Инверторный сварочный источник питания

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к статическим преобразователям электрической энергии, и может быть использовано для электродуговой сварки постоянным током. Цель изобретения - повышение надежности сварочного источника питания за счет устранения влияния параметров нагрузки в схеме инвертора на сварочный ток. Источник содержит выпрямитель напряжения промышленной сети, к которому подсоединен накопительный конденсатор, состоящий из двух последовательно включенных конденсаторов и полумостовой тиристорный последовательный резонансный инвертор с обратными диодами, состоящий из тиристоров, обратных диодов и последовательного коммутирующего колебательного контура. Контур соединен с общей точкой тиристоров и точкой соединения первичной и дополнительной обмоток трансформатора соответственно. Выходы инвертора подключены к соответствующим управляющим электродам тиристоров. При подключении источника питания к сети и поочередной подаче управляющих импульсов от блока управления на тиристоры по первичной обмотке трансформатора течет переменный ток, обусловленный колебательными циклами коммутирующего контура. Частота собственного резонанса колебательного контура инвертора во всех режимах работы остается постоянной, что обеспечивает устойчивость тиристорного инвертора от внешних возмущений и помех. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1530367 А 1 (5114 В 23 К 9/00, 9)10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ л (л:

О (:

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4,3,39(>21.25-27 (22) 07.! 2.87 (.!(-;) 23, 2 89 E3K>;I л(о 47 (71) Всесон>зный научно-исследовательский

t!po«Kit«)-конструкторский институт технологии элсктричсскил машин малой мощности и >Чосковский энергетический институт

2) 11. 11. Ьо(.ланов, Т. И. Квезерели и л(..!1. >Чик«с!алзе (5:) ) 621. 791.75 (088.8 ) (51> } . лв)орi кос сви.(«тельство О.<.E

Л 1136()0-(, кл. В 23 K 9/10, 1983. (;)! 111113Н)1()f Ifj IEE СВЛ)ОЧНЫЛ ИСТО 111ИК ИИТАНИЯ (57 ) (! зобр«те ние относится к электротелнике, в i;ir тности к статическим преобразова I «лям электрической энергии, и мо кет быть и«Ноль. овано лля электродуговой сварки п<>с"1<>ян;!ым током. Цель изобретения

IloBhlHl(ни«на)н жно TH сварочного источника IIIITаиия зii счет устранения влияния и;!рал(с Ipt!B нагрузки в схеме инвертора на

СВ >r)(>:(Н»!)t т К, ИСТОЧНИК СОДЕРжИт ВЫПРЯМИI<.,iü и;)иряжсиия промышленной сети, к коИ )обр«(енис относится к элек1poT« >:IIHK«, B част(и>сги к ст;>тическим преос)разователям эл< ктричсскс>й энергии, и может быть ис!Н>льз< вано лля электролуговой сварки иоСТС>ЯН Н ЫМ TOKO >t.

1(е,lhio и >ос>ретения является HoBhlHlpHtt« на («H()<òè работы сварочного источника питания 1(! «««1 у(транения влияния параметров нагрузки в с.семе инвертора на свар<>иный ток.

ll>i фи(. 1 изображена структурная скемii инн«р!орно! о сварочного источника нитBния; на фи! . 2 временная диаграмма

1ока 1„ н комл(утирл н)и(ем колебательном контурс инвсртира в режиме сварки. тс)ромл под«о«линеH накоии < льны и л< и I<нсатор, состоящий из лвук !Н> .1«;(онат«л(,H() вкл>оченныл конденсаторов и полумосгов<>й тиристорный п(>слеловат«льный р«зон(!Исный инвер гор с обратным и лиолам и, «(>«T<>H ti!i(и из тиристоров, обри)ных (it()loB и ll(><ле;(()нательного кол)л(утирун>щс! о K<)л«ба г<лihil<>гс> контура. Кон гур «ое;(и!Нс tl с o()lilt г<>якой тиристоров It точкой со«ли!н ния Htрви (ной и дош>лните.!ьной обмоток гран< форл);1т >ра соответсгвсн п>. 1311>r>лы и>,B< !>1»р; и<с(в

К 1K)Ч(НЫ K СООТ()t>ÃСТВ>> К)11(IIМ t II ;!È.!;1!оll! I! >1 э.l(ктро.1ал1 ти р и<. 1 r!1)(>B I 1р > I!r >, ». I (< "i < il и >I

И < тС> Ч Н И К а И;1 т;! И И я К (< 1 1 ;> Ir< ><) It f)t irr it Iir)

:((!и<. л llpdB1HK)H(tt л Им II,.!1>t >! в < I б, >к,l t II

j)dB !(HHя H i T1i f)!i TOj>i>l II< i:t. р>1!«(>I(>H <>()xtr>l—

Kt. трансформа гора тс (с, ((1>с>lt I:!Bitt г<>к, обусловл< нный K(>,I(F(1 1«, ьны >и,ик.;; л(и ком мутируK)ll!«> K<)!I li, р;1. 1;lt Ir>i с(бс! «< II

Щ)ГО РСЗОНаНС(! К<>.1(01 It,! Irr!l > . HГЛ, (I HH в(. ртора B() Всt x рс я и л(>i л р ° i(!(I >!>! r )«1;1(Гt H

Ho< ToH нной, ч1о (>(>t<:Iit lit Hii(1 r t I r >li !II B()t Гt

ТИРИ«TOPHO(И ив«РI t)Pi! (> I Hilt I! Ill i! Л 1><» >1

l1!t ний и иол(",. 2 Ii. 1.

