источник питания для дуговой сварки

Формула изобретения

Источник питания для дуговой сварки, содержащий сварочный трансформатор, с первичной обмоткой которого последовательно соединены включенные встречно-параллельно тиристоры с блоком управления, а параллельно тиристорам подключена цепочка из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, магнитосвязанной с дополнительной обмоткой, включенной во вторичную обмотку сварочного трансформатора, отличающийся тем, что он снабжен дросселем, двумя конденсаторами и датчиком тока, а катушка индуктивности и ее дополнительная обмотка выполнены в виде отдельного трансформатора, в котором катушка индуктивности является первичной обмоткой, а дополнительная обмотка - вторичной обмоткой, при этом дроссель включен последовательно первичной обмотке сварочного трансформатора, один из введенных конденсаторов - параллельно тиристорам и первичной обмотке сварочного трансформатора, вторичная обмотка отдельного трансформатора и последовательно подсоединенный к ней другой введенный конденсатор включены параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора, а в цепь вторичной обмотки сварочного трансформатора последовательно включен датчик тока, выход которого соединен с блоком управления тиристорами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области дуговой сварки, в частности к электросварочным аппаратам переменного тока с прерывистым питанием дуги.

Известен источник питания для дуговой сварки, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через встречно-параллельно соединенные тиристоры к выводам подключения к однофазной сети переменного тока, и вторичной обмоткой, являющейся выходом устройства, причем трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, расположенной на общем для всех обмоток магнитопроводе и подключенной через конденсатор параллельно первичной обмотке трансформатора (а.с. № 925571, БИ № 17, 1982 г.). К недостаткам данного источника питания для дуговой сварки можно отнести: высокий уровень высокочастотных помех, создаваемый работой тиристорного регулятора; в связи с естественной ВАХ - повышенное значение входного тока и соответственно низкий cos.

Известен источник питания для дуговой сварки по патенту РФ № 2066606, МКИ(6) В 23 К 9/067, 9/095, опубликованному в БИ № 26, 1996 г. (прототип). Принятый за прототип источник питания содержит трансформатор с первичной обмоткой, последовательно с которой включены встречно-параллельно соединенные тиристоры, параллельно которым подключены последовательно соединенные конденсатор и катушка индуктивности, и вторичную обмотку трансформатора, в которую последовательно введена дополнительная обмотка, магнитосвязанная с катушкой индуктивности.

На схеме прототипа не показаны технологические сопротивления, одно из которых включено последовательно с первичной обмоткой трансформатора и служит для ограничения входного тока источника питания и создания пологопадающей ВАХ, что ухудшает cos, а второе включено параллельно вторичной обмотке трансформатора и служит для замыкания высокочастотной цепи поджигающих импульсов, но так как оно включено параллельно вторичной обмотке, на нем дополнительно возникают тепловые потери.

Недостатками прототипа являются наличие больших тепловых потерь на указанных сопротивлениях, значительные габариты и вес источника питания для дуговой сварки, высокий уровень высокочастотных помех, низкий cos и соответственно большее потребление электроэнергии.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик источника питания для дуговой сварки.

Поставленная задача решается тем, что источник питания для дуговой сварки, содержащий сварочный трансформатор, с первичной обмоткой которого последовательно соединены включенные встречно-параллельно тиристоры с блоком управления, а параллельно тиристорам подключена цепочка из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, магнитосвязанной с дополнительной обмоткой, включенной во вторичную обмотку сварочного трансформатора, снабжен дросселем, двумя конденсаторами и датчиком тока, а катушка индуктивности и ее дополнительная обмотка выполнены в виде отдельного трансформатора, в котором катушка индуктивности является первичной обмоткой, а дополнительная обмотка - вторичной обмоткой, при этом дроссель включен последовательно первичной обмотке сварочного трансформатора, один из введенных конденсаторов - параллельно тиристорам и первичной обмотке сварочного трансформатора, вторичная обмотка отдельного трансформатора и последовательно подсоединенный к ней другой введенный конденсатор включены параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора, а в цепь вторичной обмотки сварочного трансформатора последовательно включен датчик тока, выход которого соединен с блоком управления тиристорами.

