Трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки Советский патент 1982 года по МПК B23K11/24 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ДЛЯ МАШИН КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к сварке и может быть использовано в контактных сварочных машинах постоянного тока, в частности ответственного назначения и .для сварочных машин постоянного тока, используемых в робототехнике. Известен трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки, содержаш,ий трехфазный трансформатор с первичными обмотками, шунтированными резисторами, которые соединены через управляемые вентили в треугольник, вершины которого соединяются с проводами питающей сети и вторич ными обмотками, соединенными в звезду, причем одни концы вторичных обмоток соединены вместе и образуют точку общего потенциала, и соединены с первым выходным выводом, а другие соединены друг с другом через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходным выводом 1. Недостатками устройства являются невысокая надежность и низкая экономичность. Известно также устройство для контактной сварки с выпрямлением тока, в котором используется принцип преобразования частоты промышленной сети в повышенную частоту 2. Однако указанное устройство рассчитано на применение в слаботочных системах и при использовании в мошных выпрямителях обладает низкой надежностью. Наиболее близким к предлагаемому выпрямителю является трехфазный выпрямитель для машин контактной сварки, содержаш,ий управляемые и неуправляемые вентили и трехфазный трансформатор, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, при этом каждая первая секция первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно со второй секцией первичной обмотки другого стержня и по одной вторичной обмотке, причем одни концы вторичных обмоток соединены вместе, образуют точку обшего потенциала и соединены с первым выходным выводом, а другие концы вторичных обмоток соединены друх с другом через неуправляемые вентили и соединены со вторым выходным выводом 3. Недостатками известного трехфазного выпрямителя являются большие массы и габариты трансформатора вследствие низкого значения частоты переключений управляемых вентилей, значительные пульсации выходного напряжения, вызывающие неравномерное распределение тока по двум одновременно работающим фазам, что ведет к нестабильности работы устройства, ухудщает качество сварки и увеличивает энергозатраты. Цель изобретения - уменьщение пульсаций выходного напряжения и уменьшение габаритов и массы выпрямителя. Поставленная цель достигается тем, что трехфазный выпрямитель для мащин контактной сварки, содержащий управляемые и неуправляемы вентили и трехфазный трансформатор, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмоть и, при этом каждая первая секция первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно с второй секцией первичной обмотки другого стержня, причем одни концы вторичных обмоток соединены вместе, образуют точку общего потенциала и соединены с первым выходным выводим, а другие соединены друг с другом через неуправляемые вентили выпрямителя и соединены с вторым выходным выводом, снабжен схемой принудительной коммутации и дополнительно введенными входным выпрямителем и неуправляемыми вентилями, при этом входной выпрямитель подключен к питающей сети переменного тока, а положительный вывод его соединен с объединенными анодами управляемых вентилей, их катоды подключены к анодам дополнительно введенных неуправляемых вентилей, катоды которых подключены к первым выводам первых секций первичных обмоток трехфазного трансформатора, вторые выводы вторых секций первичных обмоток объединены и соединены с отрицательным выводом входного выпрямителя, а схемы искусственной коммутации подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем первьге их выводы присоединены к анодам управляемых вентилей, а вторые - к катодам. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого выпрямителя. Выпрямитель содержит трехфазный магнитопровод 1, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, причем каждая первая секция 2 первичной обмотки одного стержня соединена последовательно и согласно со второй секцией 3 первичной обмотки другого стержня, а началом каждая первичная обмотка соединена с управляемым вентилем 4, и по одной вторичной обмотке 5. Одни концы вторичных обмоток соединe ы- друг с другом через неуправляемые вентили 6, другие объединены вместе и соединены с первым выходным выводом 7. Концы обмоток соединены через вентили 6 и присоединены ко вторым выходным выводам 8. Входной выпрямитель 9 подключен к питающей сети переменного тока, а положительный вывод его соединен с анодами управляемых вентилей 4, катоды которых присоединены к анодам дополнительно введенный неуправляемых вентилей 10, присоединенных катодами к первым выводам первых секций 2 первичных обмоток трансформатора. Вторые выводы вторых секций 3 первичных обмоток объединены вместе и соединены с отрицательным выводом входного выпрямителя 9. В качестве входного выпрямителя 9 может быть использован трехфазный, мостовой выпрямитель. Схемы исскусственной коммутации 11 подключены параллельно каждому управляемому вентилю, причем первые выводы присоединень к анодам управляемых вентилей 4, а вторые - к катодам. Каждая из схем искусственной коммутации 11, использованная в предлагаемом выпрямителе, содержит два неуправляемых и один управляемый вентиль, накопительный конденсатор и токоограничивающий дроссель. Катод одного из неуправляемых вентилей схемы искусственной коммутации 11 соединен с первым ее выводом, анод - со вторым. Катод управляемого вентиля присоединен к аноду этого неуправляемого вентиля, а анод - к одному из выводов последовательно с,оединеннь1х накопительного