Источник питания для сварки Советский патент 1987 года по МПК B23K9/10 

1128

Изобретение относится к области сварочной техники, в частности к источникам питания для электросварки с повышенной частотой преобразования.

Целью изобретения является улуч- шение качества сварного соединения и снижение уровня шума путем повьпнения предельной рабочей частоты инверто- ра ис точника питания и улучшения формы его выходного напряжения.

На чертеже представлена схема источника питания.

Источник питания состоит из выпрямителя 1 напряжения промьш1ленной сети, тиристорного инвертора 2 и сие- темы 3 управления инвертором, причем положительная и отрицательная шины питания инвертора 2 подключены к выходу выпрямителя 1, выход инвертора подключен к Harpysi e Инвертор 2 состоит из первого демпфируюп,его дросселя 4, первого обратного тиристора 5, второго демпфируюш;его дросселя 6, второго обратного тиристора 7, коммутирующих конденсаторов 8 и 9, сварочного трансформатора 10, рабочих тиристоров 11 и 12, а также датчиков 13 и 14 обратного напряже- ния. Система 3 управления инвертором содержит устройство 15 контроля сос тояния тиристоров, блок 16 управления обратными тиристорами и блок 17 управления рабочими тиристорами. В цепь нагрузки включены датчики тока 18 и напряжения 19.

Источник питания работает следующим образом.

Напряжение промьшшенной сети через выпрямитель 1 поступает на шины питания инвертора 2, При подаче управляющего импульса с системы 3 управления па рабочий тиристор, например тиристор 11, начинается очередной рабочий цикл инвертора. Тиристор 11 открывается, при этом происходит заряд коммутирующего конденсатора 9 по цепи: плюс выпрямителя 1, тиристор 11, первичная обмотка сварочного трансформатора 10, конденсатор 9, минус выпрямителя 1. Одновременно происходит разряд второго ком1 тирую щего конденсатора 8 по цепи: конденсатор 8, тиристор 11J первичная обмотка трансформатора 10, конденсатор 8. Токи заряда конденсатора 9 и разряда конденсатора В в первичной мотке трансформатора 10 совпадают по направлению и скла,цываются. Как

только напряжение в точке соединения первичной обмотки сварочного трансформатора 10 и коммутирующих конденсаторов 8 и 9 достигнет уровня напряжения на положительной иш-не питания относительно отрицательной шины и превысит его за счет энергии, накопленной в первичной обмотке трансформатора 10, тиристор 11 закроется и на его аноде появится отрицательное относительно катода .;. напряжение, минимальный уровень которого через датчик 13 обратного напряжения фиксируется устройством 15 контроля состояния тиристоров. Устройство 15 дает команду на формирование блоком 16 управления обратными тиристорами импульса, открывающего тиристор 5. При этом происходит сброс избыточной энергии, накопленной в трансформаторе 10 и передаваемой конденсатору 9 по цепи: конденсатор 9 тиристор 5, демпфирующий дроссель 4, конденсатор выходного фильтра выпрямителя 1 (не показан), конденсатор 9. Скорость нарастания тока сброса и время его протекания ограничива ются индуктивностью демпфирую 1. его дросселя 4.

При достижении напряжением ка де тиристора 5, а значит, и на катоде тиристора 11 величины, меньшей или равной напряжению на положительной шине питания относительно отрицательной, тиристор 5 закроется 5 что также через датчик 13 фиксируется устройством 15 контроля состояния тиристоров. Устройство 15 дает разрешение на формирование блоком 17 импульса управления для открывания рабочего тиристора 12, момент выда-чи которого определяется условиями формирования требуемых характеристик источника и соответствием выходнь х параметров заданным значениям. Информация о выход HFJX параметрах в блок 17 поступает с датчиков тока 18 и напряжения 19. При открывании, тиристора 12 щэоисходит заряд конденсатора 8 по цепи: плюс выпрямителя 1, конденсатор 8, первичная обмотка трансформатора 10, тиристор 12J минус выпрямителя 1. Одновременно происходит разряд конденсатора 9 по цепи: конденсатор 9, первичная .обмотка трансформатора 10, тиристор 12, конденсатор 9. Токи заряда и разряда в первичной обмотке трансформатора 10 совпадают по направлению и складываются.

312

При достижении напряжением в точке соединения первичной обмотки трансформатора Ю и конденсаторов 8 и 9 уровня,.меньшего или равного нулю относительно отрицательной шины пи- тания, тиристор 12 закрывается. Появление минимального уровня отрицательного напряжения на аноде тиристора 12 относительно его катода через датчик

14фиксируется устройством 15 контроля состояния. Устройство 15 дает команду на формирование блоком 16 уп- равляющего импульса, открывающего обратный тиристор 7, через которьй происходит сброс избыточной энергии, на- копленной в трансформаторе 10 и передаваемой конденсатору 8 по цепи: конденсатор 8, конденсатор выходного фильтра выпрямителя 1 (не показан), тиристор 7, дроссель 6, конденсатор 8. Скорость нарастания тока сброса и время его протекания ограничиваются индуктивностью демпфирующего дросселя 6. Моменту окончания процесса сброса и закрывания тиристора 7 соот- ветствует появление на аноде тиристора 12 уровня напряжения, большего

или равного нулю относительно отрицательной шины питания, что через датчик 14 фиксируется устройством

15контроля состояния тиристоров. Устройство 15 дает разрешение на формирование блоком 17 импульса управления для открывания тиристора 11. Далее циклы работы инвертора повторяются. Таким образом, во вторичной обмотке трансформатора 10 наводится переменное напряжение, которое по сле выпрямления при помощи двухпо- лупериодного однофазного диодного выпрямителя, выполненного по схеме

со средней точкой, подается на нагрузку (сварочную дугу).

