir absorpsjon i

inngangslikerettertrinnet praktisk talt sinusformet.

Kort beskrivelse av tegningene

Ytterligere karakteristikker og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil bli klarere ut fra den påfølgende detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelse, illustrert ved hjelp av et ikke-begrensende eksempel i de vedlagte tegninger, hvori: figur 1 er et typisk blokkdiagram over en generator for sveiseapparater, med absorpsjonen på forsyningssidenkarakterisert vedtilstedeværelsen av sterke harmoniske, figur 2 viser strømmen absorbert av generatoren i figur 1,

figur 3 er et typisk blokkdiagram over en generator i henhold til teknikkens stand, med et styretrinn for å absorbere, på forsyningsnettsiden, strøm med en sinusformet bølgeform,

figur 4 viser strømmen absorbert av generatoren i figur 3,

figur 5 er et blokkdiagram over generatoren i henhold til den foreliggende oppfinnelse,

figur 6 er et forenklet diagram over

inngangslikerettertrinnet til generatoren i figur 5, i tilfellet med enkelfaseeffektforsyning,

figur 7 er et forenklet diagram over

inngangslikerettertrinnet til generatoren av typen vist i figur 5, i tilfellet med trefaseeffektforsyning,

figur 8 er et detaljert diagram over trinnet i figur 6 som illustrerer strømveien,

figur 9 er et detaljert diagram over likerettertrinnet og styretrinnet til en konvensjonell generator av typen vist i figur 3 som illustrerer strømveien for sammenligning med det som er vist i figur 8.

Beskrivelse av eksempelutførelser

Med henvisning til de vedlagte tegninger, vises generatoren i henhold til den foreliggende oppfinnelse i figur 5 til 8.

Generatoren består av et sett med blokker som i figur 5 er angitt som inngangslikerettertrinnet 101, kondensatortrinn 102, invertertrinn med raske elektroniske bryter 103, strømtransformator 104 og effektforsyningstrinn 105 for sveisebuen 106.

Delen som karakteriserer generatoren ligger i inngangslikerettertrinnet 101 som er vist i detalj i figurene 6,7 og 8.

I figur 6 vises inngangstrinnet 101 i en første detalj og er relatert til en generator med enkelfaseeffektforsyning.

I denne kretskonfigurasjonen er det tilveiebrakt en induktor 107 som er koblet direkte til

forsyningsnettinngangen 108.

Induktoren 107 blir fulgt av to dioder 109 og 110 som er motsatt sammenkoblet, hver diode betjenes av en elektronisk bryter, henholdsvis gitt referansenumrene 111 og 112.

Utgangene 113 og 114 forsyner kondensatortrinnet 102.

I tilfellet med trefaseeffektforsyning, som vist i figur 7, er det tre induktorer, en for hver fase, som er gitt referansenumrene 115, 116 og 117 og er direkte koblet til forsyningsnettet 118.

Hver av induktorene etterfølges av en respektiv diode 119, 120 og 121, som hver betjenes av en elektronisk bryter henholdsvis gitt referansenumrene 122, 123 og 124.

Figur 8 viser i nærmere detalj strukturen av inngangslikerettertrinnet, og illustrerer videre driveren 125 for bryterne 111 og 112.

Som vist i veien trukket opp i stiplede linjer går strømmen over induktoren 107, dioden 109, kondensatorene 102 og bryteren 112 som er lukket.

En lignende vei oppstår når bryteren 111 er lukket og diode 110 leder.

Figur 9 viser kretsen som tilsvarer generatoren i figur 3 som omfatter en likeretterbro med fire dioder 201, 202, 203 og 204, en induktor 205 plassert nedstrøms i broen i forhold til forsyningsnettinngangen 206, en ytterligere diode 207, en kondensator 208 og en bryter 209 styrt av en driver 210.

I det illustrerte ledningstrinnet, går strømmen over dioden 201, dioden 207, kondensatorene 208 og dioden 204.

Som vist ved å sammenligne strømveiene i de to kretsene passerer strømmen i kretsen henhold til oppfinnelsen gjennom bare to halvlederenheter, i forhold til tre i kretsen som er utviklet i henhold til teknikkens stand.

I forhold til antall komponenter, selv om en ekstra rask bryter er lagt til, er antall dioder redusert til to i forhold til de fem som er med i kretsen som er utviklet i henhold til teknikkens stand.

Reduksjonen i antall halvlederenheter reduserer på den ene side generatorkostnaden, og på den andre side øker generatorens effektivitet siden det er mindre tap over halvlederne på grunn av et lavere antall.

Ut fra beskrivelsen av tegningene ovenfor er det åpenbart at de tilsiktede formål er oppnådd og at en generator for sveising er tilveiebrakt som har en sinusformet absorpsjon på forsyningsnettsiden og tilbyr forbedret effektivitet til en lavere kostnad.

Materialene og komponentene kan selvfølgelig være andre i forhold til generatorens størrelse.

Claims (5)

1. Generator for buesveiseapparater som omfatter en strømtransformator (104) med en primær- og en sekundærvikling, og som forsyner sveisebuen fra den sekundære viklingen, transformatorens primære vikling forsynes av en inverterblokk (103) med høyfrekvente elektroniske brytere forutgått av en blokk (102) med kondensatorer, nevnte kondensatorer forsynes av et inngangslikerettertrinn (101), karakterisert vedat nevnte inngangslikerettertrinn har en enhetseffektfaktor og består av i det minste en induktor (107; 115, 116, 117) på en forsyningsnettside, og i det minste to dioder (109, 110;

119, 120, 121) og i det minste to elektroniske brytere (111, 112; 122, 123, 124), én for hver diode, nevnte brytere blir drevet av en driver (125) som overgir absorpsjon i inngangslikerettertrinnet praktisk talt sinusformet.

2. Generator i henhold til krav 1,karakterisert vedat den inneholder et diodepar og et elektronisk bryterpar, en for hver diode.

3. Generator i henhold til krav 2,karakterisert vedat i et hvilket som helst ledningstrinn sirkulerer strømmen over en enkelt diode og en enkelt elektronisk bryter.

4. Generator i henhold til krav 1,karakterisert vedat strømabsorpsjonen på forsyningsnettsiden er sinusformet.

5. Generator i henhold til krav 1,karakterisert vedat den inneholder tre induktorer, tre dioder og tre elektroniske brytere, en for hver fase, drevet med en driver som avgir absorpsjonen i inngangslikerettertrinnet praktisk talt sinusformet.