Трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки Советский патент 1987 года по МПК B23K11/24 

ю

V,

15

I1303322

Изобретение относится к сварочному производству II может найти применение при создании машин контактной сварки большой мощности.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей выпрямителя за счет повышения частоты коммутации.

На фиг, 1 изображена схема трехфазного выпрямителя для машин контактной сварки; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Выпрямитель (фиг.1) содержит три неуправляемых вентиля 1, 2 и 3, три основных управляемых вентиля 4, 5 и 6, четыре дополнительных управляег 1х вентиля 7-10, блок 11 искусственной коммутации и трехфазный трансформатор 12, на каждом стержне которого расположены по две секции 13 и 14 первичной обмотки и по одной вторичной обмотке 15. Первые выводы вторичной обмотки 15 объединены между собой и соединены с первым выходом 16 выпрямителя, а вторые выводы вторичной обмотки 15 соединены с одноименными электродами неуправляемых вентилей 1, 2 и 3, вторые электроды которых объединены и соединены с вторым выходом 17 выпрямителя. Начала первых секций 13 первичной обмотки объединены с концами ее вторых сективности нагрузочнор цепи выходной ток выпрямителя ij полностью сглажен, где V cot - время, выраженное в угловых единицах; W - угловая частота напряжения питающей сети; L - время.

На временной диаграмме Г (фиг,2) изображены синусоиды линейных напряжений питающей сети, переменного тока

и

АС

и

&С

и

6ft

и

и,

сь

Здесь

же показана кривая выходного напряжения выпрямителя, приведенного к его входу

Uj lJd2W,/W,,

где

d W.

20

25

30

выходное напряжение; число витков ОЦ1ЮЙ секции первичной обмотки трансформатора;W - число витков вторичной

обмотки.

На временной диаграмме 2 приведены кривые токов управляемых вентилей. Огибающая этих кривых является кривой тока вентиля 10i , На временной диаграмме 3 показана кривая выходного тока выпрямителя ij и указаны номера проводящих неуправляемых вентилей,

В момент времени V, , лежащий в интервале времени V,

ог

когда напря. Цдр превышает остальные линейные напряжения питающей сети, подают- ций 14, размещенных на стержнях ся импульсы тока управления на венти- трансформатора, и точки их соединения 35 л„ 4, 10 и 8 и эти вентили отпираются, подключены к входным клеммам А, В, С . При этом напряжение U поровну рас- питающей сети переменного тока, концы первый секций 13 первичной обмотки присоединены к анодам основных управляемых вентилей 4,5 и 6, катоды которых объединены, начала вторых секций 14 первичной обмотки присоединены к катодам трех дополнительных

40

пределяется меж;ду теми двумя секциями первичной обмотки трансформатора, в цепи которых включены открывшиеся вентили 4 и 8,. Это приводит к появлению напряжения на вторичной обмотке трансформатора, которое оказывается гфямым для неуправляемых вентилей 1 и 2 -и обратным для вентиля 3. Через вентили 1 и 2 напряжение вторичной обмотки трансформатора подается на выход выпрямителя. Выходное напряжение Uj связано с напряжением Нд соотношением

управляемь х 7, 8 и 9, аноды которых объединены, а в цепь, соеди- цяющую общий катод основных управляемых вентштей 4, 5 и 6 с общим анодом трех дополнительных угфавляемых вентилей 7, 8 и 9, включен четвертый дополнительный управляющий вентиль 10 с присоединенньп к нему параллельно блоком 11 искусственной коммутации.

