Однофазный сварочный выпрямитель Советский патент 1990 года по МПК B23K9/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в переносных сварочных выпрямителях для ручной дуговой сварки плавяшимися электродами с питанием однофазным напряжением, например, в бытовых условиях .

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и улучшение потребительских свойств за счет увеличения диапазона и плавного регулирования тока выпрямителя.

На Фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема однофазного

сварочного выпрямителя; на фиг. 2 - конструкция трансформатора; на фиг . 3- функциональная схема блока управле- . ния; на фиг. 4 - схема питания блока управления; на-фиг. 5 - графики внешних характеристик однофазного сварочного выпрямителя; на фиг. 6 - диаграм мы напряжений выпрямителя.

Сварочный выпрямитель (фиг. )содержит трансформатор с первичной об- моткой 2 и вторичной обмоткой 3, сглаживающий реактор 4, два диода 5 и 6, при этом анод диода 5 и катод диода 6 соединены с концом 7 вторим

Ч СО 00

3154

Чой обмотки. Вторичная обмотка трансформатора состоит из трех частей 8 - 10, при этом начало первой части 8, онцы второй 9 и третьей 10 частей соединены вместе. Начало второй части является выводом 11 большего напряжения, начало третьей части - выводом 12 меньшего напряжения, а конец первой части является концом 7 вторич Ной обмотки. В выпрямитель введены четыре тиристора 13-16, при этом анод (тиристора 13 и катод тиристора 14 со™ динены с выводом 11 большего напря- жения трансформатора, анод тиристора

15и катод тиристора 16 - с выводом 12 меньшего напряжения, катоды тири- ,сторов 13 и 15 и диода 5 соединены вместе и присоединены к выводу сглаживающего ректора 4, второй вывод ко- торого является положительным выводом

17 выпрямителя, аноды тиристоров 14 и

16и диода 6 образуют отрицательный вывод 18 выпрямителя. В выпрямитель введен также блок 19 управления, це- пи 20 синхронизации которого присоединены к выводам 11 и 7 вторичной обмотки. Первый выход 21 присоединен к цепям управления тиристоров 13 и 14,

а второй выход 22 - к цепям управле- ния тиристоров 15 и 16. Дополнительная обмотка 23 трансформатора присоединена к цепи питания блока 19 управления тиристорами.

На одном из стержней магнитопрово- да 24 (фиг. 2) расположены сетевая обмотка 2, первая 8 и вторая 9 части вторичной обмотки и дополнительная обмотка 23. Третья часть 10 наибольше удалена от зоны размещения сетевой обмотки 2 и имеет наибольший реактанс Конструкция трансформатора, размеше- ние трех частей вторичной обмотки на двух стержнях магнитопровода, обеспечивает реактанс первой 8 и второй 9 частей обмоток, необходимый для получения большего тока сварки и меньшей крутизны внешней характеристики на выводе П большего напряжения, и реактанс первой 8 и третьей 10 частей, необходимый для получения меньшего тока сварки и большей крутизны внешней характеристики на выводе 12 меньшего напряжения.

Блок управления тиристорами (фиг. 3 содержит потенциометр 25 регулятора тока, генератор 26 пилообразного на- пряжения, нуль-орган 27, компаратор 28, четыреtэлемента И 29-32, два эле

Q

Q

5

5 ,

0

0

5

мента ИЛИ 33 и 34, два блокинг-гене- ратора 35 и 36 и переключатель 37 режимов Сварка, Заряд, Пуск. Выходы первого блокинг-генератора 35 являются первыми выходами 21 блока управления и присоединены к цепям управления тиристоров 13 и 14, а выходы второго блокинг-генератора 36, являясь вторыми выходами 22 блока, присоединены к цепям управления тиристоров 15 и 16. Вход первого блокинг-генератора 35 соединен с выходом первого элемента ИЛИ 33, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И 29. Второй вход первого элемента ИЛИ 33 соединен с выходом второго элемента И 30. Вход второго блокинг-генератора 36 соединен с выходом второго элемента ИЛИ 34. Первый вход второго элемента ИЛИ 34 соединен с выходом третьего элемента И 31, второй вход второго элемента ИЛИ 34 соединен с выходом четвертого элемента И 32. Вход нуль-органа 27 является цепью 20 синхронизации и через диоды 38 и 39 соединен с выводами 11 и 7 вторичной обмотки, а его выход соединен с входом генератора 26 пилообразного напряжения и первым входом третьего элемента И 31. Выход генератора 26 соединен с неинвертирующим входом компаратора 28, инвертирующий вход которого соединен с подвижным контактом потенциометра 25 регулятора тока. Выход компаратора 28 соединен с первыми входами первого 29, второго 30 и четвертого 32 элементов И. Вторые входы первого 29 и третьего 31 элементов И соединены с выводом Сварка переключателя 37 режимов, второй вход четвертого элемента И 32 соединен с выводом Заряд переключателя 37 режимов, второй вход второго элемента И 30 - с выводом Пуск переключателя 37.

