RU2156532C2 - Device to balance single-phase non-stationary load created by contact seam welder - Google Patents

Device to balance single-phase non-stationary load created by contact seam welder Download PDF

Info

Publication number
RU2156532C2
RU2156532C2 RU97105985/02A RU97105985A RU2156532C2 RU 2156532 C2 RU2156532 C2 RU 2156532C2 RU 97105985/02 A RU97105985/02 A RU 97105985/02A RU 97105985 A RU97105985 A RU 97105985A RU 2156532 C2 RU2156532 C2 RU 2156532C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phases
phase
network
welding
channel
Prior art date
Application number
RU97105985/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97105985A (en
Inventor
Владимир Константинович Лебедев
Сергей Иванович Кучук-Яценко
Вадим Петрович Кривонос
Original Assignee
Институт Электросварки Им. Е.О. Патона Нан Украины
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Электросварки Им. Е.О. Патона Нан Украины filed Critical Институт Электросварки Им. Е.О. Патона Нан Украины
Publication of RU97105985A publication Critical patent/RU97105985A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2156532C2 publication Critical patent/RU2156532C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: welding. SUBSTANCE: device includes compensator of reactive power and balancer forming n identical modules whose reactive elements are connected via thyristor contactors to load and to vacant phase by special diagram. Device incorporates sensor of level of welding current having n outputs and connected to current transformer in primary circuit of welding transformer, pulse former synchronized with phases of network which supply inductive elements of modules whose output is connected to input of unit of phase delay of pulses. Device also has pulse formers synchronized with phases of network which supply capacitive elements of modules and are connected in parallel to corresponding thyristor contactors, unit controlling mentioned modules made of n similar channels. Each channel incorporates three synchronous flip-flops whose outputs are connected to units controlling thyristor contactors of corresponding module and tied-together information inputs of flip-flops of each channel are linked to proper output of sensor of level of welding current. In this case tied-together clock inputs of one of flip-flop of each channel are connected to output of unit of phase delay of pulses and clock inputs of two other flip-flops of each channel are connected to outputs of corresponding pulse formers synchronized with phases of network which supply capacitive elements of corresponding module. EFFECT: provision for uniform distribution of currents in three-phase supply network. 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области сварки, а более точно - к устройству для симметрирования однофазной нестационарной нагрузки, создаваемой контактной стыковой машиной. The present invention relates to the field of welding, and more specifically to a device for balancing a single-phase unsteady load created by a contact butt machine.

Уровень техники. The prior art.

Известно устройство для симметрирования однофазной нестационарной нагрузки, состоящее из двух 3-фазных тиристорных выпрямителей, включенных встречно-параллельно и работающих на общую нагрузку - первичную обмотку сварочного трансформатора (Низкочастотная контактная машина ЦСТП-25-42 для стыковой сварки непрерывным оплавлением котельных труб, "Сварочное производство", 1990, N 2, с. 22-24, Н.В.Подола, Е.П.Кривонос, А.А.Данько и др.). Один из выпрямителей формирует положительные, а второй - отрицательные полуволны выходного напряжения низкой частоты. Однако при использовании низкой частоты значительно увеличиваются габариты и масса сварочного трансформатора. Поэтому контактные стыковые машины с тиристорными преобразователями частоты и числа фаз в качестве симметрирующих устройств не нашли широкого промышленного применения. A device for balancing a single-phase unsteady load, consisting of two 3-phase thyristor rectifiers connected in parallel and working on a common load - the primary winding of the welding transformer (Low-frequency contact machine TSSTP-25-42 for butt welding by continuous melting of boiler pipes, "Welding production ", 1990, N 2, pp. 22-24, N.V. Podola, E.P. Krivonos, A.A. Danko and others). One of the rectifiers forms positive, and the second - negative half-waves of the output voltage of the low frequency. However, when using a low frequency, the dimensions and weight of the welding transformer are significantly increased. Therefore, contact butt machines with thyristor frequency and phase converters as balancing devices have not found wide industrial application.

Известны машины для контактной стыковой сварки, работающие на постоянном токе. В этих машинах функции симметрирующего устройства выполняют три однофазных сварочных трансформатора или один трехфазный трансформатор, ко вторичным обмоткам которого подключен выпрямитель (см., например, "Canadian Welder and Fabricator" - 1989, 80, N 9, с. 15, 17-19, Butt welding with three-phase DC power). Known machines for flash butt welding, working on direct current. In these machines, the functions of a balancing device are performed by three single-phase welding transformers or one three-phase transformer, to the secondary windings of which a rectifier is connected (see, for example, "Canadian Welder and Fabricator" - 1989, 80, No. 9, p. 15, 17-19, Butt welding with three-phase DC power).

