Регулятор сварочного тока

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 1,795799по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ленинградское проектно-экспериментальное отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектного института Проектэлектромонтаж(54) РЕГУЛЯТОР СВАРОЧНОГО ТОКА Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к устройствам регулирования тока при дуговой сварке постоянным или переменным током повышенной частоты.Известно, что при дуговой сварке неплавящимся электродом внешняя вольт-амперная характеристика источника питания должна быть крутопадающей. Необходимая крутизна внешней характеристики источника питания может быть получена с помощью различных технических решений. Наиболее простыми решениями этого вопроса являются включение в сварочную цепь постоянного тока регулируемых балластных сопротивлений, а в цепь переменного тока - дросселей переменной индуктивности. По такому принципу сконструированы многие источники питания, например, выпускаемые промышленностью трансформаторы типа СТЭ с отдельным дросселем РСТЭ и трансформаторы типа ТСД со встроенным дросселем; сварочные выпрямители типа ВКСМ и ВДМ с балластными реостатами РБ, Общим и наиболее существенным недостатком такого рода регуляторов является то, что на них теряется почти столько же энергии, сколько расходуется непосредственно на саму сварку,т. е. КПД системы Источник питания -регулятор не превышает 50%.Указанный недостаток устраняется в регуляторах, в которых формирование необходимой внешней характеристики создаетсяза счет применения тиристоров с регулируемым углом открытия,Известен регулятор сварочного тока,состоящий из коммутирующих тиристоров,дросселей, конденсаторов и схемы управле 1 О ния. Регулятор подключен на выходе источника постоянного тока с жесткой внешнейхарактеристикой 11.Однако, этот регулятор также обладаетрядом существенных недостатков, а именно:во-первых, регулятор не обеспечиваетнадежного формирования крутопадающейхарактеристики. Этот недостаток связанс тем, что выключение (гашение) рабочеготиристора регулятора происходит при включении гасящего тиристора импульсом схемы20 управления. В случае же исчезновения покакой-либо причине управляющих импульсов,рабочий тиристор будет находиться постоянно в открытом состоянии, т. е. регуляторне сможет формировать падающую характеристику. При этом дуга окажется подключенной через открытый тиристор регуляторанепосредственно к выходу выпрямителя сжесткой внешней характеристикой, что приведет к резкому возрастанию тока в сварочной цепи и недопустимому нарушению режима сварки (прожогу изделия), Кроме того,5этот режим может привести к выходу изстроя тиристоров регулятора, т. е. он является аварийным;во-вторых, выпрямитель, на выходе которого включен регулятор, потребляет из 10сети несинусоидальный ток, что отрицательно сказывается на качестве энергии и наработе других потребителей;в-третьих, коэффициент мощности (сов ф)регулятора мал (не более 0,6);в-четвертых, велики габариты и массарегулятора, определяемые индуктивностьюего дросселя и емкостью конденсаторов.Цель изобретения - повышение качествасварного соединения и надежности устройства. 20Поставленная цель достигается тем, чтов устройство введены электрически соединенные между собой трансформатор, обратный диодный мост, выпрямитель, дополнительный коммутирующий конденсатор и двадиода, при этом коммутирующий и дополнительный коммутирующий конденсаторывключены последовательно между собойи с источником питания, первичная обмоткатрансформатора одним своим выводом подключена к общей точке соединения коммутирующих конденсаторов, а другим выводом - к общей точке соединения анодаи катода указанных двух диодов, вторичнаяобмотка трансформатора включена в диагональ обратного диодного моста, подключенного к источнику питания, а указанный выпрям итель включен между общей точкойсоединения дросселей и общей точкой соединения коммутирующих конденсаторов.На чертеже изображена схема предлагаемого регулятора,Регулятор подключен к зажимам 1 и 240источника постоянного тока. Регулятор вы. полнен по схеме последовательного инвертора, включающего коммутирующие тиристоры 3 и 4, дроссель 5 с обмотками 6 и 7и конденсаторы 8 и 9, Параллельно указан- мному инвертору к зажимам 1 и 2 источникапостоянного тока подсоединена рекуперационная система, состоящая из трансформатора 1 О, первичная обмотка 11 которогосоединена с общей точкой соединения коммутирующих конденсаторов 8 и 9 и черезобратные диоды 13 и 14 - с зажимамиисточника питания.Вторичная обмотка 12 трансформатора 10 включена в диагональ переменноготока обратного диодного моста, выполненного на диодах 15, 16, 17 и 18.Таким образом, в данном регулятореосуществляется преобразование постоянноготока в переменный. Для обеспечения сварки на постоянном токе дополнительно в схему инвертора включен выпрямитель из диодов 19, 20, 21 и 22.