SU1400815A1 - Устройство дл электродуговой сварки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области сварочного производства и может быть использовано в установках дл  электродуговой сварки плав щимс  и неплав щимс  электродом на посто нном токе. Целью  вл етс  уменьщение массы и габаритов. Устройство содержит входной выпр митель, фильтр, полумостовой инвертор с обратными диодами , выходной трансформатор с разделенной на две секции первичной обмоткой. Концы обмотки включены последовательно с ти- ристорно-диодными парами инвертора. К общей вторичной обмотке подключен выходной выпр митель и нагрузка в виде сварочной дуги. В устройство введены дополнительные диоды, образующие с обратными диодами тиристорно-диодных пар мост сброса реактивной энергии. Выходной трансформатор выполнен в виде воздушного трансформатора . Дополнительные диоды совместно с коммутирующим контуром обеспечивают устойчивость инвертора в режиме короткого замыкани  нагрузки. В результате инвертор работает на повыщенной фиксированной частоте . 2 3. п. ф-лы, 4 ил. ю (Л

Description

00 01

Изобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано в установках дл  электродуговой сварки плав - П1ИМСЯ и неплав щимс  электродом на посто нном токе.

Цель изобретени  - уменьшение массы и габаритов устройства.

На фиг. 1 приведена электрическа  схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы токов и напр жений на элементах схемы в статическом режиме при холостом ходе на нагрузке; на фиг. 3 - то же, при горении дугк; на фиг. 4 - то же, при коротком замыкании нагрузки.

Устройство дл  электродуговой сварки содержит входной выпр митель 1, фильтр 2, причем конденсатор на выходе фильтра разделен на две равные части 3 и 4, создающие два плеча полумостового инвертора с ком.мутирующим контуром 5. В другие два плеча инвертора включены тиристорно-диод- ные пары 6, 7 и 8, 9, дополнительные диоды 10 и 11, выходной трансформатор 12, первична  обмотка которого разделена на две секции 13 и 14. Концы первичной обмотки подключены последовательно с тиристор- но-диодными парами 6, 7 и 8, 9, а средн   точка через коммутирующий контур 5 - к общей точке конденсаторов 3 и 4 фильтра. К вторичной обмотке 15, расположенной на сердечнике 16, подключен тиристорный од- нополупериодный выпр митель 17 и нагрузка 18 в виде сварочной дуги, параллельно которой включен обратный диод 19.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В статическом режиме работы устройства

10

15

Это приводит к включению диода 9 противоположного плеча инвертора (фиг. 2, ток Ij, врем  t,-t,) и перезар д конденсатора контура 5 происходит в начале через диод 9, а затем через тиристор 6 (фиг. 2, ток Ij-, врем  t, -tj). После того, как на конденсаторе контура 5 происходит смена знака напр жени , ток через тиристор 6 начинает спадать, в секции 13 пол рность напр жени  также мен ет знак, что приводит к включению .дополнительного , диода 11 (фиг. 2, IIP врем  tj-t) и полному перезар ду контура 5.

Аналогичные процессы происход т при включении тиристора 8.

Таким образом, излищки энергии, запасенные при перемагничивании в выходном трансформаторе 12, посто нно контролируютс  диодами 7, 9-11, образующими .мост сброса реактивной энергии. В начале комму- 2Q тационного периода включаютс  диоды 7 и 9, а в конце - диоды 10 и 11, стабилизиру , тем самым, напр жение на обмотках выходного трансформатора (фиг. 2, напр жение

и,,).

Тиристоры б и 8 имеют подготовительный период перед включением, когда амплитуда и скорость нарастани  тока незначительны (врем  to - t, ). Это благопри тно сказываетс  на коммутационной устойчивости тиристоров и приводит к значительно.му снижению их динамических потерь.

В режиме горени  сварочной дуги электромагнитные процессы в схеме аналогичны электромагнитным процессам на Х.Х. Отличие заключаетс  в уменьщении а.мплитуды токов в схеме инвертора, что св зано с уве25

30

на сварочную дугу можно выделить три ос- 35 личением коэффициента затухани , вызван0

5

Это приводит к включению диода 9 противоположного плеча инвертора (фиг. 2, ток Ij, врем  t,-t,) и перезар д конденсатора контура 5 происходит в начале через диод 9, а затем через тиристор 6 (фиг. 2, ток Ij-, врем  t, -tj). После того, как на конденсаторе контура 5 происходит смена знака напр жени , ток через тиристор 6 начинает спадать, в секции 13 пол рность напр жени  также мен ет знак, что приводит к включению .дополнительного , диода 11 (фиг. 2, IIP врем  tj-t) и полному перезар ду контура 5.