Недостатки известного устройства заключаются в значительном падении напряжения на диодах (до 30% от номинального напряжения холостого хода сварочной цепи), а также в высших гармониках, обусловленных схемой выпрямления. Они проникают в 3-фазную систему и искажают форму кривой напряжения. Кроме того, усложняется конструкция вторичного контура сварочной машины. The disadvantages of the known device are a significant voltage drop across the diodes (up to 30% of the rated open circuit voltage of the welding circuit), as well as in higher harmonics due to the rectification circuit. They penetrate the 3-phase system and distort the shape of the voltage curve. In addition, the design of the secondary circuit of the welding machine is complicated.

Известно устройство для симметрирования однофазной нагрузки (см., например, патент ГДР N 213796, МКИ H 02 J 3/26, 1983), содержащее регулировочный трансформатор, подключенный к двум фазам питающей сети, а между его отводом и третьей фазой включен симметрирующий конденсатор. Недостаток известного устройства состоит в том, что в нем не предусмотрена компенсация реактивной мощности сварочной машины. Кроме того, емкость конденсатора и положение отвода трансформатора должны соответствовать определенному значению тока нагрузки. Поэтому при переменной нагрузке, имеющей место, например, в процессе контактной стыковой сварки оплавлением, получить равномерную загрузку 3-х фаз при использовании известного устройства невозможно. A device is known for balancing a single-phase load (see, for example, GDR patent N 213796, MKI H 02 J 3/26, 1983), containing an adjustment transformer connected to two phases of the supply network, and a balancing capacitor is connected between its branch and the third phase. A disadvantage of the known device is that it does not provide compensation for the reactive power of the welding machine. In addition, the capacitance of the capacitor and the position of the tap of the transformer must correspond to a certain value of the load current. Therefore, with a variable load, taking place, for example, during flash butt welding, it is impossible to obtain a uniform loading of 3 phases when using the known device.

Известно также устройство для симметрирования однофазной нагрузки (см., например, патент ФРГ N 3927437, 1989, H 02 J 3/26, B 23 K 11/24), взятое нами за прототип. Устройство содержит один модуль реактивных элементов, состоящий из компенсатора реактивной мощности, включенного параллельно первичной обмотке сварочного трансформатора, и симметрирующего устройства, состоящего из последовательно соединенных конденсатора и дросселя, общая точка которых подключена к свободной фазе, а две другие к фазам нагрузки. Устройство содержит также измерители сварочного тока и напряжения, включенные в первичную цепь сварочного трансформатора, выходы которых соединены с блоком управления, в котором производится измерение активной и реактивной мощностей и определение параметров, необходимых для компенсации и симметрирования однофазной нагрузки. Also known is a device for balancing a single-phase load (see, for example, the Federal Republic of Germany patent N 3927437, 1989, H 02 J 3/26, B 23 K 11/24), which we took as a prototype. The device contains one module of reactive elements, consisting of a reactive power compensator connected in parallel with the primary winding of the welding transformer, and a balancing device consisting of a series-connected capacitor and inductor, the common point of which is connected to the free phase, and the other two to load phases. The device also contains welding current and voltage meters included in the primary circuit of the welding transformer, the outputs of which are connected to the control unit, in which the active and reactive powers are measured and the parameters necessary for compensation and balancing of the single-phase load are measured.

Данное устройство обеспечивает равномерное распределение тока по трем фазам питающей сети при неизменных параметрах нагрузки. Однако в процессе контактной стыковой сварки оплавлением сопротивление сварочного контакта изменяется в широких пределах - от некоторой минимальной величины до бесконечности. Соответственно должна изменяться мощность компенсирующих и симметрирующих элементов. Практически осуществить плавное регулирование индуктивности в широких пределах очень сложно, а емкости - невозможно. Поэтому использование известного устройства при контактной стыковой сварке не дает желаемого эффекта. This device provides a uniform distribution of current across the three phases of the supply network with constant load parameters. However, in the process of flash butt welding by fusion, the resistance of the welding contact varies widely - from a certain minimum value to infinity. Accordingly, the power of the compensating and balancing elements should change. It is very difficult to practically smoothly control the inductance over a wide range, and capacitance is impossible. Therefore, the use of a known device in flash butt welding does not give the desired effect.

Другим недостатком известного устройства является то, что в нем не решены проблемы коммутации реактивных элементов большой мощности, из-за чего может возникнуть аварийная ситуация, когда ток в питающей сети во много раз превышает ток нагрузки. Another disadvantage of the known device is that it does not solve the problems of switching reactive elements of high power, which can lead to an emergency situation when the current in the supply network is many times higher than the load current.

