Источник питания для дуговой сварки Советский патент 1984 года по МПК B23K9/00 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к источникам питания электродуговой сварки.

Известен управляемый выпрямитель для сварки, содержащий силовой транформатор, выпрямительный блок на тиристорах исистему управления с обратной связью, в котором силовой трансформатор выполнен с неподвижными разнесенными обмотками,, обеспечивающими пологопадающую естественнук внешнюю характеристику 13

Однако источник питания для дуговой сварки, построенный на базе этого устройства, имеет большую массу и габариты, так как силовой трансформатор питается от сети с частотой 50 Гц.

Наиболее близким к предлагаемому является источник питания для дуговой сварки, содержащий силовой транформатор, имеющий вторичную обмотку которая является выходом источника, и три первичные обмотки, первые концы которых включены треугольником в трехфазную сеть, а вторые концы включены в сеть через сглаживающие .дроссели, и два встречно-параллельно соединенных управляемых вентиля, выполненных на трехзлектродных тиристорах, управляющие электроды которых подключены к выходу блока управления, питаемого от сети С2.

Однако известное устройство характеризуется тем, что встречно-параллельно включенные вентили содержат трехэлектрод ые тиристоры, которые требуют наличия в схеме блока электрического разъединения силовой и управляющих цепей. Последнее, в свою очередь, усложняет схему и ухудшает синфазность управляемых импульсов. Вследствие этого увеличивается райброс моментов отпирания тиристоров, что приводит к подмагничиванию силового трансформатора. Поэтому, с целью выравнивания токов фаз, в устройстве предусмотрены сглаживающие дроссели, что ухудшает весо-габаритные показатели известного источника питания для дуговой сварки.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов источника пита-ния для дуговой сварки, упрощение его схемы управления.

Поставленная цель достигается темчто в источнике питания для дуговой

сварки, содержащем силовой трансформатор, имеющий вторичную обмотку, которая является выходом источника, и три первичные обмотки, первые концы которых включены треугольником в трехфазную сеть, а вторые концы включены в сеть через два встречнопараллельно соединенных управляемых

JO вентиля, введены три конденсатора, трехфазный мостовой выпрямитель, блок защиты и резистор с регулируемым сопротивлением, а управляемые вентили выполнены из четырехэлектродных опти15 ческих тиристоров, управляющие электроды которых включены также встречнопараллельно, при этом одни концы управляющих электродов подключены к трехфазному мостовому выпрямителю

0 через конденсаторы, выход трехфазного мостового выпрямителя подключен к резистору с регулируемым сопротивлением через выход блока защиты, вход которого подключен к питающей

5 сети, а другие концы подключены звездой в питающую сеть, при этом управляемые электроды подсоединены к трехфазной сети с опережением относительно фазы подключения управляющих

0 электродов.

Кроме того, блок защиты выполнен

в виде трехлучевой звезды, содержащей в начальной фазе конденсатор, в опережающей фазе - резистор с сопротивлением, равным по.величине

реактивному сопротивлению конденсатора в начальной фазе, и в отстающей фазе - четырёхэлектродный оптический тиристор с обратным диодом в цепи управляющих электродов, встречно последовательно включенные стабилитроны и два резистора с суммарным сопротивлением, равным сопротивлению резистора в опережающей фазе, один из которых соединен последовательно

со стабилитронами и управляющими электродом -. четырехэлектродного оптического тиристора, а другой параллельно с ними, причем катод и анод управляемого злектро0 да четырехэлектродного оптического тири стора в выходной цепи блока защиты подключены соответственно к анодной группе трехфазного мостового выпрямителя и к резистору с ре5 гулируемым сопротивлением, а подключение к сети входа блока защиты совпадает с подключением пррвых концов первичных обмоток силового трансформатора.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемог устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов отдельных элементов источника питания.

Источник питания для дуговой сварки (фиг. 1) содержит силовой трансформатор 1, имеющий вторичную обмотку 2, соединенную со сварочным электродом 3 и изделием А, и три первичные обмотки 5-7, одни концы которых включены треугольником в трехфазную цепь с клеммами А, В и С, а другие концы включены в сеть через встречно-параллельно соединенные управляемые электроды 8-13 четырехэлектродных оптических тиристоров 14 - 19,-управляющие электроды 20 25 которых включены встречно-параллельно. Одни концы управляющих электродов подключены звездой в питающую сеть со сдвигом фазана 150 электрических градусов относительно подключения к сети их управляемых электродов 8 - 13, а вторые концы подключены к трехфазному мостовому выпрямителю 26 через конденсаторы 27 - 29. Выход мостового выпрямителя 26, резистор 30 с регулируемым сопротивле нием и управляемые электроды 31 (вькод блока 32 защиты) четырехэлектродного. оптического тиристора 33 соединены последовательно.

