Сварочный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК НТУ К чивающего совыпрямителем ктеристики, как управляемыми точ никам жет быть формзтоавтомаринципиальная на фиг.2 - сееристик.ержит однокоровод 1, собраных Ш-образных стали, у которых вире боковых я устране- расширеварочного весогабапарзта за нной трех- провода в росселируГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 792308, кл, Н 01 Р 31/06, 1979.Авторское свидетельство ГССР М 658607, кл. Н 01 Р 31/06, 1975.Авторское свидетельство СССР М 1379813, кл. Н 01 Р 31/06, 1988.(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при электро- дуговой сварке и резке металлов. Сущность изобретения; сварочный аппарат содержит регулируемый трансформатор на броневом Ш-образном сердечнике с двумя частями первичной обмотки и вторичной обмоткой с отводами, подключенными к диодному выпрямителю со средней точкой. Новым является размещение на крайних стержнях Ш-образного магнитопровода двух одина-. Изобретение относится к и питания электрической .дуги и м использовано в сварочных тран рах и выпрямителях для ручной и ческой сварки и резки металлов,Целью изобретения являетс ние указанных недостатков, т.е. ние пределов регулирования. с тока, повышение КПД и удельной ритной мощности сварочного ап счет использования унифицирова стержневой конструкции магнита качестве интегрального транс-д Ы 183509)ь Н 01 Р 31/06, В 23 К 9/00 ковых частей первичной обмотки, у одной иэ которых витки секционированы. При этом соотношение чисел витков этих секций соответствует разрядам двоичного кода. Эти секции подключены к другой части первичной обмотки последовательно"встречно при помощи двухпоэиционных выключателей, каждый из которых подключает свою секцию первичной обмотки. Начало и конец вторичной обмотки через дополнительные витки и динисторы подключены к симметричной балансной нагрузкеиндуктивно-ак: тивного характера, соединенной с одноименными выводаи диодного выпрямителя и электрододержателем. При наличии только трех секций и переключателей первичной обмотки аппарат обеспечивает 6- ную точность установкй сварочного тока в двухсоткратном диапазоне при оптимальной внешней характеристике, облегчающей зажигание дуги и в то же время. снижающей оероятность поражения сварщика током. 2 ил. ющего устройства, обеспе вместно с неуправляемым оптимальные внешние хара у сварочных аппаратов с дросселями или тиристорамНа фиг.1 представлена и схема сварочного аппарата мейство его внешних характСварочный аппарат сод пусный броневой мзгнитопр ный; например, из стандартн пластин электротехнической центральный стержень вдвоеНа праоол 1 стержне лагнитопрооода 1 раэлещена одна часть первичной обмотки 2, содержагцая Ю/1 витков изолированного 1 ровода. Другая часть первичной обмотки 3 расположена на левом стержне магнита провода 1 н состоит из отдельных секций, у которых количество оитков относится как разрядны двоичного кода, т.е. Ю 1".Ю 1":Ю" - 1:2:4, а их сумма це превышает числа витков ца правом стержне магнитопровода Я 10 + Р/1 + ЮЯ 1, Секции левой части первичной облотки о заданной последооательности подключаются к правой части встречно-последовательно при помощи доухпозиционных оыключателей 4, количестоо которых соответствует числу разрядов двоичного кода, необходимых для обеспечения заданной дискретности рабочегодиапаэона, Например, при трех выключателях и соответствующих секциях первичной обмотки общее число различных витков этой обмотки составит 2 = 8 положений, чтоз =вполне достаточно для большинства практических целей, где точность установки тока не превышает 6 . 