ИСТОЧНИК СВАРОЧНОГО ТОКА

ИСТОЧНИК СВАРОЧНОГО ТОКА


RU (11) 2131338 (13) C1

(51) 6 B23K9/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1999.06.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 98101992/02 
(22) Дата подачи заявки: 1998.02.04 
(45) Опубликовано: 1999.06.10 
(56) Аналоги изобретения: SU 998 037 A, 23.02.83. FR 2 160 691 A, 10.02.73. US 3 781 508 A, 25.12.73. 
(71) Имя заявителя: Товарищество с ограниченной ответственностью "Линкор" (RU) 
(72) Имя изобретателя: Коваленко В.В.(RU); Кобозев В.А.(RU); Лебедев Владимир Александрович (UA); Семенов А.И.(RU) 
(73) Имя патентообладателя: Товарищество с ограниченной ответственностью "Линкор" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 355042, Ставрополь, 50 лет ВЛКСМ, 35/1, кв.137 Коваленко В.В. 

(54) ИСТОЧНИК СВАРОЧНОГО ТОКА 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам питания сварочной дуги, и может быть использовано в аппаратах для дуговой механизированной сварки плавящимся электродом. Технический результат - снижение массогабаритных показателей, экономия электротехнических материалов. Обмотки силового трансформатора через управляемые двусторонние силовые ключи подключены по схеме треугольника к фазам А, В, С трехфазной питающей сети, сварочный выпрямитель выполнен по схеме со средним выводом трансформатора и содержит вторичную обмотку, два силовых диода, дроссель. Управление ключами производится при помощи элементов гальванической развязки, выполненных в схеме при помощи оптронных тиристоров. Наличие напряжения на обмотках трансформатора регистрируется схемами, каждая из которых содержит выпрямитель, оптронный тиристор, транзисторы, резисторы. Схемы управления силовыми ключами выполнены на базе элементов ЗИ-НЕ, выходы которых через усилители связаны с элементами гальванической развязки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электротехники, а именно к источникам питания сварочной дуги, и может быть использовано в аппаратах для дуговой механизированной сварки плавящимся электродом.

Известен нерегулируемый сварочный выпрямитель ВС-300, содержащий понижающий трехфазный трансформатор и выпрямительный мост с дросселем (см. "Оборудование для дуговой сварки". Справочное пособие, под ред. В.В.Смирнова, Л., Энергоиздат, 1986, с. 655).

Недостатком данного сварочного выпрямителя являются большие габариты и масса, а также отсутствие плавного регулирования выходного (сварочного) напряжения.

Известен также источник питания для дуговой сварки, содержащий высоковольтный выпрямитель, подключенный к вводным клеммам сети переменного тока, последовательно соединенные фильтр, инвертор, трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки, и низковольтный выпрямитель, при этом в него введены линия задержки, вторая схема сравнения и делитель напряжения, а трансформатор выполнен с тремя дополнительными обмотками (см. а.с. СССР N 998037, кл. B 23 K 9/00).

Недостатком данного источника питания являются сложность конструкции, дороговизна, что не дает возможности их широкому распространению при реализации, в частности механизированной сварки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является тиристорный сварочный выпрямитель, содержащий сварочный трансформатор и силовой тиристорный блок, соединенный по шестифазной схеме выпрямления, уравнительный реактор, подключенный к вторичным обмоткам трансформатора, цепи сопротивление - диод, подключенные к силовому тиристорному блоку и вторичным обмоткам сварочного трансформатора, при этом катоды диодов цепей сопротивление - диод соединены между собой и подключены к общему катоду силового тиристорного блока, а аноды диодов подключены к наружным выводам уравнительного реактора, каждый через свое сопротивление (см. а.с. СССР N 712211, кл. B 23 K 9/00).

Недостатком данного тиристорного сварочного выпрямителя являются большие габариты и масса, значительное число силовых коммутирующих элементов-тиристоров, трудоемкий в изготовлении уравнительный реактор, сложность системы управления и регулирования выпрямителем.

Цель изобретения - снижение массогабаритных показателей источника сварочного тока, экономия электротехнических материалов, а именно меди, трансформаторной стали.

