РЕГУЛИРУЕМЫЙ СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ИЗАКСОНА Российский патент 1996 года по МПК H02M5/12 H01F38/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к сварочным источникам питания, и может быть использовано для сварочных работ в различных отраслях промышленности.

Известны сварочные трансформаторы ТС [1] регулирование тока в которых осуществляется перемещением вторичной обмотки при вращении ходового винта, проходящего через верхнее ярмо. В аппарате СТН (там же) при перемещении подвижного пакета в верхней горизонтальной части магнитопровода образуется зазор, изменением величины которого достигается регулирование индуктивного сопротивления вторичной цепи трансформатора, и соответственно, величины сварочного тока. Указанные устройства имеют следующий недостаток: регулятор изменяет ток на выходе, а это значит, что от аппарата может работать только один сварщик. Поскольку эти аппараты рассчитаны на режимы сварки-резки, т.е. на ток не менее 300 А, а основной режим сварки 120-150 А, то загрузка аппарата составит не более 50% Для одновременной работы двух сварщиков необходимо на аппарате устанавливать максимальный ток, а на его выходе ставить балластные реостаты, которыми каждый сварщик регулирует ток сварки. Эти реостаты расходуют бесполезно много электроэнергии. Кроме того, устройство регулирования сварочного тока в аппарате усложняет конструкцию, невозможно обеспечить высокое качество сварочного шва, так как сварка ведется переменным током.

Известны выпускаемые промышленностью сварочные выпрямители [2] которые содержат сварочный трансформатор и тиристорные выпрямители. Эти аппараты обеспечивают высокое качество сварного соединения, так как сварка осуществляется постоянным током. Сварочные выпрямители обладают такими же недостатками: регулирование тока на выходе предусматривает работу одного сварщика, основной режим сварочный обеспечивает лишь часть мощности трансформатора, снижая КПД до 50% и менее, т.е. чем выше мощность трансформатора, тем ниже КПД, выпрямители содержат сложную схему управления.

Наиболее близкий (по технической сущности) к предлагаемому решению является регулируемый трансформатор для сварки [3] содержащий магнитопровод с расположенными на нем концентрическими двумя катушками первичной обмотки и двумя катушками вторичной обмотки, управляющий ключ, снабженный схемой регулирования. Достоинство известного устройства это замена сложного механического регулятора тока на управляемый ключ со схемой регулирования. Недостатки это невозможность получения качества сварного соединения, невозможность без дополнительных средств одновременной работы двух сварщиков, отсутствие достаточной глубины регулирования сварочного тока вследствие использования части фиксированной обмотки и части регулируемой обмотки.

В основу настоящего предложения положена задача расширить функциональные возможности трансформатора, которые бы позволяли одновременную работу 2-х сварщиков без дополнительной силовой коммутации, большую глубину регулирования, высокое качество сварочного процесса.

Для достижения такого результата в регулируемом сварочном трансформаторе, содержащем магнитопровод с первичной и двумя вторичными обмотками с блоком управления, согласно предложенному решению вторичная обмотка выполнена из двух независимых обмоток, соединенных встречно-последовательно или согласно-последовательно, к выходам которых подключен упомянутый блок управления, который содержит два регулирующих элемента, причем, каждый выполнен в виде двух встречно-параллельно включенных тиристоров и фазоимпульсной схемы с раздельным управлением по каждому тиристору, при этом к регулирующим элементам подключен блок переключения направления включения регулирующего элемента, а на выходе одного регулирующего элемента включен дроссель.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь. Особенностью предложения является то, что от одного трансформатора обеспечивается два автономных источника переменного тока с раздельным регулированием или один суммарный или постоянный ток. Для достижения такого технического результата необходима следующая совокупность отличительных признаков:
выполнение вторичной обмотки из двух независимых обмоток;
соединение их встречно-параллельно или согласно-последовательно;
выполнение блока управления в виде двух регулирующих элементов и фазоимпульсных схем с возможностью раздельного управления по каждому тиристору;
подключение к регулирующим элементам блока переключения направления включения регулирующего элемента.

Исключение из указанной совокупности отличительных признаков хотя бы одного (любого) признака не обеспечивает получение нового качества двух автономных источников, или одного суммарного, или постоянного тока.

Это новое качество проявляется в техническом эффекте возможности работать автономно двум сварщикам на сборке, сварке, одному сварщику на сварке-резке с глубоким регулированием величины тока, работать на сварке высококачественным швом (используя постоянный ток). Все эти возможности обеспечиваются одним аппаратом.

Предлагаемое решение неизвестно из уровня техники и поэтому оно является новым.

Предлагаемое решение имеет изобретательский уровень, так как описанное устройство не следует из уровня техники.

Предлагаемое решение промышленно применимо, так как оно предназначено для использования в промышленности.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Регулируемый сварочный трансформатор состоит из магнитопровода с первичной и вторичной обмотками, причем вторичная выполнена из двух независимых обмоток с выводами 1,2,3,4, которые могут подключаться встречно-последовательно или согласно-последовательно к входам 5,6 регулирующих элементов 7,8, имеющим свои фазоимпульсные схемы 9 и 10 соответственно. Упомянутые схемы управления 9,10 предназначены для управления тиристорами 11,13 и 12,14, включенными встречно-параллельно. Схема управления 9 управляет тиристорами 11,13 или одним из них, а схема 10 соответственно тиристорами 12,14 или одним из них. Для обеспечения питания постоянным током к схемам 9,10 подключен блок 15 переключения направления включения регулирующего элемента. Таким образом, при работе на переменном токе схема 9 управляет одновременно тиристорами 11,13, а схема 10 соответственно тиристорами 12, 14. При работе на постоянном токе схемы управления 9,10 при помощи блока 15 управляют только одним из двух тиристоров, например, 11,12 элементов 7,8 соответственно или тиристорами 13,14. Описанные регулирующие элементы 7,8 имеют выводы 16 и 17 для подключения сварочных постов "А" и "Б". К одному из выводов, например 16, подключен дроссель 18.

