СВАРОЧНОЕ ЗАРЯДНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1999 года по МПК H02J7/10 H02M7/06 B23K9/06 H01F38/08 

Изобретение относится к источникам регулируемого напряжения и может быть использовано в электротехнике для питания различных нагрузок активного или индуктивного характера.

Известен регулируемый трансформатор для сварки по а.с. СССР N 1667165, кл. H 01 F 31/06, содержащий тиристорный регулятор, трансформатор с О-образным магнитопроводом, на котором размещены концентрически одна относительно другой первичная и вторичная обмотки, каждая из которых состоит из двух катушек, расположенных на разных стержнях, и клеммы для подключения нагрузок.

В этом устройстве изменением угла включения тиристоров, установленных во вторичной цепи, осуществляется регулирование сварочного тока и соответственно тока короткого замыкания. Данная намотка трансформатора позволяет получить оптимальные массогабаритные показатели трансформатора с высоким КПД, но при такой конструкции токи короткого замыкания трансформатора значительно превышают допустимые значения при максимальных выходящих значениях, что ухудшает качество сети и ведет к перегреву трансформатора, а регулирование во вторичной сети снижает его функциональные возможности.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по достигаемому результату является однофазный трансформатор для устройства сварки на постоянном токе, содержащий О-образный магнитопровод, на одном из стержней которого расположены первичная обмотка и часть вторичной обмотки, а на другом - вторая часть вторичной обмотки (а. с. СССР N 1460745, кл. H 01 F 31/06, 31/06, публ. 1989 г.). Это устройство принято нами за прототип.

В этом устройстве имеется только ступенчатое изменение выпрямленного напряжения, т.к. для этого применен переключатель, который изменяет количество подключенных к выпрямителю обмоток. Кроме того, при сварке трудно получить устойчивое горение дуги ввиду провалов выпрямленного напряжения до нуля при двухполупериодном выпрямлении.

Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей и улучшение рабочих характеристик устройства.

Технический результат достигается тем, что в сварочном зарядно-пусковом устройстве, содержащем трансформатор с О-образным магнитопроводом, на стержнях которого расположены первичная и вторичная обмотки трансформатора, из которых последняя состоит из двух частей, соединенных последовательно и расположенных на разных стержнях, и клеммы для питания нагрузок постоянным током, согласно заявляемому техническому решении первичная обмотка трансформатора выполнена из двух соединенных последовательно и установленных на разных стержнях частей и подключена к клеммам питания нагрузок переменным током и к тиристорному регулятору, концы вторичной обмотки подключены ко входу выпрямительного моста, а средняя точка - к дополнительно установленной выходной клемме для питания нагрузок постоянным током, при этом выходные выводы выпрямительного моста соединены с клеммами питания нагрузок постоянным током: первый вывод - с плюсовой клеммой, второй - через дроссель с минусовой клеммой, причем перед дросселем включен конденсатор, один из выводов которого с помощью переключателя режима работ подключен к плюсовой клемме питания нагрузок постоянным током или к одному из выводов входа выпрямительного моста, а части первичной и вторичной обмоток трансформатора, размещенные на одном из стержней, выбраны с соотношением витков 1/3 n₁ и 2/3 n₂, а на другом - 2/3 n₁ и 1/3 n₂ соответственно, где n₁ - общее число витков первичной обмотки, а n₂ - общее число витков вторичной обмотки.

Поставленная цель достигается тем, что тиристорный регулятор установлен в первичной цепи трансформатора, что позволяет получить регулируемое переменное напряжение для питания различных нагрузок и осуществить глубокое, плавное регулирование выпрямленного вторичного напряжения. Подключение концов вторичной обмотки на вход выпрямительного моста, а ее среднего вывода к выходной клемме позволяет получать одновременно на выходе устройства без предварительной коммутации два уровня выпрямленного напряжения. Включение в общей цепи дросселя с установленным на входе конденсатором, один из выводов которого с помощью переключателя режима работ подключен к клемме питания нагрузок постоянным током или к одному из выводов входа выпрямительного моста, обеспечивает устойчивое горение и зажигание дуги путем повышения входного напряжения до амплитудного или создание разрядной составляющей тока при заряде батарей асимметричным током, что благоприятно сказывается на увеличении срока службы аккумулятора, а указанное соотношение витков катушек первичной и вторичной обмоток трансформатора снижает максимальные токи короткого замыкания путем повышения поля рассеяния, т.е. позволяет получить требуемые рабочие характеристики трансформатора, в частности J_к.з.≤2J_раб. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства, на фиг. 2 - конструктивная схема трансформатора, на фиг. 3 - внешние характеристики заявляемого устройства при максимальном выходном напряжении.

Тиристорный регулятор 1 позволяет получить регулируемое переменное напряжение на выходных клеммах 2 и первичной обмотке трансформатора, имеющего О-образный магнитопровод 3, на котором размещены концентрически одна относительно другой первичная n₁ и вторичная n₂ обмотки, каждая из которых состоит из двух частей: 4 и 5 - первичная, 6 и 7 - вторичная обмотки трансформатора, расположенные на разных стержнях (фиг. 2) и соединенные между собой последовательно. Вторичная обмотка имеет средний вывод, соединенный с дополнительно установленной выходной клеммой 8 для питания нагрузок постоянным током. Концы вторичной обмотки соединены с входными выводами выпрямительного моста 9, выходные выводы которого соединены с клеммами питания нагрузок постоянным током: первый вывод - с плюсовой клеммой 10, второй - через дроссель 11 с минусовой клеммой 12. Для обеспечения оптимальных условий горения дуги в общей цепи перед дросселем 11 подключен конденсатор 13, другой вывод которого соединен с одним из выводов входа выпрямительного моста 9 через переключатель рода работ 14 или с плюсовой клеммой питания нагрузок постоянным током. Режим соединения конденсатора с плюсовой клеммой 10 выпрямленного напряжения (изображенной на схеме) используется при сварке для повышения напряжения до амплитудного значения и улучшения условий зажигания дуги и ее горения, а режим соединения конденсатора с одним из выводов входа выпрямительного моста 9 применяется для создания разрядной составляющей тока при заряде аккумуляторных батарей асимметричным током. Между клеммами 12 и 8 включен блок измерения и автоматики 15, осуществляющий измерения, индикацию и отключение устройства по окончании зарядки батарей и возникновения аварийных ситуаций.

