RU2053069C1

RU2053069C1 - Power supply source for welding

Info

Publication number: RU2053069C1
Application number: SU915007891A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Атаманов; В.А. Калимулин; Г.Н. Круглов; А.В. Лукашев; И.Л. Слонов
Original assignee: Акционерное общество "Совместный путь"
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: arc welding. SUBSTANCE: power supply source has network rectifier 1, reservoir capacitor 2, half-bridge series inverter with working capacitors 5 and 6 and backward diodes 10 and 11, welding transformer 7 and rectifier 12 of welding current. Reservoir capacitor 2 is connected to input of inverter through diode 3 in conductive direction and supplementary capacitor 4 is connected in parallel to inverter. EFFECT: capability to generate welding currents within range sufficient for usage of 4 mm electrodes and idle run voltage of 70-75 V while source is fed from A C single-phase network. 2 dwg

Description

Изобретение относится к сварке, в частности к источникам питания для электрической дуговой сварки и может быть использовано для дуговой сварки на постоянном токе преимущественно при питании источника от однофазной сети переменного тока. The invention relates to welding, in particular to power supplies for electric arc welding and can be used for DC arc welding, mainly when the source is powered from a single-phase AC network.

Известен источник инверторного типа для сварки на постоянном токе [1] который содержит сетевой выпрямитель, преобразователь инверторного типа с системой управления и выпрямитель сварочного тока. A known source of inverter type for DC welding [1] which contains a network rectifier, an inverter type converter with a control system and a welding current rectifier.

Наиболее близким по техническому решению является источник для дуговой сварки [2]
Известный источник содержит сетевой выпрямитель, накопительный конденсатор, полумостовой последовательный инвертор, с рабочими конденсаторами и обратными диодами, сварочный трансформатор и выпрямитель сварочного тока.The closest in technical solution is the source for arc welding [2]
The known source contains a network rectifier, a storage capacitor, a half-bridge serial inverter, with working capacitors and reverse diodes, a welding transformer and a welding current rectifier.

Недостатком известного устройства является то, что при его питании от однофазной сети переменного тока он не позволяет обеспечить требуемую величину напряжения холостого хода без снижения номинального значения тока сварки. A disadvantage of the known device is that when it is powered from a single-phase AC network, it does not allow to provide the required value of the open circuit voltage without reducing the nominal value of the welding current.

Причина указанного недостатка состоит в том, что в известном устройстве максимальное значение напряжения холостого хода и номинальное значение тока сварки однозначно связаны между собой и обусловлены свойствами силового контура инвертора. При питании устройства от однофазной сети переменного тока напряжение на накопительном конденсаторе ограничивается амплитудным значением сетевого напряжения, что составляет около 300 В. При таком входном напряжении инвертора сложно получить токи сварки свыше 100 А при обеспечении величины напряжения холостого хода 70-75 В, необходимого для возбуждения сварочной дуги и обеспечения ее устойчивого горения (эластичности сварочной дуги). The reason for this drawback is that in the known device, the maximum value of the open circuit voltage and the nominal value of the welding current are uniquely related and are due to the properties of the power circuit of the inverter. When the device is powered from a single-phase AC network, the voltage at the storage capacitor is limited by the amplitude value of the mains voltage, which is about 300 V. With this input voltage of the inverter, it is difficult to obtain welding currents above 100 A while providing an open-circuit voltage of 70-75 V, necessary for excitation welding arc and ensuring its stable burning (elasticity of the welding arc).

Цель изобретения повышение качества сварки за счет расширения диапазона токов сварки и напряжения холостого хода при питании источника от однофазной сети переменного тока. The purpose of the invention is to improve the quality of welding by expanding the range of welding currents and open circuit voltage when supplying a source from a single-phase AC network.

Цель достигается тем, что в известный источник для дуговой сварки дополнительно введены диод и конденсатор, причем анод дополнительно введенного диода соединен с положительным полюсом накопительного конденсатора, а катод соединен с положительным полюсом инвертора, при этом дополнительный конденсатор присоединен к полюсам питания последнего. The goal is achieved by the fact that a diode and a capacitor are additionally introduced into a known source for arc welding, the anode of the additionally introduced diode connected to the positive pole of the storage capacitor and the cathode connected to the positive pole of the inverter, while the additional capacitor is connected to the power poles of the latter.

Указанное соединение накопительного конденсатора через дополнительный диод с дополнительным конденсатором, включенным на входе инвертора, исключает рекуперацию энергии через обратные диоды инвертора на накопительный конденсатор, а замыкает цепь рекуперации на дополнительно введенный конденсатор. The indicated connection of the storage capacitor through an additional diode with an additional capacitor connected at the inverter input eliminates energy recovery through the inverter’s reverse diodes to the storage capacitor, and closes the recovery circuit to the additionally introduced capacitor.

Величина емкости дополнительного конденсатора выбирается намного меньше емкости накопительного конденсатора и соизмерима с величиной емкости рабочих конденсаторов инвертора, в связи с чем рекуперация энергии в режиме холостого хода приводит к повышению напряжения на дополнительном конденсаторе и, соответственно, на входе инвертора. The value of the capacity of the additional capacitor is chosen much less than the capacity of the storage capacitor and is commensurate with the value of the capacity of the working capacitors of the inverter, and therefore energy recovery in idle mode leads to an increase in voltage at the additional capacitor and, accordingly, at the input of the inverter.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема сварочного источника инверторного типа для дуговой сварки на постоянном токе; на фиг. 2 внешние характеристики. In FIG. 1 is a circuit diagram of an inverter-type welding source for direct current arc welding; in FIG. 2 external characteristics.