Сущность изобретения. SUMMARY OF THE INVENTION

В основу изобретения положена задача создать устройство для симметрирования однофазной нестационарной нагрузки, создаваемой контактной стыковой машиной, обеспечивающее равномерное распределение токов в 3-фазной питающей сети за счет автоматического подключения реактивных элементов необходимой мощности. The basis of the invention is the creation of a device for balancing a single-phase unsteady load created by a contact butt machine, which ensures uniform distribution of currents in a 3-phase supply network by automatically connecting reactive elements of the required power.

Поставленная задача решается тем, что устройство для симметрирования однофазной нагрузки, содержащее трансформатор тока, включенный в первичную цепь сварочного трансформатора, компенсатор реактивной мощности, включенный параллельно первичной обмотке сварочного трансформатора, и симметрирующее устройство, состоящее из конденсатора и дросселя, один из выводов которых соединен со свободной фазой сети, а вторые выводы - с фазами нагрузки сети, согласно изобретению, состоит из n одинаковых модулей, конденсаторы и дроссели которых подключены к упомянутым фазам через тиристорные контакторы, при этом в устройство дополнительно введены датчик уровня сварочного тока, имеющий n выходов и соединенный с трансформатором тока; формирователь импульсов, синхронизированных с фазами сети, питающими дроссели модулей, выход которого соединен со входом блока фазовой задержки импульсов; формирователи импульсов, синхронизированных с фазами сети, питающими конденсаторы модулей, и подключенные параллельно соответствующим тиристорным контакторам; блок управления упомянутыми модулями, состоящий из n одинаковых каналов, каждый из которых содержит три синхронных триггера, выходы которых подключены к блокам управления тиристорными контакторами соответствующего модуля, а объединенные информационные входы триггеров каждого канала подключены к соответствующему выходу датчика уровня сварочного тока, при этом объединенные тактовые входы одного из триггеров каждого канала подключены к выходу блока фазовой задержки импульсов, а тактовые входы двух других триггеров каждого канала подключены к выходам соответствующих формирователей импульсов, синхронизированных с фазами сети, питающими конденсаторы соответствующего модуля. The problem is solved in that a device for balancing a single-phase load, containing a current transformer included in the primary circuit of the welding transformer, a reactive power compensator connected in parallel with the primary winding of the welding transformer, and a balancing device consisting of a capacitor and inductor, one of the terminals of which is connected to the free phase of the network, and the second conclusions with the phases of the network load, according to the invention, consists of n identical modules, the capacitors and chokes of which are connected connected to the above phases through thyristor contactors, while a welding current level sensor with n outputs and connected to a current transformer is additionally introduced into the device; a pulse shaper synchronized with the phases of the network supplying the chokes of the modules, the output of which is connected to the input of the phase delay block of the pulses; pulse shapers synchronized with the phases of the network supplying the capacitors of the modules and connected in parallel to the corresponding thyristor contactors; the control unit for the said modules, consisting of n identical channels, each of which contains three synchronous triggers, the outputs of which are connected to the thyristor contactor control units of the corresponding module, and the combined information inputs of the triggers of each channel are connected to the corresponding output of the welding current level sensor, while the combined clock the inputs of one of the triggers of each channel are connected to the output of the phase delay block of the pulses, and the clock inputs of two other triggers of each channel are connected yucheny to the outputs of respective pulse formers, synchronized with the phases of the network, feed of the module capacitors.

Такое модульное выполнение силовой части устройства для симметрирования, а также блока управления упомянутыми модулями позволяет автоматически изменять параметры устройства при изменении нагрузки, за счет чего достигается равномерное распределение токов по трем фазам питающей сети и исключаются аварийные ситуации при коммутации реактивных элементов большой мощности. Such a modular design of the power part of the balancing device, as well as the control unit of the mentioned modules, allows you to automatically change the device parameters when the load changes, which ensures uniform distribution of currents across the three phases of the supply network and eliminates emergency situations when switching reactive elements of high power.

Перечень фигур чертежей. The list of figures drawings.

В дальнейшем изобретение поясняется примером выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает блок-схему устройства для симметрирования однофазной нестационарной нагрузки, создаваемой контактной стыковой машиной, согласно изобретению;
фиг. 2 - графики, иллюстрирующие эффективность симметрирования однофазной нестационарной нагрузки, когда устройство содержит один (а), два (б) и три (в) модуля реактивных элементов.The invention is further illustrated by an example implementation with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 shows a block diagram of a device for balancing a single-phase non-stationary load generated by a contact butt machine according to the invention;
FIG. 2 are graphs illustrating the effectiveness of balancing a single-phase unsteady load when the device contains one (a), two (b) and three (c) reactive element modules.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Information confirming the possibility of carrying out the invention.

