Устройство для дуговой сварки

(6) Дополнительное к авт. саид-ву- (22 Заявлено 25,05.81 (21) 3293338/25" 27с присоединением заявки М М Кп 3 В 23 К 9/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий,75(088.8) Дата опубликования описаиия 2310.82(72) Авторы изобретения Нъйаатлад коЛ. И;. Яринич,(о Эн,аменина с, л ",В.С.Гвоздецкий, Д,А.Дудко, В.Е.Скляревн В.И.Скрыпник, А.П.Запарованый Ордена Ленина и ордена Трудового Красно институт электросваркиим, Е.О.Пат(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ при этом положительный полюс источйика питания подключен к анодам разрядных тиристоров непосредственно, а двухполупериодные силовые выпрямители подключены через индуктивность и резистор обратной связи к дуговому промежутку.Известное устройство обеспечивает протекание в сварочной цепи пульсирующего тока (11,.Однако увеличение выходной (максимальной) мощности иэвестнсго-устройства может быть достиГнуто эа счет повьвгения напряжения источника питания Е, емкости рабочих конденсаторов каждой эарядно-разрядной цепочки, увеличения количества параллельных цепочек.Однако напряжение питающего выпрямителя при существующей проьышленной сети 380 В, 50 Гц ограничено величиной порядка 300 В (при однополупериодном выпрямлении) или порядка 500 В (при двухполупериодном выправлении). 20 Повыаение мощности устройства за счет увеличения емкости рабочих конденсаторов ограничено го следующим причинам. Увеличение емкости Изобретение относится к области сварочного производства и может найти применение в машиностроительной, приборостроительной и других областях промышленности, а именно для дуговой сварки в защитных газах.Известно устройство для дуговой сварки, содержащее источник питания, набор рабочих конденсаторов, заряд ный контур, выполненный в виде несколькин параллельно включенных зарядных тиристоров, катоды которых объединены и подключены к отрицательному полюсу источника питания, и разряд". ный контур, выполненный в виде параллельно включенных разрядных ти-. ристоров, аноды которых объединены, а катоды подключены к анодам соответствующих зарядных тиристоров и н одной из обкладок соответствующих конденсаторов, а в цепь дуги включены индуктивность и резистор обратной связи, в которое введены силовые высокочастотные трансформаторы и двухполупериодные силовые выпрямители, включенные во вторичную цепь соответствующего высокочастотного трансформатора, первичная обмотка которого подключена ко второй из об-кладок соответствующего конденсатора,сприводит к снижению частоты Е пульсаций сварочного тока. Работа на низких частотах влечет за собой увеличение габаритов трансформаторов и дросселей, .и, следовательно, устройства в целом 5Кроме того, существует нижний предел частоты пульсаций (порядка 10 кГц), при котором звуковое излучение дуги оказывает неблагоприятное воздействие на сварщика.Кроме того, в известном устройстве цепи заряда и разряда рабочих конденсаторов несколько различаются. В зарядной цепи имеется дополнительно активное и реактивное сопротивление питающей сети, в результате чего амплитуда и длительность импульсов зарядного и. разрядного тока в первичных обмотках высокочастотных трансформаторов неодинаковы, Это яв О ляется причиной колебаний амплитуды .пульсаций сварочного тока с частотой биений й/п,где и - количество зарядно. разрядных цепочек. Как результат, даже при работе на высокой частоте Й пульсаций наличие биений амплитуды сварочного тока со сравнительно низкой частотой вызывает возникновение нежелательного для сварщика звукового эффекта, Сила звука про порциональна мощности, подводимой к дуговому промежутку. Поэтому этот эффект особенно сильно проявляется при. работе на больших сварочных токас, а исключение этого явления( 35 становится важной задачей при создании сварочных источников питания большой мощности.Практически увеличение максимальной мощности известного устройства 4 О достигается за счет увеличения количества зарягно-разрядных цепочек. Это приводит к увеличению габаритов и веса устройства, а также к снижению н де Ости его работы что Отри цательно сказывается на качестве сварки.Целью изобретения является повышение выходной мощности выпрямителя без увеличения весо-габаритных показателей.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дуговой сварки преимущественно в среде защитных газов, содержащее выпрямитель со средней точкой, набор цепочек, состоящих из конденсатора и первичной обмотки высокочастотного силового трансформатора, при этом одна обкладка конденсатора соединена с первичной обмоткой высокочастотного силового транс фарматора, тиристоры индуктивности и двухполупериодные сварочные выпрямители, подключенные к клеммам нагрузки, введены разделительные диоды, двухполупериодный сварочный выпрями" 65 тель выполнен яа силовых высокочастотных диодах, а вторичные обмотки высокочастотных трансформаторов выполнены со средней точкой,при, этом другие обкладки конденсаторов одной пары цепочек соединены со средней точкой выпрямителя, а концы первичн .