Питание блока управления (фиг. 4) осуществляется от дополнительной об- мотки 23, средний вывод которой является нулевым проводом, а крайние выводы присоединены к выводам выпрямительного моста 40. Схема обеспечивает двухполярное постоянное напряжение, необходимое для компаратора.

В режиме Сварка (фиг. 3) единичный сигнал с переключателя 37 режимов поступает только на вход элемента И 29 и 31. При этом блокинг-генератор 36 через элемент ИЛИ 34 и элемент

И 31 соединен с выходом нуль-органа 27, блокинг-генератор 35 через элемент ИЛИ 33 и элемент И 29 присоеди-j нен к выходу компаратора 28. Последний и генератор 26 пилообразного напря- жения образуют фазосдвигаюшее устройство, которое обеспечивает управление тиристорами с задержкой по фазе, зависящей от положения движка потенциометра 25.

В моменты времени, когда напряжение на вторичной обмотке 3 трансформатора пересекает нулевое значение, на выходе нуль-органа 27 появляется импульс, который через элементы 31 и 34 поступает на вход блокит-генератора 36. Сигналом с последнего открывается один из тиристоров 15 или 16. На выводах 17 и 18 выпрямителя появляется меньшее напряжение, так как выпрямительный мост подключен к выводам первой и третьей частей.

Последовательность поступления сигналов на элементы И приведена в таблице.

Сигнал на выходе компаратора 28 появляется с задержкой, заданной потенциометром 25, и через элементы 29 и 33 поступает на блокинг-генератор 35. Сигнал с последнего открывает тиристор 13, при этом напряжение на нагрузке увеличивается скачком (до большего напряжения, так как выпрямительный мост подключен к первой и второй частям ), а открытый ранее тиристор 15 запирается. Так происходит регулирование тока сварки. Диапазон регулирования тока ограничен внешней характеристикой 41 (Фиг. 5) на выводе большего напряжения и характеристикой 42 на выводе меньшего напряже ния. Наибольший 12 и наименьший 14 токи сварки определяются пересечением внешних характеристик с характеристикой дуги 43. Изменением положения движка потенциометра 25, т.е. изменением угла задержки открывания тири- сторов 13 и 14, можно получить любое

0

0

из значений тока в диапазоне от I, до 1, обеспечивая плавное регулирование сварочного тока и напряжения, форма которого и импульсы управления на выходах блокинг-генераторов 35 и 36 показаны на фиг. 6 (кривая 44). Кривая 45 изображает напряжение сети. В режиме Заряд единичный сигнал с переключателя 37 режимов (фиг. 3) поступает только на вход элемента 32, обеспечивая соединение второго бло- кинг-генератора 36 через элементы 34 и 32 с выходом компаратора 28. В

5 этом режиме тиристоры 15 и 16 управ- ляются с задержкой по фазе, i обеспечивая плавное регулирование тока за- . ряда от значений, близких к нулю (характеристика 46 на(фиг. 5), до значений, ограниченных характеристикой 42, что обеспечивает различные возможности от подзарядки до форсированного заряда аккумуляторов. Прямая 47 (фиг. 5) показывает наибольшее напря-

5 жение заряда 12-вольтовых аккумуляторов.

В режиме Пуск единичный сигнал с переключателя 37 режимов (фиг. 3) поступает на элемент 30, подключая блокинг-генератор 35 через элемент 33 к Фазосдвигаюшему устройству, т.е. выходу компаратора 28. Диапазон регулирования тока в этом режиме - от О до значений, ограниченных характеристикой 41 (фиг. 5), что позволяет обеспечить стартерный запуск двигателя автомобиля в холодное время года при параллельном подключении выпрямителя к аккумулятору автомобиля. Такой запуск уменьшает ток аккумулятора, увеличивая срок его службы. Прямая 48 (фиг. 5) показывает наименьшее напряжение при стартерном пуск е ав томобиля.

По сравнению с известным предлагаемый однофазный сварочный выпрямитель обеспечивает плавное регулирование тока в трех диапазонах, что улучшает потребительские свойства выпрямителя

Q и расширяет функциональные возможности благодаря -применению выпрямителя для заряда аккумуляторов и стартерно- го пуска двигателей автомобилей.

Для бытового сварочного выпрямитес ля наибольший сварочный ток достигает I25 А, а минимальный 50-60 А. При этих параметрах разработанный по предлагаемому решению выпрямитель может обеспечить заряд 12-вольтовых ,

0

5

0

5

аккумуляторов током от 2 до 70-90 А, обеспечивая номинальный или форсированный заряд аккумуляторов емкостью 42 - 100 А-ч. В этом же режиме можно обеспечить стартерный запуск легкового автомобиля при параллельном вклю аккумуляторов и сварочного выпрямителя, при этом ток выпрямителя достигает 80-100 А. Б положении Пуск сварочный выпрямитель обеспечивает пусковой ток до 200-220 А, что позволяет при параллельной работе сиарочного выпрямителя и аккумулято- рсв обеспечить стартерный пуск грузе- Btix автомобилей в холодное время года. Такое применение сварочного выпрямителя может быть полезным в быте вых условиях, в коллективных гаражах, садах, сельскохозяйственных и мелких мастерских.

