Источник питания для стыковой сварки оплавлением Советский патент 1992 года по МПК B23K11/04 B23K11/24 

Изобретение относится к сварке металлов и может быть использовано в машинах для стыковой сварки непрерывным оплэвле- нием изделий с большим поперечным сечением.

Известны машины для стыковой сварки оплавлением, содержащее мостовые инверторы на тиристорах. в диагонали которых включены сварочные трансформаторы. Ин вертор с исскуственной коммутацией тири- сторов. входящий в состав этой машины, позволяет получить напряжение прямоугольной формы на свариваемых изделиях, что обеспечивает устойчивость процесса оп- лавления и высокое качество сварки.

Недостатком данной машины является ее повышенные массогабаритные характеристики, связанные с наличием в машине аккумуляторного устройства, состоящего из батарей электрохимических аккумуляторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является мостовой инвертор с искусственной коммутацией тиристоров, содержащий основные и коммутирующие тиристоры. обратные диоды, цепочки, состоящие из конденсатора и индуктивности, формирующие коммутирующий импульс напряжения.

Недостатком такого инвертора является

/ di ч

высокая скорость роста тока (TJ ) в основных и коммутирующих тиристорах при их включении, что отрицательно сказывается на надежности работы этих приборов и приводит к сокращению их срока службы. Другим недостатком этого инвертора является практическоеотсутствие ограничения токам короткого замыкания через тиристоры при опрокидывании инвертора. Это .приводит к тому, что токи короткого замыкания могут

fe

SI

о

00

о

со

достичь амплитуды, большей амплитуды ударного тока, и вывести из строя тиристо- ры.

Недостатком схемы ЯБПЯЮТСЯ также перенапряжения на коммутационном оборудованииинвертора. Причина перенапряжений связана с колебательным характером перезаряда коммутирующего конденсатора, причем е колебательный контур входит индуктивность нагрузки. В зависимости от величины индуктивности нагрузки инвертора амплитуда колебаний напряжения на закрытых коммутирующих тиристорах может в несколько раз превышать напряжение на входе инвертора.

Цель изобретения - повышение надежности работы сварочной машины за счет снижения нарастания тока при включении тиристоров, ограничение токов через них при опрокидывании инвертора и снижение перенапряжений на коммутационном оборудовании, входящем в ее состав.

Цель достигается тем, что инвертор снабжен двумя дополнительными резисторами и двумя дополнительными индуктив- ностями, одна из которых соединена с положительным зажимом источника постоянного напряжения и общей точкой соединения катодов тиристоров; вторая - с отрицательным зажимом и общей точкой соединения анодов тиристоров, а каждый обратный диод через свой резистор подключен к источнику постоянного напряжения.

На фиг.1 приведена принципиальная схема мостового инвертора, входящего в состав машины для стыковой сварки оплавле- нием; на фиг.2-4 - зависимости напряжений от нагрузки, длительности интервала и величины активного сопротивления в цепи обратного диода.

К источнику 1 питания через дополнительные индуктивности 2 и 3 подсоединены основные тиристоры 4-7; коммутирующие тиристоры 8-11, обратные диоды 12-15 с последовательно соединенными активными сопротивлениями 16-19.

Общие точки сопротивлений 16, 18 и 17, 19 подсоединены к источнику, в диагональ моста включен сварочный трансформатор 22, на вторичной стороне которого имеется активно-индуктивная нагрузка 23.

Инвертор, работает следующим образом.

Основные тиристоры отпираются поочередно парами А. 7 и 5, 6 и формируют переменное напряжение прямоугольной формы на нагрузке (фиг.2). Коммутация тока основных тиристоров обеспечивается коммутирующими тиристорами в сочетании с коммутирующими емкостями и индук- тивностями 20 и 21, которые формируют коммутирующий импульс напряжения. На фиг.2 дан порядок следования импульсов

управления тиристорами, из которого видно, что тиристор 8 опирается для коммутации тока в тиристоре 4, тиристор 9 - для 5, 10, 6, 11и 7. Поскольку нагрузка сварочной машины имеет активно-индуктивный харак0 тер, для возвращения энергии в источник питания в течение определенного времени каждого полупериода служат обратные диоды 12-15.

