Устройство для контактной электросварки Советский патент 1984 года по МПК B23K11/24 

изобретение относится к преобзовательной технике и предназначено для плавного регулирования переменного напряжения, в частности в машине для контактной электросварки. Известно устройство регулятора переменного напряжения, содержащее трансформатор с отпайками от первич ной обмотки, к которым подключены днухполярные ключи с встречно-парал лельно включенными тиристорами. Переключением тиристорных ключей производится изменение коэффициента трансформации, а следовательно, и нагфяжения на нагрузке Недостаток устройства - неполное использование первичной обмоткк трансформатора, так как первичное напряжение в процессе регулирования на 1 ногих ступенях прикладывается только к части секций первичной обмотки. Известно устройство для регулир.ования напряжения, содержащее промежуточный автотрансформатор с отайками, трансформатор, переключатель ступеней, два тиристорных контактора для плавного регулирования напряжения .на каждой ступени 2. Недостатком устройства является наличие гфомежуточного автотрансфор матора и переключателя ступеней. Наиболее близким к изобретению является устройство для контактной электросварки содержащее источник переменного напряжения, контакторы сварочный трансформатор, имеющий пе вую и вторую первичные обмотки СЗ Однако при применении известного устройства наблюдается низкое качество сварки, что объясняется невозможностью получить необходимую форtfy сварочного импульса. Цель изобретения - повьшение качества сварки. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контактно электросварки, преимущественно одно фазной, с использованием импульсов частоты переменного тока, содержащем источник переменного напряжения контакторы, сварочный трансформатор, имеющий две первичные обмотки первый контактор включен между началами первой и второй первичных обмоток сварочного трансформатора, второй контактор включен между конт 11 цом первой и началом второй первичных обмоток сварочного трансформатора, а третий контактор включен между концом первой и концом второй его первичных обмоток. Контакторы выполнены с принудительной коммутацией в виде встречно включенных тиристоров. На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 (а и б) осциллограммы напряжения на катуи ке первичной обмотки трансформатора этого устройства (для I и Ц зоны соответственно); на фиг. 3 - зависимости коэффициента мощности от напряжения на катушке первичной обмотки при фазовом и зонно-фазовом регуировании; на фиг. 4 - осциллограмма напряжения на катушке первичной обмотки трансформатора этого устройства, Устройство состоит из источника 1 переменного напряжения, трансформатора 2, первичная обмотка которого содержит две одинаковые катушки, свариваемых деталей 3, подключенных к вторичной обмотке трансформатора 2, тиристорных контакторов А - 6, причем контактор 4, состоящий из встречно включенных тиристоров 7 и 8, включен между одной парой разноименных зажимов катушек первичной обмотки, подключенных другой парой разноименных зажимов к источнику 1 переменного напряжения, контактор 5, состоящий из встречно включенньк тиристоров 9 и 10, включен между одной парой одноименных зажимов, а контактор 6, состоящий из встречно включенных тиристоров 11 и 12, Iмежду другой парой одноименных зажимов катушек первичной обмотки трансформатора 2. Устройство работает следующим образом. Для регулирования среднего значения напряжения на катушках пер)вичной обмотки трансформатора 2 используется принцип зонно-фазового регулирования, В зоне 1 осуществляётся фазовое регулирование напряже- , ния тиристорным контактором 4 (фиг.IX Осциллограмма напряжения на катушке первичной обмотки трансформатора 2 в этой зоне для одного периода показана на фиг. 2 а , где (J - напряжение на катущке; U - напряжение источника 1. В моменты времени ti, t, ток i первичной обмотки ранен нулю, а в моменты времени t ,t подаются импульсы управления на тиристор 7 или тиристор 8 контактора В интервалах времени включенного состояния контактора Д и, 0,5U, а п закрытом контакторе (} 0. Изменяя угол включения (интервалы времени t -t , t,-t ) контактора 4, . можно регулировать ток через свариваемые детали 3 изменением напряже- ния в диапазоне О 0,51, где -кср среднее напряжение на катушке первичной обмотки трансформатора 2; среднее напряжение источника 1 В зоне 11 контактор 4 работает в ре жиме полнофазного включения, т.е. импульсы управления подаются на его тиристоры 7 и 9 при i 0. Осциллограмма напряжения U, в этой зоне регулирования дана на фиг, 2б. При направлении тока i (фиг. 1) в момент времени i, импульс управления подается на тиристор 7 контактора 4 и ток 1 .протекает по последовательно включенным катушкам первичной обмотки при UK 0,5 и : В момент времени tj импульсы управления поступают на тиристоры 9 и 12 контакторов 5 и 6, Тиристор 7 контактора 4 запирается при этом приложенным в непроводящем направлении питающим напряжением, а ток катушек первичной обмотки начинает протекат по тиристорам 9 и 12 контакторов 5 6, т.е. катушки включаются параллел но при UK и . В момент времени tj при 1 О тиристоры 9 и 12 контакто ров 5 и 6 закрываются, а импульс управления подается на тиристор 8 контактора 4. Катушки первичной обмотки включаются последовательно пр и 0,5U. В момент времени t4 ™ пульсы управления подаются на тиристоры 10 и 11 контакторов 5 и 6 и тиристор 8 контактора 4 закрывается приложенным в непроводящем направлении напряжением источника питания, а катушки первичной обмотки включаются параллельно, т.е. . В дальнейшем последовательность работы тиристоров повторяется. Изменяя угол включения (интервалы вре-. мени i -tjjtj- 4), можно регулировать ток через свариваемые детали 3 изменением напряжения в диапазоне 0,5Ucp UKCP JcpНа фиг. 3 даны зависимости коэффициентов мощности X устройства от величины напряжения Р зоннофазовом регулировании (линия 1) для устройства и при фазовом регулировании для постоянного параллельного соединения катушек первичной обмотки трансформатора (линия 2). Малый коэффициент мощности в большом диапазоне изменения напряжения при фазовом регулировании (линия 2) приводит к тому, что этот способ регулирования применяется совместно с переключением катутек первичной обмотки. Помимо применения переключателя ступеней это требует выполнения первичной обмотки трансформатора из большого числа катушек, как это сделано в прототипе. Зонно- фазовое регулирование позволяет уменьшить содержание высших гармонических в токе источника питания, а, следовательно, повьш1ает коэффициент мощности по сравнению с фазовым регулированием для постоянного соединения катушек первичной обмотки. Как видно из зависимости на фиг. 3 (линия 1), в устройстве в диапазоне 0,.p удается поддерживать коэффициент мощности на уровне, близком к максимально возможному, определяемому количеством реактивной энергии, запасаемой в магнитньтх полях обмоток трансформатора и вторичного контура. Для многих практических случаев вполне достаточным является интервал О, 5 и ср UK ср UCP , поэтому часто от системы управления не потребуется изменения алгоритма управления контакторами 4-6 для перехода из зоны I в зону II. На фиг. 4 показана осциллограмма напряжейия на катушке первичной обмотки устройства при работе в зоне Ц, в котором контакторы 5 и 6 выполнены с принудительной коммутацией тиристоров. Моменты времени t, , t , t этой осциллограммы соответствуют моментам времени t , tj, i., t осциллограммы на фиг. 25. В момент времени I, производится принудительная коммутация тиристоров 9 и 12 контакторов 5 и 6 и подача управляющих импульсов на тиристор 7 контактора 4 в течение всего времени выключения тиристоров 9 и 12. В момент времени i производится принудительная коммутация тиристоров 10 и 11 контакторов 5 и 6 и подача управляющих импульсов на 51 тиристор 8 контактора 4 в течение всего времени выключения тиристоров 10 и 11, В результате этих операций Б моменты времени -tj и -fc, происходит переход на последовательное соединение катушек первичной обмотки трансформатора 2 при (Jj, 0,5 U.Симметричное расположение интервалов времени tj-t, и i,-t относительно середины пол шериода питающего напряжения позволяет иметь меньшее содержание высших гармонических в токе источника 1 по сравнению с устройством, показанном на фиг. 1, а, следовательно, позволяет повысить коэффициент мощности предлагаемого устройства. Изменяя интервалы времени t.-t и t -t, т.е. осуществляя широтно-импульсную модуляцию, симметричную относительно середины полупериода, можно регулировать напряжение в диапазоне 0,5 U(,p ср при высоком коэффициенте мощности. Принудительная коммутация тиристоров 7 и 8 контактора 4 может повы

