Четырехфазный трансформатор для контактной сварки постоянным током Советский патент 1983 года по МПК B23K11/24 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в контз.кт ных сварочных машинах постоянного . тока, в частности отвественного назначения, и для сварочных машин пос тоянного тока, используемых в робот технике. Известен трехфазньтй выпрямитель для машин контактной сварки, содержащий управляемые/ и неуправляемые вентили и трехфазный трансформатор, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, такие, что каждая первая секция первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно с второй секцией первичИой обмотки другого стер)гня, причем первичные обмотки соединена через управЛяебиле вентили в треугольник, вершины которого соединены с провсЭдами питающей сети. Вторичные обмот ки трансформатора располоугены по од ной на каждом активном стержне. Одни концы вторичных обмоток соединены вместе, образуя точку общего потенциала, которая соединена с первичным выходным выводом, а другие концы вторичный обмоток соединены друг с другом через неуправляемые вентили и их общая точка соединена с вторым ВЫХОДЯЩИМ выводом, ij . Однако низкая частота переключв НИИ управляемых вентилей и большие габариты трансформатора обуславлива значительные длительности периодов нарастания тока в сварочном контуре что снижает производительность при сварке. Значительные пульсации выходного напряжения вызывают неравно мерное распределение тока по двум одновременно работающим фазам,- что ведет к нестабильности работы устро ства, ухудазает качество сварки и ув личивает энергозатраты. Наиболее близким к изобретению является трансформатор для контактной сварки постояннЕЯм током, содержащий магнитопройод, выполненный в виде первого ярма, соеднненного с помощью четырех стержней с вторым ярмом, и размер енные на стержнях Первичные н вторичные обмотки 2 . Недостатком известного трансформатора является несимметрия реактив ных сопротивлений фаз при выпрямпе нии тока, что снижает качество сварки. Целью изобретения является повышенна качества сварки путем исключения несимметрии реактивных сопротивлений фаз при выпрямлении тока. Поставленная цель достигается тем, что в четырехфаэном трансформаторе для контактной сварки постоянным током, содержащем магннтопровод выполненный в виде первого ярма, соединенного с помомып четьтрех стержней с вторыг- ярмом, и размещенные на стержнях первичные и вторичные обмотки, первое ярмо магнитопрово-. да трансформатора выполнено в виде квадрата с внутренним квадратным отверстием, в котором размещено второе ярмо магнитопровода, выполненное также 33 виде квадрата, причем одна из боковых сторон каждого стержня является продолжением одной из четырех граней второго ярма магнитопровода . На фиг. 1 представлена принципиальная элетрическая схема выпрямителя j на фиг. 2 - схема магнитопровода трансформатора. . Выпрямитель содержит четырехфазный трансформатор, на кахсдом активном стержне которого размещены по три секции первичной обмотки, причем кахкдая первая секция 1 пер-.вичной, обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно с второй секцией 2 и третьей секцией 3 двух других стержней, которые соединены также последовательно и согласно, и по одной вторичной o6ttoTKe 4, Одни концы вторичных обмоток 4 соедин€ Ны вместе и образуют точку общего потенциала, и соединены с выходом 5 вьтрямителя, а Другие концы вторичных обмоток 4 соединены друг с другом через неуправляемые веНт-йли вне выходом 7 выпрямителя. Входной выпрямитель 8 подключен К питающей сети переменного тока, а .поло Ж тельный вывод его соединен с анодами управляемых вентилей 9, каТодда которых подключены к анодам неуправляемых вентилей 10, присоединенных катодами к первым выводам первых секций 1первичных обмоток трансформатора. Вторые.выводы третьих секций 3 первичных обмоток объединены вместе и соединены с отрицательным выводом входного выпрямителя 8. Схег-5ы 11 искуственной ког мутации подключены параллельно каждому управЛяем(1У вентилю 9, причем первые вывойы присоединены к анодам управляемых вентилей, а вторые - к катодам. Устройство содержит четырехфаэный магнитопровод 12. первое ярмо 13 магнитопровода 12 трансформатора , выполнено в виде квадрата с внутренним квадратным отверстием, в котором размещено второе квадратное ярмо 14 магнитопровода. Оба ярма соединены между собой четырьмя стержнями 15, причем одна из боковых сторон каждого стержня является продолжением одной из четырех граней внутреннего ярма 14 магнитопровода. Стороны окна магнитопровода 12 относятся как один к двум. Выпрямитель-работает следуивдим, Ьбразом.

Входной вьтрямитель 8 при подключении к трехфазной питаюшей сети обеспечивает постоянное положительное напряжение на анодах управляемых вентилей 9 и постоянное отрицательное напряжение на вторых вьшодах третьих секций 3 первичных обмоток трансформатора.

