Источник питания для электродуговой сварки оптических волокон

 

Изобретение относится к сварке, в частности к источникам питания импульсного напряжения, и может быть использовано для электродуговой сварки оптических волокон. Цель изобретения - повышение КПД источника питания путем снижения выходного напряжения импульса. Источник питания содержит задающий генератор, предварительный усилитель, выходной двухтактный транзисторный ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, индикатор и регулятор тока дуги. При этом выход генератора соединен с входом предварительного усилителя, выход которого соединен с входом выходного усилителя. Последовательно в цепь коллектора транзисторных ключей выходного усилителя включены два диода. Регулятор тока дуги выполнен автоматическим по схеме сравнения с регулируемой уставкой и включен по входу в цепь вторичной обмотки трансформатора, а по выходу - к дополнительному входу усилителя. При закрывании одного транзисторного ключа и отрывании другого вся энергия, запасенная в индуктивности первичной обмотки трансформатора, передается в нагрузку. Дополнительные диоды препятствуют рассеиванию части энергии на элементах схемы выходного усилителя, что способствует повышению КПД всего источника. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (192 (112

9012 А 1 (51) 5 В 23 К 9/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4425235/25-27 (22) 18.05.88 (46) 30.01.90. Бюл. h> 4 (72) Я.M.2(ëåéíìàí и Г.Я.Страшко (53) 621.791.75(088.8) (56) Назаров В.A. и другие. Источник питания для электродуговой сварки оптических волокон. Приборы и техника эксперимента. — М.: Наука, АН СССР

1985, Р 1, с 221. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН (57) Изобретение относится к сварке, в частности к источникам питания импульсного напряжения, и может быть использовано для электродуговой сварки оптических волокон. Цель изобретенияповышение КПД источника питания путем снижения выходного напряжения импульса. Источник питания содержит задающий генератор, предварительный усилитель, выходной двухтактный транИзобретение относится к устройствам, применяемым для сварки, в частности к источникам питания импульсного напряжения, и может быть использовано для электродуговой сварки оптических волокон.

Цель изобретения — повышение КПД источника питания путем снижения выходного напряжения импульса за счет снижения вторичного напряжения источника до напряжения горения дуги, обеспечения ее зажигания генерируемым

2 эисторный ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, индикатор и регулятор тока дуги. При этом выход генератора соединен с входом предварительного усилителя, выход которого соединен с входом выходного усилителя. Последовательно в цепь коллектора транзисторных ключей выходного усилителя включены два диода. Регулятор тока дуги выполнен автоматическим по схеме сравнения с регулируемой установкой и включен по входу в цепь вторичной обмотки трансформатора, а по выходу — к дополнительному входу усилителя. При закрывании одного транзисторного ключа и открывании другого вся энергия, запасенная в индуктивности первичной обмотки трансформатора, передается в нагрузку. Дополнительные диоды препятствуют рассеиванию части энергии на элементах схемы выходного усилителя, что способствует повышению КПД всего источника.

7 ил.

Ьеа дополнительно кратковременным высоковольтным импульсом напряжения и умень- шения потребления энергии регулятором тока дуги.

На фиг. 1 дана принципиальная схема источника питания дпя электродуговой сварки оптических волокон («a Зв и-р-и-транзисторах); на фиг. 2 — схема распределения токов и напряжений

B цепях выходного двухтактного транзисторного ключевого усилителя мощнос-. ти при отсутствии диодов при работаю1539012 щем транзисторе VT5 и закрытом траизисторе VT6; на фиг. 3 — то же, при открытии тарнзистора VT6 и закрьпии транзистора VT5; на фиг. 4 — .схема распределения токов и напряжений в цепях выходного двухтактного трапзистор— ного ключевого усилителя мощности при наличии диодов VD1, VD2, при работающем транзисторе VT5 и закрытом транзисторе VT6; на фиг. 5 — то же, при открытии транзистора VTá и закрытии транзистора VT5> на фиг. б форма генерируемого импульса при от-сутствии диодов в цепях коллекторов транзисторов, на фиг, 7 — форма геь1ерируемого импульса при наличии диодов VDi VD2, в цепях коллекторов транзисторов.

Источник питания для электродуго- 20 вой сварки оптических волокон (фиг.1) содержит задающий генератор 1, предварительный усилитель 2, выходной двухтактный транзисторный ключевой усилитель 3 мощности с диодами VD1, VD2, 25 индикатор 4 тока дуги, регулятор 5 тока дуги. Выход задающего генератора соединен с входом предварительного усилителя 2, выход которого соединен с входом выходного двухтактного тран- 30 зисторного ключевого усилителя 3 мощности. Диоды VD1 и VD2 включены последовательно в цепь коллектора каждОго из двух транзисторных кл|очей выходного двухтактного транзисторного ключевого усилителя 3 мощности. Вход регулятора 5 тока дуги включен .в цепь вторичной обмотки выходного трансфор, матора Т, а выход подключен к дополнительному входу предварительного усили-40 теля 2. Регулятор 5 тока дуги выполнен автоматическим по схеме сравнения, имеющей регулируемую уставку.

Задающий генератор 1 выполнен на микросхемах DD1.1, DD1.2, DD2 резис- А5 торах R1, R2, R3 и конденсаторе С1.

Регулируемый резистор ВЗ предназначен для регулировки частоты генерируемых импульсов. Предварительный усилитель

2 выполнен на микросхемах РЭ1.3,DD1..4>50 транзисторах ЧТ1...VT4, резисторах

R4...R11 и конденсаторах С2...С5. Выходной двухтактный транзисторный ключевой усилитель 3 мощности выполнен на транзисторах VT5, VT6, диодах VD1, 55

ЧР2, резисторах R12, R13, трансформаторе Т. Индикатор 4 тока дуги выполнен на измерительном приборе. Регулятор 5 тока дуги содержит выпрямительный мост па диодах ЧРЗ...ЧРб, компаратор РРЗ, резисторы В.14... R20, конденсаторы Сб, С7.

Источник питания для электродуговой сварки оптических волокон работает следующим образом.

Сигналы задающего генератора 1 поступают на входы а, а" предварительного усилителя 2, сигнал регулятора

5 тока дуги — на вход g этого же усилителя. Положительный сигнал имеет месместо на том выходе усилителя 2, на входы которого (а, а", в) поступают сигналы "0" от задающего генератора

1 и регулятора 5 тока дуги. На противоположном выходе в это время — нулевой выходной сигнал. Положительным сигналом открывается один из транзисторов (VT5 или VT6) выходного двухтактного транзисторного ключевого усилитепя 3 мощности, при этом другой транзистор закрыт. Схемы распределения токов и напряжений ключевого усилителя 3 мощности при отсутствии диодов показана на фиг. 2, 3, а при наличии диодов VD1 VD2 — на фиг. 4,5. Как видно из схем, при открытии транзистора VTá и закрытии транзистора ЧТ5

ЭДС самоиндукции обмотки К . запирает

t транзистор ЧТб по цепи эмиттера, однако при этом при отсутствии диодов транзиc.zop открывается по цепи UT4-RI3 — коллектор ЧТЬ-Я,", создавая цепь

4" — U — VT6 — W" для разряда энергии, запасенной в индуктивности первичной обмотки трансформатора, как показано на фиг. 3.

Импульс перенапряжения, возникающий на выходе трансформатора Т в момент закрытия транзистора VT5 будет небольшой по амплитуде и короткий по длительности, так как па его формирование израсходована только. часть энергии, запасенной в ипдуктивности первичной обмотки трансформатора. Другая часть энергии рассеялась в элементах схемы от протекания тока разряда.

При включении диодов VDi VD2, диод

VD2 будет препятствовать открытию транзистора ЧТб по цепи база — коллектор и протеканию тока разряда. После закрытия транзистора VT5 вся энергия, запасенная в индуктивности первичной обмотки трансформатора, израсходуется на импульс перенапряжения, амплитуда и длительность которого в результате будут значительно большими.