Снижение перенапряжений на комму5 тационном оборудовании инвертора следует рассмотреть процесс коммутации основного тиристора (фиг.З). Коммутация тиристора 4 начинается в момент ti. когда подается импульс на коммутирующий тири0 стор 8. Амплитуда импульса разрядного тока 1т8 превосходит ток нагрузки iH, поэтому ток в тиристоре 4 спадает до нуля. После этого избыток тока i7a, на который он превышает ток нагрузки, проходит в обратный ди5 од 12. В течение времени 12 тз, когда проводит обратный диод 12, прямое падение напряжения на нем и на индуктивности 2, являющееся обратным для тиристора 4, закрывают его. При: :з ток в тиристоре 8

0 меньше тока нагрузки, поэтому начинает проводить обратный диод 13. На интервале tat4 осуществляется подзаряд коммутирующей емкости за счет энергии, накопленной в индуктивности нагрузки 23,вследствие че5 го напряжение на коммутирующем конденсаторе 20 может превысить напряжение Ed источника 1. Величина напряжения на коммутирующем конденсаторе зависит от длительности интервала t3t4. Подключение

0 обратных диодов к источнику питания позволяет сбрасывать эту энергию непосред- ственно в источник 1, минуя коммутирующий конденсатор. Это существенно снижает напряжение на коммутирую5 щей емкости, а следовательно, и на коммутационном оборудовании.

Максимальные перенапряжения, связанные с подзарядом коммутирующей емкости, который осуществляется в

0 колебательном режиме, возникает на закрытых коммутирующих тиристорах (в данном случае на тиристоре 9). Существенное влияние на амплитуду этого напряжения оказывают активные сопротивления 16-19,

5 установленные в цепях обратных диодов. Они демпфируют колебания и уменьшают приложенные к закрытым коммутирующим тиристорам напряжения.

На фиг.4 даны зависимости максимального напряжения на коммутирующем тиристоре от величины активного сопротивления в цепи обратного диода. Из приведенных зависимостей следует, что установка резистора в цепь обратного диода позволяет в 1, раза снизить максимальное на- пряжение на коммутирующем тиристоре. Зависимости, представленные на фиг.З. 4, получены на ЭВМ для инвертора, установленного в машине для контактной сварки оплавлением стальных труб большого диа- метра.

Формула изобретения Источник питания для стыковой сварки оплавлением, содержащий сварочный трансформатор, источник постоянного напряжения, мостовой инвертор, состоящий из основных и коммутирующих тиристоров, обратных диодов и коммутирующих емкостей и индуктивностей и сварочный контур, соединенный г. вторичной обмоткой сварочного трансформатора, первичная обмотка которого включена в диагональ мостового инвертора, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности в работе за счет исключения перенапряжений на тири- сторах. снижения скорости роста анодного тока при включении тиристоров, ограничения амплитуды аварийных токов при опрокидывании мостовою инвертора, он снабжен четырьмя дополнительными резисторами и двумя дополнительными индук- тивностями. одна из которых соединена с положительным зажимом источника постоянного напряжения и общей точкой соединения катодов тиристоров . а другая -с отрицательным зажимом источника постоянного напряжения и общей точкой соединения анодов тиристоров. при этом каждый обратный диод подключен к источнику постоянного напряжения через дополнительный резистор.

Изобретение относится к оборудованию для контактной сварки и может быть использовано в машинах для стыковой сварки непрерывным оплавлением изделий с большим поперечным сечением. Цель изобретения - повышение надежности в работе за счет исключения перенапряжений на тиристорах. снижения скорости роста анодного тока при включении тиристоров, ограничения амплитуды аварийных токов при опрокидывании мостового инвертора. Для этого, источник снабжен двумя дополнительными резисторами и двумя дополнительными ин- дуктивностями, одна из которых соединена с положительным зажимом источника постоянного напряжения и общей точкой соединения анодов тиристоров. при этом каждый обратный диод через дополнительный резистор подключен к источнику постоянного напряжения. А ил

Фие.1

ос

Фиг 2

ТВ

Фиг.З

X

.015

- ct

f Ш

2J tfJSL

Фиг4Кбаз