Трехфазный источник питания для машин контактной сварки Советский патент 1983 года по МПК B23K11/24 

Изобретение относится к сварочному производству иможет быть использовано в контактных сварочных машинах постоянного тока, в частности для сварочных машин постоянного тока, используемых в робототехнике.

Известен трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки, содержащий управляемые и неуправляемые вентили и трехфазный трансформатор, на каждом стержне которого размещевы по две Секции первичной обмотки, такие, что каждай первая секция первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно со второй секцией первичной обмотки другого стержня, причем первичные обмотки соединены через управляемые вентили в треугольник, вершины которого соединены с проводами питающей сети. Вторичные обмотки трансформато ра расположены по одной на каждом стержне. Одни кон1цл вторичных обмоток объединены вместе,. образуя точку общего потенциала, которая соединена с первым выходом устройства, а другие концы вторичных обмоток соединены друг с другом через неуправляемые вентили, и их общая точка соединена со вторым выходом устройства I.

Ограниченная область применения . устройства обусловлена большими массой и габаритами трансформатора вследствие низкого значения частоты переключений упраЗвляемых вентилей. Низкая частота переключений управляемых вентилей и большие габариты трансформатора обусловливают значительные длительности .периодов нарастания тока в сварочном контуре, что снижает производительность при сварке

Значительные пульсации выходного напряжения вызывают неравномерное распределение тока по двум одновременно работающим фазам, что ведет к нестабильности работы устройства, ухудшает качество сварки и увеличивает энергозатраты.

Наиболее близким к предложенному .является трехфазный источник питания для машин контактной сварки, содержащий выпрямитель, управляемые вентили со схемами искусственной коммутации, неуправляемые вентили и трехфазный трансформатор, на каждом стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, причем каждая первая секция первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно со второй секцией первичной обмотки другого стержня; и по одной вторичной обмотке, причем первые выводы вторичной обмотки трансформатора соединены вместе и образуют точку общего потендиала, и соединены с первым выходом устройства, а вторые выводы вторичных обмоток трансформатора соединены друг с другом через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходом устройства, п.ричем выпрямитель подключен к питающей сети переменного тока, а положительный вывод его с анодами управляемых вентилей, аноды которых объединены, а их катоды подключены к анодам неуправляемых вентилей, катоды которых подключены к первым выводам первых секций первичных обмоток трансформатора, а вторые выводы вторых секций первичных обмоток объединены вместе и соединены с отрицательным выводом выпрямителя, а схемы искусственной коммутации подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем первые выводы присоединены к анодам управляемых вентилей, а вторые - к катодам 23.

В каждой из секций первичных обмоток трансформаторов таких выпрямителей ток протекает в течение лишь 1/3 периода работы выпрямителя. Это обусловливает плохое использование материала первичных обмоток, что увеличивает массу и габариты трансформатора.

Увеличение массыи габаритов трансформатора приводит к увеличению средней длины участков магнитной цепи и, следовательно, к увеличению намагничивающих токов.

Неодинаковость мгновенных значений токов намагничивания, имеющих значительные величины, вызывает.неравномерность распределения токов в обмотках трансформатора и вентилях выпрямителя, что приводит к увеличению потерь и вызывает перегрев, обмоток и вентилей.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия источника за счет уменьшения по терь в трансформаторе и выпрямителе

Поставленная цель достигается те что в трехфазный источник питания для машин контактной сварки, содержащий выпрямитель, три управляемых вентиля со схемами искусственной комутации, шесть неуправляемых вентилей и трехфазный трансформатор, на каждом стержне которого размещены По две секции первичной обмотки и по одной вторичной обмотке, при это выпрямитель подключен к входным клеммам питгиощей сети переменного тока, вторые выводы вторых секций первичных обмоток трансформатора объединены между собой и соединены с отрицательным выводом выпрямителя первые выводы вторичных обмоток трасформатора объединены и соединены с первым выходом источника, а вторы выводы вторичных обмоток трансформатора соединены одна с другой через

