Устройство для стабилизации напряжения многопостовых сварочных выпрямителей Советский патент 1976 года по МПК B23K9/10 

(54) УСТРЮЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПР5ТЖЕНИЯ МНОГОПОСТОВЫХ СВАРОЧНЫХ ВЫПРЯ;МИТЕЛЁЙ ния на двух транзисторах нескольк- усложняет схему. Целью изобретения является создание ус тройства обеспечивающего возможность кор ректировки внешних характеристик многопос тоБЫХ сварочных выпрямителей них пар1аллел ной работы на общий шинопровол, а также упрощение схемы формирователя импульсов фазового управления при одновременном повышении качества сварных соединений, Это достигается тем, что в устройстве стабилизации напряжения вход блока фазового управления (база транзистора формирователя пилообразного напряжения) соединен через дополнительно введенные в схему переменный резистор и неуправляемый диод соответственно) с выходом измерительноусилительной схемы и с выходом блока автоматического угравления группрй выпрямителей, работаю1Щ1х на общий шинопровод, причем формирователь импульсов фазового управления выполнен на маломощном тиристоре. Введение в схему предлагаемого устройства переменного резистора дает возможность регулировать коэффициент усиления измерительно-усилительной схемы, что обеспечивает корректировку внешних характерис тик источника питания (многопостовых сварочных выпрямителей), т. е. позволяет менять наклон этих характеристик и получать их независимыми (жесткими) либо зависимыми (возрастающими) от увеличения тока нагрузки в щинопроводе. Источник питания с жесткой внешней характеристикой при наличии общего щинопровода постоянного тока и при больщом числе разноудаленных сварочных пСютов довольно часто не обеспечивает постоянства напряжения на дуге (на посту). Это может привести к снижению стабильности процесса и качества сварного щва. Уменьшения падения напряжения на. шино проводе можно достигнуть увеличениедМ сечения щинопровода, чтО( однако, экономически нецелесообразно. Более рациональным в этом случае является работа выпрямителя на возрастающих внешних характеристиках. В этом случае с возрастанием тока Harpyaки напряжение выпрямителя возрастает и за счет этого напряжение на дуге изменяет ся незначительно при соответствующей крутизне хар1ктеристики. Постоянство напряже ния на постах при их совместной работе обеспечивает стабильность процесса и высокое качество сварки. Введение новой функциональной связ (чере диод) между входом блока фазового управления и выходом блока автоматического упра ления группой выпря 1ителей, p;i6oTaK)).iu.x a.i общий шинопровод, позгиэляет ис1гользов,ч1 ь предлагаемое устройство для стапиллзаиии напряжения в системах централизованного питания током свароч)1ых постов. .При этом обеспечивается более эффективное использование каждого выпрямителя. Применение в схеме формирователя ик пульсов фазового управления маломощного тиристора упрощает ее и делает более наежной. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема этого устройства (для упрощения на ней показан один блок фазового управления); на фиг. 3 - система централизованного питания током сварочпых постов. Устройство для стабилизации напряжения 1 с выпрямителем 2 и шинопроводом 3 содержит блок 4 силовых тиристоров, включенных попарно- по встречно-параллельной ;хеме в каждую фазу пиЯеющей сети, блоки 5 фазового управления тиристорами (БФУ), измерительно-усилительную схему б (МУС), подклю енную на выход сварочного многопос- тового выпрямителя 2. К общему шинопроводу 3 подключены сварочные посты (на чертеже не показаны). Измерительно-усилительная схема (см. фиг. 2) имеет входной резистор 7, усилитель 8 постоянного тока с большим коэффициентом усиления и выходной резистор 9, который через диод 1О (в каждом бтоке фазового управления 5) связан с базой транзистора 11 фop iиpoвaтeля пилообразного напряжения. В состав последнего входят также постоянные резисторы 12 и 13, диод 14, фaзoyпpaвJlЯЮщaя емкость 15 и подстроенный резистор 16„ Маломрщньгй тиристор 17, импульсный трансформатор 18, диод 19 и емкость 20 представляют собой формирователь импульсов фазового управления силовым тиртстором в блоке тиристоров 4. Диод 21 обеспечивает связь с блоком автоматического управления (БАУ) 22 (см; фиг. 3) группой выпрямителей 2, работающих на общий щино- провод 3. Блок 22 содержит первичный преобразогватель (шунт) 23, пключеннь й в разрыв общего шинопровода, усилитель 24 и блок 25 пороговых элементов. Блок силовых тиристоров 4 являегся ис-полнительным элементом устройстьа 1, осуществляющим регулирование напряжения в первичных обмотках силового трансформатора сварочного вь прямителя 2 в зависимости от времени подачи импульса фазового управления, поступающего из блока фазового управления 5. f сгзою очередь, время подачи этого импул с.