Сварочный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H02K47/24 B23K9/00 

1

Сварочный преобразователь в одномашинном исполнении (именуег-лый в дальнейшем преобразователь) предназначен для дуговой электросварки плавящимся электродом и может быть использован в технологических процессах тяжелого машиностроения применительно к сварочным работам в любых пространственных положениях.

Известны мощные преобразователи, состоящие из двух механически связанных электрических машин, одна из которых работает в двигательном режиме и питается от сети, а другая в генераторном режиме с отдачей энергии больших частот, применяемые либо в радиолокации, электроплавке, электротермообработке, электросушке , либо в электросварке постоянным током или в импульсно-дуговой сварке и обладает высокими массо-габаритными показателями l .

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является источник тока для импульсно-дуговой сварки 2. Это двухкорпусный преобразователь (электродвигатель и генератор смонтированы отдельно на общей раме и сое/хинены между собой муфтой). Генератор преобразователя состоит из двух трехфазных обмоток, лежащих на якоре под разными полюсами, причем одна из них через трехфазный мостовой 5 выпрямитель включена на дуговой промежуток для создания постоянной составляющей тока, две фазы другой обмотки, соединенной в звезду, включены через коммутирующие аппараты, to а третья - непосредственно к дуге и служат для создания импульсов тока, наложенных на постоянный ток. Демпферная обмотка по поперечной оси индуктора синхронного генератора замыкается накоротко коммутирующим аппаратом в момент перехода ЭДС на ее зажимах через нулевое значение, наводимой от потока реакции якоря, тем самым осуществляется мгновенная форсировка основного магнитного потока.

Однако такая конструкция преобразователя большой мощности становится неэффективной с точки зрения производственной и эксплуатационной экономии, а также массо-габаритных показателей, так как габаритная мощность электродвигателя и синхронного генератора пропорциональная четвер30 ой степени линейных размеров. Целью настоящего изобретения является улучшение массо-габаритных показателей, т. е. увеличение удельной мощности преобразователя на единицу массы и объема (1,52 раза), надежности, конструктивных и эксплуатационных характеристик. Поставленная цель достигается тем что он снабжен трехфазной двигательной обмоткой, имеющей число полюсов 2pj , размещенной в тех же пазах магнитопровода и смещенной на один зубцовый шаг относительно генераторных обмоток, общее число пазов магнитопровода и индуктора выбрано четным и кратным числу пар полюсов обмоток 2р.) и 2p,j, . На фиг, 1 представлена принципиал ная схема предложенного сварочного преобразователя для импульсно-дуговой сварки, на фиг. 2 показаны линей ные ЭДС и ток дуги, Преобразователь содержит трехфазн обмотку 1 якоря электродвигателя преобразователя с числом пар полюсов р и частотой сети f ; трехфазную обмотку 2 индуктора электродвигателя преобразователя; обмотку 3 возбуждения синхронного генератора (ОГ) преобразователя) демпферную обмотку 4 по поперечной оси СГ преобразователя; демпферную обмотку 5 по продольной оси СГ преобразователя; многофазную обмотку б якоря СГ с числом пар полюсов многофазный выпрямитель 7; трехфазную обмотку 8 якоря СГ с числом пар полюсов р и преобразованной частотой- fg} а,в,с обозначение фаз обмотки 8; коммутирующие аппараты 9 - llj дуговой промежуток 12.. Преобразователь для импульсно-дуг вой сварки работает следующим образом. Если первичную обмотку 1 электродвигателя подключить к питающей сети с частотой fj , то -под действием момента двигателя М;| , индуктор 2 преоб разователя будет вращаться в простра стве со скоростью (l-s), где Цг bOf /Pj- синхронная скорость вращения магнитного поля Ф первичного двигателя, S - скольжение индуктора 2 преобразователя относитель но поля Ф . Магнитное поле Ф. преобразователя, обусловленное подавденным на зажимы обмотки 3 возбужден синхронного генератора, будет вращат ся со скоростью h . В обмотках б и 8 синхронного генератора преобразователя будет индуктироваться ЭДС с частотой f2 5i/bO fi(P2/PO(S)- коммутирующие аппараты 9-11 разомкнуты. При этом многофазная система ток .выпрямляется выпрямителем 7 и по дуге.протекает постоянная составляющая тока. Поле реакции якоря генератора вращается при этом синхронно с индуктором и ЭДС в его обмотках 4 и 5 не индуктирует. В момент времени tj, при равенстве потенциалов на контактах аппарата 10, т. е. при равенстве мгновенного значения ЭДС 9gg и напряжения на дуге, производится замыкание этого аппарата. В дуге начинает протекать ток i. двух фаз обмотки 8 генератора, наложенный на постоянный ток дуги (фиг. 2). Возникает магоитодвижущая сила реакции якоря, которая неподвижна в пространстве и изменяется во времени аналогично току ij. Поперечная составляющая этой реакции якоря свободно проникает в индуктор по поперечной оси, т. к. аппарат 9 разомкнут. В момент максимума сцепленного с обмоткой 4 по этой оси потока производится замыкание аппарата 9 и при дальнейшем вращении индуктора в обмотке 4 возникает ток, стремящийся поддержать это значение похокосцепления неизменным. Таким .образом, на индукторе образуется система контуров по продольной и поперечной осям, создающая в зазоре генератора поток, значительно превосходящий первоначальный. Такая мгновенная форсировка потока ведет к увеличению тока , и ЭДС eag. В момент времени t, при равенстве напряжений на контактах аппарата 11, производится замыкание этого аппарата, благодаря форсированному значению потока в воздушном зазоре генератора, в дуге потечет импульсный ток tQ. В момент времени tj , когда ток i|jj переходит через нуль, аппарат 10 раз1«икают, в момент времени t размыкают аппараты 11 и 9, и начиная с момента t, процессы в схеме повторяются . Ток в дуге определяется суммой iLn L постоянного тока и токов и имеет вид импульса, наложенного на постоянную составляющую тока. Амплитуда импульса в 3-5 раз превышает постоянный ток. Выполнение вторичной системы обмоток ,6 и 8 имекицих число полюсов 2р2, со сдвигом на.один зубцовый шаг относительно первичной обмотки 1, имеющей число полюсов 2р , позволяет свести к минимуму взаимоиндуктивную связь между ними. Кроме того, такое расположение обмоток устраняет непосредственный контакт в пазу между обмотками 2Р и 2 с разными рабочшда напряжениями и повышает надежность преобразователя и увеличивает запас нагревостойкости пазов изоляции, а также снижает местные перегревы ее по отношению к средней температуре обмоток. Для создания симметрии суммарного магнитного поля, образованной системой первичной и вторичных обмоток, удовлетворено неравенство: Р ±. Рл i f общее число пазов магнитопровода якоря и индуктора выбрано четным и кратным числу полюсов обмоток 2Р и 2Pji .

