SU1530367A1 - Инверторный сварочный источник питани - 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 сварочного источника питани  за счет устранени  вли ни  параметров нагрузки в схеме инвертора на сварочный ток. Источник содержит выпр митель напр жени  промышленной сети, к которому подсоединен накопительный конденсатор, состо щий из двух последовательно включенных конденсаторов и полумостовой тиристорный последовательный резонансный инвертор с обратными диодами, состо щий из тиристоров, обратных диодов и последовательного коммутирующего колебательного контура. Контур соединен с общей точкой тиристоров и точкой соединени  первичной и дополнительной обмоток трансформатора соответственно. Выходы инвертора подключены к соответствующим управл ющим электродам тиристоров. При подключении источника питани  к сети и поочередной подаче управл ющих импульсов от блока управлени  на тиристоры по первичной обмотке трансформатора течет переменный ток, обусловленный колебательными циклами коммутирующего контура. Частота собственного резонанса колебательного контура инвертора во всех режимах работы остаетс  посто нной, что обеспечивает устойчивость тиристорного инвертора от внешних возмущений и помех. 2 ил.

Description

О1

о:

И1(1бре1ение относитс  к электротехнике , ii частности к статическим преобразовате- ;1 м электрической энергии, и может быть пспользпвано дл  электродуговой сварки посто нным током.

11,ел1,ю изобретентт   вл етс  повыщепие на.1ежл{огти работы сварочного источника 1П тапи  ui счет устранени  вли ни  параметров нагрузки в с.хеме инвертора на сва- ючный ток.

На фиг. 1 изображена структурна  схема инве)торно1Ч) сварочного источн 1ка ini- тани ; на фиг. 2 - временна  диаграмма тока iic в коммутирующем колебате, 1ьном контуре инвертора в режиме сварки.

Инверто)Н1);й сварочньп ncioMhiiK niiia- ни  содержит ныир мите.и, 1 ишцшжени  npoMbnn. iennoii сети i(|uii. 1), к м то|1:ли пара;ктельно по.тсоединепы na.-.inin /с п.н ьп конденсатор, сосю щип ii.i дну.х noiMe юна тельно вк.Т1Оче))Ных конденсаюрии 2 и 3. и no. iyмостовой тирнсто)ньп 1 после;-. ina KMI, ны1т резонансн,1Й иинер тор 4 с пбр;:; IILIMH диодами, состо нии из тирп.то)о15 5 и 6. обратных диодов 7 и 8 и последпнатсльном) i-.. MM ути рующе1 о ко.теба ixMbnoi o Koniyfia 9. один коней которого сое.тиисп с обпк и гкч кой тиристоров 5 и 6 )тора 4, а .ipyion - с общей точкой nepiuinnon и .юпо.шитгльпой обмоток гра)1сфо()ма тора И), нключеппых

о: о:

между собой последовательно в согласном направлении. При этом второй конец первичной обмотки трансформатора 10 подключен к общей точке конденсаторов 2 и 3 накопительного конденсатора, а второй конец дополнительной обмотки трансформатора 10 через свою пару обратных диодов 11 и 12 соответственно соединен с положительным и отрицательным выходами выпр мител  I напр жени  промып1ленной сети. Вторична  обмотка трансформатора 10 через выпр митель 13 сварочного тока подключена к батарее конденсаторов 14 и через реактор 15 - к нагрузке 16. При этом вы.ход выпр мител  1 напр жени  промыгпленной сети соединен с входом обратной св зи по напр жению блока управлени  инвертором 17. а выходы юследнего подключены к соответствую щим управл ющим электродам тпристоров 5 и 6 инвертора 4.

Инверторный сварочный источник питани  работает следующим образом.

При подключении источника питани  к сети и поочередной подаче унравл ющих импульсов от блока управлени  инвертором 17 на тиристоры 5 и 6 инвертора 4, по первичной обмотке трансформатора 10 погечет переменный ток, обусловленный колебательными циклами коммутирующего колебательного контура 9 (фиг. 2). В св зи с тем, что поток рассе ни  трансформатора 10 минимален , а емкость конденсаторов 2 и 3 и емкость батареи конденсаторов 14 на.много больще емкости конденсатора коммутирующего колебательного контура 9, то ксхтеба тельный процесс практически определ етс  только параметрами колебательпою контура 9. Следовательно, собственна  )езона11с- на  частота колебательной цепи и ее добротность посто нны. Инвертор работает в режиме прерывистого тока нагрузки с посто нной паузой t, между соседними колебательными циклами коммутирующего колебательного контура 9 (фиг.2). Величина паузы t, определ етс  частотой следовани  управл ющих импульсов блока управлепи  инвертором 17. заданной внутренним генератором последнего (не показан).

