SU1489934A1 - Инверторный источник посто нного тока дл дуговой сварки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к статическим преобразовател м электрической энергии, и может быть использовано дл  электродуговой сварки посто нным током. Цель изобретени  - повышение надежности работы сварочного источника питани . Инверторный источник содержит последовательно соединенные высоковольтный выпр митель сетевого трехфазного напр жени , фильтр и последовательный тиристорный мостовой резонансный инвертор с системой управлени . В диагональ переменного тока инвертора последовательно с коммутирующим колебательным контуром включена первична  обмотка трансформатора, вторична  обмотка которого через низковольтный выпр митель соединена с балластным резистором, с батареей конденсаторов и через фильтр-реактор - с нагрузкой. Выходное напр жение сварочного источника при холостом ходе имеет низкочастотную переменную составл ющую. Инвертор в источнике питани  при сварке работает с паузами между соседними колебательными циклами, что повышает надежность его в работе. Сварочный источник питани  обладает стабильными выходными параметрами, не завис щими от параметров нагрузки. Это облегчает его эксплуатацию с минимальным расходом электроэнергии в режиме холостого хода. 2 ил.

Description

следовательно соединенные высоковольг тный выпр митель 1 сетевого трехфазного напр жени , фильтр 2 и последовательный тиристорный мостовой резонансный инвертор 3, составленный из тиристоров 4-7 и обратных диодов 8- 11« В диагональ переменного тока инвертора 3 последовательно с коммутирующим колебательным контуром 12 включена первична  обмотка трансформатора 13, вторична  обмотка которого через низковольтный выпр митель 14 сое-динена с балластным резистором 15, батареей конденсаторов 16, входами электронных реле 17.и 18 напр жени  и через фильтр 19, представл ющий собой реактор, с нагрузкой 20. Между

катодами тиристоров 6 и 7 и отрицательной шиной питани  инвертора 3 раздельно включены электронные реле 21 и 22 тока, выходы которых присоединены к входам схемы ИЛИ 23 и соответственно к S- и R-входам RS-триг- гера 24, Q- и Q-выходы которого через свои формирователи 25 и 26 задержанного импульса подключены к первым входам схем И 27 и 28, а выходы последних через соответствующие усилители 29 и 30 импульсов подключены к управл ющим электродам тиристоров 4, 7 и 5, 6 соответственно. Пр мой выход электронного реле 17 напр жени  и инверсный выход электронного реле 18 напр лсени  подключены соответственно к S- и R-входам RS-триггера 31 выход Q кот орого, в свою очередь, подсоединен к первому входу схемы ИЛИ 32, а инверсный выкод последней

489934.тронных реле тока 21 и 22 соответственно , на диаграмме 41 - напр жение на выходе триггера 24, на диаграммах

е 42, И 43 - напр жени  на выходах формирователей 25 и 26 , задержанного импульса соответственно, на диаграмме 44 - напр жение на выходе схемы ИЛИ 23, на диаграмме 45 - напр жение на

10 выходе одновибратора 36, на диаграмме 46 - импульсы на выходе формировател  33 импульсов, на диаграмме 47 - напр жение на выходе сварочного источника при холостом ходе.

15 Инверторный 1,сточник посто нного тока дл  дуговой сварки, работает следующим образом.

. При йодключении источника к сети по вл етс  напр жение питани  систе20 -МЫ управлени  (источншс питани  не показан. В исходном состо нии пусковым устройством 35 вырабатываетс  сигнал О, которым запрещаетс  прохождение через схемы И 27 и 28 им25 пульсов управлени . На выходе источника 37.опорного напр жени , вручную или автоматически устанавливаетс  напр жение , максимальному значению которого соответствует максимальный ток

30 сварки и минимальное врем  продолжи- теЛ Ьности импульса, генерируемого од- новибратором 36, равное половине периода резонансной частоты колебательного контура инвертора 3

Так как на зажимах батарей конден35

.саторов 16 напр жение отсутствует, то на выходе электронного реле 17 напр жени  присутствует сигнал О, а на инверсном выходе электронного реле 18

через формирователь 33 импульсов сое-дд напр жени  - сигнал 1, благод.ар 

динен с вторыми входами схем И 27 и 28, к третьим входам котррых и входу .. формировател  34 импульсов подключено своим выходом пусковое устройство 35.

Инверсный выход, схемы ИЛИ 23 подключен к первому запускаюп1;ему входу одновибратора 36, к второму управл ющему входу которого подсоединен своим выходом источник 37 пр жени 

тора 36 соединен с вторым входом схемы ИЛИ 32, к третьему входу которой подключен выход формировател  34 импульсов .