Регулируемый сварочный трансформатор работает следующим образом.

Поскольку регулируемый сварочный трансформатор может работать в трех режимах, его исходное положениe: контакты 1,2,3,4,5,6,16 и 17 разомкнуты. Необходимо выбрать режим работы, в соответствии с которым сделать подключения. Рассмотрим каждый из режимов.

а) Работа аппарата в режиме "Два независимых сварочных поста "А" и "Б" номинальной мощности". Замыкаются контакты 1-3, 2-5, 4-6, т.е. встречно-последовательно подключаются две независимые вторичные обмотки. К посту "А" подключается один сварщик, к посту "Б" второй. В блоке 15 необходимо включить режим "Работа переменным током", на первичную обмотку подать напряжение питания. Каждый сварщик устанавливает в блоках 9, 10 необходимый ему сварочный ток и выполняет сварочные работы. В этом режиме работают все тиристоры 11, 12, 13,14. Таким образом достигается полная загрузка трансформатора, обеспечивается работа двух сварщиков, т.е. значительно повышается производительность.

б) Работа в режиме "Один аппарат повышенной мощности". Остаются замкнутыми упомянутые выше контакты, т.е. осуществляется параллельное включение независимых вторичных обмоток, но замыкаются выходы 16, 17 регулирующих элементов 7,8. Поскольку по вторичным обмоткам протекает ток, направленный по стрелкам (см.схему), т.е. однонаправленно, ток на выходе суммируется. При этом 50% его величины устанавливается и регулируется в блоке управления 9, а 50% в блоке 10, чем достигается большая глубина регулирования. В этом режиме работают все тиристоры: 11,12,13,14. Источник питания обеспечивает режим работы "Сварка-резка". Работа осуществляется от поста "Б".

в) Работа в режиме "Сварочный выпрямитель" для выполнения сварочных швов высокого качества и обеспечения сварочного процесса, который невозможен при сварке переменным током. Замыкают контакты 1-5,2-3,4-6,16-17. Этим образуют согласно-последовательное соединение вторичных обмоток со средним выводом на массу. Ток протекает от вывода 1 к выводу 4 или наоборот. Подключением к каждому плечу обмотки по одному полупроводнику, имея возможность выбора подключения полярности полупроводников, т.е. например, к выводам 1,4 аноды тиристоров 11,12 или катоды тиристоров 13,14 достигают свойств реверсивного выпрямителя. Таким образом, без дополнительных коммутаций, используя имеющиеся регуляторы переменного сварочного тока получаем реверсивный регулируемый выпрямитель постоянного тока. Блоком 15 переключения направления включают режим "Работа постоянным током", устанавливают (здесь же) необходимый ток сварки. При включении режима есть выбор подачи на массу "минуса" или "плюса" потенциала. В первом случае работают тиристоры 11,12, во втором 13,14. При работе в описанном режиме сварщик подключается с поста "А", так как в эту цепь включен дроссель 18 для повышения качества выпрямленного постоянного тока.

Таким образом, предлагаемый регулируемый сварочный трансформатор благодаря выполнению вторичной обмотки из двух независимых, включаемых встречно-последовательно или согласно-последовательно, выполнению регулирующих элементов фазо-импульсными схемами с раздельным управлением каждого тиристора и подключению к ним блока переключения направления достигается многократное расширение функциональных возможностей аппарата без его удорожания, а главное, повышается КПД, эксплуатационные удобства.

Изобретение предназначено для питания сварочного аппарата переменным и постоянным током. Сущность изобретения: регулируемый сварочный трансформатор содержит магнитопровод с первичной и двумя вторичными обмотками с четырьмя выводами, блок регулирования с регулирующими элементами, блок переключения и дроссель. Предлагаемый регулируемый сварочный трансформатор обеспечивает положительный эффект: возможность автономной работы двух сварщиков на сборке, резке; одного сварщика на сварке - резке с глубоким регулированием величины тока; работу на сварке высококачественным швом /используя постоянный ток/. Все эти возможности обеспечиваются одним аппаратом. 1 ил.

Регулируемый сварочный трансформатор, содержащий магнитопровод с первичной и двумя вторичными обмотками и блок регулирования, отличающийся тем, что вторичные обмотки выполнены независимыми с возможностью соединения встречно последовательно или согласно последовательно, при этом блок регулирования содержит два регулирующих элемента, каждый из которых выполнен в виде двух встречно параллельно включенных тиристоров и фазоимпульсной схемой с раздельным управлением по каждому тиристору, кроме того, введен блок переключения направления включения регулирующего элемента, связанный выходами с управляющими входами соответствующих фазоимпульсных схем, и дроссель, при этом первые силовые выводы регулирующих элементов соединены со свободными крайними выводами соответствующих вторичных обмоток, вторые силовые выводы регулирующих элементов являются выходными выводами, к одному из которых подключен дроссель.