Управляющие импульсы на открытие управляемых вентилей 9 подаются от системы управления поочередно через 1/4 периода, соо-тветствуюс его выбранной частоте. При подаче очередного управляквдего импульса один из управляемых вентилей 9 откроется, и ток от одного выпрямителя 8 потечет по замкнутой цепи через управляемый вентиль 9, неуправляемый вентиль 10, первую секцию 1 первичной обмотки .одного стержня, вторую секцию . 2 первичной обмотки другого стержня и третью секцию 3 первичной обмотки третьего стержня магнитопровода 12.i

С некоторым опережением или одновременно с подачей очередного импульса на вентиль 9 подается имйульс управления на схему 11 искусственной коммутации, которая подключена параллельно управляе /юму вентилю 9, pa6oTaBL4etiy .в предащуием интервале в 1/4 периода, и он отключается.

Таким образом, обеспечивается поочередная работа вентилей 9 и присоединенных к ним через вентили 10 трех секций первичных обмоток трех стержней трансфоЕадатора в течение 1/4 периода. Наличие на каудаом стерж не трех секций 1-3 первичных обмоток, каждая из которых присоединена к одному из трех управляемых вентилей 9, работагадих поочередно 1/4 периода, обеспечивает непрерьшное однонаправленное изменение потока стержне 1 гннтЬпровода в течение 3/4 периода. Так как ток каждую четверть периода протекает через три одинаковые последовательно и согласно включенные секции 1 - 3, расположенные на трех стержнях четырехстержневого магнитопровода 12, то потоки, создаваемые этим током, замыкаются через четвертый стержень .четырехфазного магнитопровода 12, что обеспечивает восстановление величины индукции этого стержня в исходное состояние.

Непрерывное однонгшравленное изменение потока в каждсм стержне маг- нитопровода в течение 3/4 периода f создает положительное напряжение на выводах вторичных обмоток 4, подключенных к анодам неуправляемых вентилей 6. Отрицательное напряжени на этих выводах существует в течени 1/4 периода, когда происходит восстановление индукции в сердечниках.

При подключении к выходным выво дам 5 и 7 сварочного контура в нем протекает ток, создаваемый каждую 1/4 периода тремя одновременно работающими вторичными обмотками 4 трех фаз. Каждый вентиль 6 и каждая вторичная обмотка 4 работают 3/4 периода и через них протекает 1/3 тока нагрузки. Выпрямитель работает на повышенной частоте порядка 200 0300 Гц.

Трансформатор .отличается симметт ричными конструкцией магнитопровода и расположением обмоток и идентично стью параметров всех фаз. Индуктив5ные сопротивления ветвей намагничивания всех фаз трансформатора имеют равные максимальные значения и при работе изменяются по одинаковымзаконам со сдвигом во времени на 1/4 периода. Так как средняя длина ков магнитной цепи для каждой фазы в этой конструкции меньше чем в известной, то намдсничивающие токи в предлагаемом трансформаторе имеют малые значения и неодинаковость

5 мгновенных значений токов намагничивания не оказывает влияния на равномерность распределения токов в обмотках трансфО1 1атора и вентилях вы прямителя.

0

Равномерное распределение токов 9 вентилях приводит к уменьшению потерь н искгаочает перегрев обмоток и вентилей что повьаоает надежность работы выпрямителя.

5

Симметрия всех обмоток трансформатора позволяет обеспечивать одинако вые условия их охлаждения, что также повьаиает надежность работы выпрямителя.

0

Расположение обмоток трансформа-( тора внутри магнитопровода 12 обеспв чивает их надежное крепление н защиту обмоток от динамических усилий, возникагацих при работе, а следовательно, также надежность

5 выпрямителя при эксплуатации.

При равенстве максимальных значений индукций в элементах вне1 1него ярма и стержнях трансформатора пло0 ,в;адь сечения внешнего ярма в два раза меньше площади сечения стержня, что уменьшает массу и габариты тран форматора на 20 - 25,%.

5

Предлагаемый трансформатор позво|ляет обеспечить повышение надежности работы за счет исключения несимметричных режимов работы, которые ; вызывсцот неравномерные нагрузки и

0 .перегрузку элементов.При этом уменьшается величина намагничиваюо его тока трансформатора и обеспечивается высокая механическая прочность овмоток трансформатора. ,

Фаг.2

ЧЕТЫРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ, содержащий магнитопровод, выполненный в виде первого ярма, соединенного С поморью четырех стержней с вторым ярмсм, и размещенные на стержнях первичные и вторичные обмотки, отличающийся тем, что, с целью повымения качества сварки путем исключения несимметрии реактивных сопротивлений фаз при выпрямлении тока, первое ярмо магнитопрово а трансформатора выполнено в виде квадрата с внутренним квадратным отверстием, в котором размещено второе ярмо магнитопровода, выполненное также в виде квадрата, причем одна из боковых сторон каждого стержня является продолжением одной из четырех граней второгЬ ярма ма1гнитопровода. :л W 3