Устройство для симметрирования однофазной нестационарной нагрузки, создаваемой контактной стыковой сварочной машиной, согласно изобретению, содержит трансформатор тока 1 (фиг. 1), включенный в первичную цепь сварочного трансформатора 2. Выход трансформатора тока 1 соединен со входом датчика уровня сварочного тока 3, имеющего n выходов. Параллельно первичной обмотке сварочного трансформатора 2 включен компенсатор реактивной мощности 4, состоящий из n одинаковых блоков 5 (5n), соединенных параллельно. Каждый блок содержит конденсаторную батарею 6, подключенную к фазам нагрузки А, В через тиристорный контактор 7. Параллельно тиристорам контактора 7 подключен формирователь импульсов 8, синхронизированных с фазами сети А, В. A device for balancing a single-phase unsteady load created by a contact butt welding machine according to the invention comprises a current transformer 1 (Fig. 1) included in the primary circuit of the welding transformer 2. The output of the current transformer 1 is connected to the input of the welding current level sensor 3 having n outputs . In parallel with the primary winding of the welding transformer 2, a reactive power compensator 4 is included, consisting of n identical blocks 5 (5n) connected in parallel. Each block contains a capacitor bank 6 connected to the phases of the load A, B through the thyristor contactor 7. In parallel with the thyristors of the contactor 7, a pulse shaper 8 is connected, synchronized with the phases of the network A, B.

Симмерирующее устройство 9 состоит из n одинаковых блоков конденсаторных батарей 10 (10n), соединенных параллельно, и n одинаковых блоков дросселей 11 (11n), соединенных также параллельно между собой. Каждый емкостной блок 10 (10n) содержит батарею конденсаторов 12, подключенную к фазе нагрузки В и к свободной фазе С через тиристорный контактор 13. Параллельно последнему соединен формирователь импульсов 14, синхронизированных с фазами сети В, С. Каждый индуктивный блок 11 (11n) содержит дроссель 15, подключенный к фазе нагрузки А и к свободной фазе С через тиристорный контактор 16. К этим же фазам (А, С), питающим индуктивные блоки 11 (11n), подключен формирователь синхронизированных импульсов 17, выход которого соединен со входом блока фазовой задержки 18 упомянутых импульсов. Емкостные блоки 5, 10 и индуктивный блок 11 образуют один модуль реактивных элементов устройства согласно изобретению. The balancing device 9 consists of n identical blocks of capacitor banks 10 (10n) connected in parallel, and n identical blocks of chokes 11 (11n), also connected in parallel to each other. Each capacitive block 10 (10n) contains a capacitor bank 12 connected to the load phase B and to the free phase C via a thyristor contactor 13. In parallel with the latter, a pulse shaper 14 is synchronized with the phases of the network B, C. Each inductive block 11 (11n) contains a choke 15 connected to the load phase A and to the free phase C through the thyristor contactor 16. To the same phases (A, C) supplying the inductive units 11 (11n), a synchronized pulse shaper 17 is connected, the output of which is connected to the input of the phase delay unit 1 8 mentioned impulses. Capacitive blocks 5, 10 and inductive block 11 form one module of the reactive elements of the device according to the invention.

Блок управления 19 модулями устройства состоит из n одинаковых каналов, каждый из которых содержит три субблока 20, 21, 22 (20n, 21n, 22n) для управления соответственно компенсатором реактивной мощности 5(5n), конденсаторной батареей 10 (10n) и дросселем 11 (11n) одного модуля. В свою очередь каждый субблок 20 (21, 22) состоит из синхронного триггера 23(24, 25), к выходу которого подключен блок управления 26 (27, 28) соответствующим тиристорным контактором названного модуля. При этом объединенные информационные входы синхронных триггеров 23, 24, 25 первого канала подключены к первому выходу датчика уровня сварочного тока 3. Объединенные информационные входы синхронных триггеров других каналов подключены аналогично. Объединенные тактовые входы триггеров субблоков 22, 22n соединены с выходом блока фазовой задержки импульсов 18. Тактовые входы триггеров 20, 21 соединены с выходом формирователей синхронизированных импульсов 8, 14 соответственно. Аналогично подключены тактовые входы триггеров субблоков 20n, 21n к формирователям синхронизированных импульсов в блоках 5n и 10n соответственно. The control unit 19 of the device modules consists of n identical channels, each of which contains three subunits 20, 21, 22 (20n, 21n, 22n) for controlling, respectively, a reactive power compensator 5 (5n), a capacitor bank 10 (10n) and an inductor 11 ( 11n) one module. In turn, each subunit 20 (21, 22) consists of a synchronous trigger 23 (24, 25), the output of which is connected to the control unit 26 (27, 28) with the corresponding thyristor contactor of the named module. In this case, the combined information inputs of synchronous triggers 23, 24, 25 of the first channel are connected to the first output of the welding current level sensor 3. The combined information inputs of synchronous triggers of other channels are connected in the same way. The combined clock inputs of the triggers of the subunits 22, 22n are connected to the output of the phase delay block of the pulses 18. The clock inputs of the triggers 20, 21 are connected to the output of the drivers of synchronized pulses 8, 14, respectively. Similarly, the clock inputs of the triggers of the subunits 20n, 21n are connected to the formers of synchronized pulses in blocks 5n and 10n, respectively.