неуправляемые вентили и соединены со вторым выходом .источника, а схемы искусственной коммутации подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем их первые выводы подключены к анодам каждого управляемого вентиля, ,а вторые - к точке соединениякатодов каждого управляемого вентиля и анодов каждого из I неуправляемых вентилей, источник снабжен дополнительно тремя управляемыми вентилями со схемами искусственной коммутации и тремя неуправляемыми вентилями, при, этом положительный вывод выпрямителя через первые секции первичной обмотки трансформатора соединен с.анодами каждой из трех пар управляемых вентилей, причем катод первого неуправляемого вентиля из первой пары соединен с катодом второго неуправляемого; вентиля из второй, пары и с первым вы-/ водом третьей обмотки второй секции катод второго неуправляемого вентиля из первой пары соединен с катодом первого неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом второй обмотки той же секции, акатод первого неуправляемого .вентиля из второй пары соединен с катодом второго неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом первой обмотки той же второй секции.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого источника питания.

Источник содержит выпрямитель 1, который подключен к питающей сети переменного тока, трехфазный трансформатор 2, на каждом стержне которого размещены по две секции 3 и 4 первичной обмотки и по одной вторичной обмотке 5.

Первые выводы первых секций 3 первичных обмоток трансформатора 2 объединены вместе и соединены с положительным выводом, выпрямителя 1, а вторые выводы вторых секций 4 первичных, обмоток трансформатора 2 объединены вместе и соединены с отрицательным выводом выпрямителя 1.

Первые выводы вторичных обмоток 5 трансформатора 2 соединены вместе и образуют точку общего потенциала, исоединёны с первым выходом устройства б , а вторые выводы вторичных об,моток 5 трансформатора 2 соединены друг с другом через неуправляемые вентили 7 и соедй нены со вторым выходом устройства 8.

Ckeмы искусственной коммутации 9 подключеныпараллельно каждому управляемому вентилю 10, причем-первые выводы присоединены к анодам управляемых вентилей 10, а вторые - к катодам. Второй вывод первой секции 3 каждой фазы первичной обмотки трансформатора 2 соединен с объединенными

между собой анодами одной из трех пар управляемых вентилей 10,-причем к катоду первого из каждой пары управляемых вентилей 10 подключен анод первого неуправляемого вентиля 11, катод первого неуправляемого вентиля из первой пары соединен с катодом - второго неуправляемого вентиля из второй пары и с первым выводом третьей обмотки второй секции, катод

0 второго неуправляемого вентиля из первой пары соединен с катодом первого неуправляемого вентиляиз третьей пары и с первым выводом второй обмотки второй секции, катод первого

5 неуправляемого вентиля из второй пары соединен с катодом второго неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом первой обмотки второй секции.

0

Устройство работает, следующим образом.

Выпрямитель 1, например трехфазный мостовой выпрямитель, при подключении к трехфазной питающей сети

5 обеспечивает постоянное полох.лтельное напряжение на первых выводах первых секций 3 первичных обмоток трансформатора 2 и постоянное отри- . цательное напряжение на вторых вы0водах вторых секций 4 первичных обмоток трансформатора..

Управляющие мпульсы на открытие управляемых вентилей 10 подаются от системы управления, пооче{ едно через

5 1/3 периода, соотв етствующего выбранной частоте.

В установившемся режиме при одновременной подаче управлякицих импульсов на два управляемых вентиля 10 соседних фаз они открсяотся, и тс5к

0 от выпрямителя 1 потечет по замкнутой цепи через первую секцию 3 пер- . вичной обмотки опережающей фазы, первый управляемый вентиль 10, неуправляемый вентиль 11, вторую сек5цию 4 первичной обмотки отстающей фазы, и по другой замкнутой цепи через первук) секцию 3 первичной обмотки отстающей фазы, второй управляемый вентиль 10, неуправляемый

0 вентиль 11, вторую секцию первичной обмотки опережающей фазы трансформатора 2.

С некоторым опережением или одновременно с подачей очередной пары импульсов на два управляемых вентиля 10, подаются импульсы управления на две схемы искусственной коммутации 9, которые подключены парашлельно двум управляемым вентилям 10, работавшим в предьщущем интервале в 1/3 периода, и они отключаются.

Таким образом, обеспечивается (поочередная) работа вентилей 10 (попарно) в течение .1/3 периода и двух секций 3 и 4 первичных обмоток .

одного стержня трансформагора 2 в течение ,2/3 периода.