-; (по отношению к основной полуволне ни г,1ющего напряжения) зависит от разницы между текущим з}1ачением выходного напря выпрямителя и напряжен/тем настрой кн. Эта разница вырабатывается в измерительно-усилительной схеме 6. Р езистор 7 позволяет установить необх димую величину стабилизированного напряж ния на выходе выпрямителя 2. Резистор 9 служит для изменения коэффициента усилен усилителя 8, и, в конечном счете, для об спечения корректировки внешних характерис тик выирямителя 2. Через диод 21 осущес твляется функциональная связь с блоком автоматического управления 22 в случае, когда предлагаемое устройство 1 включено в состав централизованной системы питания. Устройство работает следующем образом Выпрямленное напряжение, снимаемое г, переменного резистора 7, вводится в схе му сравнения измерительно-усилительной схемы 6, где сравнивается с эталонным напряжением настройки. Разница между ними усиливается в усилителе 8. Переменным резистором 9 регулируется коэффициент уси ле)ия последнего и устанавливается наклон внешней характеристики выпрямителя. Сним емый с резистора 9 сигнал вводится через диод 10 в блок фазового управления 5 на базу транзистора 11. Кроме того, на базу через резистор 13 и диод 14 подается переменное синусоидальное напряжение Lip (см. фиг. 2) в противофазе с напряжением питания U на аноде тиристора 17 для разряда фазосдвигающей емкости : 15 в нерабочий полупериод напряжения питания. Заряд емкости 15 осуществляется через резистор 16 от источника стабилизированного напряжения . Импульсы управления через импульсный трансформатор 18 вводятся в блок силовых тиристоров 4, Время подачи импульса управления на тиристор определяется состоянием транзистора 11 и напряжением заряда емкости 15. Состояние же транзистора (потенциал базы его) определяется входным сигналом, пропорциональным алгебраической сумме сигналов, приходящих из измерительно-усилительной схемы (черезрезистор 9-диод О) от источника УрИ из блока автоматического управлеесли предлагаемое устройс во рабо тает в системе централизованного питания постов. Чем ближе состояние транзистора 11 к насьинению, тем ниже напряжение заряда i емкости 15 и тем позже по отношению к основной т:(;.|уно.чч ппт/лкипег 1-;апряжпиия будет :тод- я нмиульс фп.зовогс управления в гоответствующ); СПЛОЕ ОЙ тирястсф. f-frioOoрот, ближе состояние тр.-нзистора 11 к режиК у отсечка, тем вьиие напряжение заряда емкости 15 г гем раныие будет подан импульс управления. Схема обеспечивает pepvлированме угла управления в 180 эл. градусов, 4fo гарантирует достаточный диапазок регулирования выходного напряжения, Резнсторсм 16 устанавливается начальный угол отпирания тиристора 17. При достижении ..а емкости 15 напряжения отпирв нкя JipiiCTOpa 17 последний открывается и во вторичнон oб soткe трансформатора 18 индуктируется jiN-iny-nbC управления, подаваемый на упраБЛяюии й электрод соответствующего Cifлевого ткристора в блоке 4. Лвто.-. коррекция угла открывания IHpiiCTopa 1 Б зависимости от тока нагрузк -; Е шинопроволе 3 осуществляется транзисторов} 1 1. Например, при увеличении тока нагрузки (подключение сварочных постов) напряжение НЕ шннопроводе- уменьшается. Ка вход усилителя 8 подается меньшее HanpH :cebn-je, сооТЕетстзенноуменьшаются напряжен о на уС1)Лителя 8 и напряже.ние, подаваемое s блок фазового управле ния 5 с резистора 9 через диод 10. При этом состояние транзистора 11 будет ближе к режиму отсечка и, как указывалось выше, импульс 5правления на силовой тиристор будет подан раньше, а на силовой трансформатор выпрямителя 2 будет подана большая часть полуволны напряжения сети. Есл51 учесть, что также будут работать и остальные силовые тиристоры в блоке 4, то выходное напряжение выпрямителя возрастает. При уменьшении тока нагрузки (отключение сварочных постов) картина работы будет обратная и, в конечном счете, выхоаь:ое напряжекяе снизится. Синхронизация работы всех блоков фазового управления 5 осуществляется частотой питающей сети (SO Га). Непряжение Цр , подающееся на базу траьзпстсргг 11 через диод 14 и резистор 13 в прстивофазе с напряжением питая.