25Вторичная обмотка 5 размещена на центральном стержне магнитопровода 1 и снабжена заземленным отводом средней точки 6, а также отводами для доух вентильцых диодов 7. соединенных с электрододер жателем 3 по схеме двухполупериодцого оып рмителя со средней точкой. Кроме этих . отводов, охватывающих И 2 витков вторичной обмотки, у нее имеются дополнительные выводы начала и конца, дополнительно охватывающие Я 2" витков вторичной обмотки 5. Эти выводы через доа одинаково оключецныхдинистора 9 подключены ксилметричной нагрузке 10, средний вывод которой соединен с электрододержателе 8.1 1 агрузка 10 имеет индуктивно-активный характер и может быть выполнена, например, о виде цилиндрического реостата с ферромагнитным сердечником.Предлагаемое устройство работает следующим образом. После включения первичной обмотки о сеть переменного напряжения Оп по всем ее частям пойдет ток холостого хода х 1, который возбудит в боковых стержнях магнитопровода два магнитных потока, пропорциональных числу1витков первичной обмотки, находящихся ца каждол стержне магнитопрооода. Эти магнитные потоки будут в основном замыкаться и суммироваться на центральном стержне магнитопрооода. обладающим меньшим магнитным сопротивлением, так как его ширина в два раза больше, а длина значительно меньше чем длина боковых стержней и ярм магнитопровода 1, Резуль тирующий магнитый поток центрального стержня наведет во вторичной обмотке 5 напряжение холостого хода Ох 2, пропорциональное виткам этой омотки, Если ограничиться линейной аппроксимацией криоой намагничивания материала магнитопровода 1, то напряжение и ток холостого хода будут иметь следующие значения: Опрос с+2 то1 х 1 = -Ф + фЛ) Р + Оф 1 - ю) 7 ро Оп Я 2 Ю 1+Ю 1 сФ+Ф),+ 1-а,) 7, " где Еи- магнитное сопротиоление центрального стержня лагцитоп ровода;Ер - магнитное сопротивление боковых ветвей магнитопровода;в- циклическая частота напряжения Оп, ЧЧ 1 - количество витков на правом стержне;Я 1 - количествожне;В/2- количество остержне между среднным выводом оторич ткоо на левом стер итков на цецтральнолей точкой и коцкретой обмотки;=- означает фазовый сдвиг на 90 О.Через силовые вентильные диоды 7 на- ПряжЕНИЕ ХОЛОСТОГО ХОда Ох 2 цЕПОСрвдСтвенно прикладывается к электрододержателю 8, но при подключении какой-либо нагрузки с током превышающим ток отпирания 1 О динисторов 9 напряжение ца электрододержателе 8 резко возрастает до максимального напряжения ВтОРИЧНОй ОбМОтКИ Ох 2", т.К. НаПРЯжЕНИЕ начала и конца этой обмотки превышают напряжение открывания О, динисторов 9 за счет соответствующего выбора количества дополнительных витков Ю 2 вторичной обмотки 5.Посколькудинисторы 9 поочередно открываются с углом отсечки менее 90 О, т.е, прежде чем напряжение вторичной обмотки достигнет своего амплитудного значения,то после открытия динисторов 9 практически осе это напряжение Ох 2 прикладывает к электрододержателю 8 и нагрузке, По мере уменьшения сопротивления нагрузки ток 1 через нее возрастает, а напряжение О падает, так что после его снижения до напряжения Оо запирания динисторов 9 напряжение на электрододержателе резко падвет до напряжения промежуточных отводов вторичной обмотки 5, так как динисто ры 9 при этом полностью запираются. В случае короткого замыкания цепи вторичной обмотки 5 напряжение на ее отводах не превышает прямого падения напряжения на открытых вентилях 7. а ток короткого замыкания будет определяться следующим выражениемнгВМ (М - Ю 1)которое сильно зависит от разницы витков между левой и правой частью первичной обмотки (Ю 1 - И 1) . Так при одинаковом числе витков левой и правой части первичной обмотки трансформатор вырождается в обычный трансформатор напряжения с током короткого замыкания, стремящимся к бесконечности. Тогда как при полном отсутствии витков на левом стержне магнитопровода 1 ток короткого замыкания становится незначительным и равным Ои 2 иктп =гГ Ю 1 О/2так как в этом случае только правая половина магнитопровода 1 выполняет функции трансформатора тока, а левая лишь шунтирует первлчную и вторичную обмотки, выполняя тем самым функции дросселирования первичной и вторичнол цепи трансформатора. В результате такого двойного дросселирования рабочий диапазон регулирования тока расширяется до 200 и более раз ( крах 1 ктп 200) без применения каких-либо управляемых элементов, тиристоров, дросселей насыщения и т.