После нескольких циклов колебательного процесса по мере зар да практически посто нным по средней величине током напр жение на батарее конденсаторов 14 возрастает до уровн  зажигани  дуги на нагрузке 16, и если при этом дуговой промежуток ионизирован , например, осцилл тором (не показан ), то дуга зажигаетс  и по цепи на|-руз- ки через реактор-ограничитель 15 тока протекает ток сварки, вследствие 4ei-o дальней- щий зар д конденсаторной батареи 14 прекращаетс , а напр жение на ней определ етс  падением напр женп  на ду овом промежутке нагрузки 16. В режиме сварки амплитуда суммарног О напр жени  на первич

0

ной и дополнительной обмотках трансформатора 10 меньше, чем равные между собой напр жени  на каждом из конденсаторов 2 и 3, из-за чего обратные диоды 11 и 12 остаютс  запертыми и в работе не участвуют, при этом установивщийс  средний ток сварки практически стабилен, мало зависит от величины напр жени  на дуге нагрузки 16 и определ етс  лищь величиной паузы ii .между ко.тебательными циклами инвертора (фиг. 2) и напр жением на выходе выпр мител  1 напр жени  промыщленной сети (фиг. 1).

Если при включении источника питани  сварочна  дуга на нагрузке 16 не зажигаетс  или в процессе сварки она оборвалась, то процесс зар да батареи конденсаторов 14 продолжаетс  до напр жени  холостого хода , при котором обратные диоды 7 и 8 инвертора еще включаютс .

В режиме холостого хода суммарное напр жение на первичной и допатнительной обмотках трансформатора 10 становитс  больще , чем напр жение на каждом из кон.аен- саторов 2 и 3. благодар  чему в зависимости от измен юпхейс  пол рности этс  О напр жени  обратные диоды 11 и 12 поочередно пропускают ток рекуперации, возвраща  всю энергию, потребл емую инвертором 4 (за иск.1ючением энергии потерь в паразитных сопротивлени х схемы), и конденсаторы 2 и 3. При зажигании дуги на нагрузке 16 в этом режиме напр жение на батарее конденсаторов 14 падает до уровн  напр жени  дуги, ток рекуперации обратных диодоБ 11 и 12 падает до нул  и источник 1П1тани  с режима холостого хода автоматически переходит в режим сварки.

При колебани х напр жени  1итаюп1ей сети нрогюрциональгю повышаетс  или понижаетс  напр жение на входе обратной св зи по напр жению блока управлени  инвертором 17, в зависимости от чего соответственно понижаетс  или повыщаетс  частота управл ющих импульсов на выходе последнего , что увеличиваетс  или уменьшает врем  паузы t, (фиг. 2) между соседними колебательными циклами ком.мутирующего коле- 5 бательного контура 9, поддержива  тем самым , посто нным среднее значение тока сварки.

5

0

5

0

50

55

По сравнению с прототипом применение инверторного сварочного источника 1тта- ни  фи стабильном установленном токе сварки, не завис щем от параметров нагрузки и практически полной си.мметричной загрузке силовых элементов схемы, характеризуетс  повьппенной надежностью за счет достижени  устойчивости тиристорного инвертора от внешних возмущений и помех. Это дает возможность обеспечить его работу сравнительно простой с.хемой управлени  без сложных обратных св зей по цепи на

грузки. Помимо указанных достоинств схема источника облегчает его эксплуатацию. Частота собственного резонанса колебательного контура инвертора во всех режимах работы остаетс  посто нной, а минималь ное врем , предоставленное дл  восстановлени  запирающих свойств тиристоров, равно половине периода этой частоты, что обеспечивает работоспособность инвертора на .максимальных частотах преобразовани , верхний предел которой практически ограничиваетс  коммутационными способност ми использованных в нем силовых элементов . Это обсто тельство обеспечивает минимальные габаритные размеры, вес, и низкую себестои.мость источника питани , а также позвол ет сердечник понижающего трансформатора инвертора вместо дорогосто щей тонколистовой электротехнической стали изготовить из дещевых магнитом г- ких ферритов, что резко снижает потери электроэнергии в сердечнике на вихревые ГОКИ, предотвращает его разогрев и повышает КПД устройства в целом.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Инверторный сварочный источник питани , содержаш,ий выпр митель напр жени  П1)( тленной сети и подк тючеиные к нему пара.икмьно дгза 1ОС, 1едователы1О соединенных киндехсатора и полумостовой тирист(.)р- ный последовательный резонансный инвер

   тор. состо щий из двух пос.И ЛП:); гольно соединенных тиристоров. правлиюшис з.юктро- ды которых подключены к выходам б.юка управлени  указанным инвертором, а также трансформатор с включенными последовательно и согласно первичной и дополнительной обмотками, причем свободный конец последней через первую пару обратных диодов подсоединен к выходам выпр мител  напр жени  промыщленной сети, а вторична  обмотка трансформатора подключена к выпр мителю сварочного тока, причем второй конец первичной обмотки трансформатора подключен к общей точке кон;,енсагоров. отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности в работе источника, он снабжен батареей конденсаторов и реактором, а полумостовой тиристорный последовательный резонансный инвертор снабжен включенной встречно-параллельно с тиристорами указанного инвертора второй парой обратных диодов и последовательным коммутирующим колебательным контуром, один конец которого соединен с общей точкой тиристоров инвертора, а второй - с обпаей точкой первичной и дополнительной обмоток трансформатора, при этом выпр митель сварочного тока подключен к батарее конденсаторов и через реактор - к нагрузке, а выход выпр мител  напр жени  npoMbiuj- леиной сети соединен с входом обратной св зи по напр жению блока управлени  иивер- гором.

   Фиг.

   vy

   r

   фиг. Z