Наличие на каждом стержне двух секций 3 и 4 первичных обмоток, каждая из KOTopbLx соединена с двумя из шести управляемых вентилей 10, работающими- поочередна 1/3 периода, обеспечивает непрерывное однонаправленное изменение потока в стержне магнитопровода в течение 2/3 периода. I Так как токи каждую треть периода протекаютчерез две группы последовательно и согласно включенных секций 3 и 4 первичных обмоток, соединенных параллельно и расположенных на двух стержнях трехстержневого магнитопровода трансформатора 2, то. Потоки, создаваемые эхими токами, замыкаются через третий стержень, что обеспечивает восстановление величины индукции этого стержня в,исходное состояние.

Непрерывное однонаправленное изменение потока в каждом стержне магнитопровода в течение 2/3 периода создает отрицательное напряжение на выводах вторичных обмоток 5, подключенных к Катодам неуправляемых вен- тилей 7.

Положительное напряжение на этих выводах существует в течение 1/3 периода, когда происходит восстановление индукции в сердечниках. При подключении к выходным выводам 6 и 8 сварочного контура в нем протекает ток, создаваемый каждую 1/3 периода двумя одновременно работающими вторичным обмотками 5 двух Фаз.

Каждый вентиль 7 и каждая вторичная обмотка 5 работают 2/3 периода и через них протекает 1/2 тока нагруз1ки.

в каждой из секций первичных обмоток трансформатора в течение 2/3 периода протекает ток, равный половине тока Входного выпрямителя, что уменьшает эффективный ток секции в 1/41 раза. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить активное сечение меди первичных обмоток трансформатораи, следовательно, габариты и массу магнитопровода трансформатора. Суммарная масса трансформатора может быть . уменьшена на 16-18% от. массы трансформатора выпрямителя известного устройства.

При равных мощностях устройств, равных плотностях тока в обмотках и одинаковых значениях рабочих индук5 Ций в сердечнике трансформатора активные потери в трансформаторе предлагаемого устройства будут снижены на 15-18%.

Снижение активных потерь в транс0 Форматоре вызывает уменьшение тока потребляемого устройством и уменьшение потерь в выпрямителе.

Уменьшаются активные потери в 5 предлагаемом устройстве до 20%.

В сварочных машинах постоянного тока, выполненных с использованием, изобретения, обеспечивается повышение коэффициента полезного действия, так как суммарные активные потери в сварочном выпрямителе уменьшаются на 18-20% .

Кроме того, изобретение дает возможность уменьшить Массу и габариты 5 трансформатора устройства, что позволяет применять его в переносных сварочных машинах постоянного тока.

При изготовлении трансформатора устройства обеспечивается экономия активных материалов первичных обмоток на 28-гЗО% и материала магнитопровода на 10-12%.

ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ, содержащий выпрямитель, три управляемых вентиля со схемами искусственной коммутации , шесть неуправляемых вентилей и трехфазный трансформатор, на каждом стержне которого размещены по две секций первичной обмотки и по одной вторичной обмотке, при. этом выпрямитель подключен к входным клеммам пи.тающей сети переменного тока, вторые выводы вторых секций первичных обмоток трансформатора объединены между собой и соединены с отрицательным выводом выпрямителя, первые выводы вторичных обмоток трансформатора объединены и соединены с первым выходом источника, а вторые выводы вторичных обмоток трансформатора соединен одна с другой через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходом источника, а схемы ис кусственной коммутации подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем их первые выводы подключены к аноду каждого управляемого вентиля, а вторые - к точке соединения катода Кс1Ждого управляемого вентиля и анодам каждого из неуправляемых вентилей, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия источника за счет уменьшения потерь в трансформаторе и выпрямителе, он снабжен дополнительно тремя управляемыми вентилями со схемами искусственной коммутации и тремя неуправляемыми вентилями, при (Л этом положительный вывод входного выпрямителя через первые секции первичной обмотки трансформатора соединен с ансдаами каждой из трех пар управляемых вентилей, причем катод пер вого неуправляемого вентиля из первой пары соединен с катодом второго неуправляемого вентиля из второй пар и с первым выводом третьей обмотки второй секции, катод второго неуправ со ляемого вентиля из первой пары соеди-i нен с катодом первого неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом второй обмотки той же секции,, а катод первого неуправляемого-венти-; ля, из второй пары соединен, с катодом второго неуправляемого вентиля из третьей пары и с первым выводом первой обмотки той же второй секцииj