СВАРОЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК B23K9/06 

Изобретение относится к сварке, в частности к источникам питания для электрической дуговой сварки и может быть использовано для дуговой сварки на постоянном токе преимущественно при питании источника от однофазной сети переменного тока.

Известен источник инверторного типа для сварки на постоянном токе [1] который содержит сетевой выпрямитель, преобразователь инверторного типа с системой управления и выпрямитель сварочного тока.

Наиболее близким по техническому решению является источник для дуговой сварки [2]
Известный источник содержит сетевой выпрямитель, накопительный конденсатор, полумостовой последовательный инвертор, с рабочими конденсаторами и обратными диодами, сварочный трансформатор и выпрямитель сварочного тока.

Недостатком известного устройства является то, что при его питании от однофазной сети переменного тока он не позволяет обеспечить требуемую величину напряжения холостого хода без снижения номинального значения тока сварки.

Причина указанного недостатка состоит в том, что в известном устройстве максимальное значение напряжения холостого хода и номинальное значение тока сварки однозначно связаны между собой и обусловлены свойствами силового контура инвертора. При питании устройства от однофазной сети переменного тока напряжение на накопительном конденсаторе ограничивается амплитудным значением сетевого напряжения, что составляет около 300 В. При таком входном напряжении инвертора сложно получить токи сварки свыше 100 А при обеспечении величины напряжения холостого хода 70-75 В, необходимого для возбуждения сварочной дуги и обеспечения ее устойчивого горения (эластичности сварочной дуги).

Цель изобретения повышение качества сварки за счет расширения диапазона токов сварки и напряжения холостого хода при питании источника от однофазной сети переменного тока.

Цель достигается тем, что в известный источник для дуговой сварки дополнительно введены диод и конденсатор, причем анод дополнительно введенного диода соединен с положительным полюсом накопительного конденсатора, а катод соединен с положительным полюсом инвертора, при этом дополнительный конденсатор присоединен к полюсам питания последнего.

Указанное соединение накопительного конденсатора через дополнительный диод с дополнительным конденсатором, включенным на входе инвертора, исключает рекуперацию энергии через обратные диоды инвертора на накопительный конденсатор, а замыкает цепь рекуперации на дополнительно введенный конденсатор.

Величина емкости дополнительного конденсатора выбирается намного меньше емкости накопительного конденсатора и соизмерима с величиной емкости рабочих конденсаторов инвертора, в связи с чем рекуперация энергии в режиме холостого хода приводит к повышению напряжения на дополнительном конденсаторе и, соответственно, на входе инвертора.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема сварочного источника инверторного типа для дуговой сварки на постоянном токе; на фиг. 2 внешние характеристики.

Схема содержит сетевой выпрямитель 1, к входу которого присоединен накопительный конденсатор 2, дополнительный диод 3, дополнительный конденсатор 4, напряжение на котором является входным напряжением питания инвертора, рабочие конденсаторы 5 и 6. сварочный трансформатор 7, тиристоры 8 и 9, параллельно которым присоединены обратные диоды 10 и 11, выпрямитель сварочного тока 12, выход которого соединен с объектом сварки 13.

На фиг. 2 представлены зависимости напряжения на сварочной дуге от тока сварки для двух источников: для известного источника кривая I, для предлагаемого источника кривая II.

Источник работает следующим образом.

При подключении сетевого напряжения на конденсаторах 2 и 4 устанавливаются равные по величине напряжения, определяемые питающей сетью, а на рабочих конденсаторах 5 и 6, соответственно, напряжения равные половине напряжения на конденсаторе 4. При работе источника осуществляют поочередное включение тиристоров инвертора 8 и 9.

Пусть первоначально включается тиристор 8, в результате чего конденсатор 5 разряжается, а конденсатор 6 заряжается. Вследствие того, что добротность первичного контура сварочного трансформатора в режиме холостого хода больше единицы, конденсатор 6 заряжается до напряжения значительно большего, чем выходное напряжение выпрямителя 1.

Так как напряжение на конденсаторе 6 превышает напряжение на конденсаторе 4, через первичную обмотку сварочного трансформатора, диод 10 и дополнительный конденсатор 4 протекает обратный ток, в результате чего напряжение на дополнительном конденсаторе 4 возрастает.

Таким образом, перед началом следующего цикла работы напряжение на входе инвертора, т.е. напряжение на конденсаторе 4 больше напряжения, определяемого питающей сетью. Во втором цикле работы включают тиристор 9, и в инверторе происходят процессы, аналогичные вышеописанным.

При работе инвертора в номинальном режиме и в режиме короткого замыкания добротность силового контура уменьшается, уменьшается энергия, рекуперируемая на конденсатор 4, и напряжение на нем определяется в основном напряжением питающей сети.

Внешняя характеристика источника (фиг. 2, кривая II) показывает, что в режиме работы на холостом ходу и в режимах, близких к холостому ходу, имеется значительный подъем выходного напряжения источника.

Таким образом, увеличение напряжения холостого хода источника по сравнению с известным (фиг. 2) при прочих равных условиях и одинаковых параметрах сварочного трансформатора достигается за счет автоматического увеличения напряжения питания инвертора в режимах, близких к холостому ходу.

Использование: для дуговой сварки на постоянном токе при питании источника от однофазной сети переменного тока. Сущность изобретения: сварочный источник содержит сетевой выпрямитель 1, накопительный конденсатор 2, полумостовой последовательный инвертор с рабочими конденсаторами 5 и 6 и обратными диодами 10 и 11, сварочный трансформатор 7 и выпрямитель 12 сварочного тока, накопительный конденсатор 2 соединен с входом инвертора через диод 3 в проводящем направлении, а параллельно инвертору подключен дополнительный конденсатор 4. Использование источника позволяет получать токи сварки в диапазоне, достаточном для использования электродов диаметром 4 мм и получать напряжение холостого хода источника 70 - 75 В при его питании от однофазной сети переменного тока. 2 ил.

СВАРОЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий сетевой выпрямитель, подключенный к накопительному конденсатору, и полумостовой последовательный инвертор с рабочими конденсаторами и обратными диодами, сварочные трансформатор и выпрямитель, отличающийся тем, что в него введены дополнительный конденсатор и диод, анодом включенный к положительному полюсу конденсатора, а катодом - к положительному полюсу инвертора, дополнительный конденсатор подключен параллельно входам инвертора.