Стабилизированный источник переменного напряжения Советский патент 1992 года по МПК B23K9/06 

Изобретение относится к области сварки и может быть применено в сварочных источниках питания.

Известны устройства для дуговой и контактной сварки. В этих устройствах примененытрансформаторыссекционированными обмотками, которые автоматически переключаются либо в зависимости от изменения питающего напряжения при включении дискриминаторов амплитуды напряжения, либо при воздействии датчика сварочного тока, включенного во вторичный контур устройства. Недостатками известных устройств являются малая степень регулирования и стабилизации выходного напряжения при изменениях напряжения питающей сети и нагрузки во вторичном контуре, а также низкая надежность из-за наличия дополнительных элементов в схеме типа датчиков.

Известны сварочные регулируемые стабилизаторы переменного напряжения. В известных регуляторах применены трансформаторы с первичной обмоткой и системы вторичных обмоток с числом витков, соответствующих двойч ному коду.

Регулирование выходным напряжением производится переключателями, управляемыми цифровыми преобразователями. Недостатками известных устройств являются большая сложность в конструкции трансформатора, а также низкая надежность и. сложность схемы.

Известен также принятый за прототип стабилизатор переменного напряжения, содержащий измерительный орган, входом

XI

00

о ю

01 О1

подключенный к выходным выводам, а вы ходом - к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом выходного двоичного блока, выходы последнего подключены к управляющим входам регулирующего органа, состоящего из трансформатора, во вторичную цепь которого включены первая силовая обмотка с запирающим диодом и два параллельных контура последовательно соединенных п вольтодобавочных секций, каждая из которых состоит из параллельного соединения обмотки трансформатора с последовательно включенным диодом и ключа, причем в одну из силовых шин включен чувствительный элемент тока, выход которого через элемент синхронизации подключен ко вторым входам выходного двоичного блока и аналого-цифрового преобразователя соответственно.

Недостатками известного устройства, принятого за прототип, является низкая надежность и сложная конструкция регулирующего органа, особенно при стабилизации больших токов, например, в сварочных источниках питания.

Целью изобретения является упрощение конструкции регулирующего органа, повышение надежности и снижение затрат на изготовление источников, работающих на больших токах.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник переменного напряжения, содержащий регулирующий орган, состоящий из трансформатора, измерительный орган, подключенный входами к выходным выводам трансформатора, а выходом к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом преобразователя кода, дополнительно введены схема сложения и блок памяти, причем к выходу преобразователя кода подключены первый вход схемы сложения и вход блока памяти, а выход последнего - ко второму входу схемы сложе- ния, а также в первичную обмотку трансформатора регулирующего органа введены секционированные обмотки, секции которых последовательно соединены относительно основной обмотки и между собой через прямой и шунтирующие полупроводниковые ключи, управляющие элект- ро ды которых подключены к выходам схемы сложения.

В результате анализа известных технических решений заявители не обнаружили техническое решение с аналогичными отличительными признаками, а следовательно, предложенный источник обладает существенными отличиями, которые позволяют повысить его надежность при сварке на больших токах и снизить затраты на изготовление.

На чертеже представлена структурная

схема предлагаемого стабилизированного источника переменного напряжения.

Регулирующий орган 1 стабилизированного источника состоит из трансформатора

со вторичной силовой обмоткой 2, основной первичной сетевой обмоткой 3 и обмотками 4-1 ...4-п вольтопонижающих секций 5-1 ... 5-п соответственно. Каждая из вольтопони- жающих секций состоит из обмотки с последовательно включенным полупроводниковым ключом 6-1 ... 6-п и шунтирующим их электронным ключом 7-1 ... 7-п.

Вольтопонижающие секции 5-1 ... 5-п соединены между собой и относительно сетевой обмотки 3 последовательно.

Число витков основной первичной обмотки 3 выбирается ИЗ УСЛОВИЯ МИНИМсЗЛЬНО- го допустимого напряжения сети при максимальной допустимой нагрузке для

этого стабилизатора. При этом напряжение на вторичной обмотке 2 должно равнятся или быть больше номинального значения из ряда максимальных стабилизированных напряжений.

Секционированные обмотки 4-1 ... 4-п выполнены по двоичной системе исчисления, т.е. с числами витков, относящимися друг к другу как числа 2°;21:22:23:24 и т.д. Число витков самой минимальной вольтопонижающей обмотки 4-1 выбирается, исходя из точности стабилизации.

