RU2066606C1

RU2066606C1 - Power supply source for arc welding

Info

Publication number: RU2066606C1
Application number: RU93016134A
Authority: RU
Inventors: Е.И. Уланов
Original assignee: Уланов Евгений Иванович; Новосибирская государственная академия строительства
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1996-09-20

Abstract

FIELD: welding. SUBSTANCE: invention refers specifically to A. C. electric welding gears. power supply source for arc welding includes transformer which primary winding is connected through thyristors in parallel opposition to terminals of single-phase A.C. network, which secondary winding and circuit of capacitor and inductance coil are connected in series. Source is supplemented with additional winding connected in series magnetically coupled to inductance coil. Capacitor and inductance coil are connected in parallel to thyristors. Total mass of welding gear assembled in agreement with this circuit is 17.0 kg with welding current of 130 A. EFFECT: simplified design, enhanced operational stability and reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области дуговой сварки, в частности к электросварочным аппаратам переменного тока облегченной конструкции с пониженным входным током. The invention relates to the field of arc welding, in particular to electric welding machines of alternating current of lightweight design with reduced input current.

Известен источник питания для дуговой сварки, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через встречно-параллельное соединение тиристоров однофазной сети переменного тока, и вторичной обмоткой, являющейся выходом указанного источника [а.с. N 554967, бюл. N 15, 1977 г. A known power source for arc welding, containing a transformer with a primary winding connected through an in-parallel connection of thyristors of a single-phase AC network, and a secondary winding, which is the output of the specified source [A. with. N 554967, bull. N 15, 1977

Недостатком известного устройства является сложность и значительные габариты, вызванные наличием вспомогательного трансформатора и коммутатора, управляемого датчиком сварочного тока, необходимых для обеспечения стабильности горения дуги. A disadvantage of the known device is the complexity and significant dimensions caused by the presence of an auxiliary transformer and a switch controlled by a welding current sensor necessary to ensure the stability of the arc burning.

Известен источник питания для дуговой сварки, выбранный в качестве прототипа, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через встречно-параллельно соединенные тиристоры к выводам подключения к однофазной сети переменного тока, и вторичной обмоткой, являющейся выходом устройства, причем трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, расположенной на общем для всех обмоток магнитопроводе и подключенной через конденсатор параллельно обмотке трансформатора [а.с. N 925571, бюл. N 17, 1982 г. A known source of power for arc welding, selected as a prototype, containing a transformer with a primary winding connected through counter-parallel connected thyristors to the terminals of the connection to a single-phase AC network, and a secondary winding, which is the output of the device, and the transformer is equipped with an additional winding located on common to all windings of the magnetic circuit and connected through a capacitor parallel to the transformer winding [a.s. N 925571, bull. N 17, 1982

Недостатком устройства-прототипа является повышенное значение входного тока. При последовательном подключении тиристорного блока первичной обмотке и дополнительной обмотке трансформатора с конденсатором схема теряет управляемость в режимах, близких холостому ходу. The disadvantage of the prototype device is the increased value of the input current. When the thyristor block is connected in series to the primary winding and the additional winding of the transformer with a capacitor, the circuit loses its controllability in modes close to idle.

Целью изобретения является уменьшение входного тока и массогабаритных показателей. The aim of the invention is to reduce the input current and overall dimensions.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике питания для дуговой сварки, содержащем трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через встречно-параллельно соединенные тиристоры к выводам для подключения однофазной сети переменного тока, вторичную обмотку и цепь последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, во вторую обмотку трансформатора введена последовательно дополнительная обмотка, магнитосвязанная с катушкой индуктивности. Конденсатор и катушка индуктивности включены параллельно тиристорам. This goal is achieved by the fact that in the power source for arc welding, containing a transformer with a primary winding connected through counter-parallel connected thyristors to the terminals for connecting a single-phase AC network, a secondary winding and a circuit of a series-connected capacitor and inductor, into the second winding of the transformer an additional winding magnetically coupled to the inductor is sequentially introduced. The capacitor and inductor are connected in parallel with the thyristors.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений в исследуемой области, т.е. области дуговой сварки, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными признаками в заявляемом источнике питания для дуговой сварки и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия". Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty." Analysis of known technical solutions in the studied area, i.e. field of arc welding, it can be concluded that they lack features similar to the essential features in the claimed power source for arc welding and recognize the claimed solution to meet the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предполагаемого источника питания для дуговой сварки. In FIG. 1 is a circuit diagram of a proposed power source for arc welding.