конденсатора и токоограничивающего дросселя, другой вывод соединен с катодом неуправляемого вентиля. Другой неуправляемый вентиль щунтирует управляемый вентиль, причем его анод соединен с катодом управляемого вентиля. Первые секции первичных обмоток трехфазного трансформатора щунтированы резисторами 12, которые подключены через неуправляемые вентили 13, катоды которых соединены с первыми выводами первых секций 2 первичных обмоток. Устройство pa6otaeT следующим образом. Входной выпрямитель 9 при подключении к трехфазной питающей сети обеспечивает постоянное положительное напряжение на анодах управляемых вентилей 4 и постоянное отрицательное напряжение на вторых выводах вторых секций 3 первичных обмоток трансформатора. Управляющие импульсы на открытие управляемых вентилей 4 подаются от системы управления поочередно через 1/3 периода, соответствующего выбранной частоте. При подаче очередного управляющего импульса на один из управляемых вентилей 4 он откроется, и ток от входного выпрямителя 9 потечет по замкнутой цепи через управляемый вентиль 4, неуправляемый вентиль 10, первую секцию 2 первичной обмотки одного стержня и вторую секцию 3 первичной обмотки другого стержня магНитопровода 1. Одновременно с подачей.очередного импульса на вентиль 4, подается импульс управления на схему искусственной коммутации 11, которая подключена параллельно управляемому вентилю 4, работающему в предыдущем интервале в 1/3 периода, и он отключается. Таким образом, обеспечивается поочередная работа вентилей 4 и присоединенных к ним через вентили 10 двух секций первичных обмоток Двух стержней трансформатора в течение 1/3 периода. Наличие на каждом стержне двух секций 2 и 3 первичных обмоток, каждая из которых присоединена .к одному из двух управляемых вентилей 4, работающих порчередно 1/3. периода,.обеспечивает непрерывнре однонаправленное изменение потока в магнитопроводе 1. в течение 2/3 периода. Так как ток каждую треть периода протекает через две одинаковые последователь-но и согласно включенные секции 2 и 3, расположенные на двух стержнях трехстержневого магнитопровода 1, то потоки, созда- ваемые, этим током, замыкаются через третий стержень трехфазного магнитопровода 1, что обеспечивает восста«овление величины индукции этого стержня в исходное положение. Непрерывное однонаправленное изменение потока -в каждом стержне магнитопровода в течение 2/3 периода создает положительное напряжение на выводах вторичных обмоток 5, подключенных к анодам неуправляемых вентилей 6. Отрицательное напряжение на этих выводах существует в. течение 1/3 периода, когда происходит восстановление индукции в сердечниках. При подключении к выходным выводам 7 и 8 сварочного контура в нем протекает ток, создаваемый каждую 1/3 .периода двумя одновременно работающими вторичными обмотками 5 двух фаз. Каждый вентиль 6 и каждая вторичная об-, мотка 5 работает 2/3 -периода и через них протекает 1/2 тока нагрузки. Неуправляемые вентили 10 предотвращают разряды накопительных конденсаторов схем искусственной коммутации в нерабочую часть периода вентилей 4, к которым они подключены. Кроме того, вентили 10 улучшают форму напряжения на обмотках трансформатора, что уменьшает потери в магнитопроводе 1. Резисторы 12, включенные через нснти.чи 13, обеспечивают снижение перенапряжений ,на секциях первичных обмоток во вро-мя коммутации вентилей 4 и тем самым позволяют уменьшить энергоемкость, конденсаторов схем искусственной ком.мутации. Схемы искусственной коммутации 11 обеспечивают отключение вентилей 4 при перезарядке накопительного конденсатора через выпрямитель 9 и неуправляемый вентиль. Питание трансформатора через управляемые вентили 4 от выпрямителя 9 обеспечивает высокую степень постоянства и непрерывности однонаправленного изменения потока в каждом стержне магнитопровола. что, в свою очередь, обеспечивает прямоугольность формы напряжений, наволпмькч в обмотках трансформатора и малые K).ieбания напряжений на выходных выводах 7 и 8 выпрямителя. Малые пульсации выходного напряжении обеспечивают неизменность мгновепиого значения тока за 1/3 периода и равномерное распределение тока по двум одновременно работающим фазам. Колебания тока по сравнению с известным устройстио.м уменьшаются более, чем в 10 раз. Примене11ие искусственной коммутации для управляемых, вентилей 4 позволяет увеличить частоту их переключений, что и свою очередь позволяет уменьщить габариты п массу активных материалов трансформатора. Прямоугольная форма тока в обмотках и вентилях устройства также позволяет уменьшить габариты и массу трансформатора. При работе устройства с частотой переключения управляемых вентилей 400 Fii объем трансформатора может быть уменьшен по сравнению с известным устройством в 4-5 раз. Повышенная частота переключения управляемых вентилей и малые габариты трансформатора позволяют уменьшить длительность периодов нарастания тока в сварочном , контуре, что приводит к увеличению производительности при сварке. Вышеперечисленные достоинства позволяют расширить область, применения устройства, ,так как становится возможным использовать предлагаемое устройство в сварочных машинах постоянного тока, используемого в робототехнике, где известные устройства не X могли быть использойаны. Формула .изобретения Трех(|)азнын выпрямитель для магпип колтактион сварки, содержащий управляемые и неуправляемые вентили и тре.хфа.чный т К1псф()рматор., на каждом активном стержне кочорогб раз.мещсны. по две секции первичной обмотки и по одной вторпчной обмотке, нри этом каждая первая сек1и Я первичной-обмотки одного стержня соодпнена пос.чедовате.чьио и согласно с второй секцией пе 1вичной обмотки другого С1ерж11я. нричем одни концы вторичны.ч )roк соединены вместе, образуют точку ,) потенциала и соединены с первым