Тиристорные контакторы 7, 13, 16 представляют собой два силовых тиристора включенных встречно-параллельно. Их назначение - коммутация силовых реактивных элементов модулей устройства. Поскольку контакторы 7, 13, 16 работают в режиме "включено-выключено", то к блокам управления тиристорными контакторами 26, 27, 28 особых требований не предъявляется. Thyristor contactors 7, 13, 16 are two power thyristors connected in opposite-parallel fashion. Their purpose is the switching of power reactive elements of the device modules. Since the contactors 7, 13, 16 operate on-off, the control units of the thyristor contactors 26, 27, 28 do not have special requirements.

Формирователи синхронизированных импульсов 8, 14, 17 представляют собой преобразователи синусоидального напряжения соответствующих фаз в последовательность коротких импульсов, формирующихся в точках перехода синусоиды через ноль. В блоке задержки 18 входные импульсы сдвигаются по фазе на 90 электрических градусов относительно фаз А, С, питающих индуктивную нагрузку. Датчик 3 уровня сварочного тока содержит измерительный узел и n компараторов, имеющих разное задание величины уровня сварочного тока. На соответствующих выходах датчика 3 появляются сигналы логической "1", если сварочный ток достигает заданного значения. Shaped pulses 8, 14, 17 are converters of the sinusoidal voltage of the corresponding phases into a sequence of short pulses, which are formed at the transition points of the sinusoid through zero. In the delay unit 18, the input pulses are phase shifted by 90 electrical degrees relative to the phases A, C supplying the inductive load. The welding current level sensor 3 comprises a measuring unit and n comparators having different settings for the welding current level. Logic “1” signals appear at the corresponding outputs of the sensor 3 if the welding current reaches the set value.

Предложенное устройство для симметрирования однофазной нестационарной нагрузки работает следующим образом. Реактивная мощность, которую необходимо компенсировать, а также активная мощность, необходимая для симметрирования нагрузки, прямопропорциональны току нагрузки. Поэтому параметры устройства, согласно изобретению, изменяются в зависимости от величины сварочного тока. The proposed device for balancing a single-phase unsteady load works as follows. The reactive power that needs to be compensated, as well as the active power needed to balance the load, are directly proportional to the load current. Therefore, the parameters of the device according to the invention vary depending on the magnitude of the welding current.

В исходном состоянии, когда нет сварочного тока, на всех выходах датчика 3 уровня сварочного тока сигнал логического "0". Такой же сигнал на выходе всех синхронных триггеров запрещает включение тиристорных контакторов. Поэтому все реактивные элементы модулей обесточены. В таком состоянии схема находится до тех пор, пока ток в сварочной цепи не превысит величину тока холостого хода сварочного трансформатора. При достижении уровня срабатывания первого компаратора датчика 3 на его первом выходе появляется сигнал логической "1", который поступает на информационные входы синхронных триггеров 23, 24 и 25 первого канала блока управления 19, подготавливая включение реактивных элементов первого модуля. В момент прихода очередного импульса синхронизации с формирователя 8 на тактовый вход триггера 23 последний переключается и на его выходе появляется сигнал логической "1" - разрешение блоку управления 26 на отпирание тиристорного контактора 7. При этом подключается к сети конденсаторная батарея 6 первого блока 5 компенсатора реактивной мощности 4. In the initial state, when there is no welding current, at all outputs of the sensor 3 of the welding current level, the logic signal is "0". The same signal at the output of all synchronous triggers prohibits the inclusion of thyristor contactors. Therefore, all reactive elements of the modules are de-energized. In this state, the circuit is located until the current in the welding circuit exceeds the open circuit current of the welding transformer. When the response level of the first sensor comparator 3 is reached, a logical “1” signal appears at its first output, which is fed to the information inputs of synchronous triggers 23, 24 and 25 of the first channel of the control unit 19, preparing the inclusion of reactive elements of the first module. At the moment of arrival of the next synchronization pulse from the shaper 8 to the clock input of the trigger 23, the latter switches and the logical signal “1” appears on its output - allowing the control unit 26 to unlock the thyristor contactor 7. At the same time, the capacitor bank 6 of the first reactive compensator block 5 is connected to the network power 4.

В момент прихода очередного импульса синхронизации с формирователя 14 на тактовый вход триггера 24 последний переключается и на его выходе появляется сигнал логической "1" - разрешение блоку управления 27 на отпирание тиристорного контактора 13. При этом подключается к сети конденсаторная батарея 12 первого блока 10 симметрирующего устройства 9. С приходом очередного импульса синхронизации с блока задержки 18 на тактовый вход триггера 25 последний переключается и на его выходе появляется сигнал логической "1" - разрешение блоку 28 на отпирание тиристорного контактора 16. При этом подключается к сети дроссель 15 первого модуля симметрирующего устройства 9. Таким образом, при достижении уровня сварочного тока, при котором срабатывает первый компаратор датчика 3, все реактивные элементы первого модуля устройства для симметрирования подключены к 3-фазной сети. At the moment of arrival of the next synchronization pulse from the shaper 14 to the clock input of the trigger 24, the latter switches and the logical signal “1” appears on its output - allowing the control unit 27 to unlock the thyristor contactor 13. At the same time, the capacitor bank 12 of the first block 10 of the balun 9. With the arrival of the next synchronization pulse from the delay unit 18 to the clock input of the trigger 25, the last one switches and a logical “1” signal appears on its output - allowing block 28 to unlock the shooting gallery Reversal of contactor 16. When this network is connected to the throttle 15 of the first module balancing device 9. Thus, when the welding current level at which the sensor is triggered first comparator 3, all the reactive elements of the first device for balancing module connected to the 3-phase network.

С увеличением нагрузки сварочный ток достигает уровня срабатывания второго компаратора датчика 3. На втором выходе последнего появляется сигнал логической "1" и происходит подключение к 3-фазной сети второго модуля устройства для симметрирования аналогично подключенного первого модуля, как описано выше. With an increase in the load, the welding current reaches the response level of the second sensor comparator 3. At the second output of the last, a logical signal “1” appears and the second module of the device is connected to the 3-phase network for balancing a similarly connected first module as described above.

В зависимости от диапазона изменения сварочного тока и дискретности задания в датчике 3 уровней сварочного тока работает одновременно то или иное количество модулей реактивных элементов, т. е. симметрирование однофазной нестационарной нагрузки происходит автоматически. При этом исключается возникновение аварийных ситуаций в сети, когда коммутируются реактивные элементы большой мощности, поскольку емкостные блоки компенсатора реактивной мощности и симметрирующего устройства подключаются к фазам сети в момент перехода синусоиды напряжения через ноль на соответствующей конденсаторной батарее, а блоки дросселей - со сдвигом по фазе на 90 электрических градусов. При перерывах в протекании сварочного тока (например, на этапе возбуждения процесса оплавления) и после осадки деталей на всех выходах датчика 3-го уровня сварочного тока сигнал логического "0" возвращает устройство для симметрирования в исходное выключенное состояние. Depending on the range of variation of the welding current and the resolution of the task in the sensor, 3 levels of welding current simultaneously operate with one or another number of modules of reactive elements, i.e., the balancing of a single-phase unsteady load occurs automatically. This eliminates the occurrence of emergency situations in the network when reactive elements of high power are switched, since the capacitive blocks of the reactive power compensator and the balancing device are connected to the phases of the network at the moment the voltage sine wave passes through zero on the corresponding capacitor bank, and the choke blocks with phase shift 90 electrical degrees. During breaks in the flow of the welding current (for example, at the stage of excitation of the reflow process) and after settling of the parts at all outputs of the sensor of the 3rd level of the welding current, the logical "0" signal returns the device for balancing to the initial off state.

Дискретный характер регулирования параметров устройства для симметрирования при переменной нагрузке обеспечивает полное симметрирование при n определенных значениях величины сварочного тока. При других значениях тока происходит неполное симметрирование однофазной нагрузки. Тем не менее использование предложенного устройства по сравнению с прототипом дает значительный эффект. The discrete nature of the regulation of the parameters of the device for balancing at a variable load provides full symmetry at n certain values of the welding current. At other current values, incomplete balancing of the single-phase load occurs. Nevertheless, the use of the proposed device in comparison with the prototype gives a significant effect.

Действительно, однофазную нагрузку можно представить в виде суммы прямой и обратной симметричных составляющих тока. Если нагрузка подключена к фазам A и B (см. фиг. 1), то ток в фазе А IA = I, а ток в фазе В IB = -I, где I - ток нагрузки. Задача симметрирования нагрузки в 3-фазной трехпроводной системе при симметричных питающих напряжениях сводится к компенсации обратной составляющей тока IA2, наибольшее значение которой соответствует величине

Figure 00000002
Если распределение нагрузки в диапазоне 0<I<Imax равновероятно, то сопротивления реактивных элементов XL и XC каждого модуля могут быть выбраны из условия равенства тока нагрузки на один модуль симметрирующего устройства:
Figure 00000003

Из графиков, приведенных на фиг. 2, видно, что при n=1 (прототип) максимальная несбалансированная часть обратной составляющей тока
Figure 00000004
тогда как при n=2
Figure 00000005
при n=3
Figure 00000006
Из сравнения приведенных данных следует, что симметрирующее устройство, имеющее три модуля реактивных элементов, снижает вдвое максимальную несбалансированную часть обратной составляющей тока нагрузки по сравнению с прототипом и в 4 раза по сравнению с однофазной нагрузкой. С увеличением количества модулей реактивных элементов достигается более полное симметрирование однофазной переменной нагрузки.Indeed, a single-phase load can be represented as the sum of the forward and reverse symmetrical components of the current. If the load is connected to phases A and B (see Fig. 1), then the current in phase A I A = I, and the current in phase B I B = -I, where I is the load current. The task of balancing the load in a 3-phase three-wire system with symmetrical supply voltages reduces to compensating the inverse component of the current I A2 , the highest value of which corresponds to
Figure 00000002
If the load distribution in the range 0 <I <I max is equally probable, then the resistance of the reactive elements X L and X C of each module can be selected from the condition that the load current is equal to one module of the balancing device:
Figure 00000003

From the graphs shown in FIG. 2, it can be seen that for n = 1 (prototype) the maximum unbalanced part of the reverse current component
Figure 00000004
whereas for n = 2
Figure 00000005
for n = 3
Figure 00000006
From a comparison of the data, it follows that a balancing device having three modules of reactive elements reduces by half the maximum unbalanced part of the reverse component of the load current compared to the prototype and 4 times compared with a single-phase load. With an increase in the number of reactive element modules, more complete balancing of the single-phase variable load is achieved.

Предложенное устройство может быть использовано на контактных стыковых машинах при сварке непрерывным и пульсирующим сплавлением, а также с предварительным подогревом сопротивлением. The proposed device can be used on contact butt machines for welding by continuous and pulsating fusion, as well as with preheating resistance.

Claims (1)

