Источник питания для электродуговой сварки

)5 В ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРАНИЕ ИЗО СПИ ПАТЕН СО мент; Известныйисточник содержит также два, (Я встречно-йараллельно соединенных тиристора, регулируемый источник постоянного тока для питания обмотки подмагничивания сварочного трансформатора.Недостатком известного источника является его сложность, так как сварочный трансформатор имеет сложную конструкцию магнитной системы (кроме основного содержит дополнительный магнитопровод подмагничивающего шунта) с целым рядом основных и дополнительных обмоток (осИзобретение относится к сварке, может быть использовано как источник питания для различных видов. ручной сварки, предназначено для питания электрической дуги однофазным переменным током, а при необходимости и постоянным током и является переносным источником питания электродуговой сварки с широким диапазоном изменения тока дуги,Известен источник питания для электродуговой сварки, содержащий сварочный трансформатор, токоограничивающий эле(21) 4890966/08 автотрансформатор, снабженный обмоткой 22) 17.12.90:питания дуги, К входу автотрансформатора (46) 07.01.93, Бюл, М 1 .: подключена электрическая цепь, а к его вы- (71) Ленинградский опытный электромаши- ходу через ограниЧительный элемент - пер- ностроительный завод Научно-производст- . вичная обмотка сварочного трансформатора.венного объединения "Электрофизика" Сварочный трансформатор снабжен обмот- (72) В.А.Алымов, Л.И.Достов и К,В.Петров кой напряжения для стабилизацйи дуги, кото- (73) В,А.Алымов, Л,Достов и К.В;Петров рая через резистор подключена параллельно (56) Авторское свидетельство СССРобмотке питания дуги автотрансформатора, М 1480991, кл. В 23 К 9/10, 1987. Обмотка питания дуги и последовательно соОборудование для дуговой сварки/ Под единенная с ней вторичная обмотка сварочред. В.В,Смирнова, Энергоатомиздат. Ле- ного трансформатора образуют цепь дуги, . нинград, отд-ние, 1986, с; 378, рис, 8.16 а, которая нейосредственно или через выпряАвторское свидетельство СССР митель подключена к нагрузке. АвтотрансМ 1416280, кл, В 23 К 9/061986. форматор может быть выполнен с плавнымрегулированием, т,е. выход его через по- (54) ИСТОЧНИК ПИТАНЙЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРО- движный токосъемник соединен с основной З ДУГОВОЙ СВАРКИ обмоткойавтотрансформатора, или со сту пенчатым регулированием, т,е. основная"об- (57) Изобретениеотносится кобласти свар-мотка выполнена секционированной с ки и может быть использовано как йсточник отводами. В этом случае выход автотранс.питания для различныхвидов ручной свар- . форматора соединен с каждым из отводов ки. Сущность изобретения: источник пита- секционированной обмотки через переклюния для электродуговой сварки содержит чатель напряжения. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.4новные - первичная и вторичная, дополнительные - подмагничивающая и реактив. ная). Кроме того, указанный источник содержит токоограничивающий элемент, включенный в цепь питания дуги, т.е. рассчитанный на максимальный ток нагрузки цепи дуги, т.е. токоограничивающий элег мент обладает значительными массогабаритными характеристиками, К недостаткамизвестного источника питания относится 10 также наличие тиристорного регулятора с устройством фазового управления и регулируемого источника постоянного тока. Известен также источник питания дляэлектродуговой сварки, содержащий свароч 15 ный трансформатор с двумя параллельными обмотками питания дуги (или последний может быть заменен на два отдельных сварочных трансформатора) и токоограничивающий элемент (индуктивность). Кроме того, источ 20 ник питания содержит тиристорный регулятор. К недостаткам известного устройства следует отнести сложность, обусловленйуюналичием тиристорного регулятора со схе 25мой фазового управления. При этом указанный регулятор включен в сильноточную максимальной величины тока сварки. Вторым недостатком известного устройства является то, что мощность каждого в отдельности тиристорного регулятора как исварочного трансформатора выбирается из 35условия потребляемой мощйости цепью дуги.: Кроме того, в рассматриваемом устройстве ограничивающий элемент (индуктивность) 2 выбирается из условий обеспечения максимальной величины сварочного тока, т.