На диаграмме 38 (фиг.2) представлено изменение тока первичной обмотки трансформатора 13, на диаграммах 39 и 40 - напр жени  на выходах элек45

опорного на- При этом вьпсод одновибра55

чему происход т сброс RS-триггера 3

RS-триггер 24 может находитьс  в любом состо нии. Если, например на выходе Q присутствует сигнал 1, т он через формирователь 25 задержанн го импульса поступает на первьй вхо схемы И 27.

При ручном или автоматическом пуске на вьгходе пускового устройства 35 по вл етс  сигнал 1, под во действием которого формирователем 3 импульсов формируетс  положительный импульс определенной длительности. При прохождении этого импульса чере схему.ИЛИ 32 на ее инверсном выходе и, следовательно, на входе формиров тел  33 импульсов по вл етс  сигнал О, а в конде импульса - 1, при котором последним на своем выходе

5

5

чему происход т сброс RS-триггера 31.

RS-триггер 24 может находитьс  в любом состо нии. Если, например на выходе Q присутствует сигнал 1, то он через формирователь 25 задержанного импульса поступает на первьй вход схемы И 27.

При ручном или автоматическом пуске на вьгходе пускового устройства 35 по вл етс  сигнал 1, под воздействием которого формирователем 34 импульсов формируетс  положительный импульс определенной длительности. При прохождении этого импульса через схему.ИЛИ 32 на ее инверсном выходе и, следовательно, на входе формировател  33 импульсов по вл етс  сигнал О, а в конде импульса - 1, при котором последним на своем выходе

формируетс  положительный игольчатый импульс, который через схему И 27 и усилитель 29 импульсов подаетс  на управл юише электроды тиристоров 4 и 7, отпира  их.

По электронному реле 22 тока начи- . нает протекать возрастающий ток полуволны синусоиды коммутирующего колебательного контура 12. В св зи с тем, Q что поток рассе ни  трансформатора 13 минимален, а емкость батарей конденсаторов намного больше емкости конденсатора коммутирующего колебательэлектроды тиристоров 5 и 6, тем самым отпира  их. Процессы в схеме повтор ютс  в той же последовательности , как и ранее, с той лишь разницей что в работе теперь участвует электронное -реле 21 тока, возвращающее RS-триггер 24 в исходное состо ние, при этом задержка переднего фронта сигнала 1 с выхода Q последнего осуществл етс  формирователем 25 задержанного импульса, а в конце полупериода колебательного процесса вклю чаютс  обратные диоды.9 и 10. Таким

ного контура 12, практически колеба- 15 образом инвертор 3 работает при потел ьныи процесс определ етс  -только параметрами этого колебательного контура .

При достижении полуволной тока порога срабатывани  электронного реле 20 22 тока на его выходе по вл етс  сигнал 1 (фиг.2), которым через R-вход

Ир еле нескольких циклов рассмотренного автоколебательного процесса по мере зар да напр жение на батарее конденсаторов 16 возрастает до уровн  зажигани  дуги на нагру зке 20, и если при этом дуговой промежуток ионизирован , например, осцилл тором (не показан), то дуга зажигаетс  и

измен етс  состо ни  RS-триггера 24. С вьпсода Q последнего сигнал 1 через формирователь 26 задержанного им- 25 по цепи нагрузки через фильтр-реак- пульса с задержкой переднего фронта °Р 9 протекает ток сварки, вследст

подаетс  на первый вход схемы И 28, причем врем  задержки больше длительности игольчатого импульса на выходе формировател  33 импульсов, но мень- ше периода резонансной частоты инвертора . При этом сигнал О с выхода Q RS-триггера 24 через формирователь 25 задержанного импульса без задержки подаетс  на первый вход схемы И 27, а с инверсного выхода схемы ИЛИ на запускающий вход одновибратора 36 подаетс  сигнал О, подготавливающий его работу.

. Далее за счет колебательного про- цесса ток в коммутирующем колебательном контуре 12, достигнув максимума, спадает к нулю, после чего включаютс  обратные диоды 8 и 11. На выходе электронного реле 22 тока по вл етс  сигнал О, вследствие чего с инверсного выхода схемы ИЛИ 23 на управл ющий вход одновибратора 36 подаетс  сигнал 1, генериру  на своем выходе положительньй импульс. При прохожде- НИИ этого импульса через схему ИЛИ 32 на ее инверсном выходе,и, следовательно , на входе формировател  33 импульсов по вл етс  сигнал О, а в конце импульса - 1, при котором по- следний на сво;ем выходе формирует положительный игольчатый импульс, который через схему И 28 и усилитель 30 импульсов подаетс  на управл ющие

й

1489934

электроды тиристоров 5 и 6, тем самым отпира  их. Процессы в схеме повтор ютс  в той же последовательности , как и ранее, с той лишь разницей что в работе теперь участвует электронное -реле 21 тока, возвращающее RS-триггер 24 в исходное состо ние, при этом задержка переднего фронта сигнала 1 с выхода Q последнего осуществл етс  формирователем 25 задержанного импульса, а в конце полупериода колебательного процесса включаютс  обратные диоды.9 и 10. Таким

сто нной частоте преобразовани .