Источник питания для дуговой сварки содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, подключенной через встречно-параллельно соединенные тиристоры 4 и 5 к однофазной сети переменного тока 11. Параллельно тиристорам подсоединены последовательно соединенные конденсатор 6 и катушка индуктивности 7. Катушка индуктивности имеет дополнительную обмотку 8. The power source for arc welding contains a transformer 1 with a primary winding 2 connected through counter-parallel connected thyristors 4 and 5 to a single-phase AC network 11. Parallel to the thyristors are connected in series a capacitor 6 and an inductor 7. The inductor has an additional winding 8.

Вторичная обмотка трансформатора 3 одним концом подключена к сварочному электроду 10, а вторым через дополнительную обмотку 8 к электроду 9. The secondary winding of the transformer 3 at one end is connected to the welding electrode 10, and the second through an additional winding 8 to the electrode 9.

Цепи управления тиристоров подключены к фазарегулирующему блоку 12. The thyristor control circuits are connected to the phase-regulating unit 12.

Источник питания работает следующим образом. The power source operates as follows.

После подключения источника при нарастании полуволны питающего напряжения, например положительной, конденсатор 6 через индуктивность 7 и обмотку 3 заряжается до напряжения питающей сети 11. After connecting the source with an increase in half-wave of the supply voltage, for example, positive, the capacitor 6 through the inductance 7 and the winding 3 is charged to the voltage of the supply network 11.

При включении тиристора 4 (t₁, фиг.2) в первичной обмотке 2 трансформатора начинает протекать ток I₂. Одновременно через этот же тиристор 4 и индуктивность 7 начинает разряжаться конденсатор 6 с током I₆ в этом же направлении. При отсутствии дуги на электродах 9,10 конденсатор перезаряжается до противоположной полярности напряжения U₆ (t₂, фиг.2) по колебательному закону.When you turn on the thyristor 4 (t ₁ , figure 2) in the primary winding 2 of the transformer begins to flow current I ₂ . At the same time, through the same thyristor 4 and inductance 7, the capacitor 6 begins to discharge with a current of I ₆ in the same direction. In the absence of an arc on the electrodes 9.10, the capacitor recharges to the opposite polarity of the voltage U ₆ (t ₂ , figure 2) according to the vibrational law.

Ток I₆, снизившись до нуля (t₂, фиг.2), начинает протекать в обратном направлении навстречу I₂ и с момента сравнения с ним (t₃, фиг.2) ток через тиристор 4 прекращается и тиристор запирается.The current I ₆ , having decreased to zero (t ₂ , FIG. 2), begins to flow in the opposite direction towards I ₂ and from the moment of comparison with it (t ₃ , FIG. 2), the current through the thyristor 4 stops and the thyristor is locked.

В случае если в промежутке между электродами 9,10 появились условия возникновения дуги, к ним после включения тиристора прикладывается напряжение вторичной обмотки 3 трансформатора и напряжение обмотки 8, индуцированное с 7, и после возбуждения дуги энергия конденсатора 6 расходуется на дугу сварки, он не перезаряжается и, следовательно, не образуется ток I₆, противоположный току первичной обмотке трансформатора I₂, и тиристор работает до окончания полуволны сварочного тока. Аналогично процессы происходят и при отрицательной полуволне напряжения.In the event that in the interval between the electrodes 9.10 arc conditions appeared, after turning on the thyristor the voltage of the secondary winding 3 of the transformer and the voltage of the winding 8 induced from 7 are applied, and after the arc is excited, the energy of the capacitor 6 is spent on the welding arc, it does not recharge and, therefore, no current I _{6 is formed} , which is opposite to the current of the primary winding of transformer I ₂ , and the thyristor operates until the end of the half-wave of the welding current. Similar processes occur with a negative half-wave voltage.

