Источник сварочного тока Советский патент 1990 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к дуговой сварке, в частности к источникам

питания для электрической буровой сварки.

Цель изобретения - упрощение источника сварочного тока, повышение надежности и снижение энергетических потерь источника в режиме холостого хода.

На фиг.1 приведена схема источника сварочного тока; на фиг.2 - внешние характеристики сварочных источников.

Устройство содержит входной выпрямитель, состоящий из тиристора 1 и включенной параллельно ему цепи из последовательно соединенных диода 2, ограничивающего резистора 3 и размыкающего контакта - ключа 4 управления, конденсатор 5 входного фильтра, входной дроссель 6, коммутирующий тиристор 7, зашунтированный обратным диодом 8, трансформатор 9 тока, ограничительный диод 10, нагрузочный резистор 1.1, динистор 12, конденсатор 13, перемещенный резис- тор 14, обратный диод 15, резистор 16, стабилитрон 17, коммутирующий конденсатор 18, выходной трансформатор 19, силовые диоды 20 и 21,трансформатор 22 тока, резистор 23, выпрямительный мост 24, сглаживающий конденсатор 25, реле 26, резистор 27, конденсатор 28, реле 29 и выходной- сглаживающий дроссель 30.

„На фиг.2 показаны: естественная внешняя характеристика 31 прототипа, искусственная внешняя характеристика 32 прототипа, естественная внешняя характеристика 33 изобретения и зависимость 34 активной мощности нагрузки от тока нагрузки.

Цепь управления тиристором 1 входного выпрямителя состоит из . вторичной обмотки трансформатора 9 тока, ограничительного диода 10 и нагрузочного резистора 11. Первичная обмотка трансформатора 9 тока включена последовательно с цепью, состоящей из параллельно включенных тиристора 7 и диода 8. Динистор 12, конденсатор 13, переменный резистор 14, обратный диод 15 образуют схему управления коммутирующим тиристором 7.

Резистор 16 и стабилитро%н 17 образуют цепь питания.

Устройство работает следующим образом.

До воздействия на ключ 4 через ег размыкающий контакт заряжены конденсаторы 5 и 18, тиристоры 1 и 7 выключены. После воздействия на ключ 4

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

через его замыкающий контакт и резисторы 16 и 14 начинается заряд конден-. сатора 13. В момент достижения напряжения пробоя динистора 12 конденсатор 13 разряжается на управляющий переход тиристора 7. В результате включения тиристора 7 возникает колебательный процесс в контуре 7, 8, 18, 19 и через тиристор 7 протекает сумма токов входного дросселя 6 и колебательного контура. При определенном .соотношении индуктивности и параметров колебательного контура суммарный ток через тиристор 7 проходит через нулевое значение и тиристор выключается. За время обратной полуволны тока,протекающей через диод.8, тиристор 1 восстанавливает управляемость. После прекращения тока через диод 8 к тиристору прикладывается прямое напряжение, примерно равное напряжению на конденсаторе 18. -С этого момента начинается очередной цикл заряда конденсатора 13, процесс повторяется. Генерируемые колебания трансформируются во вторичную обмотку трансформатора 19 и выпрямляются диодами 20 и 21. Возникшее напряжение на выходе схемы обеспечивает заряд конденсатора 28 и реле 29 срабатывает. Контакт реле 29 размыкает цепь управления тиристора 7, генерация прекращается до момента отпускания ре-, ле 29. Отношение длительности работы генератора к длительности паузы выбирают достаточно малым, чем достигается экономичность и надежность схемы.

При замыкании вторичной цепи в момент начала сварки конденсатор 28 разряжается реле 29 отпускает, замыкая свой контакт в цепи управления тиристором 7, на выходе источника появляется напряжение. Ток нагрузки, протекающий через трансформатор 22 тока, после выпрямления выпрямителем 24 и сглаживания конденсатором 25 обеспечивает срабатывание реле 26. Замыкающий контакт реле 26 шунтирует контакт реле 29 в цепи управления и обеспечивает непрерывный режим работы при наличии тока нагрузки. При обрыве дуги реле 26 отключается и схема возвращается в прерывистый режим холостого хода. В качестве дополнительной меры по повышению надежности схемы, а также для защиты питающей сети последовательно с коммутирующими вентилями 7 и 8

5

включен трансформатор 9 тока, вторичная обмотка которого соединена с управляющим электродом тиристора, и пользуемого в качестве входного вы прямителя. При опрокидывании инвертра или повреждении элементов схемы трансформатор 9 насыщается и тиристор 1 выключается в отрицательном полупериоде переменного напряжения питающей сет.и.

В заявленном решении исключены специальные схемы управления с обратными связями и блок,и для симметрирования импульсов, т.е. применени в схеме источника однотактного инвертора позволяет получить близкую к гиперболической внешнюю характеритику (фиг.2) без использования специальных систем управления. В резултате получен достаточно простой иточник сварочного тока, обеспечивающий постоянство мощности, вводимой, в дуговой промежуток, при .колебаниях длины дуги.

Использование в предлагаемом источнике новой для данной области од нотактной инверторной схемы с закрытым входом в сочетании с простой самовозбуждающейся системой управления позволяет без применения сложных схем управления получить улучшенную естественную внешнюю характеристику источника, т.е. получить новые свойства известного инвертора

На фиг.2 приведены для сравнения внешние характеристики источников по прототипу и по предлагаемому изобретению.

Естественная внешняя характеристика предлагаемого источника в рабочем диапазоне тока нагрузки близка к ги- берболе (фиг.2), поэтому зависимость активной мощности от тока нагрузки имеет пологий участок. Наличие последнего определяет независимость мощности, вводимой в дуговой промежуток, от колебаний длины промежутка

Увеличенный ток короткого замыка

ния

(i „ вместо к i

IK,) способствует

улучшению зажигания дуги. Указанные особенности полученной естественным путем внешней характеристики позволяют облегчить условия сварки, т.е. улучшают сварочные свойства источника по сравнению с прототипом.

В предлагаемом источнике для ограничения холостого хода используется простая схема, использующая в ка

5

0

5

0

5

0

честве коммутирующего элемента ос -. новной тиристор инвертора, т.е. от- пала необходимость во введении дополнительного коммутирующего элемента.

Кроме того, применение периодического подзаряда конденсатора RC-цепи позволяет обеспечить чувствительность схемы .к моменту начала режима сварки без применения дополнительных источников.

Источник при этом работает на холостом ходу в прерывистом режиме с большим временем выключенного состоя - ния. Периодический подзаряд конденсатора RC-цепи, осуществляемый от основного источника, обеспечивает чувствительность схемы управления к началу режима сварки. Контроль сварочного тока исключает работу прерывателя (реле напряжения) при изменениях режима сварки.

При нормальной работе инвертора импульсы вторичной обмотки трансформатора тока поддерживают включенное состояние тиристора входного выпрямителя и постоянный подзаряд конденсатора входного фильтра. При опрокидывании инвертора трансформатор v тока входит в насыщение, импульсы на вторичной обмотке прекращаются и тиристор входного выпрямителя выключается обратной полуволной сетевого напряжения.

Таким образом, по сравнению с известными в предлагаемом устройстве достигаются высокие надежность, экономичность и снижение расхода активных материалов при относительной простоте схемы и низкой себестоимости комплектующих изделий.

Формула изобретения

Источник сварочного тока, содержащий входной выпрямитель, тиристор- ный инвертор с согласующим сварочным трансформатором, выходной выпрямитель, схему питания и схему импульсного управления инвертором, соединенную с управляющим электродом ти- ристорного ключа инвертора, и схему ограничения холостого хода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения энергетических потерь в режиме холостого хода, входной выпрямитель выполнен на управляемом вентиле, инвертор выполнен по однотактной схеме с закрытым входом и обратным диодом, схема импульсного управления выполнена в виде времязадающей RC-цепи и порогового элемента, схема ограничения холостого хода выполнена на RC-цепи, измерительном трансформаторе сварочного тока с выпрямителем, реле напряжения и реле тока, насыщающемся трансформаторе тока, тиристорный ключ инвертора подключен параллельно входу схемы питания,, RS-цепь, индуктивность и пороговый элемент схемы импульсного управления включены последовательно между собой, а резис- тор RC-цепи соединен с контактами реле токаи реле напряжения,RS-цепь схемы

ограничения холостого хода соединена с выходными зажимами, выпрямитель схемы ограничения холостого хода подключен к вторичной обмотке измерительного трансформатора сварочного тока, обмотка реле напряжения соединена параллельно с конденсатором RC- цепи схемы ограничения холостого хода, обмотка реле тока присоединена к выходу выпрямителя схемы ограничения холостого хода, первичная обмотка насыщающегося трансформатора тока соединена с тиристорным ключом инвертора, а его вторичная обмотка с цепью управления управляемого вентиля входного выпрямителя. V

Изобретение относится к сварке, в частности , к источникам питания дуги при ручной дуговой сварке. Цель изобретения - повышение надежности и снижение энергетических потерь в режиме холостого хода. Устройство содержит входной управляемый выпрямитель, тиристорный инвертор с согласующим сварочным трансформатором, схему питания и схему импульсного управления инверстором, схему ограничения холостого хода (СОХХ). При включении устройства начинается заряд конденсатора времязадающей RC-цепи схемы управления тиристорного инвертора. При достижении на конденсаторе напряжения пробоя порогового элемента схемы управления происходит разряд конденсатора на управляющий вход тиристора инвертора. Тиристор, включаясь, замыкает цепь колебательного контура. Возникает колебательный процесс. Обратная полуволна тока протекает через обратно включенный с тиристором диод, тиристор тем временем восстанавливает управляемость. После прекращения тока через обратный диод к тиристору вновь прикладывается прямое напряжение. Одновременно начинается новый цикл заряда конденсатора RC-цепи управления инвертора. Генерируемые колебания трансформируются во вторичную обмотку сварочного трансформатора. Напряжение во вторичной обмотке выпрямляется и подается на выходные клеммы источника и на зарядный конденсатор СОХХ. Реле, включенное параллельно зарядному конденсатору, своим контактом размыкает цепь управления тиристором инвертора, обеспечивая режим холостого хода. При замыкании сварочной цепи зарядный конденсатор СОХХ разряжается через эту цепь. Отключенное реле СОХХ коммутирует цепь управления тиристором инвертора. Протекание через трансформатор сварочного тока вызывает срабатывание реле, включенного в его вторичную цепь. Контакты реле шунтируют контактом СОХХ. При опрокидывании инвертора насыщается трансформатор тока, первичной обмоткой включенный последовательно с тиристором инвертора. Через вторичную обмотку трансформатора запирается входной управляемый вентиль. 2 ил.

Р,и

и„

«