Ир еле нескольких циклов рассмотренного автоколебательного процесса по мере зар да напр жение на батарее конденсаторов 16 возрастает до уровн  зажигани  дуги на нагру зке 20, и если при этом дуговой промежуток ионизирован , например, осцилл тором (не показан), то дуга зажигаетс  и

по цепи нагрузки через фильтр-реак- °Р 9 протекает ток сварки, вследстпо цепи нагрузки через фильтр-реак- °Р 9 протекает ток сварки, вследст

вие чего дальнейший разр д конденсаторной батареи 16 прекращаетс .

Величина тока сварки .определ етс  средним током на выходе низковольтного вьтр мител  14, который, в свою очередь, зависит от продолжительности паузы t между двум  соседними колебательными циклами коммутирующего колебательного контура 12 (фиг.2). Величина паузы определ етс  длительностью импульса, генерируемого одно- вибратором 36, и может колебатьс  от нул  до максимального значени , которому соответствует минимальный сва- рочньаЧ ток..

Если в процессе зар да конденсаторных батарей 16 сварочна  дуга на нагрузке 20 не зажигаетс , то процесс зар да продолжаетс  до напр жени  холостого хода и устройство вводитс  в режим холостого хода, при котором срабатывают электронные реле 17 и 18 напр жени . Уровень срабатывани  первого из них соответствует тому максимальному значению напр жени  зар да конденсаторных батарей 16, при котором обратные диоды 8, 11 или 9, 10 еще включаютс , а уровень срабатывани  второго меньше этого значени  минимум на величину приращени  напр жени  на батарее конденсаторов 16 при одном колебательном

цикле коммутирующего колебательного контура 12.

При срабатывании электронного реле

18 напр жени  с его инверсного в.ко- да на R-вход RS-триггера 31 подаетс  сигнал О, а минимум через один колебательный цикл инвертора 3 срабатывает электронное реле 17 напр жени  и по вившийс  сигнал 1 на его БЫХО-JO де через S-вход измен ет состо ние

RS-триггера 31, при котором на его. выходе Q по вл етс  сигнал 1, который подаетс  на первьй вход схемы

ИЛИ 32, тем самым блокиру  прохожде- 5 завис щими от параметров нагрузки,

Ч ние через него импульса, генерируемого одновибратором 36, С этого момента на входе формировател  33 импульсов посто нно присутствует сигнал О, в св зи с чем процесс автогенерации инвертора 3 на высокой частоте прерываетс . При этом батаре  конденсаторов 16 разр жаетс  на балластном резисторе 15, вследствие чего отключаетс  электронное реле 17 напр жени , а через промежуток времени электронное реле 18, причем На инверсном выходе электронного реле 18 напр жени  по вл етс  сигнал 1, который через R-вход сбрасьша- ет RS-триггер- 31 , при этом сигнал О с выхода Q последнего через схему ИЛИ 32 инвертируетс  и в виде сигна- ,ла 1 подаетс  на вход формировател  33 импульсов. На выходе последнего формируетс  игольчатый импульс, который в зависимости от состо ни  RS-триггера 24 через схему И 27 или И 28 открывает очередную пару тиристоров инвертора 3. Таким образом, . происходит подзар д батарейвконденса торов 16, в процессе которого оп ть срабатывает электронное реле 18 напр жени  и затем электронное реле 17 и процессы в схеме повтор ютс  в описанной вьше последовательности. Выходное напр жение сварочного источника при холостом ходе имеет низкочастотную переменную составл кщую в форме обратной, пилы (фиг.2). В этом режиме. при возбуждении сварочной дуги напр жение на батарее конденсаторов 16--резко падает, электронные реле 17 и 18 напр жени  отключаютс  и инвертор 3 автоматически переходит на высокочастотный, режим работы источника тока.

I .При ручном или автоматическом выключении на выходе пускового устройства 35 по вл етс  сигнал О, запрещающий прохождение управл ющих импульсов через схемы И 27 и 28, в св зи .с чем работа инвертора 3 перерываетс , накопленна  энерги  в батарее конденсаторов 16 разр жаетс  через балластный резистор 15 и схема прихо- .дит в исходное состо ние.