е. 40при максимальном токе сварки 10-15 А и напряжении холостого хода, равном для обеспечения устойчивости дуги 60-80 В. Вследствие вышесказанного ограничивающий элемент (индуктивность) является крупногабаритным элементом источника питания,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляе 50 мому является источник питания для электродуговой сварки со стабилизацией дуги, содержащий автотрансформатор, сварочный трансформатор и токоограничива 1 ощий элемент, Источник питания содержит также накопительный конденсатор и пороговый элемент на тиристорах, диодах и стабилитронах.Недостатком известного устройства яв 55 ляется его сложность, так как он содержит пороговый элемент на встречно-параллельцепь - цепь питания дуги, т.е; массогабаритные характеристики, система охлажденияисточника питания выбираются исходя из 30 но соединенных тиристорах, диодах и стабилитронах, а также накопительный конденсатор. Причем массогабаритные характеристики сварочного трансформатора выбираются из условий максимальных режимов сварки,Существенным недостатком прототипа является отсутствие возможности регулирования режимов сварки с одновременными широкими пределами изменения тока в цепи дуги, что ограничивает область применения, а также исключает возможность использования прототипа в качестве переносного- универсального - источника питания, а также источника питания для электродуговой сварки в труднодоступных местах, так как для обеспечения регулирования режимов известный источник должен подключаться к электрической сети череэ регулятор йапряжения. Использование автотрансформатора в схеме- стабилизаций дуги значительно усложняет прототип.Целью изобретения является. упрощение устройства, снижейие массогабаритных характеристик, обеспечение регулирования режимов сваркис широкими пределами из- менения тока с обеспечением устойчивости горения дуги как г(ри сварке на переменном, так и на постоянном токе, а также снижение мощности управления.Цель достигается тем, что в источнике для электродуговой сварки автотрансформатор снабжен дополнительной обмоткой питания дуги, котоРая через последовательно включенную с ней вторичную обмот-. ку сварочного трансформатора включена в цепь дуги, первичная обмотка сварочного трансформатора через токоограничивающий элемент подключена к выходу автотрансформатора, сварочный трансформатор приэтом снабжен обмоткой стабилизации, дуги; подключенной параллельно обмотке питающей дуги автотрансформатора, причем обмотка питания дуги автотрансформатора выполнена изолированной от его первичной обмотки, а суммарная мощность автотрансформатора и сварочного трансформатора определена потребляемой мощйостью цепью дуги.Кроме того,основная обмотка автотран- . сформатора может быть выполнена секционированной с отводами,Наличие в заявляемом устройстве авто- трансформатора, снабженного дополнительной обмоткой - обмоткой питания дуги, которая через последовательно включенную с ней.вторичную обмотку сварочного трансформатора включена в цепь дуги, обесйечивает возможность получения нижних пределов значения тока в цепи дуги, Указанная обмотка питания дуги являетсяисточником питания обмотки (устойчивости) Автотрансформатор 1 может быть выполстабйлизации дуги. нен с плавным регулированием, т.е, выходПодключение через токоограничи- последнего через подвижный токосьемник вающий элемент первичной обмотки соединен с основной обмоткой автотранссварочноготрансформатораквыходуавто форматора, или со ступенчатым регулироватрансформатора обеспечивает регулирова- нием, т;е. основная обмотка выполнена ние режимов сварки с широкими пределами секционированной с отводами, В этом случае изменения тока. При этом мощность регули- выход автотрансформатора 1 соединен с кажрования составляет 30-50 ф от мощности, дым из отводов секционированной обмотки потребляемой цепью дуги. 10 через переключатель напряжения. ВыполнеНаличие у сварочного трансформатора ние обмотки автотрансформатора 1 секциообмотки стабилизации дуги, подключенной нированной значительно упрощает параллельно обмотке питания дуги, обеспе- последний и обеспечивает его надежность.чивает требуемую величину напряжения хо- Устройство работает следующим обралостого хода цепи питания дуги, в несколько 15 зом.раз превышающую напряжение зажигания . После подключения источника питания дуги, которую обеспечивают вторичная об- электрической сети в режиме холостого хомотка сварочного трансформатора и обмот- да напряжение в цепи питания дуги складыка питания дуги автотрансформатора, что вается из напряжения обмотки 2 питания позволяет значительно снизить массогаба дуги автотрансформатора 1 и напряжения ритные характеристики источника питания, . вторичной обмоткисварочного трансформа- повысить КПД последнего и его коэффици- тора 4, Величина указанного напряжения ент мощности. выбирается из условий, что оно должно бытьНовым взаявляемомустройствеявляет- в 1,5 - 3 раза больше напряжения горения ся и то, что автотрансформатор одновре. дуги.