Аналогичные процессы происход т при включении тиристора 8.

Таким образом, излищки энергии, запасенные при перемагничивании в выходном трансформаторе 12, посто нно контролируютс  диодами 7, 9-11, образующими .мост сброса реактивной энергии. В начале комму- Q тационного периода включаютс  диоды 7 и 9, а в конце - диоды 10 и 11, стабилизиру , тем самым, напр жение на обмотках выходного трансформатора (фиг. 2, напр жение

и,,).

Тиристоры б и 8 имеют подготовительный период перед включением, когда амплитуда и скорость нарастани  тока незначительны (врем  to - t, ). Это благопри тно сказываетс  на коммутационной устойчивости тиристоров и приводит к значительно.му снижению их динамических потерь.

В режиме горени  сварочной дуги электромагнитные процессы в схеме аналогичны электромагнитным процессам на Х.Х. Отличие заключаетс  в уменьщении а.мплитуды токов в схеме инвертора, что св зано с уве5

0

новных состо ни  сопротивлени  нагрузки (RH). Это холостой ход (Х.Х), когда RH 00, сопротивление дуги, когда К„ R,., и короткое за.мыкание (КЗ), Н.„ 0.

Все эти изменени  сопротивлени  нагрузки привод т к изменению электромагнитных процессов в инверторе. Поэтому следует рассматривать каждый режим в отдельности .

Режим Х.Х. нагрузки характеризуетс  больщой величиной индуктивности намагничивани , а следовательно, и запасанием излишков энергии в выходном трансформаторе 12.

При подаче управл ющего, импульса на тиристор 6 последний включаетс  и к секции 13 первичной обмотки трансформатора 12 прикладываетс  напр жение конденсатора коммутирующего контура 5 пол рностью, указанной на фиг. 1. Одновре.менно по автотрансформаторной схеме в секции 14 наводитс  ЭДС с аналогичной пол рностью. ЭДС, наведенна  в секции 13, направлена встречно напр жению конденсатора коммутирующего контура 5, а в секции 14 - согласно .

0

ного наличием сопротивлени  нагрузки.

Включение тиристорного однополупериод- ного выпр мител  происходит синхронно с включением тиристоров 6 и 8 (фиг. 3, ток I.,s).

В режи.ме КЗ нагрузки индуктивность намагничивани  выходного трансформатора 12 оказываетс  зашунтированной. В последовательную цепь колебательного контура 5 включаютс  индуктивности рассе ни  об.мо5 ток трансформатора, которые значительно меньше индуктивности контура 5, в которой и накапливаютс  основные излишки реактивной энергии. Это приводит к тому, что диоды 7 и 9 не включаютс  в начальный .момент коммутации тиристоров 6 и 8. Сброс реактивной энергии происходит в основном через дополнительные диоды 10 иЧ 1 (фиг. 3, токи Ig, I,., ). Режим КЗ нагрузки характеризуетс  минимальным коэффициентом затухани  и  вл етс  наиболее благопри тным дл 

г работы инвертора.

При прохождении тока через тиристоры 6 и 8 в первичной обмотке по вл етс  посто нна  составл юща  этого тока, котора  вызывает подмагничивание сердечника 16 вы0

ходного трансформатора 12, а это ведет к увеличению его габаритной мощности. Поэтому дл  компенсации этой посто нной составл ющей выходной выпр митель выполнен тиристорным, однополупериодным, включение которого происходит синхронно с включением тиристоров 6 и 8. Дл  уменьшени  коммутационных перенапр жений на тиристоре выпр мител  17, вызванных индуктивностью выходного кабел , установлен обратный диод 19.

С целью уменьщени  массы и габаритов, а также индуктивности рассе ни  обмоток выходной трансформатор 12 выполнен в виде воздушного, причем секции 13 и 14 первичной обмотки изготовлены фольги, а вторична  обмотка - из композиционной фольги, где часть сечени  выполнена из меди, а друга  часть, т. е. сердечник 16 выполнена из ферромагнитного ма10

Регулирование сварочного тока осуществл етс  на фиксированной частоте 18 кГц при помощи тиристорного однополупериод- ного выпр мител . Высокочастотного звучани  дуги не прослушиваетс .

Снижение коммутационн ix потерь в тиристорах позвол ет подн ть КПД источника в среднем на 8%.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   I. Устройство дл  электродуговой сварки, содержащее входной выпр митель, фильтр, полумостовой инвертор с обратными диодами , выходной трансформатор с разделение медной 15 ной на две секции первичной обмоткой, концы которой включены последовательно с тиристорно-диодными парами инвертора, а к вторичной обмотке подключен выходной вы- нр митель и нагрузка в виде сварочной ду1 11.

