Устройство для дуговой сварки на постоянном токе Советский патент 1990 года по МПК B23K9/00 B23K9/10 

Изобретение относится к дуговой сварке в частности к сварочному оборудованию, инверторным источникам питания электродуговой сварки.

Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора и повышение коэффициента использования тиристоров по току.

На чертеже изображена схема устройства.

Схема содержит входной выпрямитель 1, входной фильтр 2, полумостовой тирис- торный инвертор 3, демпфирующие RC-це- почки 4 и 5, включенные параллельно тиристорам инвертора, выходной трансформатор 6, тиристорный выпрямитель 7, выходной фильтр 8, нагрузку 9 в виде сварочной дуги, блок 10 управления инвертором, в который входят задающий генератор 11 и распределитель-формирователь импульсов 12, блок управления 13 тиристорным выпрямителем, содержащий первый интегратор 14, компаратор 15, распределитель-формирователь импульсов 16, датчик тока нагрузки 17, задающее устройство тока нагрузки 18, первое устройство сравнения 19,

датчики тока 20 и 21, включенные в цепи де%5пфирующих R-C цепочек, выходы кою- рых соединены чер-сз внпрямитель 22 с первым входом второго устройства сравнения 23, ко второму входу второго устройства сравнения подключено задающее устройство допустимой скорости нарастания напряжения на тиристорах инвертора 24, к выходу второго устройства сравнения подключен второй интегратор 25, выход которого соединен со входом управления частотой задающего генератора 11.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения промышленной сети на входной выпрямитель 1 и блоки управления 10 и 13, запускается полумостовой инвертор 3, в первичной обмотке трансформатора 6 начинает протекать ток высокой частоты с частотой выходных импульсов блока управления 10 инвертора. Во вторичной обмотке наведенная ЭДС выпрямляется тиристорным выпрямителем 7, сглаживается фильтром 8 и поступает в нагрузку 9. Регулирование и стасо

СО

билизация тока нагрузки осуществлятся блоком управления 13 тиристорным выпрямителем. Напряжение, пропорциональное ТРЬ; и1 грузки, с датчика тсжа 17 сравни вается устройством сравнения 19 с напряжением задатчика тока нагрузки 18, сигнал рассогласования поступает на интегратор Ь; и далее на компаратор 15 которьп выполняет функцию фазосдвигающего усгрой- си;а импульсов управления выходного выпрямителя 7 но отношению к импульсам задаю- пич о (Оператора 11. Изменение фазового м id позволяет осуществлять регулирование с1 к а нагрузки.

R едчы с широким диапазоном изменения сопротивления нагрузки от ну/я до чск тчочпос и, необходимо рассмотреть гри . жима рчбогы устройства.

х ..:; 1короткое .амыкание (КЗ)

гагр кч

п режиме КЗ нагрузки счстема оораткнг „-пят т() FOKV нагрузки, в которую

ч о i/п u LiHi4 тока нагрузки 17 и блок учравit 1 Ъ 13 гиристорным выпрямителем, эгра.. чм юк нагрузки до заданной вели .и. поэтому режим КЗ можно рассматри . . режим работы с нагрузкой на

с и про ту,о лугу

11 РОЖИМ нагрузкой является сварочная ,uia Диапазон изменения тока нагруз- ,н р. данном режиме изменяемся в широкил Ч, т. or единиц до сотен ампер. При пом г, широком диапазоне изменяется при- г ;еи юе соппо ивление чагруяки к пеович- пой обмотке трансформатора 6, которое чночаетя последовательно з колебггель- 1 ь Y инвертора 3, и вызывает зату- wiHue колебаний тока Поэтому собствен- .асюгс. колеба 1елыюго контура о( ь гзком случае можег в 1,5 -2 раза

Л 1я повышения коэффициента испо 1ыо- зания тиристоров инвертора в нем установлен режим их работы с перекрытием перио- IOB колебаний юка в первичной обмотке 1 рансформатора 6. т е. а),, где со,/ - час- юга импульсов управления, тиристоров пн всргора Этим также досгигаекя непрерывность тока нагрузки, ч го снижает массоабаритные показатели выходного фильтра 8 Од|1ако режим )у вызывает увеличение скорости нарастания прямого напряжении dujdt на тиристорах инвертора -)го спязапс с обрывом тока чиода гтреды- дущек ячейки инвертора С целью снижения du di на тиристорах параллельно им установлены демпфирующие ЛС-цепочки, ряс счи энные на номинальный ток

Пр-1 увеличении сопротивления нагрузки

собственная частота колебательного контура

б,км снижаться, что приводит к увеличеЛ1 к- id перекрытия периодов колебаний

(. г, i i черюре, а, с тедовательно, и росту

.-Ta,

5

5

0

с -

KQ

5

где Д/ - время перекрытия периодов колебаний;

7, - период собственных колебаний тока инвертора;

Тч - период импульсов управления.

Для того, чтобы du/dt оставалось постоянным достаточно чтобы величина угла перекрытия А/ была постоянной, т.е. при изменении Тс на ту же величину должен изменяться Ту. С этой целью была заведена обратная связь, контролирующая величину du/dt на тиристорах инвертора, в которую вошли датчики тока 20 и 21, включенные в цепь демпфирующих С-цепочек 4 и 5, выпрямитель 22, второй интегратор 25, выход которого соединен с времязадающим входом задающего генератора 11.

Предположим, что величина сопротивле- 1.ич нагрузки 9 увеличилась, тогда увели- - чтся период собственных колебаний тока инвертора Тс и время перекрытия Д2, а однозначно приведет к увеличению du/dt. Далее увеличится ток в / С-цепочках и соответственно увеличится сигнал с датчиков 20 и 21. С выхода выпрямителя 22 сигнал обратной связи поступает на вход устройства сравнения 23, где сравнивается с напряжением задатчика dujdt 24, разностный сигнал поступает на вход интегратора 25 и далее на вход управления частотой задающего генератора 11, воздействуя на величину периода импульсов управления, уменьшая время перекрытия А и соответственно, уменьшая значение du/dt.

Если сопротивление нагрузки уменьшится, то период Ту также уменьшится. Таким образом, система постоянно контролирует величину и поддерживает du/dt постоянной с наперед заданной величиной.

III режим - холостого хода (XX) нагрузки.

При XX нагрузки величина сопротивления будет бесконечно большая в данном режиме период Тс будет максимальный. Система обратной связи по контролю du/dt, так же как и в предыдущем режиме отработает сигнал обратной связи и снизит Ти до величины Тс. Поэтому и в режиме XX du/dt будет иметь ту же величину, что и в режимах 1 и 2.

Таким образом, инвертор в «тюбом из перечисленных режимов (КЗ, нагрузка - дуга, XX) будет работать надежно, так как постоянно параметр du/dt находится под контролем и не превышает заданного задания. Такая система позволяет также в 2 раза уменьшить мощность потерь демпфирующих / С-цепочек.

По сравнению с известным устройством обеспечение постоянного угла перекрытия периодов колебаний тока инвертора позволяет повысить коэффициент использования тиристоров в данной схеме в 1,3 раза и становить тиристоры с более низкой группой

по du/dt и по минимальному напряжению, что снижает также стоимость устройства.

Формула изобретения

Устройство для дуговой сварки на постоянном токе, содержащее последовательно соединенные входной выпрямитель, входной фильтр, полумостовой тиристорный инвертор, выходной трансформатор, выходной выпрямитель и выходной фильтр, к выходным зажимам которого подключена нагрузка в виде сварочной дуги, а также блок управления инвертора, в который входят задающий генератор и распределитель- формирователь импульсов, датчик тока нагрузки, задающее устройство тока нагрузки, первое устройство сравнения, два интегратора, компаратор и два датчика тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы инвертора и повышения коэффициента использования тиристоров по току устройство снабжено двумя демпфирующими RC- цепочка ми, вторым устройством сравнения и задатчиком допустимой скорости нарастания напряжения на тиристорах инвертора, причем выходной выпрямитель выполнен тиристорным и снабжен блоком управления выходным тиристорным выпрямителем, состоящим из датчика тока нагрузки, задающего устройства тока нагрузки, первого устройства сравнения, Первого интегратора и компаратора, соединенного

0 выходом с входом распределителя-формирователя импульсов, при этом демпфирующие ЯС-цепочки с последовательно включенными датчиками тока подключены параллельно тиристорам инвертора, выходы датчиков тока через выпрямитель соединены с первым входом второго устройства сравнения, к второму входу второго устройства сравнения подключен задатчик допустимой скорости нарастания напряжения на тиристорах инвертора, к выходу второго устройства срав0 нения подключен второй интегратор, выход которого соединен с входом управления частотой задающего генератора.

5

Изобретение относится к сварке, в частности к инверторным источникам питания электродуговой сварки на постоянном токе, а также при разработке преобразователей частоты, работающих в широком диапазоне изменения сопротивления нагрузки. Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора и повышение коэффициента использования тиристоров по току. В устройство введена отрицательная обратная связь по скорости нарастания прямого напряжения на тиристорах инвертора. Для этого в демпфирующих RC-цепочках установлены датчики тока, выход которых через выпрямитель и интегратор соединен с времязадающим входом генератора импульсов управления тиристорами инвертора. 1 ил.