I 1 сить коэффициент мшчюоти устройства и при работе п зоне I, однако для этого необходимо создать дополнительные контуры для реализации энергии катушек первичной обмотки при запирании тиристоров 7 и 8 контактора 4, что усложнит устройство в целом. I Плавноь бесконтактное регулирование напряжения в широком диапазоне позволяет в предлагаемом устройстве точно обеспечить заданные режимы сварки даже при значительных изменениях сопротивления свариваемых деталей. Это особенно важно, когда в одном узле необходимо последовательно произвести несколько сварок различных деталей с существенно различающимися сопротивлениями. Возможность практически мгновенного бесконтактного изменения напряжения в предлагаемом устройстве позволяет вести сварку таких узлов с высокой производительностью.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНОЙ ЭЛЕКТРОСВАРКИ, преимущественно однофазной, с использованием им- , пульсов частоты переменного тока,содержащее источник переменного напряжения, контакторы, сварочный трансформатор, имеющий две первичные обмотки, отличающееся тем, что, с целью повьппения качества сварки путем оптимизации формы импульса, первый контактор включен между началами первой и второй первичных обмоток сварочного трансформатора, второй контактор включен между концом первой и началом второй первичных обмоток сварочного транс . форматора, а третий контактор вклю(П чен между концом пеовой и концом второй ег;о первичных обмоток. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контакторы вьтолнены с принудительной коммутацией в виде встречно включенных тиристоров.

Г5f.i .LhiriL. J

I

J

L

г

cpuz.

таж

Зона

иг,2