Управление ключами 6-1 ... 6-п и 7-1 ... 7-п осуществляется схемой сложения 8, предназначенной для сложения двоичного

кода, поступающего с блока памяти 9 и преобразователя кода 10.

Схема синхронизации 11, подключенная параллельно входу регулирующего органа 1, предназначена для получения напряжения, синхронизированного с моментом перехода через нуль сетевого напряжения и подачей его на преобразователь кода 10, а также для пЪлуче нй я сй нхр о нйзации максимуме ам плитуды сетевого напряжения и подачи его на запуск аналого-цифрового преобразователя 12.

С выхода измерительного органа 13, подключенного ко вторичной обмотке 2

трансформатора, напряжение рассогласования поступает на аналого-цифровой преобразователь 12, с помощью которого преобразуется в последовательный двоичный код, соответствующий данной величине напряжения рассогласования.

Преобразователь кода 10 преобразует код с аналого-цифрового преобразователя 12 в параллельный.

Блок памяти 9 предназначен для коррекции нелинейности коэффициента транс- формации за счет изменения значения вольт-витка трансформатора.

Двоичный код, полученный в результате сложения кода поправки (нелинейности коэффициента трансформации) с выхода бло- ка памяти 9 и кода рассогласования напряжения с выхода преобразователя кода 10 в схеме сложения 8, является управляющим для ключей 6-1 ... 6-п и 7-1 ... 7-п в каждом полупериоде тока нагрузки.

Стабилизированный источник переменного напряжения работает следующим образом.

При наименьшем допустимом напряжении сети управляющие сигналы со схемы сложения 8 не поступают на ключи 6-1 ... 6-п, поступают на ключи 7-1 ... 7-п вольто- понижающих секций 5-1 ... 5-п регулирующего органа 1. и в каждом полупериоде сетевого напряжения все вольтопонижаю- щие обмотки отключены, а подключена только основная первичная обмотка 3, в результате чего выходное напряжение остается номинальным.

При наибольшем возможном напряже- нии сети со схемы сложения 8 управляющие сигналы не поступают на ключи 7-1 ... 7-п, а поступают на ключи 6-1 ... 6-п вольтопо- нижающих секций 5-1 ... 5-п регулирующего органа 1, и в каждом полупериоде сетевого напряжения к основной первичной обмотке 3 трансформатора добавляется сумма всех вольтопонижающих обмоток 4- 1 ... 4-п, в результате чего выходное напряжение остается номинальным.

При промежуточных значениях напряжения сети работает только часть вольтопонижающих секций 5-1 ... 5-п с тем, чтобы напряжение на выходе оставалось равным заданному значению с точностью до вели-

чины той вольтодобавочной секции, число витков обмотки которой минимально.

Благодаря схеме синхронизации 11 и преобразователю кода 10 включение и выключение вольтопонижающих секций 5-1 ... 5-п происходит в момент перехода через нуль сетевого напряжения, что предотвращает короткое замыкание в регулирующем органе 1.

Таким образом, по сравнению с прототипом предложенная конструкция позволяет при сварке на больших токах повысить надежность.

Формула изобретения Стабилизированный источник переменного напряжения, преимущественно сварочный, содержащий регулирующий орган, состоящий из трансформатора, измерительный орган, подключенный к выходным выводам трансформатора, а выходом - к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом преобразователя кода, схему синхронизации, подключенную параллельно входу регулирующего органа, а выходами - к вторым входам преобразователя кода и аналого- цифрового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности и снижения затрат на изготовление источников, работающих на больших токах, в него дополнительно введены схема сложения и блок памяти, причем к выходу преобразователя кода подключены первый вход схемы сложения и вход блока памяти, а выход последнего - к второму входу схемы сложения, а в первичную обмотку трансформатора регулирующего органа введены секционированные обмотки, секции которых последовательно соединены относительно основной обмотки и между собой через прямые и шунтирующие полупроводниковые ключи, управляющие электроды которых подключены к выходам схемы сложения.

Использование: изобретение относится к области сварки и может быть применено в сварочных источника питания. Сущность изобретения: источник содержит регулирующий орган, состоящий из трансформато- ра/ измерительный орган и два преобразователя. В схему источника дополнительно введены схема сложения и блок памяти, В первичную обмотку трансформатора регулирующего органа введены секционированные обмотки. Их секции последовательно соединены относительно основной обмотки и между собой через прямые и шунтирующие полупроводниковые ключи, управляющие электроды которых подключены к выходам схемы сложения. 1 ил. ел С --ч