ИНВ«pTOf)HI» И < В,i f><>! H»« t <»i iirr К Ill! I;1 ния солер киT BI,!I рH÷èT«, ь н;! !р>! +,< Иия

II I>o>1hlHI,1еHHolt r < TH I (1>и! I r, к Kr>1(>f)»)1

Ilitр>!. I, !(. .1ЬНО !I(>,(< ()<.,(ИН< Hi>l lj :,>!rill . t IЬИ !>!И

КОНЛЕНСатС)Р, «Or. !ОЯП(ИИ It.i .(НЛ Л И >,!< (Он.t тельно вклгоч«нн((л ко!(лс r! t Ir! f>l>B " и 3, ii полум<>«THBolt тири т<>рный !Нк,it.(> !<;! <,!I>

НЫй РЕЗОНBII«HB!It И!>B«ÐI ()P (t !(>fr;I I!i, !È лио;(ами, состоя(ций из тир>>< тор<>в;> и 1). с>братнык дис)л»в 7 и 8 It !Н>,!«,(»(;! !« II ii<): )

i..!млтирлк)(пс го к<>л(F)it I« 1!>H()l r) к<>н л р;! с)лин кон l! K(>T(>p<)I () r!t.!It!it и, <>(>и>< и и кой тиристopoB 5 и 6 ин(1«рт(р;! -1,,! .(рл I >и« ()(>ll!(. и то (кои Ilt рви IHoii II 1(>li()! Hl! Ttльи<>и обмоток гр()нс(1>орл(;1 !<>ра It!, нклк> Hill>IK

1530367

3 между собой последовательно в согласном направлении. При этом второй конец первичной обмотки трансформатора 10 ггодключен к обшей точке конденсаторов 2 и 3 накопительного конденсатора, а второй конец дополнительной обмотки трансформатора 10 через свою пару обратных диодов 11 и 12 соответственно соединен с положительным и отрицательным выходами выпрямителя напряжения промышленной сети. Вторичная обмотка трансформатора 10 через выпрямитель 13 сварочного тока подключена к батарее конденсаторов 14 и через реактор 15— к нагрузке 16. Гlри этом вы од выпрямителя 1 напряжения промышленной сети соединен с входом обратной -вязи по напряжению блока управления инвертороч 17, а выходы последнего подключены к соответствую шим управляющим электродам тиристоров

5 и 6 инвертора 4.

Инверторный сварочный источник питания работает следующим образом.

При подключении источника питания к сети и поочередной подаче управляюгцих импульсов от блока управления инвертором 17 на тиристоры 5 и 6 инверторы 4, Ilk> первичной обмотке трансформатора 10 потечет переменный ток, обусловленный колебательными циклами коммутирующего колеоательного контуры 9 (фиг. 2). В связи с тем, что поток рассеяния трансформаторы 10 минимален, а емкость конденсаторов 2 и 3 и емкость батареи ко>гденсаторов 4 ныч ного больше емкости конденсатора комчутирун>щего колебательного контура 9, то к >деба тельный процесс практически сп>ределяется только параметрам и колебательного кг>нтура 9. Следовательно, собственная резоны>>сная частота колебательной >>спи 1, == 1, I, и ее добротность >юстоянны. Инвертор рыботает в режиме прерывистогх> тока нагрулки с постоянной паузой 1> между соседничи колебательнычи циклами коччутируюгцего колебательноп> контура 9 (фиг. 2). Величина паузы t определяется частотой следования управляющих импульсов блока упрывления инвертороч 7. заданной внутренним генератором последнего (не покызан).

После нескольких циклов колебательного процесса по мере заряда практически постоян ным по средней величине током напряжение на батарее конденсаторов 14 возраст,>ет до уровня зажигания дуги на нагрузке 16, и если при этом дуговой промежупок ионилирован, например, осциллятором (не показан), то дуга зажигается и Ilo цени ныгру:3ки через реактор-ограничитель 15 тока протекает ток сварки, вследствие чего дальнейший заряд конденсаторной батареи 14 прекращается, а напряжение на ней определяется падением напряжения ны ду говоч промежутке нагрузки 16. В режиме свырки амплитуда суммарного напряжения на первич5

45 ной и дополнительной обмотках трансформатора 10 меньше, чем равные между собой напряжения на каждом из конденсаторов 2 и 3, ил-за чего обратные диоды 11 и 12 остаются запертыми и в работе не участвуют, при этом установившийся средний ток сварки практически стабилен, мало зависит от величины напряжения на дуте нагрузки 16 и определяется лишь величиной паузы между колебательными циклами инвертора (фиг.. 2) и напряжением на выходе выпрямителя 1 напряжения промышленной сети (фиг. 1).