По сравнению с прототипом предлагаемый источник посто нного тока дл  дуговой сварки характеризуетс  повышенной надежностью, а именно более стабильными выходными параметрами, не

0

5

0

5

0

5

0

5

что облегчает его эксплуатацию, минимальным расходом электроэнергии в режиме холостого хода, что повышает его экономичность, более высокой частотой работы инвертора, что обеспечивает его меньшие габаритные размеры, вес и низкую себестоимость. ;.Кроме того, при высоких частотах преобразовани  сердечник понижающего трансформатора инвертора вместо дорогосто щей тонколистовой электротехнической стали можно, изготовить из дешевых твердых ферритов. Такой трансформатор позвол ет резко снизить потери энергии в сердечнике на вихревые токи и предотвратить его разогрев.

Фор мула изобретени 

Инверторный источник посто нного тока дл  дуговой еварки,содержащий последовательно соединенные высоковольтный выпр митель, первый фильтр и последовательный тиристорный резонансный инвертор, а также трансформатор , вторична  обмотка которого че- ,рез низковольтный выпр митель и второй фильтр со.единена с нагрузкой, систему управлени  инвертором, содержащую два RS-триггера, источник опорного напр жени , пусковое устройство, две схемы И, две схемы ИЛИ и два усилител  импульсов, отли-чаю- щ и и с   тем, что, с целью noBbmiE ни  надежности работы источника, он снабжен батареей конденсаторов и балластным резистором, а система управлени  инвертором снабжена двум  электронными реле напр жени , двум  формировател ми импульсов, одновибратором , двум  формировател ми за,цержан- ного импульса и двум  электронными реле тока, при этом второй фильтр представл ет собой реактор, последоФиг . /

Редактор А.Лежнина

Составитель В.Пучинский

Техред Л.Сердюкова Корректор В. Гирн к

Заказ 3621/18

Тираж 894

ВНИИПИ Государственн(5го комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

/Л

0uz.2

Подписное

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Инверторный источник постоянного тока для дуговой сварки,содержащий последовательно соединенные высоковольтный выпрямитель, первый фильтр и последовательный тиристорный резонансный инвертор, а также трансформатор, вторичная обмотка которого через низковольтный выпрямитель и второй фильтр соединена с нагрузкой, систему управления инвертором, содержащую два RS-триггера, источник опорного напряжения, пусковое устройство, две схемы И, две схемы ИЛИ и два усилителя импульсов, отличающий с я тем, что, с целью повышения надежности работы источника, он снабжен батареей конденсаторов и балластным резистором, а система управления инвертором снабжена двумя электронными реле напряжения, двумя формирователями импульсов, одновибратором, двумя формирователями здцержанного импульса и двумя электронными реле тока, при этом второй фильтр представляет собой реактор, последо

   IQ вательный тиристорный резонансный инвертор мостового типа, в диагональ переменного тока которого последовательно с коммутирующим колебательным $ контуром включена первичная обмотка трансформатора, причем каждое электронное реле тока включено последовательно между катодом .соответствующего тиристора мостового инвертора и ц его отрицательной шиной питания, а выход каждого электронного реле тока подключен соответственно к первому и второму входам первой схемы ИЛИ и S- и_К-входам первого RS-триггера, Q и Q выходы которого через свои первый и второй формирователи задержанного импульса подключены соответственно к первым входам первой и второй схем И, выходы каждой из которых 2( через свои первый и второй усилители импульсов подключены к соответствующим управляющим электродам тиристоров инвертора, при этом к выходу низковольтного выпрямителя параллельно 2‘ подключены балластный резистор и ба тарея конденсаторов, а также входы первого и второго . электронных реле напряжения, выходы которых, прямой первого и инверсный второго, подсоединены соответственно к S- и R-входам второго RS-триггера, выход Q которого, в свою очередь, подключен к первому входу второй схемы ИЛИ, а инверсный вьгход последней через первый формирователь импульсов присоединен к вторым входам первой и второй схем И, к третьим входам которых и входу второго формирователя импульсов подключено своим выходом пусковое устройство, при этом инверсный выход первой схемы ИЛИ подключен к первому, запускающему,входу одновибратора, к' второму, управляющему, входу которого подсоединен своим выходом источник опорного напряжения, а выход одновибратора соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ, к третьему вхо ду которой подключен выход второго формирователя импуль сов .

   Фиг. 1

   Составитель В.Пучинский Редактор А.Лежнина Техред Л.Сердюкова ' Корректор В. Гирняк Заказ 3621/18 Тираж 894 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

   113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101