Устройство для стабилизации напряжения многопостовых сварочных выпрямителей

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М, Кл. В 23 К 9 с присоединением заяв23) Приоритет43) Опубликовано 25. 0 Государственный ноцнтет Соввтв Мнннстрав СССР оо делам нэааретеннй н отнрытнн(45) Дата опубликования описания 30,04,76 2) Авторы изобретен Лосев,А. Шеронов, К. А, Милованов. 10. И. Бондаренко, В Г. А, Попков и Б. Т. 1(ошкерев(71) Заявите институт сельскохозяйственного машиностроеш товский 41 УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИ МНОГОПОСТОВЫХ СВАРОЧНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ рализованном питапри сварке в сремногопостово це х ду а,лизато и током арочнь де угдекис Извест рочному в гоп остовуюлого га н стаб напряжения к свалю, обеспечив в среде СО ющий мно- содержалемента 1 О тиристоры,выпрямит сварку стве исолнительного евые вентили упра ляемые кремн енные попарн е в каждую фавключсхем лыкот правления тир ых подается равляемия.всех т тельной схемы ез неу е ио ь нуправл х фезедя диеля им и ни динаковы и состоят из бразного напряжения и и ов ов о зового управле ния на двух трансилительная схема подключается к з переменный резистановить необходиульсовистора змерительн стабилиза выходу в тор, кото е напряжен прям теля чер воляет у Изобретение относится к полупроводниковым устройствам сварочной техники и может быть использовано в мощных выпрямителях. о по встречно-параллельной зу питающей сети, канаисторами, сигнал на вход от измерительно-усиди- р мую величину стабилизированного напряженията выходе выпрямителя,Укезенный стабилизатор напряжения поз,воляет изменять величину стабилизировенчого напряжения. Однако в этом устройстве нет возможности осуществить корректировку внешних характеристик т. е, менять,их наклон, Вместе с тем известно, что приувеличении токе нагрузки (особенно при сварке в вериткельном и потолочном положениях)требуется иметь возрастающую внешнюю;характеристику источника,.Известный стабилизатор обеспечиваетстабилизацию выходного напряжения толькоодного выпрямителя, но не может быть использован в системах дентредизованного питания током сварочных постов, когда группе многопостовых источников питания подключается параллельно к общему шпнопроводу и обеспечивается экономичная работа источников питания зе счет вкдючения-отключения их в зависимости от реальной нагрузки в шинопроводе,В известном стабилизаторе выполнениеформирователя импульсов фазового рпревле ния на двух транзисторах нескольк- усложняет схему,Целью изобретения является создание ус; ройства, обеспечивающего возможносг ь корректировки внешних характеристик многопос товых сварочных выпрямителей них параллельной работы на общий шкнопровол, а также упрощение схемы формирователя импульсов фазового управления прк одновременном повышении качества сварных соетцнекий, О Это достигается тем, что в устройствестабилизации напряжения вход блока фазового управления (база транзистора формирозателя пилообразного напряжения) соединенчереа дополнительно введенные в схему переменный резистор и неуправляемый диодсоответственно, с выходом измерительноусилительной схемы к с выходом блокаавтоматического угравления группой в.тря -мителек, работающих на общий шинопроводпричем формирователь импульсов фазовогоуправления выполнен на маломощном тирксторе,Введение в схему предлагаемого устрой-ства переменного резистора дает возможностьрегулировать коэффициент усиления камеритепьно-усилительной схемы, что обеспечивает корректировку внешних характеристик источника питания (многопостовых сва- ЗОрочных выпрямителей), т, е, позволяет менять наклон этих характеристик и по.-.