Блок 32 защиты выполнен в виде трехлучевой звезды, содержащей в начальной фазе (фаза А) конденсатор 34, в опережающей фазе (фаза В) резистор 35 с сопротивлением, равным по величине реактивному сопротивлению конденсатора 34, в начальной и в отстающей фазах - управляющие электроды 36 четырехэлектродного оптического тиристора 33 с обратным диодом 37 в цепи управляющих электродов, встречно-последовательно включенные стабилитроны 38 и 39 и два резистора 40 и 41 с суммарным сопротивлением, равным сопротивлению резистора 35 в опережающей фазе, оди из которых - резистор. 40 соединен последовательно со стабилитроном (38 и 39) и управляющими электродами 36 четырехэлектродного оптического тиристора 33, а другой резистор 42 параллельно с ними. Катод и анод управляемого электрода 31 четырехэлектродного оптического тиристора 33 в выходной цепи блока 32 защиты

подключены соответственно к анодной группе трехфазного мостового выпрямителя 26 и резистору с регулируемым сопротивлением 30. Фазы подключения

вхойа блока 32 защиты совпадают с фазами подключения первых концов первичных обмоток 5-7 силового (трансформа-тора 1.

Принцип работы источника питания

0 для дуговой сварки раскрывают диаграммы, приведенные на фиг. 2, где а) диаграммы напряжений питающей сети; 6 ), С-) и d) - диаграммы токов через управляющие Элементы 20 - 25

5 четырехэлектродных оптических тиристоров 14-19-, е), ) и 1с) - диаграммы напряжений на .первичных обмотках 5-7 силового трансформатора 1; 6) - диаграмма напряжения на

0 вторичной обмотке 2 силового трансформатора 1.

Принцип работы устройства состоит в следующем.

При включении в сеть напряжение

5 подается на управляемые силовые

электроды 8-13 четырехэлектродных оптических тиристоров (оптронов) 14 19. Через управляющие электроды 20 25оптронов 14 - 19 и конденсато0 ры 27 - 29 напряжение подается также на выпрямительный блок 26. При правильной последовательности фаз

и равенстве реактивного сопротивления конденсатора 34, включенного в

фазу А, суммарного активного сопротивления резисторов 40 и 41, включенных в фазу В, и активного сопротивления резистора 35, создающих звезду, суммарное напряжение на ре0 зисторах 40 и 41 Lt 1,49 Ucp ,

где Ucp фазное напряжение,, а напряжение на резисторе 35 U(i 0,4Uopt

Сопротивление резисторов 40 и 41 5 подобраны таким образом, что при этом стабилитроны 38 и 39 открываются, и через управляющий электрод

26четырехэлектродногр оптического тиристора (оптрона) 31 проходит ток. При этом оптрон 33 открыт, и через управляемьй электрод 31 и нагрузку 30 выпрямительного блока 26 проходит ток. Соответствующий ток течет.через управляющие электроды 20 - 25 оптронов 14 - 19. При неправильной последовательности подключенияфаз стабилитроны 38 и

39 заперты и источник питания не включается, пока правильная последовательность фаз не восстанавли- вается. Диаграммы токов через управ,ляющие электроды 20 - 25 оптроцов 14-19 показаны на фиг. 2 (tive,l, t(y ). Конденсаторы 27 - 29,выпрямительный блок 26 и регулируемое сопротивление резистора 30 составляют RC фазовращатель, причем регулируемое сопротивление резистора 30 является общим для всех трех фаз, поэтому при равных емк.остях конденсаторов 27 - 29 изменение величины сопротивления резистора 30 вызывает синхронный сдвиг фаз тока через управляющие электроды 20 - 25 оптронов 14 - 19.

На фиг. 2 -сплошными линиями показаны диаграммы токов, протекающих через управляющие электроды при максимальном значении сопротивления резистора 30, а пунктирными линиями - при определенном значении его сопротивления.