Поставленная цель достигается тем, что источник сварочного тока содержит силовые трансформатор, выпрямитель, дроссель, коммутирующие элементы и схему управления, при этом силовой трансформатор выполнен с тремя первичными обмотками на одном сердечнике, которые соединены треугольником и через силовые коммутирующие элементы подключены к трем фазам питающей сети, а силовой выпрямитель выполнен двухполупериодным, причем силовые коммутирующие элементы выполнены в виде бесконтактных двусторонних коммутирующих управляемых силовых ключей, причем схема управления силовыми коммутирующими элементами выполнена в виде трех элементов ЗИ-НЕ, выходы которых подключены к элементам включения силовых ключей, состоящих из усилителей с узлами гальванической развязки, первые входы элементов ЗИ-НЕ связаны со схемами регистрации наличия напряжения на первичных обмотках силового трансформатора, вторые входы - со схемами нуль-органов, входы которых связаны с трехфазными выпрямителем и трансформатором, а третьи входы элементов ЗИ-НЕ связаны с выходом системы импульсно-фазового управления, а система импульсно-фазового управления выполнена с тремя входами, причем первый вход связан с задатчиком уровня сварочного напряжения, второй вход - через развязывающие элементы с нуль-органами фазных напряжений, а третий - с силовым выпрямителем источника сварочного тока.

На фиг. 1 представлена силовая часть предлагаемого источника сварочного тока, на фиг. 2 - схема управления, а на фиг. 3 - эпюры напряжений на различных элементах источника.

Обмотки 1, 2, 3 силового трансформатора 4 через управляемые двухсторонние силовые ключи 5, 6, 7 подключены по схеме треугольника к фазам A, B, C трехфазной питающей сети. Сварочный выпрямитель выполнен по схеме со средним выводом трансформатора 4 и содержит вторичную обмотку 8, два силовых диода 9 и 10, дроссель 11. Управление ключами 5, 6, 7 производится при помощи элементов гальванической развязки 12, 13, 14, выполненных в данной схеме при помощи оптронных тиристоров 15, 16, 17, 18, 19, 20. Наличие напряжения на обмотках 1, 2, 3 трансформатора 4 регистрируются схемами 21, 22, 23, каждая из которых содержит выпрямитель 24, оптронный тиристор 25, транзисторы 26, 27, резисторы 28, 29, 30, 31. Схема управления силовыми ключами 5, 6, 7 выполнена на базе элементов ЗИ-НЕ 32, 33, 34, выходы которых через усилители 35, 36, 37 связаны с элементами гальванической развязки 12, 13, 14, управляющими ключами 5, 6, 7. Первые входы элементов 32, 33, 34 через инверторы 38, 39, 40 соединены с выходами схем 21, 22, 23, регистрирующих наличие напряжения на обмотках 1, 2, 3 трансформатора 4. Вторые входы элементов 32, 33, 34 соединены с выходами нуль-органов 41, 42, 43, выполненных в виде компараторов с регулируемыми величинами опорных напряжений, подаваемых на вторые входы нуль-органов 41, 42, 43. Первые входы этих нуль-органов через выпрямительные диоды 44, 45, 46 соединены с дополнительным трехфазным трансформатором 47. Сигнал, снимаемый с выходов нуль-органов 41, 42, 43 является синхронизирующим для системы импульсно-фазового управления 48 и подается на его второй вход через инверторы 49, 50, 51 и развязывающие диоды 52, 53, 54. На первый вход СИФУ 48 подается напряжение задания с резистора 55, а на его третий вход - напряжение, пропорциональное сварочному, с резистора 56, подключенного к выходу сварочного выпрямителя. Цифрами 57, 58, 59 и 60, 61, 62 обозначены резисторы в цепях нуль-органов 41, 42, 43.