менно является и источником питания цепи Так как в заявляемом устройстве в усдуги, и регулятором напряжения для свароч- тойчивом режиме сварки напряжение в ценого трансформатора. Причем суммарная пи питания дуги,. образуемое постоянным мощность автотрансформатора и сварочно- напряжением обмотки 2 питания дуги автого трансформатора выбирается из условий 30 трансформатора 1 и изменяющимся в завиравенства потребляемой мощности цепью симости от выбора режима сварки питания дуги, т.е. их суммарная мощность в напряжением вторичной обмотки сварочнодва раза меньше чем у известных источни- го трансформатора 4, должно быть не менее ков, содержащих регуляторы напряжения, напряжения зажигания дуги; ОпределениеОтношение мощности автотрансформа параметров источника питания исходя из тора к мощности сварочного трансформатора условий требуемого напряжения зажигания зависит от выбранной мощности последнего, дуги, а не напряжения холостога хода (как в которая можетсоставлять 30 - 50. известных устройствах), в несколько разНа фиг.1 и 2 представлены принципи- превышающего напряжения дуги, обеспеальные схемы источника питания для элект чивает выбор оптимальных параметров (выродуговой сварки. сокого КПД, коэффициента мощности,Источник питания содержит автотранс- . минимальйых массогабаритных характериформатор 1, выполненный с дополнитель- . стик, снижение установленной мощности ной обмоткой - обмоткой 2 питания дуги, к источника питания). Требуемое напряжение входу которого подключена электрическая 45 холостого хода обеспечивается дополни- сеть. а к выходу черезограничивающий эле- тельной обмоткой 5- обмоткой напряжения мент - ограничительную индуктивность 3- для стабилизации дуги сварочного транс- первичная обмотка сварочного трансфор- форматора 4, которая через резистор 6 подматора 4. Сварочный трансформатор 4; со- ключена параллельно обмотке 2 питания держащийпервичнуюивторичнуюобмотки, 50 дуги. Выбором требуемого значения снабжен дополнительной обмоткой 5 - об- вольт/виток напряжения питания обмотки 5 моткой напряжения для стабилизации дуги, обеспечивается требуемое значение напрякоторая через резистор 6 подключена па- жения холостого хода пОстоянной величины раллельно обмотке 2 питания дуги автотран- его вторичной обмотки независимо от на. сформатора 1. Обмотка 2 питания дуги 55 пряжения первичной обмотки трансформаавтотрансформатора 1 и последовательно тора 4, а выбором величины сопротивления соединенная с ней вторичная обмотка сва- резистора 6 выбирается крутизна внешней рочного трансформатора 4 образуют цепь характеристики источника питания.дуги, которая непосредственно или через Таким образом, наличие у сварочного выпрямитель подключена к нагрузке 7, трансформатора 4 обмотки напряжения для1787085 20 25 30 35 40 50 55 стабилизации дуги - дополнительной обмотки 5 обеспечивает требуемое (оптимальное) значение напряжения холостого хода, отвеличины которого зависит устойчивость горения дуги и скорость ее повторного зажигания. Разработанная схема обеспечения напряжения холостого хода не приводит к увеличению массы и габаритов сварочного трансформатора 4, снижению его КПД икоэффициента мощности, как этонаблюдается у известных источников питания электродуговой сварки,После поджигания дуги (подключения нагрузки 7) в цепи питания дуги появляется ток под воздействием обмотки 2 питания дуги автотрансформатора 1 и некоторого выбранного напряжения вторичной обмотки сварочного трансформатора 4,В режиме источника питания с минимальным током сварки (напряжение питания первичной обмотки сварочного .трансформатора 4 может быть равно нулю . или незначительной величины) по вторичной обмотке сварочного трансформатора протекает ток, наличие которого создает в первичной обмотке сварочного трансфор-. матора 4 ЭДС, противофазную ЭДС, создаваемой напряжением первичной обмотки сварочного трансформатора 4, Для ограничения тока под воздействием противофазной ЭДС в цепь первичной обмотки сварочного трансформатора 4 включен то-. коограничивающий элемент - индуктивность, которая может быть выполнена в виде дросселя насыщения, Измерением напряжения первичной обмотки трансформатора 4 обеспечивает широкое изменениепределов регулирования токов в диапазоне от 0,1 до 1 А.Таким образом, изменением величины напряжения первичной обмотки сварочного трансформатора 4 осуществляется регулирование токов.