Сопротивление резистора 30 устанавливает ток, чтобы импульс тока через управляющий электрод 24 оптрона 18 поступил в момент О (фиг. 2), при этом оптрон 12 открывается, и на обмотку 7 силового трансформатора 1 подается напряжение U,i В момент Q полярность напряжения на on- троне 18 меняется на обратную, и оптрон 18 закрывается. В Тот же момент а на управляющий электрод 23 оптрона 17 подается импульс тока, при этом оптрон 17 открьюается, и на обмотку 6 силового трансформатора 1 подается напряжение U

В момент & полярность напряжения на оптроне 17 меняется, и он закрывается. В тот же момент б на управляющий электрод 20 оптрона 14 . поступает импульс тока ijg При этом оптрон 14 открывается, и на обмотку 5 силового трансформатора подается напряжение Ug . в момент С полярность напряжения на оптроне 14 изменяется на противоположную и он закрывается. В тот же момент с. на управляющий электрод 25 оптрона

19 поступает импульс тока г , при этом оптрон 19 открывается, и на об-мотку 7 силового трансформатора 1 Г подается напряжение U,ij . Б момент ot 5 полярность напряжения на оптроне 19 меняется на противоположную, и он закрывается. В тот же момент с на управляющий электрод 22 оптрона 16 поступает импульс тока I,™ Р

t этом оптрон 16 открывается, и на обмотку 6 силового трансформатора 1 подается напряжение Uiio . В момент е полярность напряжения на onTpjpHe 16 меняется на гфотивоположную,и он

5 закрывается. В тот же момент на управляющий электрод 21 оптрона 15 поступает импульс тока ia/i , при этом оптрон 15 открывается, и на первичную обмотку 5 силового трансформато20 ра 1 поступает напряжение Uq . В момент f полярность напряжения на оптроне 15 изменяется на противоположную, и он закрывается. На этом заканчивается один цикл. В дальнейшем

25 процесс продолжается аналогично. На первичные обмотки 5-7 силового трансформатора 1 последовательно поступают периодические импульсы напряжения с частотой 150 Гц.

30 При этом напряжение, трансформированное на вторичную обмотку 2 силового трансформатора 1, также имеет частоту 150 Гц и питает электрическую дугу, частотой 150 Гц. Диаграмма

5 выходного напряжения вторичной обмотки 2 силового трансформатора 1 показана на фиг. 2,&).

По сравнению с прототипом схема , Q управления предлагаемого источника питания для дуговой сварки повьшает синфазность управляющих импульсов при одновременном упрощении устройства. Вследствие этого, исключается J5 подмагничивание силового трансформатора и возникновение межфазных паразитных токов, и отпадает не. обходимость включения в первичной . цепи устройства громоздкого сглажи1 вающего дросселя.

13

1. ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ, содержащий силовой трансформатор, имеющий вторичную обмотку, которая является выходом источника, и три первичные обмотки, первые концы которых включены треугольником в трехфазную сеть, а вторые концы включены в сеть через два встречно-параллельно соединенных управляемых вентиля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов источника и упрощения его схемы управления, в него введены три конденсатора, трехфазный мостовой выпрямитель, блок защиты и резистор с регулируемым сопротивлением, а управляемые вентили выполнены из четырехэлектродных оптических тиристоров, управляющие электроды которых включены также встречно-параллельно, при этом одни концы управляющих электродов подключены к трехфазному мостовому выпрямителю через конденсаторы, выход трехфазного мостового выпрямителя подключен к резистору с регулируемым сопротивлением через выход блока защиты, вход которого подключен к питающей сети, а другие концы подключены звездой в питающую сеть, при этом управляемые электроды подсоединены к трехфазной сети с опережением относительно фазы подключения управляющих электродов. 2. Источник питания для дуговой сварки по п. 1, отличающийс л тем, что блок защиты .выполнен в виде трехлучевой звезды, содержащей в начальной фазе конденсатор, в опережающей фазе - резистор с сопротивлением, равным по величине (Л реактивному сопротивлению конденсатора в начальной фазе, и в отстающей фазе - четырехэлектродный оптический тиристор с обратным диодом в цепи управляющих электродов, встрёчнопоследоватёльно включенные стабилитроны и два резистора с суммарным сопротивлением, равным сопротивлению резистора в опережающей фазе, один из которых соединен последовательно ел со стабилитронами и управляющим электродом четырехэлектродного оптического тиристора, а другой параллельно с ними, причем катод и анод управляемого.электрода четырехэлектродного оптич кого тиристора в выходной цепи блока защиты подключены соответственно к анодной группе трехфазного мостового выпрямителя и к резистору с регулируемым сопротивлением, а подключение к сети входа блока защиты сорпадает с подключением первых концов первичных обмоток силового трансформатора.

У

32