В качестве коммутирукддих аппаратов 9-11 используются управляемые вентили - тиристоры, что позволяет изменять частоту следования наложенных импульсов, включая тиристоры по заданной программе, а также регулировать амплитуду импульсов, изменяя угол . включения тиристоров. Коммутирующий аппарат 9 представляет собой неуправляемый вентиль. При этом выполняется вся логика работы схемы, описанная выше.

Таким образом, сварочный преобразователь одномашинного исполнения осуществляет питание сварочной дуги постоянным током с наложенными на него мощным и управляемым импульсами.

Формула изобретения

Сварочный преобразователь, содержащий статор с магнитопроводом, в пазах которого две трехфазные генераторные обмотки, имеющие

число полюсов 2pi, причем одна из них через трехфазный мостовой выпрямитель включена на дуговой промежуток для создания постоянной составл иощей тока, две фазы другой обмотки, соединенной в звезду, включены через коммутирующие аппараты, а третья непосредственно к дуге и служат для создания импульсов, наложенных на постоянный ток, а демпферная обмотка по поперечной оси индуктора генератора соединена с коммутирующим аппаратом, отличающийся тем, что, с целью увеличения ,удельной мощности на единицу массы и объема, он снабжен трехфазной двигательной обмоткой, имеквдей число полюсов 2р, размещенной в тех же пазах магнитопровода и смещенной на один зубцовый шаг относительно генераторных обмоток, а общее число пазов магнитопровода статора и индуктора является четн1)О4 и кратным числам пар полюсов

Р. и Р .. ,

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Лившиц А. Л. и др. Генерато импульсов. М., 1976.

2.Заявка 2392253/27 от 09.76, по которой принято положительное решение ВНИИГПЭ.