Схема содержит сетевой выпрямитель 1, к входу которого присоединен накопительный конденсатор 2, дополнительный диод 3, дополнительный конденсатор 4, напряжение на котором является входным напряжением питания инвертора, рабочие конденсаторы 5 и 6. сварочный трансформатор 7, тиристоры 8 и 9, параллельно которым присоединены обратные диоды 10 и 11, выпрямитель сварочного тока 12, выход которого соединен с объектом сварки 13. The circuit contains a network rectifier 1, the input of which is connected to a storage capacitor 2, an additional diode 3, an additional capacitor 4, the voltage at which is the input voltage of the inverter, working capacitors 5 and 6. welding transformer 7, thyristors 8 and 9, parallel to which the inverse is connected diodes 10 and 11, a welding current rectifier 12, the output of which is connected to the welding object 13.

На фиг. 2 представлены зависимости напряжения на сварочной дуге от тока сварки для двух источников: для известного источника кривая I, для предлагаемого источника кривая II. In FIG. 2 shows the dependence of the voltage on the welding arc on the welding current for two sources: for a known source, curve I, for the proposed source, curve II.

Источник работает следующим образом. The source works as follows.

При подключении сетевого напряжения на конденсаторах 2 и 4 устанавливаются равные по величине напряжения, определяемые питающей сетью, а на рабочих конденсаторах 5 и 6, соответственно, напряжения равные половине напряжения на конденсаторе 4. При работе источника осуществляют поочередное включение тиристоров инвертора 8 и 9. When the mains voltage is connected, capacitors 2 and 4 are set equal in magnitude to the voltages determined by the mains, and at working capacitors 5 and 6, respectively, voltages equal to half the voltage across the capacitor 4. When the source is in operation, the inverter thyristors 8 and 9 are turned on alternately.

Пусть первоначально включается тиристор 8, в результате чего конденсатор 5 разряжается, а конденсатор 6 заряжается. Вследствие того, что добротность первичного контура сварочного трансформатора в режиме холостого хода больше единицы, конденсатор 6 заряжается до напряжения значительно большего, чем выходное напряжение выпрямителя 1. Let thyristor 8 initially turn on, as a result of which the capacitor 5 is discharged, and the capacitor 6 is charged. Due to the fact that the quality factor of the primary circuit of the welding transformer in the idle mode is more than unity, the capacitor 6 is charged to a voltage much higher than the output voltage of the rectifier 1.

Так как напряжение на конденсаторе 6 превышает напряжение на конденсаторе 4, через первичную обмотку сварочного трансформатора, диод 10 и дополнительный конденсатор 4 протекает обратный ток, в результате чего напряжение на дополнительном конденсаторе 4 возрастает. Since the voltage on the capacitor 6 exceeds the voltage on the capacitor 4, a reverse current flows through the primary winding of the welding transformer, the diode 10 and the additional capacitor 4, as a result of which the voltage on the additional capacitor 4 increases.

Таким образом, перед началом следующего цикла работы напряжение на входе инвертора, т.е. напряжение на конденсаторе 4 больше напряжения, определяемого питающей сетью. Во втором цикле работы включают тиристор 9, и в инверторе происходят процессы, аналогичные вышеописанным. Thus, before the start of the next cycle of operation, the voltage at the inverter input, i.e. the voltage on the capacitor 4 is greater than the voltage determined by the mains. In the second cycle of operation, the thyristor 9 is turned on, and processes similar to those described above occur in the inverter.

При работе инвертора в номинальном режиме и в режиме короткого замыкания добротность силового контура уменьшается, уменьшается энергия, рекуперируемая на конденсатор 4, и напряжение на нем определяется в основном напряжением питающей сети. When the inverter operates in the nominal mode and in the short circuit mode, the quality factor of the power circuit decreases, the energy recovered to the capacitor 4 decreases, and the voltage on it is determined mainly by the voltage of the supply network.

Внешняя характеристика источника (фиг. 2, кривая II) показывает, что в режиме работы на холостом ходу и в режимах, близких к холостому ходу, имеется значительный подъем выходного напряжения источника. The external characteristic of the source (Fig. 2, curve II) shows that in idle operation and in modes close to idle, there is a significant increase in the output voltage of the source.

Таким образом, увеличение напряжения холостого хода источника по сравнению с известным (фиг. 2) при прочих равных условиях и одинаковых параметрах сварочного трансформатора достигается за счет автоматического увеличения напряжения питания инвертора в режимах, близких к холостому ходу. Thus, an increase in the open circuit voltage of the source compared to the known (Fig. 2) ceteris paribus and the same parameters of the welding transformer is achieved by automatically increasing the supply voltage of the inverter in modes close to idling.

Claims

WELDING POWER SUPPLY, containing a network rectifier connected to a storage capacitor, and a half-bridge serial inverter with working capacitors and reverse diodes, a welding transformer and a rectifier, characterized in that an additional capacitor and diode are inserted into it, the anode connected to the positive pole of the capacitor, and the cathode - to the positive pole of the inverter, an additional capacitor is connected in parallel with the inputs of the inverter.