Устройство питания для дуговой сварки

. А за В 23 К 9/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(54)(57) 1,УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ, содержащее соединенныес рабочими электродами трансформатори индуктивный накопитель энергии,первый тиристор, соединенный с первым выводом индуктивного накопителяэнергии, второй тиристор, соединенныйс вторым выводом индуктивного накопителя энергии, а также блок управления, подключенный к управляющимэлектродам тиристоров, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повы,80.1107974 шения экономичности путем уменьшения потерь энергии в трансформаторе, оно снабжено четырьмя диодами, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, индуктивный накопитель энергии также выполнен в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, при этом рабочие электроды включены между отводами индуктивного, накопителя и вторичной обмотки трансформатора, первый диод включен между первым выводом вторичной обмотки и первым тиристором, второй диод включен между вторым выводом вторичной обмоткии вторым тиристором, третий диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения первого диода и первого тиристора, а четвертый диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединенияеаай второгодиода и второго тиристора,а2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что при согласном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции иилуктивиого накопителя энергии соединенывстречно. 3, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что при встречном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединенысогласно.Изобретение относится к мащиностроеиию в частности к конструкции оборудования для электрической сварки.Изиестно устройство питания для дуговой сварки, содержащее соединенные с рабочими электродами трансформа тор и индуктивный накопитель энергии, первый тиристор, соединенный с первым В 1.1 эодом и 11 дуктивного накопителя энергии, Второй тиристор, соединенный с 10 вторым выводом индуктивного накопителя энергии, а также блок управления, подключенный к управляющим электрогтгм ъпом 51 иу Гых двух тиристоров Г 1 3,Педостатком известного устройства является низкая экономичность обусловленная постоянным потреблением тока и потерями энергии в трансформаторе,1(роме того, индуктивнь 1 й накопитель 2 Ов известном устройстве расходует запасенную энергию за каждый цикл работыне только для процесса сварки, но ичастично для рекуперации в сеть, поскольку трансформатор не отключаетсяот сварочной цепи, что также обусловливает дополнительные потери энергиив трансформаторе,Целью изобретения является повышеии экономичности путем снижения пооверь энергии в трансформаторе засчет работы с безтоковой паузой и безрекуперации энергии в сеть,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство питания для дуго 35вой сварки, содержащее соединенпыес рабочими электродами трансформатори индуктивный накопитель энергии,первый тиристор, соединенный с первым выводом индуктивного накопителяэнергии, второй тиристор, соединенньп 1 с вторым выводом индуктивногонакопителя энергии, а также блок управления, подключенный к управляющим 2электродам тиристоров, снабжено четырьмя диодами, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, индуктивный накопитель энергии также выполнен в виде двух соединенных секций с отводом от места их соединения, при этом рабочие электроды включены между отводачи индуктивного накопителя и вторичной обмотки трансформатора, первый диод включен между первым выводом Вторичной обмотки и первым тиристором, второй диод включен между вторым выводом вторичной обмотки и вторым тиристором, третий диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения первого диода и первого тиристора, а четвертый диод включен между отводом вторичной обмотки и точкой соединения второго диода и второго тиристора.При согласном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединены встречно.При встречном соединении секций вторичной обмотки трансформатора секции индуктивного накопителя энергии соединены согласно,На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства питания для дуговой сварки при встречном соединении секций вторичной обмотки трансформатора и согласном соединении секций индуктивного накопителя; на фиг. 2 вграфики тока через дуговой промежуток и токи и напряжения секций вторичной обмотки трансформатора для включения по схеме, представленной на фиг. 1 на фиг. 3 - принципиальная схема устройства питания для дуговой сварки при согласном соединении секций вторичной обмоткитрансформатора и встречном соединении секций индуктивного накопителя энергии, на Фиг. 4 - графики тока через дуговой промежуток и цапряжений на секциях вторичной обмотки трансформатора при включении по схеме, представленной ца Фиг, 3.