Конструкция сварочного выпрямителе не имеет механических переключате- в силовой цепи, переключение этих цйпей в различных режима х производится тиристорами, что повышает ресурс выпрямителя, трансформатор имеетмень- шф выводов, что снижает трудоемкость изготовления и сборки. Применение интегральной электроники позволяет применить современную технологию изготовления, основанную на печатном монтаже.

Ф

ормула изобретения

1. Однофазный сварочный выпрямитель, содезжаший трансформатор, вторичная обмотка которого состоит из частей с разным количеством витков э расположенных на двух стержнях маг- нйтопровода, сглаживающий реактор и два диода, анод первого из которых и катод второго соединены с концом вторичной обмотки, отличаюший- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и улучшения потребительских свойств за счет увеличения диапазона и плавного регулирования тока, он снабжен четырьмя тиристорами и блоком управления тиристорами, причем вторичная обмотка трансформатора выполнена из трех частей, начало первой и концы второй и третьей частей соединены вместе, начало второй части обмотки является выводом большего напряжения, начало третьей части является выводом меньшего напряжения, конец первой части

0

5

0

5

0

5

0

5

является концом вторичной обмотки, третья часть обмотки расположена с наибольшим удалением от зоны размещения первичной обмотки, при этом анод первого и катод второго тиристоров соединены с выводом большего напрЯже- ния трансформатора, анод третьего и катод четвертого присоединены к выводу меньшего напряжения трансформатора, катоды первого, третьего тиристоров и первого диода соединены вместе и присоединены к вьюоду сглаживающего реактора, второй вывод которого является положительным выводом выпрямителя, аноды второго и четвертого тиристоров и второго диода соединены вместе и образуют отрицательный вывод выпрямителя, два первых выхода блока управления тиристорами соединены с цепями управления первого и второго тиристоров, два вторых выхода - с цепями управления третьего и четвертого тиристоров.

2. Выпрямитель по п. 1, о т л и-, чающийся тем, что блок уп- равления тиристорами выполнен в виде потенциометра регулятора тока, генератора пилообразного напряжения, нуль-органа, компаратора, четырех элементов И, двух элементов ИЛИ, двух блокингтенераторов, переключателя режимов Сварка, Заряд, Пуск, при этом два выхода первого блокинг- генератора - первые выходы блока управления и два выхода второго блокинг- генератора - вторые выходы блока управления, вход первого блокинг-гене- ратора соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, вход второго бло- кинг-генератора соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом четвертого элемента И, вход нуль-органа соединен с выводами вторичной обмотки трансформатора, выход нуль-органа соединен с входом генератора пилообразного напряжения и первым входом третьего элемента И, выход генератора пилообразного напряжения соединен с неинвертирующим входом компаратора, инвертирующий вход компаратора соединен с подвиж9

ным контактом потенциометра регулятора тока, выход компаратора соединен с первыми входами первого, второго и четвертого элементов И, второй вход первого элемента И и второй вход тре тьего элемента И соединены с выводом Сварка переключателя режимов, второй вход четвертого элемента И соеди нен с выводом Заряд переключатели режимов, второй вход второго элемента И соединен с выводом Пуск переключателя режимов.

547987 Ю

3. Выпрямитель по п. 1 отличающийся тем, что, с целью улучшения технико-экономических показателей, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой со средним выводом, который соединен с нулевым проводом питания блока управления,тиристорами, а выводы обмотки присоединены к выпрямительному мосту питания блока управления тиристорами.

.5

10

Изобретение относится к электротехнике, в частности к однофазным сварочным выпрямителям и может быть использовано в переносных сварочных устройствах. Цель изобретения - улучшение потребительских свойств устройства за счет расширения диапазона и плавности регулирования тока сварки, а также расширение функциональных возможностей выпрямителя путем выполнения режимов стартерного запуска двигателя автомобиля и заряда аккумуляторов. Выпрямитель содержит трансформатор с вторичной обмоткой из трех частей, расположенных на двух стержнях магнитопровода, причем одна из частей наиболее удалена от зоны размещения первичной обмотки. В выпрямитель введены два диода и четыре тиристора, соединение которых между собой, с выводами трансформатора и с выходной цепью обеспечивает получение двух выпрямительных мостов, реализующих работу устройства в режимах сварки, заряда, пуска. Блок управления тиристорами имеет четыре выхода, соединенных с цепями управления тиристоров. 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

i

$иг1

ft 10

fb-ii

-гЫ-27,/1 П -III-i

Фиг.З

+

Щ

Фиг. 2

ФигЛ

w