учатьих независимвми (жесткимк) либо зависимыми (возрастающими) от увеличения то -ка нагрузки в шинопроводе. ЯИсточник питания с жесткой внешнейхарактеристикой при наличии общего шинопровода постоянного тока и при большомчисле разноудаленных сварочных постовдовольно часто не обеспечивае постоянства напряжения на дуге (на посту), Зто может привести к снижению стабильности процесса и качества сварного шва.Уменьшения падения напряженич на шкнопроводеможнодостигнутьувеличением сечечия шинопровода, что, однако, экономически,нецелесообразно. Более рациональным вэтом случае является работа выпрямителянавозрастающих внешних характеристиках.В этом случее с возрастанием тока нагруз- ЬОкк напряжение выпрямителя возрастает иза счет этого напряжение не дуге изменяется незначительно прк соответствующей крутизне хар гктеристики. Посточнство напряжения на постах при их совместной рабсте 55обеспечивает стабкпьность процесса и высокое качество сварки.Введение новой функциональной связ- (черездиод) между входом блока фазового управлетпт к выходом блоке автоматического управ -ле)и я Г рупОЙ Вепр 5 хоГееЙ, работкпих о общий шинопровод, позволяет сользоаь предлагаемое устройство для г бипизапкк напряжения в системах централизовансго питания током сварочных постов. Прк этс, обеспечивается более эффективное использование каждого выпрямителя.Применение в схеме формирователя им - пульсов фазового управления маломощного тиристора упрощает ее и делает более надежной,На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 - принципиальнаясхема этого устройства (для упроцения неней показан один блок фазового управления);на фиг. 3 - система централизованного пи -тания током сварочных постов.Устройство дпя стабилизации напряжения1 с выпрямителем 2 к шинопроводом 3 содержит блок 4 силовых тирксторов, включенных попарно. по встречно-параллельной :хеме в каждую Фазу пивошей сети, блоки 5фазового управления тиристорами (БФУ),измерктельно-усилительную схему 6 (ИУС),подклеенную не выход сварочного многопос -тового выпрямителя 2, К общему шинопроводу 3 подключены сварочные посты (на чертеже не показаны).Измерительно-усилительная схема (сгл.фкг. 2) имеет входной резистор 7, усилитель 8 постоянного тока с оопьшим коэффициентом усиления и выходной резистср 9,который через диод 1 0 (в каждом блокефазового управления 5) связан с базой транзистора 1 1 формирователя пилообразногонапряжения. Б состав последнего входяттакже постоянные резисторы 12 л 13, диод14, фазоуправ яющоя емкость 15 к подстро -ечный резистор 16Маломощный тиристор 17, импульсныйтрансформатор 18, диод 19 и емкость 20представляют собой формирователь импульсов фазового управления силовым тиргстором в блоке ткристоров 4, Диод 21 обеспе -чивает связь с блоком автоматическогг управления (БАУ) 22 (см; фиг, 3) труппойвыпрямителей 2, работающих на общий шинопровод 3,Блок 22 содержит первичный преобразо-,ватель (шунт) 23, включенный в разрыв об -щего шинопровода, усилитель 24 и блок 25пороговых элементов,Блок силовых тиристоров 4 являеТся ис-:лолнительным элементом устройст.а 1, осуществляющим регулирование напряжения впервичных обмотках силового трансформато -ре сварочного выпрямителя 2 в зависимостиот времени подачи импульса фазового управления,поступающего из блока фазового управления 5, свои очередь время подачи этогошуль -(по отношению к основной полуволце 1 и 11 Опего напряжения) зависит от разницыме)кду текущим значением выходного напрчжеция выпрямйтеля и напряжением настройки. Эта разница вырабатывается в измери -тельно-усилительной схеме 6,Резистор 7 позволяет установить необходимую величину стабилизированного напряжения на выходе выпрямителя 2. Резистор 9служит для изменения коэффициента уиленияусилителя 8,. и, в конечном счете, для обеспечения корректировки внешних характеристик выпрямителя 2 Через диод 21 осуществляется функциональная связь с блоком цавтоматического управления 22 в случае,когда предлагаемое устройство 1 включеноВ состав централизованной системы питания,Устройство работает следующим образом.ЯО Выпрямленнос напряжение, снимаемоес переменного резистора 7, вводится в схему сравнения измерительно-усилительнойсхемы 6, где сравнивается с эталоннымпапряжением настройки, Разница между ними усиливается в усилителе 8. Переменнымрезистором 9 регулируется коэффициент усиления последнего и устанавливается наклонвнешней характеристики выпрямителя, Снима - З)емый с резистора 9 сигнал вводится черездиод 10 в блок фазового управления 5 набазу транзистора 1 1,Кроме того, на базу через резистор 13и диод 14 подается переменное синусоида- Зкльное напряжение Цр (см. фиг. 2) в противофазе с напряжением питания Ц и на аноде тиристора 17 для разряда фазосдвигающей емкости, 15 в нерабочий полупериоднапряжения питания, 40Заряд емкости 15 осуществляется черезрезистор 16 от источника стабилизированного напряжения У Импульсы:управления через импульсный трансформатор 18вводятся в блоксиловых тиристоров 4, Время подачи импульса управления на тиристоропределяется состоянием транзистора 11и напря:кением заряда емкости 15, Состояние же транзистора (потенциал базы его)определяется входным сигналом, пропорциональным алгебраической сумме сигналов,приходящих из измерительно-усилительнойсхемы (через резистор 9 в ди 10) от источника 1( и из блока автоматического управления 22, если предлагаемое устройсво оабо- Итает в системе централизованного питанияи остов.Чем ближе состояние транзистора 11 кнасыщению, тем ниже напряжение зарядаемкости 15 и тем позже по отношению к ф ОС Н ОВ 1 ОЙ Н 1 У1 э 1111 Т) ПЕГ1 1111) Я, 1111 будет яод 1)11 у); с аз.г ур 1)Ле)и 1 Вответтвьгю 11 .ловРЙ тиристОГ) Н)обо - р)т, че 1 Ол)1 же сГто 11 ие трацз 1 сторс1 к ежи;1 "отечка", тем вьпие цапряжеце заряда емкости 15 г гед раньше будет подан мпульс управления. Схема обеспечивает рег лировацие угла управленц в 180 эп. С:адусов. Ито гарантирует достаточный дкааго регулирования выходного напряжени я,Резистором 1 6 устанавливается начальнь угол отпирания тиристора 17. При достиже: - ;и 1,а емкости 15 напряжения отпира г 1 я - ир; стора 17 последний открывается и Во вт;оичцОЙ Обмотке трансформатора 1 8Риндуктируется импульс управления, подаваемый:-;а у 1 рав)яю 11 Й электрод соответствуюпего илового ткистора в блоке 4..)Втс).ат 1 ческа я короекция угла Отк рыВЯ ния т 1 рсторР . в эаВсимости От тока нагрузки В шинопроводе 3 осуществляется транэстором 11., Например, при увеличении тока нагрузки , подключение сварочных пос - тов) цап ояжени)е на шицопроводе уменьшается, ;ь в:)д усилителя 8 подается меньшеенапрях. еци е, соответственно уменьшаются напоякец) на вьходе усилителя 8 и напряже.ние, подаваемое в блок фазового управле,ния 5 с резистора Е ч;рез диод 10, Приэтом состояние транзистора 11 будет ближе к режиму "отсечка" и, как указывалосьвыше, импульс управления на силовой тиристор будет подан раньше, а на силовой грансфооматор выпрямителя 2 будет подана большая часть полуволны напряжения сети.Если учесть, что также будут работатьи Остальные силовые тиристоры в блоке 4,то выходное напряжение выпрямителя возрастает. При уменьпении тока нагрузки(отключецие сварочных постов) картина работы бу ет Обратая и, в конечном Счете,Выход -:Ре -Впряжен 1 е сгизится, Синхронизация рабо.ы всех блоков фазового управления 5 осуществляется частотой питающейсети5 1), Напряженке 1 Р, подаюшеесяна базу тра зпстср;-. 11 через диод 14 ирезистор 13 в противофазе с напряжениемпитью- .," в нерабочий период обеспечивает глубокое нась 1 щение транзистора 11,При этом е.кость 15 полностью разряжается .; импульс управления не формируется.Это искл 1 с" ает Влияние постояннОЙ составляющей выходного напряжения выпрямителя на работу схемь,Напряжене управления У из блока автоматическог управления 22 через диоды 21 подается Одновременно ца базы тр:Юзисторов11 всех ле тц блоков 5 одного устройст -Ва для стао)лизац)1 напряжеция. Велич)1 цаэтого сигнала пропорциональна суммарному току нагрузки в шинопроводе 3.В общем виде блок 22 представляет собой функци онапьный узепизб. еряющи й ток нагрузки в шинопроводе 3 и выводящий сигнал, пропорциональный этому току вустройстве 1 отдепьных сварочных выпрямителей. Пороговые элементы ь бпоке 25 имеют различные уровни ( пороги; срабатывания и эпектрически связаны каждый со "своим" выпрямителем (а 9 точнее; со своим" устройством "1 ) через диод 21Сигнал Мпоступающий из блока 22, может быть как релейного (ключевого), так и линейного (аналогового)характера, В; первом спучае транзистор 11 пибо глубоко 15 насыщен и выключает данный выпрямитель 2 (силовые тиристоры заперты), либо полностью запирает транзистор 1 1 (эквивалентно обрыву по данному входу), тем самым разрешая режим стабилизации напряжения 20 устройства 1 в функции двух сигналов подаваемых через диод 10 и через элементы 13 и 14. Во втором случае аналоговый сигнал, пропорциональный току в шинопроводе 3, является третьим слагаемым в алгеб-:26 рвической сумме сигналов, поступающих на базу транзисторов 11, и активно влияет нв процесс стабилизации напряжения, осуществляя при этом обратную связь по току.Блок 22 работает так, что при нараста нии тока нагрузки до вполне определенной величины (обычно равной иди близкой к номинвль- ному току одного выпрямителя) осуществля ется работа только одного устройства 1, а на все остальные накладывается сигнал ф фзвперт за счет сигнала управпения, создающего глубокое насыщение транзистора 11.При увеличении тока нагрузки выше указанной величины снимается "запрет" со ф второго устройства, Последнее автоматически включается, и ток нагрузки распределяется между двумя работающими выпрямитепями, Третий выпрямитель включится, ког-, да ток нагрузки в шинопроводе 3 превысит 45 суммарный номинальный ток двух уже работающих выпрямитепей и т, д, Отключе ние выпрямителей происходит вэтом,тически по мере снижения тока в шинопроводе 3 в обратном порядке.Регулируя резистором 9 величину выходного сигнала усилителя 8 можно получать при одном и том же выходном напряжении выпрямителя различную величину углов открывания тиристоров 17 (следовательно и силовых тиристоров), т, е, менять наклон выходных характеристик выпрямителя. формупа изобретения1. Устройство для стабилизации напряжения многопостовых сварочных выпрямителей, работающих на общий шинопроводпреимущественно для сварки в 10, содержащее в каждой фазе питающей сети блоксиловых тиристоров, включенных по встречно-параллельной схеме и управляемых индивидуальными блоками фазового управления, сигнал нв вход которых подается отизмеритепьно-усилительной схемы, о т и ич а ю Ш е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки путем корректировки внешних характеристик устройства,входкаждого блока фазового управления (базатранзистора формирователя пилообразногонапряжения) подключен через переменныйрезистор и диод к выходу иэмерительноусилитепьной схемы,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью использования его при централизованном питании постовот нескольких выпрямителей, работающих нвобщий шинопровод, вход каждого блока фазового управления через диод подключентакже к выходу блока автоматическогоуправления, содержащего первичный преобразоеатель, усилитель к блок пороговыхэлементов, управляющий количеством одновременно работающих выпрямителей,3, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю -ш е е с я тем что, с цепью упрощенияустройства, формирователь импульсов блокафазового упрввпения выпопнен на мвпомошвом тиристоре.507421 Х еда аослап омбола Редак ехр За Тираж твенного к по делам Ж, Рау.ССР 13035, Москва,ППП "Патент, г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 фил р Л, Народная179ИИПИ Государ тель Г, ТютченковаМ, Ликович Корректор 11 78 Подписноеомитета Совета Министроизобретений и открытийская наб., д. 4/5