45

50

пределяется меж;ду теми двумя секциями первичной обмотки трансформатора в цепи которых включены открывшиеся вентили 4 и 8,. Это приводит к появле нию напряжения на вторичной обмотке трансформатора, которое оказывается гфямым для неуправляемых вентилей 1 и 2 -и обратным для вентиля 3. Через вентили 1 и 2 напряжение вторичной обмотки трансформатора подается на выход выпрямителя. Выходное напряжение Uj связано с напряжением Нд соотношением

Uj 0,,/VV, . В момеьп- времени V,

опережающи) Принцип работы устройства иллюст- момент V пересечения кривых напря.риругот временные диаграммы (фиг. 2), .nocTpoeiiHbie при допущении, что процессы коммутации тока протекают мгновенно и что благодаря большой индукжений и Ufli-, на некоторый угол /3 , подается импульс тока управления на тиристор блока 11 искуссгвениой коммутации и этот тиристор на короткое

тивности нагрузочнор цепи выходной ток выпрямителя ij полностью сглажен, где V cot - время, выраженное в угловых единицах; W - угловая частота напряжения питающей сети; L - время.

На временной диаграмме Г (фиг,2) изображены синусоиды линейных напряжений питающей сети, переменного тока

V,

и

АС

и

&С

и

6ft

и

и,

сь

Здесь

же показана кривая выходного напряжения выпрямителя, приведенного к его входу

15

Uj lJd2W,/W,,

где

d W.

0

5

0

выходное напряжение; число витков ОЦ1ЮЙ секции первичной обмотки трансформатора;W - число витков вторичной

обмотки.

На временной диаграмме 2 приведены кривые токов управляемых вентилей. Огибающая этих кривых является кривой тока вентиля 10i , На временной диаграмме 3 показана кривая выходного тока выпрямителя ij и указаны номера проводящих неуправляемых вентилей,

В момент времени V, , лежащий в интервале времени V,

ог

когда напря. Цдр превышает остальные линейные напряжения питающей сети, подают- ся импульсы тока управления на венти- л„ 4, 10 и 8 и эти вентили отпираются При этом напряжение U поровну рас-

пределяется меж;ду теми двумя секциями первичной обмотки трансформатора, в цепи которых включены открывшиеся вентили 4 и 8,. Это приводит к появлению напряжения на вторичной обмотке трансформатора, которое оказывается гфямым для неуправляемых вентилей 1 и 2 -и обратным для вентиля 3. Через вентили 1 и 2 напряжение вторичной обмотки трансформатора подается на выход выпрямителя. Выходное напряжение Uj связано с напряжением Нд соотношением

Uj 0,,/VV, . В момеьп- времени V,

опережающи) омент V пересечения кривых напряопережающи) момент V пересечения кривых напряжений и Ufli-, на некоторый угол /3 , подается импульс тока управления на тиристор блока 11 искуссгвениой коммутации и этот тиристор на короткое

3 13

время отпирается, что приводит к ad- пиранию управляемого вентиля 10 и к прекращению вследствие этого тока через соединенные с ним последовательно вентили 4 и 8. При этом пер- вичная обмотка трансформатора практически отключается от питающей сети переменного тока, поэтому исчезает напряжение также и на его вторичной обмотке, а значит, и на выходе .выпрямителя. Однако ток нагрузки ij продолжает протекать за счет энергии, запасенной в магнитном поле выходной цепи выпрямителя, он замыкается через находящиеся в равных уело ВИЯХ все три фазы вторичной обмотки трансформатора, т.е. через вентили 1 , 2 и 3.

В момент времени V , лежащий в интервале времени , V , когда напряжение ид превышает остальные линейные напряжения питающей сети, и отстающий от момента V пересечения кривых линейных напряжений И идс на угол регулирования ot , от- пьраются импульсами управления вентили 4, 10 и 9. При этом напряжение Оде поровну распределяется между теми двумя секциями первичной обмотки трансформатора, в цепи которых включены открывшиеся вентили 4 и 9. Это приводит к появлению напряжения на вторичной обмотке трансформатора, которое оказывается теперь прямым для неуправляемых вентилей 1 и 3 и обратным для вентиля 2. Через вентили 1 и 3 напряжение вторичной обмотки трансформатора подается на выход вьтрямителя. Выходное напряжение и 1 связано с напряжением U со отношением

Uj 0,.WjW, .