Для оптимального выбора параметров источника питания суммарная мощность автотрансформатора 1 и сварочного трансформатора 4 определяется потребляемой мощностью цепи сварки (максимальными параметрами режима сварки), а мощность авто- трансформатора выбирается, как правило, на 10 - 30; большей мощности сварочного трансформатора 4, так как автотрансформатор 1, с одной стороны, является трансформатором питания цепи дуги из-за введения обмотки 2 питания дуги и одновременно регулятором напряжения для сварочного трансформатора 4. Причем следует отметить, что мощность регулирования автотрансформатора 1 уменьшается при возрастании тока сварки и равна нулю при достижении максимального режима,Таким образом, мощность управления в заявляемом источнике питания не превышает 0,5 потребляемой мощности и может быть снижена до 0,3 при необходимости.Напряжение обмотки 2 автотрансформатора 1 и вторичной обмотки сварочного трансформатора 4 выбираются, как прави 10 ло, равными между собой, а сумма этих напряжений должна быть равна напряжению зажигания дуги. Для снижения мощности управления напряжение на обмотке 2 питания дуги может быть выбрано равным напряжению горения дуги при максимальной величине сварочного тока, равной 20 В при токе дуги, равном 100 А. Отношение токов в основной обмотке автотрансформатора 1 и первичной обмотке сварочного трансформатора 4 зависит от выбора коэффициента трансформации относительно обмотки 2 у первого и вторичной обмотки у второго, что обеспечивает возможность снижения величины тока управления до 0,5 - 0,1 от величины потребляемого тока источника питания При выполнении основной обмотки автотрансформатора 1 секционированной регулирование тока производится с заданной кратностью, причем при необходимости кратность может быть постоянной или процентной от фактической величины тока диапазона.Совокупность новых признаков в.заявляемом устройстве обеспечивает повышение технико-зкономических показателей в сравнении с известным устройством того же назначения,Значительно упрощается устройство, снижаются массогабаритные характеристики источника питания за счет исключения собственного регулятора напряжения. Экономический эффект при этом составит от 100 до 300 рублей на одно устройство.Повышается КПД, коэффициент мощности, обеспечивается оптимальный выбор вторичного напряжения источника питания, снижается установленная мощность сварочного трансформатора,ОбеспечиваетсяСнижение более чем в два раза мощности управления, причем величина тока управления может быть уменьшена более чем в два раза за счет изменения коэффициента трансформации сварочного трансформатора 4,Обеспечивается заданная внешняя характеристика, что позволяет расширить область использования источника питания.Обеспечивается изменение тока в цепи нагрузки(как по переменному, так особенно по постоянному току) в пределах 0,1 - 1 Авеличины тока, соответствующего максимальному режиму сварки;При необходимости нижний предел.может быть снижен,Достоинство йсточника питайия дляэлектродуговой сварки заключается в том,что он может быть реализован в несколькихсхемотехнических вариантах, в том числе сиспользованием стандартных автотрансформаторов с доработкой и серийных понижающих трайсформаторов с напряжениемвторичной обмотки тока 12 В,Формула изобретения1, Источник питания для электродуговой сварки, содержащий автотрансформатор, сварочный трансформатор и, токоограничивающий элемент, причем вторичная обмотка сварочйого трансформатора включена в цепь дуги, о тл и ч а.ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, снижениямассогабвритных характеристик, обеспечения регулирования режимов сварки с широ кими пределами изменения тока с обеспечением устойчивости горения дугикак при сварке на переменном, так и напостоянном токе, а также снижения мощности управления, автотрансформатор снаб 5 жен дополнительной обмоткой - обмоткойпитания дуги, которая через последовательно включенную с ней вторичную обмотку сварочного трансформаторавключена в цепь дуги, первичная обмотка,10 сварочного трансформатора через токоограничивающий элемент подключена к выходу автотрансформвтора, сварочныйтрансформатор снабжен обмоткой стабилизации дуги, подключенной параллельно об 15 мотке питания дуги автотрансформатора,причемпоследняявыполненаизолированнойот его первичной обмотки,2. Источник питания по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что основная обмотка авто 20 трансформатора выполнена секциониро- ванной с отводами, каждый из которыхчерез переключатель соединен с выходомавтотрансформатора.