Устройство питания для дуговой сварки Советский патент 1984 года по МПК B23K9/10 

2 Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при согласном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктинного накопителя энергии соединены встречно.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при встречном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединены согласно.

1,УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ, содержащее соединенные с рабочими электродами трансформатор и индуктивный накопит.ель энергии, первый тиристор, соединенный с первым выводом индуктивного накопителя энергии, второй тиристор, соединенный с вторьш выводом индуктивного накопителя энергии, а также блок управления, подключенный к управляющим электродам тиристоров, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности путем уменьшения потерь энергии в трансформаторе, оно снабжено четырьмя диодами,вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, индуктивньй накопитель энергии также выполнен в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, при этом рабочие электроды включены между отводами индуктивного.накопителя и вторичной обмотки трансформатора, первый диод включен между первым выводом вторичной обмотки и первым тиристором, второй диод включен между вторым выводом вторичной обмотки и вторым тиристором, третий диод (Л включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения первого диода и первого тиристора, а четвертый диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения второгодиода и второго тиристора. о со .1;

Изобретение относится к маа иностроению, в частности к конструкции оборудования для электрической сварк Известно устройство питания для ;з,угоБой сварки, содержащее соединен)1ые с рабочими электродами трансформ тор и индуктивньм накопитель энергии первый тиристор, соединенный с первым вызодом индуктивного накопителя энергии, второй тиристор, соединенный с вторым выводом индуктивного накопителя энергии, а также блок управления тюдключеиньлй к управляющим электродам упомянутых двух тиристоров Г 1 3. Недостатком известного устройства является низкая экономичность, обусловленная постоянньм потреблением 1ока и потерями энергии в трансформаторе . Кроме того, индуктивный накопитель в известном устройстве расходует за пасенную энергию за каждый цикл работы не только для процесса сварки, но и частично для рекуперации в сеть, поскольку трансформатор не отключается от сварочной цепи, что также обусловливает дополнительные потери энергии в трансформаторе. Целью изобретения является повышение; экономичности путем снижения по терь энергии в трансформаторе за счет работы с безтоковой паузой и без рекуперации энергии в сеть. Поставленная цель достигается тем, что устройство питания для дуговой сварки, содержащее соединенные с рабочими электродами трансформатор и индуктивный, накопитель энергии, первый тиристор, соединенный с первым выводом индуктивного накопителя энергии, второй тиристор, соединенньш с вторым выводом индуктивного накопителя энергии, а также блок управления, подключенный к управляющим электродам тиристоров, снабжено четырьмя диодами, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, индуктивный накопитель энергии также выполнен в виде двух соединенных .секций с отводом от места их соединения, при этом рабочие электроды включены между отводами индуктивного накопителя и вторичной обмотки трансформатора, первый диод включен между первым выводом вторичной обмотки и первым тиристором, второй диод включен между вторым выводом вторичной обмотки и вторым тиристором, третий диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения первого диода и первого тиристора, а четвертый диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения второго диода и второго тиристора. При согласном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединены встречно. При встречном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединены согласно. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства питания для дуговой сварки при встречном соединении секций.вторичной обмотки трансформатора и согласном соединении секций индуктивного накопителя, на фиг. 2 - графики тока через дуговой промежуток и токи и напряжения сек1дий вторичной обмотки трансформатора для включения -по схеме, представленной на фиг. 1} на фиг. 3 - принципиальная схема устройства питания для дуговой сварки при согласном соединении секций вторичной обмотки

31

трансформатора и встречном сое.шишиин секций индуктивного накопителя эпергии на фиг, 4 - графики тока через дуговой промежуток и напряжений на секциях вторичной обмотки трансформатора при включении по схеме, представленной на фиг. 3.

Устройство питания для.дуговой сварки (фиг. 1) содержит трансформатор 1, индуктивный накопитель энергии 2, рабочие электроды 3, первый тиристор 4, присоединенный к первому выводу 5 индуктивного накопителя 2, второй тиристор 6, присоединенньй к второму выходу 7 индуктивного накопителя 2, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 диоды, вторичная обмотка трансформатора 1 выполнена в виде двух встречно соединенпых секций 12 и 13, от места соединения которых сделан отвод 14, индуктивньа накопитель 2 вьшолнен с отводом 15, рабочие электроды 3 включены между отводом 15 индуктивного накопителя 2 и отводом 14 вторичной обмотки трансформатора 1, первый диод 8 включен между первым выводом 16 вторичной обмотки трансформатора 1 и первым тиристором 4, второй диод 9 включен между вторым выводом 17 вторичной обмотки трансформатора 1 и вторым тиристором 6, третий диод 10 включен междуотводом 14 вторичной обмотки трансформатора 1 и точкой соединения второго диода 9 и второго тиристора 6. Блок управления (не показан) присоединен к управляющим электродам тиристоров 4 и 6.