   териала. Конструктивно обмотки трансфор- п отличающеес  тем, что, с целью уменьщени 

   матора свернуты в рулон с минимальным рассто нием между ними - на толщину диэлектрика , обеспечивающим необходимую электропрочность при рабочем положении.

   Предлагаема  конструкци  воздущного трансформатора позвол ет реализовать его преимущества в диапазонах частот от 5 кГц и выше.

   Сравнительный анализ провод т с макетом сварочного источника питани , вы25

   массы и габаритов, к общим точкам соединени  концов первичной обмотки выходного трансформатора и тиристорно-диодных пар подключены дополнительные диоды, образующие с обратными диодами тиристорно-диодных пар мост, диагональ посто нного тока которого подключена в обратном направлении к соответствующим положительному и отрицательному зажимам фильтра, а в диагональ переменного тока включены концы

   полненного по известной схеме, с выходным о первичной обмотки выходного трансформатрансформатором , выполненным на ферри- товых сердечниках, где параметры источника следующие: выходной ток 315 А и частота инвертировани  18 кГц. Известный инвертор состоит из четырех тиристоров типа ТЧ-125-10 и двух диодов типа ВЧ-160-10, выходной выпр митель из 12 диодов типа ВЧ-200-10, по три диода в плече моста, вес трансформатора составл ет 24 кг. Регулирование сварочного тока производ т частотным способом. При снижении частоты инвертировани  наблюдаетс  высокий уровень звучани  дуги, что вызывает необходимость установки дополнительного высокочастотного фильтра.

   Предлагаемое устройство содержит в ин35

   40

   тора, причем средн   точка первичной обмотки через последовательный коммутирующий LC-контур соединена с обшей точкой разделенного на две части конденсатора фильтра.
2. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что выходной выпр митель выполнен тиристорным , однополупериодным, а параллельно нагрузке подключен обратный диод.
3. 3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что выходной трансформатор выполнен в виде воздущного, причем первична  и вторична  обмотки располагаютс  на минимальном рассто нии одна относительно другой, на толщину диэлектрика, а обмотки выполнены из фольги, скрученной в рулон, первична 

   верторе два тиристора ТЧ-125-10, четыре 45 обмотка изготавливаетс  из медной фольги.

   диода ВЧ-160-10, выходной выпр мите ть состоит из щести тиристоров ТЧ-125-10 и трех диодов типа ВЧ-200, включенных параллельно . Вес трансформатора составл ет 16 кг.

   а вторична  - из композиционной фольги, где часть сечени  композиционной фольги выполн етс  из меди, а друга  часть - из ферромагнитного материала.

   Регулирование сварочного тока осуществл етс  на фиксированной частоте 18 кГц при помощи тиристорного однополупериод- ного выпр мител . Высокочастотного звучани  дуги не прослушиваетс .

   Снижение коммутационн ix потерь в тиристорах позвол ет подн ть КПД источника в среднем на 8%.

   Формула изобретени 

   отличающеес  тем, что, с целью уменьщени 

   массы и габаритов, к общим точкам соединени  концов первичной обмотки выходного трансформатора и тиристорно-диодных пар подключены дополнительные диоды, образующие с обратными диодами тиристорно-диодных пар мост, диагональ посто нного тока которого подключена в обратном направлении к соответствующим положительному и отрицательному зажимам фильтра, а в диагональ переменного тока включены концы

   о первичной обмотки выходного трансформа35

   40

   тора, причем средн   точка первичной обмотки через последовательный коммутирующий LC-контур соединена с обшей точкой разделенного на две части конденсатора фильтра.

   2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что выходной выпр митель выполнен тиристорным , однополупериодным, а параллельно нагрузке подключен обратный диод.

   3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что выходной трансформатор выполнен в виде воздущного, причем первична  и вторична  обмотки располагаютс  на минимальном рассто нии одна относительно другой, на толщину диэлектрика, а обмотки выполнены из фольги, скрученной в рулон, первична 

   а вторична  - из композиционной фольги, где часть сечени  композиционной фольги выполн етс  из меди, а друга  часть - из ферромагнитного материала.

   t

   f

   п.

   1L

   16

   Йт

   75

   Ю

   Ж 1/5

   т

   Л

   Фиг. г

   Уу1

   Уб

   Л

   /л

   ч

   Уб

   А

   yfl

   f

   V

   А

   -J