п, Тогда как напряжение холостого хода Ох 2 остаетс практически неизменным и даже немного возрастает у нижней границы рабочего диапазона, что благоприятно сказывается на стабильность дуги в области малых токов, Кроме того, подъем внешней характеристики И в области нерабочих токов электрической дуги 1 облегчает ее зажигание в точке (а) с последующим смещением рабочей точки в области больших токов (б), где силовые вентили 7 создают фактически жесткую характеристику 11, которая существенно Отличается от крутопадающей характеристики вспомогательного выпрямителя на динисторах 9, защищенных от короткого замыкания симметричной нагрузкой 10. В результате заметно возрастает сов р и КПД всего устройства, так как в рабочем режиме (точка б) влияние дросселирования минимально, и весь объем магнитопровода используется в качестве силового трансформатора, тогда как в режиме короткого замыкания магнит 5 первичнотора,ПриШ-образнпускаемьшает техконструкчают еговнешниеавтоматисварщикажения свние на раппаратат.е.20 - 30ющих тицбаритньполучаютобразцапечи ваю25 ИI/ кв,дм 30 35 40 50 55 ный поток первичной обмотки з;,мыкается ПО ВНЕШНЕМУ КОНТУРУ МаГНИтОЦРОВОДа, МИ- нуя его центральный стержень, что эквивалентно сильно. у дросселированиюй и вторичной цепей трансформа- этом использование стандартногоого железа и других, серийно вых элементов, сугцественно повынологичность и надежность всей ции сварочного аппарата и облегуправление, так как оптимальные характеристики у него получаются чески. Все это облегчает работуи снижает вероятность его пораарочным током, так как напряже..азомкнутом электрододержателеравно нацряженио горения дуги, В, что вдвое ниже чем у существуоо сварочных аппаратов, оесо-гае характеристики которых ся гораздо хуже, чем у опытного предложенного устройства, обесцего удельнуо мощность до 0,8 кх Формула изобретения Сварочный аппарат, содержащий регулируемый трансфоцматор на трехстержне- ВОМ МаГНИГОЦРОВОДа С ДВУМЯ ЗаМЫ,.аЮЩЦк:И ярмами и перви ной секционированно Обмоткой, размещеннОй на двух розг ич;ых стержнях маги.1 тсцровсдас тереть м ст.ржне которого размещена зторичная Обмотка с Отводами, О т л и ч аО щ и Й с л тем, ч О. с целью упрощения конструкции, увеличения КПД и диапазона регулирования, Он снабжен двумя динисторами и двухцолупериодным выпрямителем со средней точкой, при этом на крайних стержнях Ш-образного магнитопровода расположены две одинаковые части первичной обмотки, одна из которых секционирована. причем соотношение чисел, витков этих секций соответствует разрядам двоичного кода, при этом секции подключены к другой части первичной обмотки последовательно-встречно через двухпозиционные выключатели, причем начало и конец вторичной обмотки через двухполупериодный выпрямитель со средней точкой соединены с первой вь:ходной клеммой, а средняя точка вторичной обмотки соединена с второй выходной клеммой, причем начало и конец вторичной обмотки через дополнительные витки и динисторы подключены к симметричной балансной нагрузке индуктивно-активного характера,средняя точка которой соединена с первойвыходной клеммой,1835092 оставитель А,Шпадхред М.Моргентал Корректор М.Андрушенко Реда кто лаков каз 2714 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Про