Для обеспечения требуемой внешней характеристики устройства J_к.з.≤2J_раб., где J_к.з. - ток короткого замыкания на выходе выпрямительного моста, а J_раб. - максимальный ток нагрузки, частей 4 - первичной и 6 - вторичной обмоток трансформатора, размещенных на одном из стержней, выбирают с соотношением витков 1/3 n₁ и 2/3 n₂ - соответственно, а катушки 5 и 7, расположенные на другом стержне, - с соотношением витков 2/3 n₁ и 1/3 n₂, где
n₁ - общее число витков первичной обмотки,
n₂ - общее число витков вторичной обмотки.

Работа устройства.

Включив устройство в сеть и изменяя регулятором 1 угол открывания тиристоров, получают на клеммах 2 плавно регулируемое напряжение для питания нагрузок переменным током, которое также прикладывается к первичной обмотке трансформатора 3. На зажимах 10 и 12 для питания нагрузок постоянным током при этом получается постоянное напряжение, которое служит для питания нагрузки при сварке, а при использовании дополнительно установленной клеммы 8, соединенной со средней точкой вторичной обмотки трансформатора 3, - для пуска стартера или зарядки аккумулятора. Ток зарядки или пуска стартера определяется углом открывания тиристоров.

Намотка трансформатора с указанным соотношением витков на катушках первичной и вторичной обмоток обеспечивает необходимый наклон внешней характеристики при максимальном выходном напряжении с регулятора, что улучшает рабочие характеристики и соответственно эксплуатационные показатели заявляемого устройства. Выпрямленное напряжение на выходе имеет два уровня, что позволяет питать без предварительной коммутации цепей различные нагрузки, например сварку и зарядку аккумуляторных батарей, используя одни и те же органы регулирования и контроля.

Включение дросселя последовательно в общей цепи с включенным на входе конденсатором позволяет создать оптимальные условия горения и зажигания дуги путем повышения холостого выпрямленного напряжения до амплитудного и устранение провалов его до нуля. В то же время этот конденсатор используется и для создания разрядной составляющей тока при зарядке аккумуляторных батарей, обеспечивая необходимое соотношение от тока заряда.

Сварочное зарядно-пусковое устройство содержит трансформатор с О-образным магнитопроводом, на стержнях которого расположены первичная и вторичная обмотки трансформатора. Вторичная обмотка состоит из двух частей, соединенных последовательно и расположенных на разных стержнях. Устройство содержит также клеммы для питания нагрузок постоянным током. Первичная обмотка трансформатора выполнена из двух соединенных последовательно и установленных на разных стержнях частей и подключена к клеммам питания нагрузок переменным током и через тиристорный регулятор к питающей сети. Концы вторичной обмотки подключены ко входу выпрямительного моста, а средняя точка - к дополнительно установленной выходной клемме для питания нагрузок постоянным током. Выходные выводы выпрямительного моста соединены с клеммами питания нагрузок регулируемым постоянным током: плюсовой вывод - с плюсовой клеммой, минусовой - через дроссель с минусовой клеммой. Перед дросселем к минусовому выводу выхода выпрямительного моста подключен минусовой вывод конденсатора, плюсовой вывод которого соединен с выпрямительным мостом через переключатель, предназначенный для поочередного соединения конденсатора, или с плюсовым выходным выводом выпрямительного моста и с плюсовой выходной клеммой питания нагрузок регулируемым постоянным током, или с одним из выводов входа выпрямительного моста. Части обмоток трансформатора, размещенные на одном из стержней, выбирают с соотношением витков 1/3 n₁ и 2/3 n₂, а на другом - 2/3 n₁ и 1/3 n₂ соответственно, где n₁ - общее число витков первичной обмотки, а n₂ - общее число витков вторичной обмотки. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и улучшение рабочих показателей устройства. 3 ил.

Сварочное зарядно-пусковое устройство, содержащее трансформатор с О-образным магнитопроводом, на стержнях которого расположены первичная и вторичная обмотки трансформатора, из которых последняя состоит из двух частей, соединенных последовательно и расположенных на разных стержнях, и клеммы для питания нагрузок постоянным током, отличающееся тем, что первичная обмотка трансформатора выполнена из двух соединенных последовательно и установленных на разных стержнях частей и подключена к клеммам питания нагрузок переменным током и к тиристорному регулятору, концы вторичной обмотки подключены ко входу выпрямительного моста, а средняя точка - к дополнительно установленной выходной клемме для питания нагрузок постоянным током, при этом выходные выводы выпрямительного моста соединены с клеммами питания нагрузок постоянным током: первый вывод - с плюсовой клеммой, второй через дроссель - с минусовой клеммой, причем перед дросселем включен конденсатор, другой вывод которого с помощью переключателя режима работ подключен к плюсовой клемме питания нагрузок постоянным током или к одному из выводов входа выпрямительного моста, а части первичной и вторичной обмоток трансформатора, размещенные на одном из стержней, выбраны с соотношением витков 1/3 n₁ и 2/3 n₂ соответственно, где n₁ - общее число витков первичной обмотки, а n₂ - общее число витков вторичной обмотки.