Гсли при включении источника питания сварочная дуга на нагрузке 16 не зажигается или в процессе сварки она оборвалась, то процесс заряда батареи конденсаторов 14 продолжается до напряжения холостого хода, при котором обра,íûå диоды 7 и 8 инвертора еше включаются.

В режиме холостого хода суммарное напряжение на первичной и дополнительной обмотках трансформаторы 10 становится больше, чем напряжение на каждом из конденсаторов 2 и 3. благодаря чpì>, в лависимîс ти от изменяющейся гголярности этг>го на >ряжения обратньп диоды 11 и 12 поочередно пропускают ток рекуперации, возвращая иск> энергию, потребляемук> инвертороч 4 (з;> исклк>чениеч энергии потерь в пыразитных сопротивлениях схемы), в конденсаторы 2 и 3. !1ри зажигании дуги на нагрузк«16 в этом режиме напря кение на батарее конленсагоров 14 падает до уровня напряжения дуги, ток рекуперации обрат. ных диодов 11 «12 падает до нуля и источник питания с режима холостого хода авточытически переходит в режим сварки.

При колебаниях напряжения питающей сети г>ропориионально повышается или г>с:нижается напряжение на входе обратной связи по нанряженик> блока управления инвертороч 7, в зависимости от чего соответственно понижается и IH повышается частоты упрывляк>гцих ичпульсов на выходе гп>следнего, >по увеличивается или уменьшаеп время паузы t, (фиг. 2) между соседними колебательными циклами комчутирующего колебательного контура 9, поддерживая теч сачыч, постоянным среднее значение тока сварки.

Гlо сравнению с прототипом применение инверторного сварочного источника питания при стабильном уcTdHQBïåííîì токе сварки, не зависящем от параметров нагрузки и практически полной симметричной загрузке силовых элементов схемы, характеризуется повышенной надежностью за счет достижения устойчивости тиристорного инвертора от внешних возмущений и помех.

Это дает возможность обеспечить его работу сравнительно простой схемой управления без сложных обратных связей по цепи на1530367

Фор ((у;га изобретения

Инверторный сварочный источник питания, содержащий выпрямитель напряжения п)к)мын<леtlíой сети и подключенные к нему паралле.)ьно ll)H последовательно соединенных к(нд(нсатора и полумостоной THpH(:T()рный последовательный резонансный инвер25

5 грузки. 11омимо указанных достоинств схема источника облегчает его эксплуатацию.

Частота собственного резонанса колебательного контура инвертора во всех режимах работы остается постоянной, а минималь- 5 ное время, предоставленное для восстановления запирающих снойств тиристоров, равно половине периода этой частоты, что обеспечивает работоспособность инвертора на максимальных частотах преобразования, верхний предел которой практически ограничивается лишь коммутационными способностями использованных в нем силовых элементов. Это обстоятельство обеспечивает минимальные габаритные размеры, вес. и низкую себестоимость источника питания, а также позволяет сердечник понижающего трансформатора иннертора вместо дорогостоящей тонкол истовой электротехнической стали изготовить из дешевых магнитомягких ферритов, что резко снижает потери электроэнергии в сердечнике на вихревые токи. предотнращ;)ет его разогрев и поныша<т К11Д устроистна н целом. ()

")О1), состоящий из (н . It(i .i(.(()ll ) I(, iьн() (О(. диненных (ttpHcTop()H, (пр() нля(ОЩИ >.I(ктроды которых подклю ц ны к выходам блока управления указанным иннертороvl. а также трансформатор с включенным и последовательно и согласно перничной и дополнительной обмотками, причем свободный конец последней через пернук) пару Обра-ных диодов подсоединен к нь(ходам вынрях <теля напряжения промышленной сети, а нторичная обмотка трансформатора подллк)чена л выпрямителю сварочного тока, приче» второй K()нец первичной обмотки трансфо<)матора подключен к общей точке конденсагорон, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе источника, он снабжен батареей конденсаторов и реактором, а полумостоной тиристорный последовательный резонансный инвертор снабжен включенH()H встречно-паралл(льH() с тиристорами указанного инвертора второй парой обратных диодов и последовательным коммутирук)щим кОлебательным контуром, Один конец которого соединен с Общей точкой тиристорон иннертора, а второй - с Об)цей точкОЙ первичной и дополните )t t«))t обмоток гр;)нсформатора, при агом выпрямитель сварочного тока подключен к батарее конденсаторон и через реактор — — к нагрузке, а выход выпрямителя напряжения промышлен нОЙ сети соединен (входОм Об1) атнОЙ связи ио напряженик) блока упранлсния инверt () pot t.

1530367

Составитель В. Г1учинский

Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор В. Кабаций

Заказ 7812 14 Тираж 894 Поди исное

В11ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

ГIроизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101