Для проведения сварки на переменном токе повышенной частоты нагрузка 23 может быть подключена непосредственно к средним точкам коммутирующих конденсаторов 8 и 9 и дросселей.Управление тиристорами 3 и 4 осуществляется схемой 24 управления.Устройство работает следующим образом.Тиристоры 3 и 4 осуществляют поочередную перезарядку коммутирующих конденсаторов 8 и 9. Ток перезарядки конденсаторов формируется с помощью обмоток 6 и 7 дросселя 5 и после выпрямления на диодном мосте 19, 20, 21 и 22 проходит через нагрузку 23.Регулирование сварочного тока в предлагаемом регуляторе может быть плавно-ступенчатым за счет изменения величины емкости конденсаторов 8 и 9 (грубо) и путем изменения частоты следования импульсов схемы 24 управления на коммутирующие тиристоры 3 и 4 (плавно),Надежность работы предлагаемого регулятора достигается за счет выполнения регулятора по схеме последовательного инвертора, поскольку при возникновении неисправностей в схеме 24 управления, например, при исчезновении управляющих импульсов, последовательный инвертор по окончании данного полупериода времени перезарядки емкостей переходит в отключенное состояние, при котором все тиристоры закрываются, т. е. инвертор сам отключается, исключая таким образом аварийный режим, при котором нагрузка 23 оказывается подключенной непосредственно к источнику постоянного тока с жесткой внешней характеристикой.Стабилизация работы инвертора при широком изменении нагрузки при сварке осуществляется за счет рекуперационной системы, которая ограничивает величину тока перезарядки и напряжения на коммутирующих конденсаторах 8 и 9 в режиме короткого замыкания и близких к нему режимах. При включении, например тиристора 3 потенциал общей точки соединения конденсаторов 8 и 9 повышается. Из-за наличия в цепи индуктивности (обмотка 6 дросселя) перезарядка заканчивается при уровне потенциала средней точки выше уровня потенциала зажима 1. При этом в режимах, близких к короткомузамыканию, превышение потенциала средней точки будет нарастать, что сопровождается неограниченным ростом тока перезарядки. При наличии трансформатора 10 и диодов 13, 14, 15, 16, 17 и 18 при достижении средней точкой конденсаторов уровня, определяемого коэффициентом трансформации трансформато- ра 10, открываются диоды 17 и 18, во вторичной обмотке 12 (а следовательно и в первичной 11) потечет ток рекуперации. Рост795799 2 Составитель Л Техред А. Бой Тираж 1159 И Государственного делам изобретений осква, Ж - 35, Рау Патент, г. Ужго. Глаголеваас КорректорПодписноекомитета СССРи открытийшскаи наб., д. 4/5род, ул. Проектная едактор П. Макаревичаказ 9459/14ВНИИ Снницка 113035,Филиал ППпотенциала средней точки конденсаторов 8 и 9 прекращается, так как открыт диод 13. Дополнительная энергия дросселя, полученная во время перезарядки конденсаторов 8 и 9, возвращается источнику постоянного тока через трансформатор 10. Следовательно, ограничение диапазона изменения потенциала средней точки конденсаторов 8 и 9 ограничивает ток короткого замыкания.Выполнение регулятора по схеме после-. довательного инвертора улучшает его энергетические характеристики и массогабаритные показатели, так как известно, что источник питания постоянного тока, на выходе которого установлен последовательный инвертор, потребляет из сети синусоидальный ток и созтакого источника равен единице,Массогабаритные показатели, зависящие в основном от массы и габаритов дросселя и коммутирующих конденсаторов, также улучшены, так как последовательный инвертор, являющийся промежуточным преобразователем повышенной частоты, работает в диапазоне от 1000 до 5000 Гц, При этом Ы дросселя = 0,5 10 з Гн, а емкость конденсаторов С = 40 мкф; 1.1 = 150 В для регулятора на ток 300 А при питании от сети 1.1 = 60 В.формула изобретенияРегулятор сварочного тока, содержащий две параллельные цепи из последовательно соединенных коммутирующего тиристара и дросселя, подключенных к источнику питания, а также коммутирующий конденсатор и блок управления коммутирующими тиристорами, отличающийся тем, что, с целью ю повышения качества сварного соединенияи надежности устройства, в регулятор введены электрически соединенные между собой трансформатор, обратный диодный мост, выпрямитель, дополнительный коммутирующий конденсатор и два диода, при этом коммутирующий и дополнительный коммутирующий конденсаторы включены последовательно между собой и с источником питания, первичная обмотка трансформатора одним своим выводом подключена к общей точке соединения коммутирующих конденсаторов, а другим выводом - к общей точке соединения анода и катода указанных двух диодов, вторичная обмотка трансформатора включена в диагональ обратного диодного моста, подключенного к источнику питания, 26 а указанный выпрямитель включен междуобщей точкой соединения дросселей и общей точкой соединения коммутирующих конденсаторов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮо 228199, кл. В 23 К 9/10 15.06.67.