Устройство питания дня,дуговой сварки (Фиг. 1) содержит трацсформа- тор 1, индуктивный накопитель энер гии 2, рабочие электроды 3, первый тиристор 4, присоединенный к первому выводу 5 индуктивного накопителя 2, второй тиристор 6, присоединенный к второму вьгходу 7 индуктивного накопи теля 2, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 диоды, вторичная обмотка трансформатора 1 выполнена в виде двух встречно соединенных секций 12 и 13, от места соединения 20 которых сделан отвод 14, индуктивный накопитель 2 выполнен с отводом 15, рабочие электроды 3 включены между отводом 15 индуктивного накопителя 2 и отводом 14 вторичной обмотки транс форматора 1, первый диод 8 включен между первым выводом 16 вторичной обмотки трансформатора 1 и первым тиристором 4, второй диод 9 включен между вторым выводом 17 вторичной З 0 обмотки трансформатора 1 и вторым тиристором 6, третий диод 10 включен междуотводом 14 вторичной обмотки трансформатора 1 и точкой соединения второго диода 9 и второго тиристора б. Блок управления (не показан) присоединен к управляющим электродам тиристоров 4 и б.Кривая 18 на Фиг, 2 - график изменения напряжения ца выводах 16 н 17 А 0 вторичной обмотки трансформатора 1 относительно отвода 14, кривая 19 график изменения тока через дуговой промежуток, кривая 20 - график изменения тока через секцию 12 вторичной обмотки трансформатора 1, кривая 21 - график изменения тока через секцию 13 вторичной обмотки трансформатора 1.устройство для уговой варки 50 (фиг. 1) работает следующим образом,В установившемся режиме дуга возбуждена и при положительной полуволне напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1 включается блоком управления тиристор 4. Ток протекает по цепи: 16 - 8 - 4 - 5 - 15 - 3 14 - 16, При этом через рабочие электроды 3 в дуге Формируется положительцый импульс тока, В течение нрс,.сципроисходит потребление энергии из сети, что вызывает увеличение тока через рабочие электроды 3 и секцию 5 - 15 ицдуктинного цакспителя 2, который при этом заряжается. В моментнапряжение становится равцым нулю и диод 8 запирается, Ток в с.екции 12 прекращается, а ток индуктивного накопителя 2 замыкается по цепи: 5 15 - 3 - 10 - 4 - 5. Энергия, запасенная в индуктивном накопителе 2, диссипирует в дуге между электродами 3, поддерживая непрерывным ток в дуге до момента времеци 1. В этот момент включается тцрцстор б. К секции 7 15 индуктивного накопителя 2 прикладывается напряжение, полярность которого показана ца Фцг, 1, В секции 5 - 15 находится ЭДС, полярность которого такова, что ца тиристоре 4 и диоде 10 возникает обратное напряжение и оци запираются. При включецци тиристора 4 ток в секции 5 - 15 скачком уменьшается до нуля. Поскоцьку энергия магнитного .поля всего индуктивного накопителя скачком изменитьсяце может, то постоянство магнитного потока и энергии обеспечивается скачкообразным увеличением тока в секции 7 - 15, При включении в этот же момент 1 з тиристора б образуется замкнутый контур 15 - 7 - 6 - 9 - 17 14 - 3 - 15, по которому и протекает ток, формируя через дугу отрицательный импульс тока, Такой процесс скачкообразного исчезновения тока в одной секции индуктивного накопителя при одновременном скачкообразном возникновении тока в другой его секции, обусловленный наличием взаимоицдуктивной связи между этими секциями, по существу является возбуждением тока от взаимоиндукции. В течение времени 1, - 14 энергия снова потребляется из сети, что вызывает увеличе-. ние тока через дугу и секцию 7 - 15 индуктивного накопителя 2, который при этом заряжается. В момент напряжение отрицательной полуволны становится равным нулю и диод 9 запирается. Ток в секции 13 вторичной обмотки трансФорматора 1 прекращается, а ток индуктигцого накопителя 2 замыкается по цепи 15 - 7 - б - 11 -3 - 15. Энергия, запасенная в индуктивном накопителе 2, диссипирует ца дуге, поддерживая ток между электродами 3 до момента времени. В этотдержит те же элементы, что и прецставленное на фиг. 2, только секцииГвторичной обмотки трансформатора 1 соединены согласно, а секции индуктивного накопителя энергии 2 - встречно.Кривая 22 на фиг. 4 - график изменения напряжения на выводе 16 вторичной обмотки трансформатора 1 относительно отвода 14, кривая 23 - график изменения напряжения на выводе 17 вторичной обмотки трансформатора 1 относительно отвода 14, кривая 24 - график изменения тока, через дуговой промежуток, кривая 25 - график изменения тока через секцию 12 вторичной обмотки трансформатора 1, кривая 26 график изменения тока серез секцию 13 вторичной обмотки трансформатора 1,Устройство питания для дуговой сварки (фиг. 3) работает следующим образом.В установившемся режиме дуга возбуждена и при положительной полуволне напряжения на выводе 16 вторичной обмотки трансформатора 1 в момент 1 (фиг. 4) включается тиристор 4,Ток протекает по цепи: 16 - 8 - 4 - 5 -15 - 3 - 14 . - 16. Ток через дугу и секцию 5 - 15 индуктивного накопителя 2 увеличивается, энергия в нем увеличивается за счет потребления ее из сети, В момент 1напряжение секции 12 становится отрицательным и диод 8 запирается. Ток в секции 12 прекращается, а ток индуктивного накопителя 2 замыкается по цепи: 5 - 15 - 3 - 10 - 4 - 5. Энергия, запасенная в индуктивном накопителе 2, диссипирует на дуговом промежутке 3, поддерживая непрерывным ток в дуге до момента времени 1 . В этот момент включается тиристор 6. К секции 7 - 15 индуктивного накопителя прикладывается напряжение, полярность которого указана на Фиг, 3. В секции 5 15 наводится ЭДС, полярность которой такова, что на тиристоре 4 и диоде 10 возникает обратное напряжение и они запираются.За счет взаимоиндукции ток от секции 5 - 15 возбуждается в секцию 7 - 15 и протекает по цепи: 7 - 15 - -3 - 14 - 17 - 9 - 6 - 7, что вызьвает появление тока в секции 13. В течение времени 1, - т,4 из сети потребляется энергия, Происходит увеличение тока через дугу и секцию 7 - 15 индуктивного накопителя 2, который 3 1107974 бмомент снова включается тиристор 4,К секции 5 - 15 индуктивного накопителя 2 прикладывается напряжение,полярность которого, указанная нафиг. 1, такова, что вызывает появление на тиристоре 6 и диоде 11 обратного напряжения и они запираются.За счет взаимной индукции между секциями 7 - 15 и 5 - 15 индуктивногонакопителя 2 ток возбуждается в секции 5 - 15 и ток в дуге скачкообразно изменяет свое направление, формируя при этом снова положительный импульс тока. Далее устройство питаниядля дуговой сварки работает аналогично.При одинаковом количестве витковсекций 5 - 15 и 7 - 15 индуктивногонакопителя 2 их индуктивность одинакова и в момент 1, возбуждения токаиз секции 5-15 в секцию 7-15 изменяется только направление тока черездугу, а его амплитуда не изменяется,В момент 1, процесс происходит аналогично. 25С целью регулирования соотношениямежду амплитудами положительного иотрицательного импульсов тока индуктивный накопитель 2 может быть выполнен с возможностью изменения количества витков между его выводами 5и 7 и отводом 15. Для увеличения амплитуды, например, отрицательногоимпульса количество витков секции 715 по отношению к виткам секции 5 -15 уменьшают. Индуктивность секции7 - 15 становится меньше, чем индуктивность секции 5 - 15. Так как энергия магнитного поля индуктивного накопителя 2 за время возбуждения тока40не изменяется, то ток в секции 715 в момент , увеличивается, а приобратном возбуждении в момент 1( Ф)уменьшается обратно пропорциональноотношению витков секций 7 - 15 и 5 -15. Для увеличения амплитуды положи 45тельного импульса количество витковсекции 7 - 15 по отношению к виткамсекции 5 - 15 увеличивают.Секции вторичной обмотки транс"форматора могут быть соединены согласно, а секции индуктивного накопителя энергии прн этом - встречно.На фиг. 3 представлена принципиальная электрическая схема устройства питания для дуговой сварки присогласном соединении секций вторичнойобмотки и встречном соединении секций индуктивного накопителя. Оно со1107974 иг. 2 при этом заряжается. В момент напряжение секции 13 стайовится отрицательным и диод 9 запирается. Ток в секции 13 прекращается, а ток индуктивного накопителя 2 замыкается по цепи: 7 - 15 - 3 - 11 - 6 - 7, Энергия, запасенная в нем, диссипирует в дуге, поддерживая тоК между электродами 3 до момента 1 . В этот момент снова включается тиристор 4, К секции 5 - 15 индуктивного накопителя 2 прикладывается напряжение, полярность которого, указанная на фиг. 3, такова, что вызывает на тиристоре 6 и диоде 11 обратное напряжение и они запираются. За счет взаимной индукции между секциями 5 - 15 и 7 - 15 индуктивного,накопителя 2 ток возбуждается в секции 5 - 15. Далее работа устройства для дуго О вой сварки по фиг. 3 происходит аналогичноКак видно из фиг. 4,ток в дуге поляоность свою не изменяет, При переходе тока из секции с большим ко 25 личеством витков в секцию с меньшим количеством витков амплитуда тока увеличивается. Такие однополярные разноамплитудные импульсы могут быть использованы для импульсно-дуговой сварки. При одинаковом количестве витков секций амплитуда импульсов одинакова и дуга питается практически постоянным током, как от.выпрямителя.В течение времени , - 1 итрансформатор 1 отключен от сварочной цепи, что позволяет уменьшить токовую загрузку трансформатора примерно на 20% по сравнению с известным устройством, Снижение потерь электроэнергии позволяет также уменьшить расход активных материалов на изготовление трансформатора или использовать трансформатор меньшей установленной мощности. Повышение коэффициента мощности предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет уменьшить потери электроэнергии также и в питающей сети за счет разгрузки ее реактивными токами. Кроме того, устройство питания для дуговой сварки может работать в режиме формирования однополярных импульсов тока, что значительно расширяет технологические возможности его использования,Таким образом, положительный эффект от использования изобретения обуславливается уменьшением потерь электроэнергии и расхода активных ма- териалов, снижением установленной мощности трансформатора при одновременном расширении технологических возможностей устройства,1107974 г, Ф Составитель В.СтоколовТехред С.Мигунова Корректор Я.Сирохм дактор Л.Повх каз 58 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород роектная,17/11 Тираж 1037 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/