чя Li,i, Е нерабочий период обеспечивает глубокое насыщение транзистора 11. При этом емкость 15 полностью разряжае1х:я :: импульс управления не формируется Это исключает влиян} е постоянной состовляющей выходного капряже1П{Я выпрямителя на работу схемы. Напряжение управления Ц-из блока автоматического управления 22 через диоды- 21 подается одновременко на базы тр, 13исторОБ 11 всех шести блоков 5 одного устройства для стабппнзацли напряже1П1я. Беличипа этого сигнала пропорциональна суммарному току нагрузки в шинопроводе 3, В общем виде блок 22 представляет собой функциональныйузел,изк.еряющий ток нагрузки в шинопроводе 3 и выводящий сигнал, пропорци овальный этому току в ус тройстве 1 отдельных сварочных выпрямителей. Пороговые элементы блоке 25 имеют различные уровни ( пороги/, срабатывания и электрически связаны каждый со своим выпрямителем (а точнее,- ер своим устройством 1) через диод 2 Сигнал IvFa , поступающий из блоке 22, может быть как релейного (ключевого), так и линейного (аналогового) характера. Bi (Первом случае транзистор 11 либо глубока насыщен и выключает данный выпрямитель 2 (силовые тиристоры заперты), либо полностью запирает транзистор 11 (эквивалентно обрыву по данному входу), тем самым разрешая режим стабилизации напряж;ения устройства 1 в функции двух сигналов, подаваемых через диод 10 и через элементы 13 и 14. Во втором случае аналоговый сигнал, пропорциональный току в шинопрово де 3, является третьим слагаемым в алгеб раичесхой сумме сигналов, псютупающих на базу транзисторов 11, и активно влияет на процесс стабилизации напряжения, осуществляя при этом обратную связь по току. Блок 22 работает так, что при нарастаНИИ тока нагрузки до вполне определенной величины (обычно равной или близкой к номкнальному току одного выпрямителя) осуществля ется работа только одного устройства 1, а на все остальные накладывается сигнал заперт за счет сигнала управления, создающего глубокое насыщение транзистора 11. При увеличении тока нагрузки вы:ше указанной величины снимается запрет со второго устройства. Последнее автоматичес ки включается, и ток нагрузки распределяется между двумя работающими выпрямителями. Третий выпрямитель включится, ког-, да ток нагрузки в щинопроводе 3 превысит суммарный номинальный ток двух уже работающих выпрямителей и т. д. Отключение выпрямителей происходит автом.тически по мере снижения тока в шинопроводе 3 в обратном порядке. Регулируя резистором 9 величину выходного сигнала усилителя 8 можно получать при одном и том же выходном напряжении выпрямителя различную величину углов открывания тиристоров 17 (следовательно, и силовых тиристоров), т. е. менять наклон выходных характеристик выпрямителя. Формула изобретения 1.Устройство для стабилизации напряжения многопостовых сварочных выпрямителей, работающих на общий щинопровод, преимущественно для сварки в COj,, содержащее в каждой фазе питающей сети блок силовых тиристоров, включенных по встречно-параллельной схеме и управляемых индивидуальными блоками фазового управления, сигнал на вход которых подается от измерительно-усилительной схемы, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварки путем корректировки Бнещних характеристик устройства, вход каждого блока фазового управления (база транзистора формирователя пилообразного напряжения) подключен через переменный резистор и диод к выходу измерительноусилительной схемы. 2.Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что, с целью использования его при централизованном питании постов от нескольких выпрямителей, работающих на; общий щинопровод, вход каждого блока фазового управления через диод подключен также к выходу блока автоматического управления, содержащего первичный преобразователь, у9илитель к блок пороговых элементов, управляющий количеством одновременно работающих выпрямителей. 3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, формирователь импульсов блока фазового управления выполнен на маломощном тиристоре. У

Фиг. 1 к свар, пост

.1 ам

К сбор, nocmafi

Фиг.З