Кривая 18 на фиг. 2 - график изменения напряжения на выводах 16 и 17 вторичной обмотки трансформатора 1 относительно отвода 14, кривая 19 график изменения тока через дуговой промежуток, кривая 20 - график изменения тока через секцию 12 вторичной обмотки трансформатора 1, кривая 21 - график изменения тока через секцию 13 вторичной обмотки трансформатора 1.

Устройство для дуговой сварки (фиг. 1) работает следующим образом.

В установившемся режиме дуга возбуждена и при положительной полуволне напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1 включается блоком управления тиристор 4. Ток протекает по цепи: 16-8-4-5-15-314 - 16, При этом через рабочие элекроды 3 в дуге формируется положительньп импульс тока. В течение времени Ц - tj проГСходит потребление энергии из. сети, что вызывает увеличение тока через рабочие электроды 3 и секцию 5-15 индуктивного накопителя 2, который при этом заряжается. В момент tj иапряже)ие становится равны нулю и диод 8 запирается. Ток в секции 12 прекращается, а ток индуктивного накопителя 2 замыкается по цепи: 5 15-3-10-4-5. Энергия, запасенная в индуктивном накопителе 2, диссипирует в дуге между электродами 3, поддерживая непрерывным ток в дуге до момента времени tj. В этот момент включается тиристор 6. К секции 7 15 индуктивного накопителя 2 прикладывается напряжение, полярность которого показана на фиг. 1. В секции 5-15 находится ЭДС, поляр шсть которого такова, что на тиристоре 4 и диоде 10 возникает обратное напряжение и они запираются. При включении тиристора 4 ток в секции 5-15 скачком уменьшается до нуля. Поскольку энергия магнитного .поля всего индуктивного накопителя скачком измениться не может, то постоянство магнитного потока и энергии обеспечивается скачкообразным увеличением тока в секции 7 - 15. При включении в этот же момент 13 тиристора 6 образуется замкнутый контур 15-7-6-9-1714 - 3 - 15, по которому и протекает ток, формируя через дугу отрицательный импульс тока. Такой процесс скачкообразного исчезновения тока в одной секции индуктивного накопителя при одновременном скачкообразном возникновении тока в другой его секции, обусловленньм наличием взаимоиндуктивной связи между этими секциями, по существу является возбчждением тока от взаимоиндукции. В течение времени -t, -t энергия снова потребляется из сети, что вызывает увеличе ние тока через дугу и секцию 7-15 индуктивного накопителя 2, который при этом заряжается. В момент fc4 напряжение отрицательной полуволны становится равным нулю и диод 9 запирается. Ток в секции 13 вторичной обмотки трансформатора 1 прекращается, а ток индуктивного накопителя 2 замыкается по цепи 15 - 7 - 6 - 11 -3 - 15. Энергия, запасенная в индуктивном накопителе 2, диссипирует на дуге, поддерживая ток между электродами 3 до момента времени t ; . В это

момент снопа BKjiroMaercH тиристор 4, К секции 5-15 индуктивного накопителя 2 прикладывается напряжение, полярность которого,указанная на фиг. 1, такова, что вызывает появление на тиристоре 6 и диоде 11 обратного напряжения и они запираются. За счет взаимной индукции между секциями 7 - 15 и 5 - 15 индуктивного накопителя 2 ток возбуждается в секции 5 - 15 И ток в дуге скачкообразно изменяет свое направление, формируя при этом снова положительный импульс тока. Дялее устройство питания для дуговой сварки работает аналогия При одинаковом количестве витков секций 5 - 15 и 7 - 15 индуктивного накопителя 2 их индуктивность одинакова и в момент t возбуждения тока из секции 5-15 в секцию 7-15 изменяется только направление тока через дугу, а era амплитуда не изменяется. В момент ij процесс происходит аналогично. С целью регулирования соотношения между амплитудами положительного и отрицательного импульсов тока индуктивный накопитель 2 может быть выпол нен с возможностью изменения количества витков между его вьюодами 5 и 7 и отводом 15. Для увеличения амплитуды, например, отрицательного импульса количество витков секции 7 15 по отношению к виткам секции 5 15 уменьшают. Индуктивность секции 7-15 становится меньше, чем индуктивность секции 5 - 15. Так как энер гия магнитного поля индуктивного накопителя 2 за время возбуждения тока не изменяется, то ток в секЦии 7 15 в момент ij увеличивается, а при обратном возбуждении в момент t-jCtj) уменьшается обратно пропорционально отношению витков секций 7 - 15 и 5 ..15. Для увеличения амплитуды положительного импульса количество витков секции 7 - 15 по отношению к виткам секции 5-15 увеличивают. i Секции вторичной обмотки трансформатора могут быть соединены согласно, а секции индуктивного накопителя энергии при этом - встречно. На фиг. 3 представлена принципиальная электрическая схема устройства питания для дуговой сварки при согласном соединении секций вторично обмотки и встречном соединении секций индуктивного накопителя. Оно содержит те же элементы, что и представленное на фиг. 2, только секции вторичной обмотки трансформатора 1 соединены согласно, а секции индуктивного накопителя энергии 2 - встречно.

Кривая 22 на фиг. Д - график изменения напряжения на выводе 16 вторичной обмотки трансформатора 1 относительно отвода 14, кривая 23 - график изменения напряжения на выводе 17 вторичной обмотки трансформатора 1 относительно отвода 14, кривая 24 график изменения тока .через дуговой промежуток, кривая 25 - график изменения тока через секцию 12 вторичной обмотки трансформатора 1, кривая 26 график изменения тока серез секцию 13 вторичной обмотки трансформатора 1, Устройство питания для дуговой сварки (фиг. 3) работает следующим образом. установившемся режиме дуга возбуждена и при положительной полуволне напряжения на вьшоде 16 вторичной обмотки трансформатора 1 в момент t (фиг. 4) включается тиристор 4.Ток протекает по цепи: 16-8-4-5-15-3-14-16. Ток через дугу и секцию 5-15 индуктивного накопителя 2 увеличивается, энергия в нем увеличивается за счет потребления ее из сети. В момент t напряжение секции 12 становится отрицательным и диод 8 запирается. Ток в секции 12 прекращается, а ток индуктивного накопителя 2 замыкается по цепи: 5 15-3-10-4-5. Энергия, запасенная в индуктивном накопителе 2, диссипирует на дуговом промежутке 3, поддерживая непрерывным ток в дуге до момента времени tj, В этот момент включается тиристор 6. К секции 7 15 индуктивного накопителя прикладывается напряжение, полярность которого указана на фиг. 3. В секции 5 15 наводится ЭДС, полярность которой такова, что на тиристоре 4 и диоде 10 возникает обратное напряжение и они запираются. За счет взаимоиндукции ток от секции 5-15 возбуждается в секцию 7 - 15 и протекает по цепи: 7 - 15 3-14-17-9-6-7, что вызьгоает появление тока в секции 13. В течение времени t --t. из сети потребляется энергия. Происходит увеличение тока через дугу и секцию 7 15 индуктивного накопителя 2, который при этом зйряжается, В момент t напряжение секции 13 становится отри цательным и диод 9 запирается. Ток в секции 13 прекращается, а ток индуктивного накопителя 2 замыкается по цепи: 7- 15 -3-11 -6-7. Энергия, запасенная в нем, диссипиру ет в дуге, поддерживая тоК между электродами 3 до момента t , В этот момент снова включается тиристор 4. К секции 5-15 индуктивного накопителя 2 прикладывается напряжение, полярность которого, указанная на фиг. 3, такова, что вызывает на тиристоре 6 и диоде 11 обратное напряжение и они запираются. За счет взаимной индукции между секциями 5 - 15 и 7 - 15 индуктивного .накопителя 2 ток возбуждается в секции 5 15, Далее работа устройства для дуго

вой сварки по фиг. 3

происходит аналогично.

Как видно из фиг, 4,ток в дуге ПОЛЯРНОСТЬ свою не ияменяет. При переходе тока из секции с большим количеством витков в секцию с меньщим количеством витков амплитуда тока увеличивается. Такие однополярные разноамплдитудные импульсы могут быть использованы для и myльcнo-дyгoвoй сварки. При одинаковом количестве витков секций амплитуда импульсов одинакова и дуга питается практичесме формирования однополярных импульсов тока, что значительно расширяет технологические возможности его использования.

Таким образом, положительньй эффект от использования изобретения обуславливается уменьшением потерь электроэнергии и расхода активных материалов, снижением установленной мощности трансформатора при одновременном расширении технологических возможностей устройства. ки постоянным током, как от.выпрямителя. S - Ь В течение времени 1 отключен 4 t f трансформатор 1 отключен от сварочной цепи, что позволяет уменьшить токовую загрузку трансформатора примерно на 20% по сравнению с известным устройством. Снижение потерь электроэнергии позволяет также уменьшить расход активных материалов на изготовление трансформатора или использовать трансформатор меньшей установленной мощности. Повьгаение коэффициента мощности предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет уменьшить потери электроэнергии также и в питающей сети за счет разгрузки ее реактивными токами. Кроме того, ycTpopiCTBO питания для дуговой сварки может работать в режи