Источник сварочного тока работает следующим образом. При достижении напряжения в фазе C нулевого значения (см. график фиг. 3) на резисторе 57 напряжение также достигает нулевого значения, а на выходе нуль-органа 41 появляется сигнал логической "1" и поступает на второй вход элемента 32. В случае, если в обмотке 1 трансформатора 4 нет напряжения питания или напряжения противоЭДС (напряжение E на время на графике a фиг. 3), то на выходе f3 элемента 21 образуется сигнал логического "0", который инвертируется инвертором 38 и в виде логической "1" поступает на первый вход элемента 32. При наличии сигнала с СИФУ 48 в виде логической "1", получаемой в случае наличия сигнала задания с резистора 55 и прихода синхронизирующего импульса с нуль-органа 41 через инвертор 49 и диод 52 (см. графики, в, г, д, е на фиг. 3) в виде импульса положительной полярности (график г на фиг. 3), на выходе элемента 32 образуется сигнал логической "1", который через усилитель 35 включает пару оптронных тиристоров 15, 16 в свою очередь включающих в необходимом направлении ключ 5, который подключает к питанию от фаз A и B обмотку 1 трансформатора 4. При достижении напряжения в фазе B нулевого значения на выходе нуль-органа 42 появляется сигнал логической "1" и поступает на второй вход элемента 33. В случае, если в обмотке 33 трансформатора 4 нет напряжения питания или напряжения противоЭДС, то на выходе f1 элемента 23 образуется сигнал логического "0", так как оптронный тиристор 25 закрыт, а транзисторы 30, 31 открыты. Сигнал логического "0", инвертируясь на элементе 39 в виде логической "1", поступает на первый вход элемента 33. При наличии сигнала управления с СИФУ 48 на выходе элемента 36 образуется положительный потенциал, который включает оптронные тиристоры 17, 18, запускающие ключ 7 в необходимом направлении. Ключ 7 подключает к питанию от A и C обмотку 3 трансформатора 4. Аналогичным образом происходит подключение обмотки 2 к питанию от фаз B и C ключом 6 при достижении напряжения в фазе A нулевого значения. Процесс по описанному выше циклу периодически повторяется. Регулирование среднего значения напряжения сварки осуществляется при помощи изменения углов открывания ключей 5, 6, 7, что видно на графиках д, е, ж фиг. 3. Необходимое изменение устанавливается на СИФУ 48 резистором 55. Крутизна выходных характеристик обуславливается коэффициентом обратной связи по напряжению Иос сварки и задается резистором 56. Крутизна или жесткость внешних характеристик определяет способ сварки, в котором используется предлагаемый источник сварочного тока.

Предлагаемое изобретение "Источник сварочного тока" реализует схему утроения частоты понижаемого и выпрямленного напряжения питающей трехфазной сети, что видно на графике на фиг. 3. Индуктивность обмоток трансформатора 4 позволяет получить форму выходного сварочного напряжения, приближающуюся к синусоидальной (штрихпунктирные линии на графике фиг. 3).

Повышенная частота преобразуемого напряжения позволяет в значительной степени снизить массу сердечников силового трансформатора и дросселя, а также массу катушек.

При реализации макета источника сварочного тока, выполненного согласно описанному выше изобретению, на токи сварки 315 A силовой трансформатор выполнялся на общем тороидальном сердечнике с внешним диаметром 200 мм. Общая масса источника составила 32 кг, что, практически, в 8 раз меньше распространенного источника ВС-300 Б, не имеющего к тому же плавного регулирования сварочного напряжения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Источник сварочного тока, содержащий силовые трансформатор, выпрямитель, дроссель, коммутирующие элементы и схему управления, отличающийся тем, что силовой трансформатор выполнен с тремя первичными обмотками на одном сердечнике, которые соединены треугольником и через силовые коммутирующие элементы подключены к трем фазам питающей сети, а силовой выпрямитель выполнен двухполупериодным, причем силовые коммутирующие элементы выполнены в виде бесконтактных двусторонних коммутирующих управляемых силовых ключей.

2. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что схема управления силовыми коммутирующими элементами выполнена в виде трех элементов 3И - НЕ, выходы которых подключены к элементам включения силовых ключей, состоящих из усилителей с узлами гальванической развязки, первые входы элементов 3И - НЕ связаны со схемами регистрации наличия напряжения на первичных обмотках силового трансформатора, вторые входы - со схемами нуль-органов, входы которых связаны с трехфазными выпрямителем и трансформатором, а третьи входы элементов 3И - НЕ связаны с выходом системы импульсно-фазового управления.

3. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что система импульсно-фазового управления выполнена с тремя входами, причем первый вход связан с задатчиком уровня сварочного напряжения, второй вход - через развязывающие элементы с нуль-органами фазных напряжений, а третий - с силовым выпрямителем источника сварочного тока.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru