RU2449868C2 - Thyristor power supply for arc welding - Google Patents
Thyristor power supply for arc welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449868C2 RU2449868C2 RU2010112631/02A RU2010112631A RU2449868C2 RU 2449868 C2 RU2449868 C2 RU 2449868C2 RU 2010112631/02 A RU2010112631/02 A RU 2010112631/02A RU 2010112631 A RU2010112631 A RU 2010112631A RU 2449868 C2 RU2449868 C2 RU 2449868C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- load
- thyristors
- power supply
- capacitor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области дуговой сварки металлов плавящимися электродами, в частности к электрической сварке на переменном токе.The invention relates to the field of arc welding of metals by consumable electrodes, in particular to electric welding with alternating current.
Источник может быть использован для сварки металлоконструкций и изделий различной толщины при производстве монтажных и ремонтных работ в строительстве, в коммунальном хозяйстве, в быту и других областях народного хозяйства.The source can be used for welding metal structures and products of various thicknesses during installation and repair work in construction, in public utilities, in everyday life and in other areas of the national economy.
Известен источник питания для ручной дуговой сварки металлическими электродами, выбранный в качестве аналога (см. «Оборудование для дуговой сварки. Справочное пособие» / Под ред. В.В.Смирнова. - Л.: ЭАИ, 1986, С.378, рис.8.16, е, ж), содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена через двухполупериодный тиристорный ключ к питающей сети, а вторичная обмотка соединена параллельно со вторичной обмоткой импульсного трансформатора через последовательный конденсатор и подключена к нагрузке.A known power source for manual arc welding with metal electrodes, selected as an analogue (see "Equipment for arc welding. Reference manual" / Edited by V.V.Smirnov. - L .: EAI, 1986, S.378, Fig. 8.16, f, g) containing a power transformer, the primary winding of which is connected through a half-wave thyristor switch to the mains supply, and the secondary winding is connected in parallel with the secondary winding of the pulse transformer via a series capacitor and connected to the load.
Недостатками такого устройства являются нестабильность амплитуды возбуждающего импульса, инициирующего дугу, в зависимости от угла регулирования тиристоров ключа и сложность настройки параметров стабилизирующего импульса при изменении тока нагрузки.The disadvantages of this device are the instability of the amplitude of the exciting pulse initiating the arc, depending on the angle of regulation of the thyristors of the key and the difficulty of setting the parameters of the stabilizing pulse when the load current changes.
Известен также источник питания для дуговой сварки (см. патент №2066606 (РФ), B23K 9/067, бюлл. №26, 1996), содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенный через встречно-параллельно соединенные тиристоры к сети переменного тока, и двухобмоточную катушку индуктивности, одна обмотка которого через последовательно-соединенный конденсатор подключена параллельно тиристорам, а его вторая обмотка подключена последовательно со вторичной обмоткой трансформатора и соединена с нагрузкой.Also known is a power source for arc welding (see patent No. 2066606 (RF), B23K 9/067, bull. No. 26, 1996), containing a transformer with a primary winding connected through counter-parallel connected thyristors to an alternating current main, and double winding an inductor, one winding of which through a series-connected capacitor is connected in parallel to the thyristors, and its second winding is connected in series with the secondary winding of the transformer and is connected to the load.
Недостатком такого источника питания являются большие масса и габариты за счет наличия катушки индуктивности, сложность настройки колебательного контура и зависимость запирающих свойств тиристоров от его собственной частоты.The disadvantage of such a power source is its large mass and dimensions due to the presence of an inductor, the complexity of tuning the oscillatory circuit and the dependence of the locking properties of the thyristors on its natural frequency.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому положительному эффекту является источник питания с импульсной стабилизацией для дуговой сварки, выбранный в качестве прототипа (см. патент №2283210 (РФ), B23K 9/06, бюлл. №25, 2006).The closest in technical essence to the achieved positive effect is a power supply with pulse stabilization for arc welding, selected as a prototype (see patent No. 2283210 (RF), B23K 9/06, bull. No. 25, 2006).
Тиристорный источник питания для дуговой сварки содержит силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к зажимам питающей сети через двухполупериодный ключ, а вторичная обмотка соединена с нагрузкой, блок управления и узел коммутации на тиристорах с отсекающими диодами, между общими точками соединения которых одной обкладкой подключены коммутирующие конденсаторы, и импульсный трансформатор, первичная обмотка которого зашунтирована резистором.The thyristor power source for arc welding contains a power transformer, the primary winding of which is connected to the terminals of the power supply via a half-wave switch, and the secondary winding is connected to the load, the control unit and the switching unit on thyristors with cut-off diodes, between common points of connection of which switching capacitors are connected between common points of connection , and a pulse transformer, the primary winding of which is shunted by a resistor.
Недостатком прототипа является малоэффективное использование узла искусственной коммутации, дополнительные потери мощности на резисторе и невысокая надежность возбуждения и стабильности горения дуги.The disadvantage of the prototype is the ineffective use of the artificial switching unit, additional power loss on the resistor and the low reliability of excitation and stability of the arc.
Целью изобретения является повышение надежности возбуждения и стабилизации горения дуги, снижение потерь мощности и оптимизация источника питания.The aim of the invention is to increase the reliability of excitation and stabilization of arc burning, reducing power losses and optimizing the power source.
Поставленная цель достигается тем, что в тиристорный источник питания для дуговой сварки, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к зажимам питающей сети через двухполупериодный ключ на симисторе, а силовая вторичная обмотка соединена с нагрузкой, блок фазового управления, тиристоры с отсекающими диодами, между общими точками соединения которых установлены коммутирующие конденсаторы, введены двухсекционный магнитно-связанный дроссель и две дополнительные вторичные обмотки, каждая из которых одним концом подключена непосредственно к зажимам вторичной обмотки и одному выводу секции дросселя, а другим концом соединена с анодом диода и конденсатором, причем катоды тиристоров подключены к зажимам нагрузки.This goal is achieved by the fact that in the thyristor power source for arc welding, containing a power transformer, the primary winding of which is connected to the terminals of the power supply via a half-wave key on the triac, and the power secondary winding is connected to the load, the phase control unit, thyristors with cut-off diodes, between common points of connection of which switching capacitors are installed, a two-section magnetically coupled inductor and two additional secondary windings are introduced, each of which is one Tzom connected directly to the terminals of the secondary winding and one terminal of the throttle section, and the other end connected to the anode of a diode and a capacitor, wherein the cathodes of thyristors are connected to load terminals.
Анализ известных технических решений в области источников питания для дуговой сварки позволяет констатировать выводы об отсутствии признаков, сходных с существенными признаками в заявляемом тиристорном источнике питания для дуговой сварки и признать заявляемое решение соответствующим критерию «существенные отличия».Analysis of known technical solutions in the field of power sources for arc welding allows us to conclude that there are no signs that are similar to the essential features in the claimed thyristor power source for arc welding and recognize the claimed solution to meet the criterion of "significant differences".
Сущность изобретения заключается в том, что в один полупериод каждый конденсатор заряжается до амплитудного значения общего напряжения силовой и дополнительных вторичных обмоток, запасая электрическую энергию, а при отпирании тиристора в следующем полупериоде разряжается через секцию дросселя на нагрузку, к которой прикладывается суммарное напряжение силовой вторичной обмотки и высоковольтный импульс постоянной амплитуды большой длительности.The essence of the invention lies in the fact that in one half-cycle each capacitor is charged to the amplitude value of the total voltage of the power and additional secondary windings, storing electrical energy, and when the thyristor is unlocked in the next half-cycle, it is discharged through the throttle section to the load, to which the total voltage of the power secondary winding is applied and a high voltage pulse of constant amplitude of long duration.
При одновременном отпирании двухполупериодного ключа и соответствующего тиристора в цепи предварительно заряженного конденсатора в диапазоне угла регулирования на нагрузку подается высоковольтный импульс большой длительности с частотой питающей сети в совпадающей полярности с напряжением холостого хода. Это создает добавку энергии разряжающегося конденсатора на дуговом промежутке и условия для надежного перехода искрового разряда высоковольтного импульса в дуговой разряд.While unlocking the half-wave key and the corresponding thyristor in the circuit of a pre-charged capacitor in the range of the angle of regulation, a high-voltage pulse of long duration with a frequency of the mains in the same polarity with the open circuit voltage is applied to the load. This creates an addition of the energy of the discharge capacitor in the arc gap and the conditions for a reliable transition of the spark discharge of a high voltage pulse into an arc discharge.
На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема тиристорного источника питания для дуговой сварки, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.Figure 1 shows a circuit diagram of a thyristor power source for arc welding, and figure 2 is a timing diagram explaining the principle of its operation.
Тиристорный источник питания содержит силовой трансформатор 1 с минимальным рассеянием, первичная обмотка 2 которого подключена к зажимам питающей сети 3 через двухполупериодный ключ на симисторе 4, а силовая вторичная обмотка 5 соединена с нагрузкой 6. Дополнительные вторичные обмотки 7 и 8 подключены каждая одним концом непосредственно к зажимам силовой вторичной обмотки 5 и одному выводу секции 9 и 10 дросселя 11, а другим концом соединены с коммутирующими конденсаторами 12 и 13 и анодом диодов 14 и 15, соответственно. Тиристоры 16 и 17 подсоединены между вторыми выводами секций 9, 10 дросселя 11 и нагрузкой 6, при этом они вместе с симистором 4 подключены управляющими входами к блоку 18 фазового управления.The thyristor power supply contains a power transformer 1 with minimal scattering, the
В положительный полупериод напряжения 19 питающей сети 3 (полярность показана без скобок) через диод 15 заряжается коммутирующий конденсатор 13 до амплитуды 20 суммарного напряжения вторичных обмоток 5, 7, 8 - :In the positive half-cycle of
током зарядки charging current
где τ=L/R - постоянная времени; t - текущее время; Z - полное сопротивление цепи зарядки; UC, iC - напряжение и ток зарядки конденсатора.where τ = L / R is the time constant; t is the current time; Z is the impedance of the charging circuit; U C , i C - voltage and charging current of the capacitor.
В исходном состоянии полярность амплитуды напряжений 20 и 21 на обкладках коммутирующих конденсаторов 12 и 13 показана, соответственно: без скобок для положительного полупериода напряжения 19, а для отрицательного - в скобках. Принцип работы тиристорного источника питания поясним по временным диаграммам фиг.2.In the initial state, the polarity of the amplitude of the
В положительный полупериод напряжения 19 питающей сети 3 импульсом 22 с блока 18 фазового управления одновременно отпираются симистор 4 и тиристор 16. Коммутирующий конденсатор 12 разряжается по цепи: обкладка (+) - тиристор 16 - нагрузка 6 - секция 10 дросселя 11 - вторичная обмотка 5 - дополнительная обмотка 7 - обкладка (-), перезаряжаясь обратной полярностью напряжения 20 меньшей амплитуды.In a positive half-period of
С момента α=αК, отпирания симистора 4 и тиристора 16, по силовой вторичной обмотке 5 и нагрузке 6 начинает протекать ток 23, сдвинутый на угол α=φН=arctgωLH/RH, где XL=ωLH - индуктивность цепи, α=ωt - текущий момент времени. Разрядный импульс 24 тока накладывается на ток 23 в совпадающей полярности с напряжением холостого хода вторичной обмотки 5 трансформатора 1, протекая через нагрузку 6, секцию 10 дросселя 11 и вторичные обмотки 5, 7, прикладываясь к межэлектродному промежутку нагрузки 6. При высокой разности потенциалов между электродом и изделием нагрузки 6 воздух, ионизируясь, становится проводником тока, вследствие чего происходит зажигание дуги и ее длительное горение. Разряжаясь, коммутирующий конденсатор 12 перезаряжается обратной полярностью до напряжения . После смены полярности напряжения 19 коммутирующий конденсатор 12 теряет полярность и заряжается до Um исходной полярностью напряжения 20. Длительность импульса 24 разрядки коммутирующего конденсатора 12 на нагрузку 6 зависит от индуктивности секции 10 дросселя 11.From the moment α = α K , the triac 4 and thyristor 16 are unlocked, a current 23 begins to flow along the power secondary winding 5 and load 6, shifted by an angle α = φ Н = arctgωL H / R H , where X L = ωL H is the circuit inductance , α = ωt is the current time. The
Выделяющая в дуге мощность определяется суммой мощностей, передаваемой по силовой обмотке 5, и мощности импульса 24 конденсатора 12:The power released in the arc is determined by the sum of the powers transmitted through the power winding 5 and the
где u, i - мгновенное значение напряжения и тока; С и UЗ - емкость и напряжение зарядки конденсатора; tP - время разрядки конденсатора.where u, i is the instantaneous value of voltage and current; C and U W - capacitance and the charging voltage of the capacitor; t P is the discharge time of the capacitor.
После загорания дуги напряжение на дуговом промежутке нагрузки 6 снижается до напряжения 25 дугиAfter ignition of the arc, the voltage across the arc gap of the load 6 decreases to a voltage of 25 arc
где UД, IД - напряжение и ток дуги.where U D , I D - voltage and arc current.
В отрицательном полупериоде напряжения 19 питающей сети 3 (ее полярность приведена в скобках) процессы протекают аналогично. Импульсом 26 открывается тиристор 17, коммутирующий конденсатор 13 разряжается через нагрузку 6, секцию 9 дросселя 11 и вторичные обмотки 5 и 8, заряжаясь обратной полярностью.In the negative half-period of
Приложение к нагрузке в момент отпирания двухполупериодного ключа импульса стабильной амплитуды 200-250 В длительностью 1,0-1,5 мс повышает условия зажигания и горения дуги, что позволяет снизить действующее значение напряжения силовой вторичной обмотки до 30-35 В.Applying a stable amplitude pulse of 200-250 V for a duration of 1.0-1.5 ms to the load at the moment of unlocking the half-wave key increases the ignition and burning conditions of the arc, which reduces the effective value of the voltage of the power secondary winding to 30-35 V.
Дополнительные вторичные обмотки выполняются проводом малого сечения, незначительно увеличивая массу трансформатора.Additional secondary windings are carried out by a wire of small cross section, slightly increasing the mass of the transformer.
Наличие дросселя ограничивает ток короткого замыкания, делает внешнюю характеристику более крутопадающей, увеличивает длительность импульса, что повышает стабильность и надежность зажигания и горения дуги. Источник питания становится проще, что достигается за счет оптимизации схемы блока управления и силовой цепи, снижения потерь энергии и массы активных материалов.The presence of a choke limits the short circuit current, makes the external characteristic more steep, increases the pulse duration, which increases the stability and reliability of ignition and burning of the arc. The power source becomes simpler, which is achieved by optimizing the control unit circuit and power circuit, reducing energy losses and mass of active materials.
Улучшенные условия возбуждения и стабилизации горения дуги позволяют на более качественном уровне проводить сварочные работы.Improved conditions for the excitation and stabilization of arc burning allow welding to be carried out at a higher level.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112631/02A RU2449868C2 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Thyristor power supply for arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010112631/02A RU2449868C2 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Thyristor power supply for arc welding |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010112631A RU2010112631A (en) | 2011-10-10 |
RU2449868C2 true RU2449868C2 (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=44804684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010112631/02A RU2449868C2 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Thyristor power supply for arc welding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2449868C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537683C1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Welding transformer for manual arc welding |
RU2547048C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Welding unit |
RU2558808C2 (en) * | 2013-11-26 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Gate rectifier for arc welding |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1299725A1 (en) * | 1985-08-30 | 1987-03-30 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Apparatus for a.c.electric arc welding |
RU2066606C1 (en) * | 1993-03-29 | 1996-09-20 | Уланов Евгений Иванович | Power supply source for arc welding |
RU2283210C2 (en) * | 2004-04-12 | 2006-09-10 | Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова | Arc ac-welding apparatus |
-
2010
- 2010-03-31 RU RU2010112631/02A patent/RU2449868C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1299725A1 (en) * | 1985-08-30 | 1987-03-30 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Apparatus for a.c.electric arc welding |
RU2066606C1 (en) * | 1993-03-29 | 1996-09-20 | Уланов Евгений Иванович | Power supply source for arc welding |
RU2283210C2 (en) * | 2004-04-12 | 2006-09-10 | Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова | Arc ac-welding apparatus |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547048C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Welding unit |
RU2537683C1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Welding transformer for manual arc welding |
RU2558808C2 (en) * | 2013-11-26 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Gate rectifier for arc welding |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010112631A (en) | 2011-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10174938B2 (en) | Low inertia power supply for applying voltage to an electrode coupled to a flame | |
KR101444734B1 (en) | Pulse power system with active voltage droop control | |
FI63510B (en) | KRETS FOER TAENDNING OCH DRIFTNING AV EN GASURLADDNINGSLAMPA | |
US9537422B2 (en) | High-frequency power supply apparatus for supplying high-frequency power | |
CA2193287C (en) | Circuit arrangement for the production of voltage pulse sequences, in particular for the operation of dielectrically impeded discharges | |
CN1006270B (en) | High voltage pulse generator | |
RU2449868C2 (en) | Thyristor power supply for arc welding | |
JP6673801B2 (en) | Gate pulse generation circuit and pulse power supply device | |
US20160121418A1 (en) | Welder Powered Arc Starter | |
RU2441733C1 (en) | Thyristor transformer for arc welding | |
US7482786B2 (en) | Electric discharger using semiconductor switch | |
RU2210180C2 (en) | Way to form high-voltage pulses | |
US7586270B2 (en) | Circuit and method for the operation of miniature high pressure short-arc lamps using alternating current | |
CN102820786A (en) | Single-end resonance power supply device | |
RU2283210C2 (en) | Arc ac-welding apparatus | |
RU2065344C1 (en) | Method of excitation of ac welding arc and device for its accomplishment | |
US7733031B2 (en) | Starting fluorescent lamps with a voltage fed inverter | |
RU2537683C1 (en) | Welding transformer for manual arc welding | |
RU2441734C1 (en) | Single-phase rectifier for arc welding | |
US20090153067A1 (en) | High frequency high intensity discharge ballast | |
Garcia et al. | Single-switch offline ballast with PFC for low-wattage metal halide lamps | |
CN113422536B (en) | Negative polarity voltage type pulse driving circuit topology, system and equipment | |
RU2307462C1 (en) | Device for powering impulse lamps | |
RU2558808C2 (en) | Gate rectifier for arc welding | |
RU2043888C1 (en) | Welding arc pulsed stabilizer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150401 |