На чертеже приведена электрическая схема заявляемого источника питания для дуговой сварки.

Заявляемый источник питания содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3. В цепь обмотки 2 включены соединенные встречно-паралллельно тиристоры 4 и 5 с блоком управления 6. Параллельно тиристорам 4 и 5 подключена цепочка из последовательно соединенных конденсатора 7 и первичной обмотки 8 трансформатора 9 (в терминах прототипа это “катушка индуктивности”). Последовательно с тиристорами 4 и 5 в первичную обмотку 2 включен дроссель 10, а параллельно тиристорам 4 и 5 и обмотке 2 включен конденсатор 11. В цепь вторичной обмотки 3 трансформатора 1 и сварочных электродов 12 и 13 включена цепочка из последовательно соединенных вторичной обмотки 14 трансформатора 9 (в терминах прототипа это “дополнительная обмотка”) и конденсатора 15. Кроме того, последовательно с обмоткой 3 включен датчик тока 16 с обмотками 17 и 18.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения 220 В на источник питания во время первой полуволны ток протекает по цепи: дроссель 10, конденсатор 7, обмотка 8, обмотка 2, а также дроссель 10, конденсатор 11. Происходит заряд конденсатора 7. На обмотке 3 наводится напряжение, которое присутствует на электродах 12 и 13, блок 6 остается выключенным, так как с обмотки 18 датчика тока 16 не поступает управляющий сигнал. Через дроссель 10 происходит заряд конденсатора 11. Это, так называемый, ждущий режим.

При первом касании электродов 12 и 13 замыкается цепь: электроды 12 и 13, обмотка 3, обмотка 17. Возникает сигнал на обмотке 18, который включает блок 6, который в свою очередь включает тиристор 4 (или 5). Конденсатор 11 при этом начинает разряжаться на обмотку 2, вместе с ним начинает перезаряжаться конденсатор 7 через обмотку 8 и тиристор 4 (или 5, в зависимости от полуволны питающего напряжения) до напряжения противоположной полярности. Перезарядившись, конденсатор 7 запирает тиристор 4 (или 5).

В случае появления условий для возникновения дуги во время перезарядки конденсатора 7 к электродам 12 и 13 прикладывается напряжение обмотки 3 и через конденсатор 15 напряжение обмотки 14, индуцированное с обмотки 8. Обмотка 14 и конденсатор 15, предназначенный для улучшения прохождения высокочастотной составляющей импульса поджига, формируют импульс поджига. При возбуждении дуги энергия конденсатора 7 расходуется на дугу сварки, конденсатор 7 не перезаряжается и не образуется ток, противоположный току обмотки 2, и тиристор 4 (или 5) будет работать до окончания полуволны сварочного тока. Аналогичные процессы происходят при отрицательной полуволне напряжения.

Наличие дросселя 10 ограничивает ток короткого замыкания, что облегчает тепловой режим источника питания, и формирует пологопадающую вольтамперную характеристику дуги. Конденсатор 11 за счет накопленной энергии обеспечивает плавное нарастание тока от питающей сети в момент включения тиристора 4.

Дроссель 10, конденсатор 11 составляют фильтр, подавляющий высокочастотную составляющую импульсов, защищающих питающую сеть от высокочастотных помех, возникающих от поджигающего импульса. Отсутствие дросселя (“дополнительная обмотка” у прототипа) во вторичной цепи трансформатора 1, на котором происходит падение напряжения при прохождении сварочного тока, позволяет уменьшить количество витков вторичной обмотки 3 трансформатора 1.

Предлагаемый источник питания для дуговой сварки с прерывистым питанием дуги имеет меньшие массогабаритные показатели, не создает высокочастотных помех в сети, имеет более высокие к.п.д. и cos, благодаря ждущему режиму имеет пониженное потребление электроэнергии и более высокую долговечность.