Устройство для симметрирования однофазной нестационарной нагрузки, создаваемой контактной стыковой машиной, содержащее трансформатор тока, включенный в первичную цепь сварочного трансформатора, компенсатор реактивной мощности, включенный параллельно первичной обмотке сварочного трансформатора, и симметрирующее устройство, состоящее из конденсатора и дросселя, один из выводов которых соединен со свободной фазой сети, а вторые выводы - с фазами нагрузки сети, отличающееся тем, что симметрирующее устройство состоит из n одинаковых модулей, конденсаторы и дроссели которых подключены к упомянутым фазам через тиристорные контакторы, при этом в устройство дополнительно введены датчик уровня сварочного тока, имеющий n выходов и соединенный с трансформатором тока, формирователь импульсов, синхронизированных с фазами сети, питающими дроссели модулей, выход которого соединен со входом блока фазовой задержки импульсов, формирователи импульсов, синхронизированных с фазами сети, питающими конденсаторы модулей и подключенные параллельно соответствующим тиристорным контакторам, блок управления модулями, состоящий из n одинаковых каналов, каждый из которых содержит три синхронных триггера, выходы которых подключены к блокам управления тиристорными контакторами соответствующего модуля, а объединенные информационные входы триггеров каждого канала подключены к соответствующему выходу датчика уровня сварочного тока, при этом объединенные тактовые входы одного из триггеров каждого канала подключены к выходу блока фазовой задержки импульсов, а тактовые входы двух других триггеров каждого канала подключены к выходам соответствующих формирователей импульсов, синхронизированных с фазами сети, питающими конденсаторы соответствующего модуля. A device for balancing a single-phase unsteady load created by a contact butt machine, comprising a current transformer included in the primary circuit of the welding transformer, a reactive power compensator connected in parallel with the primary winding of the welding transformer, and a balancing device consisting of a capacitor and inductor, one of the terminals of which is connected to the free phase of the network, and the second conclusions with the phases of the network load, characterized in that the balancing device consists of n identical modes lei, the capacitors and inductors of which are connected to the mentioned phases through thyristor contactors, while a welding current level sensor with n outputs and connected to a current transformer, a pulse shaper synchronized with the phases of the network supplying the inductors of the modules, the output of which is connected to the input of the phase delay block of pulses, pulse shapers synchronized with the phases of the network supplying the capacitors of the modules and connected in parallel with the corresponding thyristor contact frames, the module control unit, consisting of n identical channels, each of which contains three synchronous triggers, the outputs of which are connected to the thyristor contactor control units of the corresponding module, and the combined information inputs of the triggers of each channel are connected to the corresponding output of the welding current level sensor, while the combined the clock inputs of one of the triggers of each channel are connected to the output of the phase delay block of pulses, and the clock inputs of two other triggers of each channel are connected to the outputs of the respective pulse shapers synchronized with the phases of the network supplying the capacitors of the corresponding module.
RU97105985/02A 1996-11-06 1997-04-10 Device to balance single-phase non-stationary load created by contact seam welder RU2156532C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA96114318A UA41994C2 (en) 1996-11-06 1996-11-06 Device for balancing of single-phase nonstationary load created by contact butt welder
UA96114318 1996-11-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97105985A RU97105985A (en) 1999-05-10
RU2156532C2 true RU2156532C2 (en) 2000-09-20

Family

ID=21689162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97105985/02A RU2156532C2 (en) 1996-11-06 1997-04-10 Device to balance single-phase non-stationary load created by contact seam welder

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2156532C2 (en)
UA (1) UA41994C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506676C2 (en) * 2012-04-17 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Ярославская государственная сельскохозяйственная академия Device for symmetrical distribution of single-phase load between phases of three-phase network
RU2521743C2 (en) * 2011-01-24 2014-07-10 Институт электросварки им. Е.О. Патона национальной академии наук Украины Control over electric power supply of welding transformer for single-phase ac welding machines

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521743C2 (en) * 2011-01-24 2014-07-10 Институт электросварки им. Е.О. Патона национальной академии наук Украины Control over electric power supply of welding transformer for single-phase ac welding machines
RU2506676C2 (en) * 2012-04-17 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Ярославская государственная сельскохозяйственная академия Device for symmetrical distribution of single-phase load between phases of three-phase network

Also Published As

Publication number Publication date
UA41994C2 (en) 2001-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gyugyi Reactive power generation and control by thyristor circuits
NL1000914C2 (en) Method and device for continuous adjustment and control of a transformer conversion ratio, as well as a transformer provided with such a device.
KR19990067046A (en) AC-DC power
EP0575589B1 (en) Controlled power supply
US5656924A (en) System and method for providing harmonic currents to a harmonic generating load connected to a power system
US6452819B1 (en) Inverter without harmonics
Gyugyi Reactive power generation and control by thyristor circuits
FR2507842A1 (en) SEMICONDUCTOR VOLTAGE REGULATOR AND RADIOLOGY GENERATOR COMPRISING SUCH A REGULATOR
EP0083487B1 (en) Static var generator
RU2156532C2 (en) Device to balance single-phase non-stationary load created by contact seam welder
US3852654A (en) Cycloconverter system including means to derive a control signal representing fundamental converter output
US5508497A (en) Method for open-loop/closed-loop control of at least two parallel oscillating circuit inverters feeding induction furnaces
US4156176A (en) Voltage regulator utilizing a static var generator
US20040066664A1 (en) Circuit arrangement for the static generation of a variable electric output
US4001670A (en) Static reactive power generating apparatus
RU2658347C1 (en) Device for regulating the current of the shunt reactor
JPS6035892B2 (en) power converter
SU736298A1 (en) Ac-to-dc voltage converter
GB2242792A (en) Reactive power generator
Hojabri et al. A new power quality enhancement method for two-phase loads
SU402075A1 (en) THREE-PHASE CURRENT TO SINGLE-PHASE CONVERTER
RU2066083C1 (en) Static compensator of reactive power
SU1150717A1 (en) Versions of a.c. voltage-to-controlled d.c. voltage converter
SU978295A1 (en) Ferromagnetic frequency multiplier
Drozdowski et al. Controlled passive filtering of currents and voltages supplying induction motor drives

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090411