х Обмоток высокочастотных трансформаторов этой пары цепочек соеди иены с полюсами двухплечевого выпрямителя через соответственно включенные силовые тиристоры, другие обкладки конденсаторов второй пары це"почек соединены с полюсами выпрямителя, а концы первичных Обмоток высокочастотных трансформаторов этой пары цепочек - со средней точкой выпрямителя через встречно включенные тиристоры, при этом концы первичных обмоток высокочастотных трансформаторов, подсоединенных к одному и тому жеплечу выпрямителя, попарно соединенычерез разделительные диоды, а начала и концы вторичных Обмоток высоко" частотных трансформаторов соединены соответственно друг с.другом и под" ключены через силовые Высокочастотные диоды к клемме нагрузки, а средние точки вторичных обмоток высокочастотных трансформаторов через соответствующие индуктивности соединеныс другой клеммой нагрузки,На фиг.1 приведена электрическаяссхема устройства; на фиг.2 - эпюрынапряжения и тока, поясняющие работу схемы,Устройство содержит бестрансформаторный, питающийся от сети выпрямитель б со средней точкой и выходным напряжением каждого плеча Ц, =О , четыре цепочки с одинаковыми параметрами (по две в,каждом плече выпря"мителя), каждая из которых состоитиз последовательно включенных конденсатора С (С,2, С, С 4) и первичной ОбмОтки И (ИИИ 4)силОВОГО Выг д. 1сокочастотного трансформатора Т (Тр ТрТу 4), подсоединенной к конденсатору своим началом Н, Свободные обкладки конденсаторов С И С подключены к средней точке питающего выпрямителя Е, Конец первичнойобмотки И, трансформатора Тр подключен к отрицательному полюсу выпрямителя Г через тнристор Т, а конец первичной обмотки И трансй форматора Тр " к положительному полюсу выпрямителя 6 через тиристор ТтСвободные обкладки конденсаторов Си С, подсоединены соответственно к отрицательному и положительному полюсу выпрямителя , Концы первичных обмоток Иэ и И 4 соответственно через тиристоры Тэ и Т 4 подключены к средней точке выпрямителя 6, а также черезразделительные диоды д иИмпульсы тока, трансформированные в параллельно включенные вторичные обмотки И. и И, складыва 60 -:ются, выпрямляютсядиодом д.сила,Ю.ваго выпрямителя и проходят через дуговой промежуток. Д соответственно к концам первичных обмоток И 4 и Из высокочастотных трансформаторов Тр и ТрВторичные обмотки И, И И, И 4 силовых высокочастотных трансформаторов Тр,., Тр Тр, Тр 4 выполнены со средней точкой и подключены через двухполупериодные выпрямители, собранные на силовых высокочастотных.диодах Д, Д и Д , Д , к дугому промежутку, При этом начала и концы вторичных обмоток И, И трансформаторов Тр Тр.,питающихся от одного плеча вынрямителя , соединены попарно-параллельно и через силовые высокочастотные диоды Д Д 4 подключены к одному из электродов дугового промежутка. К этому же электроду дугового промежутка подключены через силовые высокочастотные диоды Д, Д соединенные попар но"параллельно начала и концы вторичных обмоток И, Итрансформаторов Тр и Тр 4, питающихся от другого плеча выпрямителя 4,.Средние. точки вторичных обмоток И, И, И, И 4 подсоединены к другому электроду, дугового промежутка соответственно через индуктивности 1., 1., Ь Ь.Устройство работает следующим образом.В момент времени Ф с помощью блока запуска (не показан) открывается тиристор Ти конденсатор С. за ряжается от верхнего плеча выпрямителя 3 через первичную обмотку Ил высокочастотного трансформатора Т . Одновременно конденсатор Сэ, заряженный в одном иэ предыдущих циклов работы устройстваразряжается через тиристор Т.(, разделительный диод Ди первичную обмотку И высокочастотного трансФорматора Трд.Через время ," конденсатор С, вследствие резонансного заряда зарядится до напряжения 0 т 04, а конденсатор С, заряженный ранее до того же напряжения 0 С, полностью разрядится. При этом тиристор Т( закроется.В результатезаряда конденсатора С и разряда конденсатора Сз через йервичные обмотки И и И протекут импульсы тока 1, 1 полярности, показанной на фиг.2. Ввиду того, что упомянуте импульсы возникают на обмотках И и Иодновременно, через диод Д двухполуперирдного выпрямителя и нагрузку (дуговой промежуток) протечет сумаарннй импульс тока параллельно включенных на нагрузку вторичных обмоток И и И трансформаторов Тр 1 и Тчврев нремя дд - у Й (где ддС+1 эвремя восстановления запирающих свойств тиристора в прямом направлении) в момент 1 блок запускаоткрывает тиристор Т . При этом кон,денсатор С заряжаетЗя от второго(нижнего на Фиг.1) плеча выпрямителя 6. через первичную обмотку Ид,трансформатора Тр, до напряжения0 ст 0- . Одновременйо ранее заряженнйй до того же по величине напряжения Ос конденсатор С разряжаетсячерез тиристор Т , разделительныйдиод Д. и первичйую обмотку И 4 трансформатора Т р 4. (Разделительные диоды Д 1 и Д предотвращают перезарядемкостей друг на друга через выпряьщтельпри закрытых тиристорах),В результате заряда конденса-,. -,ра С и одновременного разряда конденсатора С через первичные обмотки И и И 4 трансформаторов р иТр 4 протекают одновременно имйульсы.20 тока 1 ц 2, Хр 4(рис.2) . Суммарный им-;пульс тока на параллельно включенных на нагрузку вторичных обмотокИ, И 4 протекает через,дйод Д вто.-.рого двухполупериодного выпрямителяи дуговой промежуток,В момент Й через время Т послеоткрытия тиристора Т блок запускаоткрывает тиристор Т , КонденсаторС заряжается от верхнего плеча выпрямителя е до напряжения 0 т 0 через тиристор Т и первичную обмоткуИ трансформатора Тр.Одновременно конденсатор С, заряженный ранее до 0 , разряжается через тиристор Тэ, разделительныйдиод Д и первичную обмотку И трансформа-.ора Тр . Полярность импульсовтока через обмотки И и И теперьпротивоположна полярности предыдущихимпульсов тока через них. Через диод40 Д силового выпрямителя и дуговойпромежуток протечет суммарный импульс тока вторичных обмоток И иИ" трансформаторов. Тр и Тр .В момент 1, через время Т после45 открытия тиристора Т блок запускаоткрывает тиристор Т 4. КонденсаторС,(. заряжается через обмотку И отнижнего плеча выпрямителя Ф до напряжения 070, а ранее заряженный дотого же найряжения 0 с конденсаторСд. разряжается через обмотку И,разделительныйдиод Д;и тиристор;Т , Полярность ймппьдов тока черезо мотки И и И противополсжна полярности предыдущих импульсов тока через них. В момент 1 через время Т послеоткрытия тиристора Т 4 блок запускаоткрывает тиристор Т н цикл работы устройства повторяется.Таким образом, через первичные обмотки И (И, Иь, И 4) силовых высокочастотных трансформаторовТр (Тр, Тз, Тр 4.) протекает переменный ток. Он трансформируется во вторичные обмотки И(И, И., И 4) этих трансформаторов, выпрямляется двухполупериодными силовыми выпрямителями Д Д и Д -, Дб и передается в цепь нагрузки - сварочной дуги. В результате в цепи дуги протекает ток, пульсирующий с частотой 2=1/Т.Выходная мощность устройства определяется емкостью конденсаторов ,Ся (С С,С,) напряжением выпрямителя Е и частотой Е запуска тиристоров.Применение предлагаемого устрой" ства позволяет уменьшить требуемое число полупроводниковых элементов и тем самым повысить надежность работы устройства и упростить схему его управления.Кроме того, в устройстве отсутствует биение амплитуды пульсаций сварочного тока, Это связано с тем, что импульсы зарядного тока складываются благодаря параллельному включению вторичных обмоток высокочастотных трансформаторов на нагрузку.ОТаким образом, устройство позволяет исключить неблагоприятное для сварщика звуковое излучение дуги, связанное с наличием низкочастотной (Е/и) составляющей сварочного токаФормула изобретенияУстройство для дуговой сварки, преимущественно в среде защитных газов, содержащее выпрямительсо средней точкой, набор цепочек, состо- ящих из конденсатора и первичной обмотки высокочастотного силового трансформатора, при этом одна обкладка конденсатора соединена с первичной обмоткой высок частотного. силовоготрансформатора, тиристоры индуктивности и двухполупериодные сварочныевыпрямители, подключенные к клеммамнагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я 5 тем, что, с целью повышения выходной мощности выпрямителя без увеличения весогабаритных показателей,в него введены разделительные диоды, двухполупериодный сварочный выпрямитель выполнен. на силовых высокочастотных диодах, вторичные обмотки-ысокочастотных трансформаторов выполнены со средней точкой, при этомдругие обкладки конденсаторов однойпары цепочек соединены со среднейточкой выпрямителя, а концы первич. ных обмоток высокочастотных трансФорматоров этой пары цепочек соединены с полюсами выпрямителя через.соответственно включенные тиристоры, 20 другие обкладки конденсаторов второй пары цепочек соединены с полюсами выпрямителя, а концы первичных обмоток высокбчастотных трансформаторовтой же пары цепочек - со сред ней точкрй выпрямителя через встречно включенные тиристоры, при этомконцы первичных обмоток высокочастот.ных трансформаторов, подсоединенныхк одноь(у и тому же плечу выпрямителя, попарно соединены через разделительные диоды, а начала и концывторичных обмоток высокочастотныхтрансФорматоров соединены соответственно друг с другом и подключены З 5 через силовые высокочастотные диодык клемме нагрузки, а средние точкивторичных обмоток высокочастотныхтрансформаторов через соответствую"щие индуктивности.соединены с другой 40 клеммой нагрузки. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Йвторское свидетельство СССР9 739819 кл, В 23 К 9/10, 19,10,78967712 Фиа Составитель Г.Чова Техред М.Гергел ски срректор А.Гри ктор Н.П Подписно илиал ППП ПатЕнтф, г. Ужгород, ул, Проектная 978/22 Тираж ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж-З 5, 153го комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4/5