Таким образом, при отсутствии сварочной дуги устройство генерирует импульсы напряжения длительностью, примерно равной периоду собственной частоте колебательного контура 6,7, а при появлении условий горения дуги в момент t₁, фиг. 3, включения тиристора образуется импульс напряжения и после загорания дуги напряжение на электродах 9,10 снижается до рабочего напряжения горения дуги.Thus, in the absence of a welding arc, the device generates voltage pulses with a duration approximately equal to the period of the natural frequency of the oscillation circuit 6.7, and when the conditions of arc burning at time t ₁ appear, FIG. 3, when the thyristor is turned on, a voltage pulse is generated and after ignition of the arc, the voltage at the electrodes 9.10 decreases to the operating voltage of the arc burning.

Для нормальной работы установки необходимо, чтобы длительность импульсов управления тиристорами не превышала половины периода собственной частоты колебательного контура 6 и 7, а время восстановления запирающих свойств тиристоров не превышало третьей части этого периода. For the normal operation of the installation, it is necessary that the duration of the thyristor control pulses does not exceed half the period of the natural frequency of the oscillatory circuit 6 and 7, and the recovery time of the locking properties of the thyristors does not exceed the third part of this period.

Облегченный режим работы трансформатора на холостом ходу позволяет исключить его при расчете трансформатора и выбирать параметры в условиях горения сварочной дуги, что позволяет снизить расчетное напряжение трансформатора за счет фазового регулирования напряжения; падения напряжения в сопротивлении первичной обмотки трансформатора. The light-weighted mode of operation of the transformer idling allows it to be excluded when calculating the transformer and choosing parameters in the conditions of the welding arc burning, which allows to reduce the rated voltage of the transformer due to phase voltage regulation; voltage drop in the resistance of the primary winding of the transformer.

Наличие импульса напряжения в цепи сварки в момент включения тиристоров улучшает условия поджига дуги и позволяет снизить напряжение на вторичной обмотке трансформатора, что снижает входной ток аппарата. The presence of a voltage pulse in the welding circuit at the time of turning on the thyristors improves the conditions of ignition of the arc and allows you to reduce the voltage on the secondary winding of the transformer, which reduces the input current of the apparatus.

Все эти факторы позволяют снизить массогабаритные показатели установки, что и подтверждается на практике. Так, в сварочном аппарате, собранном по этой схеме (общая масса 17 кг), с номинальным током сварки 130 А при ПВ 60% масса трансформатора 6,5 кг, масса индуктивности 3,5 кг, входной ток 28 А (ток холостого хода 1А), а в аналогичных сварочных трансформаторах масса 35-50 кг, входной ток 50 А при питании от сети 220 В с частотой 50 Гц. All these factors can reduce the overall dimensions of the installation, which is confirmed in practice. So, in a welding machine assembled according to this scheme (total weight 17 kg), with a rated welding current of 130 A at 60% PV, the weight of the transformer is 6.5 kg, the inductance mass is 3.5 kg, the input current is 28 A (open circuit current 1A ), and in similar welding transformers, the mass is 35-50 kg, the input current is 50 A when powered from a 220 V network with a frequency of 50 Hz.

К достоинствам следует отнести простоту предлагаемой схемы и недорогие комплектующие схемы, рассчитанные на рабочую частоту 50 Гц. The advantages include the simplicity of the proposed circuit and inexpensive component circuits designed for an operating frequency of 50 Hz.

Claims

A power source for arc welding, containing a transformer with a primary winding connected through counter-parallel connected thyristors to the terminals for connection to a single-phase AC network, a secondary winding and a circuit of a series-connected capacitor and inductor, characterized in that the transformer is introduced in series into the secondary winding an additional winding magnetically coupled to the inductor, the capacitor and inductor being connected in parallel with the thyristors.