В момент времени V, опережающий момент Vg пересечения кривых цапря- жений и Ugg на угол , вновь подается импульс тока управления на тиристор блока 11 искусственной коммутации и этот тиристор снова на короткое время отпирается, что приводит к запиранию управляемого вентиля 10 и к прекращению вследствие этого тока через соединенные с ним последовательно вентили 4 и 9. При этом первичная обмотка трансформатора опять отключается от питающей сети переменного тока, и поэтому вновь исчезает напряжение Uj с выхода вы

з 0 -5

0 5 0

0

-

5

прямителя. За счет энергии, запасенной в магнитном поле выходной цепи выпрямителя, ток нагрузки ij замыкается через все три фазы вторичной обмотки трансформатора, т.е. через вентили 1, 2 и 3.

Аналогично протекает и дальнейшая работа выпрямителя. Так, в момент Vj отстающий от момента V. пересечения кривых линейных напряжений Оде и с на угол регулирования об ,отпираются иьтульсами управления вентили 5, 10 и 9. В момент V с помощью блока ис- кусственнор коммутации запирается вентиль 10 и прекращается ток через соединенные с ним последовательно вентили 5 и 9. В момент V отпираются вентили 5, 10 и 7 и т.д.

В течение периода напряжения питающей сети 2 ТГ управляемьй вентиль 10 проводит ток 6 раз, а управляемые вентили 4-9 - по 2 раза, причем очередность их отпирания такова, что кривая выходного напряжения Ui получается шестипульсной.

Как известно, при бесконечно большой индуктивности Вл цепи нагрузки, мгновенной коммутации тока и отсутствии регулирования -коэффициент мощности шестипульсногр выпрямителя независимо от его схемы равен -эе 0,955. Следовательно, такой же коэффициент мощности имеет при отсутствии регулирования и данный выпрямитель. Этим он выгодно отличается от известного выпрямителя, обеспечивающего трех- пульсное выпрямление, при котором при отсутствии регулирования У, 0,827.

При введении углов регулирования коэффициент мощности любого выпрямителя несколько снижается, однако в предлагаемом вьшрямителе за счет двухстороннего регулирования (oi - ) удается сохранить в процессе регулирования выходного напряжения коэффициент сдвига costp, ИЧсм угол сдвига основной гармоники входного тока относительно фазного напряжения питающей сети).

Благодаря более высокому коэффициенту мощности предлагаемого вьтрямителя по сравнению с известным его целесообразно использовать, в первую очередь, для питания ма1Ш1н контактной сварки большой мощности.

Формула изобретения

Трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки,, содержащий трехфазный трансформатор, на каждом стерж не которого размещены по две секции первичной обмотки и по одной вторичной обмотке, при ,этом первые выводы вторичной обмотки объединены между собой и соединены с первым выходом Выпрямителя, а вторые выводы вторичной обмотки соединены с анодами неуправляемых вентилей, катоды которых объединены и соединены с вторым выходом вьшрямителя, а концы первых секций первичной обмотки соединены с анодами управляемых вентилей, о т- лишающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных по

казателеи выпрямителя за счет повышения частоты коммутации, в него введены четыре дополнительных управляемых вентиля и блок искусственной коммутации, при этом начала первых секций первичной обмотки соединены с концами вторых секций первичной обмотки и входными клеммами питающей сети переменного тока, катоды управляемых вентилей соединены с анодом первого дополнительного управляемого вентиля, катод которого соединен с анодами трех дополнительных управляемых вентилей, катоды которых соединены с началами вторых секций первичной обмотки, а параллельно первому дополнительному управляемому вентилю подключен блок искусственной коммутации.

Редактор И, Рыбченко

Заказ 1251/14Тираж 976 Подписное

ВНШ1ПИ Государственного кo штeтa СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиг

рафическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фаг. 2

Составитель Г, Чайковский

Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко