Сварочный выпрямитель Советский патент 1992 года по МПК B23K9/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в сварочных выпрямителях.

Современные сильноточные сварочные выпрямители обычно выполняются с тири- сторным регулированием по первичной стороне, а на вторичной стороне выпрямление осуществляется неуправляемыми диодами, не требующими специальных устройств для их парэллельной работы в каждом плече выпрямления.

Известен выпрямитель, имеющий равную со схемой Кюблера расчетную мощность трэнсформзюрн, но уступающий по использованию диодов.

Цель изобретения - повышение КПД и снижение мзлогоОлритных показателей спа- рочксго оыпрчм .челл. Постл.пленнзя цель

достигается включением управляемых тири- сторов в линейные сетевые провода, питающие первичные обмотки трансформатора, соединенные треугольником, при этом два тиристора в каждом проводе включаются встречно-параллельно.

Нафиг.1 представлена принципиальная схема выпрямителя; на фиг.2 - временные диаграммы ЭДС обмоток трансформатора и диаграмма выпрямленного напряжения.

Выпрямитель содержит .трехфазный силовой трансформатор 1, три первичные обмотки 2 которого соединены в треугольник и две трехфазные группы вторичных обмоток 3 и 4, соединенные в согласные звезды, при этом одна группа 3 подключена к анодам иыпрлмшельного блока, состоящего из неуправляемых диодов 11-16. другая группа 4 подключено к катодам тех же диодов.

V О

N Ю VI Ю

при этом диоды 11-10 соединены о кольцо, в котором поплпно об одипг:ни лноди и катоды. Питание первичных оомоток от сети осуществляется через 3 группы встречно- парпллельно включенных упрпг-.ляемых ти- ристоров 5-10, установленных п линейных проводах.

Устройство работает следующим обрэ- сом.

На холостом ходу при иолнофазном включении тиристоров работа схемы практически не отличается от работы в известном устройстве, так как при полностью открытых тиристорах, ток. протекающий по обмоткам трансформатора, образует в его стержнях трехфазный симметричный синусоидальный поток.

Выпрямленное напряжение холостого хода о этом случае полностью соответствует расчетным соотношениям в известном устройстве.

Проводимость тирысторов в этом режиме благодаря большой индуктивности трансформатора равна 180 эл.град.. а проводимость диодов 60 эл.град.

Под нагрузкой индуктивность трансформатора уменьшается, тем самым уменьшается проводимость тиристоров и при определенном токе нагрузки она становится равной 60 эл.град. Работа выпрямителя в этом режиме иллюстрируется диаграммами фиг.2. На диаграмме а) изображены синусоиды фазных первичных напряжений, на диаграмме б) фазная ЭДС вторичной обмотки, находящейся на стержне, на котором расположена первичная обмотка фазы А, на диаграмме в) фазная ЭДС вторичной обмотки, находящейся на стержне, на котором расположена первичная обмотка фазы В, на диаграмме г) фазная ЭДС вторичной обмотки, находящейся на стержне, на котором расположена первичная обмотка фазы С. на диаграмме д) представлено выпрямленное напряжение на выходе выпрямителя.

Рассмотрим интервал времени 0-02. В этом интервале максимальным положительным напряжением является линейное напряжение АВ, которое при подаче управляющих сигналов открывает тиристо- ры 5 и 6. Во вторичной обмотке фазы А, благодаря протеканию поперг.ичной обмотке тока, наводится ЭДС. при этом во вторичных обмотках фаз В и С наводится противофазная ЭДС половинной амплитуды. При наличии угла фазового регулирования начало проводимости указанных тиристоров задерживается нз этот угол (точка Oi). Через .60 эл.град. в момент времени, соответствующего точке 02, напряжение АВ сравнивается с напряжением АС и далее

напряжение АС возрастает, а напряжение АВ падает, т.е. происходит коммутация тиристоров 5 и 6 на тиристоры 5 и 7, но при наличии заданного угла регулирования коммутация задерживается на этот угол (точка Оз).

Включение тиристоров 5 и 7 позволяет пройти току в первичной обмотке фазы С, причем направление тока противофазно фа0 зе А в предыдущем такте и во вторичной обмотке фазы С наводится ЭДС, также противоположного фазе А направления, при этом во вторичных обмотках фаз А и В индуктируется ЭДС половинной амплитуды и

5 противоположного направления ЭДС фазы С в данном такте.

Еще через 60 эл.град. напряжение АС уравнивается с напряжением ВС и через продолжительность угла регулирования

0 происходит коммутация тиристоров 5 и 7 на 8 и 7. В этом случае ток проходит по первичной обмотке фазы В в том же направлении, что и в фазе А в интервале 0-02. Во вторичной обмотке фазы В наводится ЭДС того же

5 направления, при этом во вторичных обмотках фаз А и С также индуктируется ЭДС половинной амплитуды и противоположного направления ЭДС фазы В в данный момент и т.д.

0Рассмотрим процесс выпрямления для тех же периодов времени в соответствии с диаграммами б), в) и г).

В период времени, соответствующий интервалу положительного напряжения АВ

5 (интервал Oi-Оз), к диоду 11 приложена сумма ЭДС фазы А из звезды анодной группы и ЭДС фазы В из звезды катодной группы, к диоду 12 приложена сумма ЭДС той же фазы А из звезды анодной группы и ЭДС фазы С

0 из звезды катодной группы, которые являются абсолютно одинаковыми, что позволяет одновременно открываться этим диодам и проводить ток параллельно. При суммировании следует учитывать, что ЭДС звезд

5 анодной и катодной группы к диодам прикладываются противофазно. В следующие 60 эл.град. равные суммы ЭДС прикладываются к диодам 12 и 13, которые проводят ток параллельно и т.д.

0Кривые фазных токов первичных обмоток полностью повторяют кривые фазных ЭДС вторичных обмоток диаграмм б), в) и г), а кривые фазных токов вторичных обмоток соответствуют их положительным значени5 ям для анодной группы и отрицательным значениям для катодной группы.

Таким обрззом. достоинством предлагаемого выпрямителя является параллельная работа двух диодов одновременно в каждом такте выпрямления, при этом отсутствуют электромагнитные элементы, необходимые в известных устройствах (схема Кюблерз).

Расчет мощностей обмоток, исходя из представленных диаграмм, показывает, что расчетная мощность первичных обмоток равна 1.04 Ро, расчетная мощность вторичных обмоток равна 1,48 Ро и типовая мощность трансформатора будет 1,26 Р0. где Ро - мощность на выходе выпрямителя.

В каждом такте выпрямления амплитуда тока, протекающего черезтиристор в 1,5 раза превышает амплитуду тока в первичной обмотке, которая о данный момент времени генерирует ЭДС, а в двух других обмотках протекает ток, равный полопине тока о генерирующей обмотке. Именно благодаря зтомусхема магнитно уравновешена и потоки вынужденного намагничивания отсутствуют.

Как следует из вышеизложенного, загрузка трансформатора и выпрямительных диодов в предлагаемой схеме полностью соответствует схеме выпрямления для больших токов (схема Кюблера). Однако, отсут- ствие уравнительного реактора позволяет

существенно снижать энергоемкость выпрямителя к сокращать его габариты и массу.

По предлагаемой схеме изготовлен и испытан опытны й образец выпрямителя на ток 1600 А. Результаты испытаний положительные.

Формула изобретения Сварочный выпрямитель, содержащий трехфазный трансформатор и выпрямительный блок, выполненный из шести полупроводниковых вентилей, причем первичные обмотки трансформатора соединены треугольником, а две трехфазные вторичные обмотки соединены в две согласные звезды, при этом каждая из вторичных обмоток одной звезды подключена к точке соединения анодов двух вентилей, катоды которых подключены к разнофазным обмоткам другой звезды, а нагрузка включена между общими точками вторичных обмоток, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен тремя парами сстречно-парал- лельно соединенных тиристоров, каждая из которых включена в соответствующий линейный провод питания выпрямителя.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в сварочных выпрямителях. Цель изобретения - повышение КПД. Трехфазный выпрямитель на большие токи имеет силовой трансформатор, первичные обмотки которого, собранные треугольником, питаются через встречно-параллельно включенные тиристоры в каждом линейном проводе. Две группы вторичных обмоток соединены в согласные звезды. При этом любая из фаз одной из вторичных обмоток подключена к объединенным анодам двух диодов выпрямительного блока, катоды которых подключены к разноименным фазам другой обмотки. Нагрузка подключена к общим точкам звезд вторичных обмоток, благодаря чему продолжительность пропускания тока каждым диодом составляет 120 электрических градусов при половинной от выпрямленного тока амплитуде. 2 ил. ё

1Я| Р / м .

to

rlrv rvNTNf rNTNTN-Nr

П I

: i i

H-4