Датчики 13 и 14 обратного напряжения на рабочих тиристорах должны обеспечивать передачу с требуемым быстродействием информации об изменениях напряжения на рабочих тиристорах в устройство 15 контроля сое- ;;50 тояния тиристоров системы 3 управления и обеспечивать гальваническую развязку между высоковольтными цепями инвертора 2 и низковольтными цепями системы 3 управления.

35

45

55

Датчики 13 и 14 могут быть реализованы, например, на базе высоковольтных оптронов.

Устройство контроля состояния тиристоров 15 предназначено для фиксации момента перемены знака напряжения на анодах рабочих тиристоров относительно их катодов и координации работы блоков управления рабочими и обратными тиристорами и может быть реализовано, например, на базе компараторов и логических элементов.

По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет улучшить качество сварного соединения за счет улучшения формы его выходного напряжения, и повьш1ения предельной рабочей частоты инвертора, что способствует снижению уровн:я;шума. Уровень шума снижается благодаря уходу рабочей частоты инвертора в область меньшей чувствительности человеческого слуха и благодаря резкому снижению уровня высших гармоник св.арочного тока.

Формула изобретен и-я

Источник питания для сварки, срс- тойщий из выпрямителя напряжения про-, мышленной сети, системы управления инвертором, содержащей блок управления рабочими тиристорами, тиристор- ного инвертора, содержащего два коммутирующих конденсатора, два рабочих тиристора, два демпфирующих дросселя, трансформатор с диодным выпрямителем,

подключенным к его вторичной обмотке, причем положительная и отрицательная шины питания инвертора подключены к выпрямителю напряжения сети, коммутирующие конденсаторы соединены последовательно между собой и подключены к шинам питания, к точке их соединения подключен конец первичной обмотки трансформатора, начало перзичной обмотки трансформатора соединено с катодом первого рабочего тиристора, каод второго рабочего тиристора соедиен с отрицательной шиной питания, иодный выпрямитель выполнен по схеме днофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой, выход диодного выпрямителя соединен с нагрузкой, входы блока управления рабочими тиристорами системы управления подключены к датчикам тока и напряжения а выходы соединены с управляющими входами рабочих тиристоров, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварного соединения- и снижения уровня шума путем по

вышения предельной рабочей частоты инвертора источника питания и улучшения формы его выходного напряжения в инвертор дополнительно введены два обратных тиристора и два датчика обт ратного напряжения на рабочих тиристорах, а система управления дополнена устройством контроля состояния тиристоров, имеющим два входа и два вьпсода и блоком управления обратными тиристорами, причем анод первого рабочего тиристора соединен с положительной шиной питания, анод второго рабочего тиристора соединен с катодо первого рабочего тиристора и началом первичной обмотки трансформатора, первый демпфирующий дроссель подключен одним выводом к положительной шине питания, вторым вьшодом к катоду первого обратного тиристора, анод которого соединен с точкой соединения конца первичной обмотки трансформатора, коммутирующих конденсаторов и выводом второго демпфирующего дросселя, второй вьгоод второго демпфирующего дросселя соединен с катодом второго обратного тиристора, анод которого подключен к отрицательной шине питания, первый и второй датчики обратного напряжения на рабочих тиристорах подключены к аноду и катоду первого и второго рабочего тиристора соответственно, выходы их соединены с входами устройства контроля состояния тиристоров, выходы которого соединены с управляющими входами блока управления обратными тиристорами и блока управления рабочими тиристорами, выходы блока управления об-, ратными тиристорами соединены с ..управляющими входами обратных тиристоров .

Изобретение относится к области сварочной техники, в частности к ис- точникам питания для электросварки с повышенной частотой преобразован ия. Целью изобретения является улучшение качества сварного соединения и снижение уровня шума путем повышения предельной рабочей частоты инвертора источника питания и улучшения формы его выходного напряжения. Для этого в инвертор дополнительно введены два обратных тиристора и два датчика обратного напряжения на рабочих тиристорах. Дополнительно введены устройство контроля состояния тиристоров и блок управления обратными тиристорами. Схема коммутации обеспечивает надежную, бесшумную работу источника на режимах холостого хода, при нагрузке на дугу, при коротких замы- каниях электрода на изделие. Через обратные тиристоры происходит сброс избыточной энергии, накапливающейся в силовом трансформаторе. 1 ил. с ел 1ЧЭ 00 4 О)

Редактор Л.Гратилло

Составитель В.Ганюшин

Техред М.,Ходанич - Корре ктор С. Шекмар

Заказ 7505/15 Тираж 972Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4