5 153901

При открытии транзистора VT5 и закрытии транзистора ЧТб все будет про- исходить аналогично, но при другой полярности. После спада импульса на выходе трансформатора будет генери5 ,роваться напряжение, определяемое по амплитуде напряжением питания и коэффициентом трансформации трансформатора Т и по длительности равное длительности импульсов задающего генератора 1. Во второй полупериод задающего генератора все повторяется, но с обратной полярностью на выходе.

Форма генерируемого импульса при отсутствии диодов и при их наличии приведена на фиг. 6 и 7 соответственно.

Как видно на фиг. 6, при отсутствии диодов импульсы перенапряжения очень кратковременные и имеют небольшую кратность.по амплитуде, тогда как при наличии диодов (фиг. 7) эти импульсы имеют значительную длительность и по амплитуде более чем на 25 порядок превышают амплитуду импульса, определяемого напряжением питания и коэффициентом трансформации трансформатора Т. Такая форма импульса обеспечивает зажигание дуги высоковольтным пиком импульса и ее поддержание пониженным напряжением импульса, величина которого теперь определяется только напряжением дуги.

Регулировка тока дуги осуществляется регулятором 5 тока дуги. Быпрямительный мост VD3...VD6, включенный последовательно во вторичную обмотку трансформатора, выпрямляет ток дуги.

В цепь выпрямленного тока включен резистор R14, являющийся датчиком регулятора 5 тока дуги, сигнал с которого поступает на прямой вход компаратора DD3 На HHBBpcHbIH вход компа 45 ратора DD3 подается сигнал уставки с делителя R17.. ° R19. Регулировка уставки осуществляется регулируемым резистором К19. При равенстве на входе сигналов на выходе компаратора имеется сигнал "О", чем обеспечивается работа усилителя устройства в зависимости от сигналов, поступающих от задающего генератора 1.

В случае возрастания тока свыше тока уставки на выходе компаратора появляется сигнал "1", блокирующий по

- входу предварительный усилитель 2, 2 б что приводит к закрытию выходного усилителя 3 мощности и спаду тока.

По сравнению с базовым объектом включение регулятора 5 тока дуги в цепь вторичной обмотки выходного трансформатора Т с величиной тока порядка десятка миллиампер и подача сигнала от него на вход предварительного усилителя 2 снижает потребление электроэнергии настоящим источником. питания по сравнению с включением регулятора тока дуги непосредственно в силовую схему с величиной тока порядка несколько ампер, как это выполнено в прототипе.

Технико-экономические преимущества настоящего технического решения заключаются в повышении КПД источника питания для электродуговой сварки оптических волокон за счет снижения вторичного напряжения источника питания до напряжения горения дуги и уменьшения потребления энергии регулятором тока дуги.

Формула изобретения

Источник питания для электродуговой сварки оптических волокон, содержащий задающий генератор, предварительный усилитель, выходной двухтактный транзисторный ключевой усилитель мощности с трансформаторным выходом, индикатор тока дуги и регулятор тока дуги, причем выход задающего генератора соединен с входом предварительного усилителя, выход которого соединен с входом выходного двухтактового транзисторного ключевого усилителя мощности, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения КПД источника питания путем снижения выходного напряжения импульса, источник снабжен диодами, включенньпа последовательно в цепь коллектора каждого из двух транзисторных ключей выходного двухтактного транзисторного ключевого усилителя мощности полярностью, соответствующей току прямого включения данного транзисторного ключа, а регулятор тока дуги включен по ьходу в цепь вторичной обмотки выходного трансформатора, а по выходу подключен к дополнительному входу предваритель-. ного усилителя и выполнен автоматическим по схеме сравнения с регулируемой уставкой, 1539012

1539012

УЛ иг. б

Состав мель В.Пучинский

Редактор И.Товтин Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк

Заказ 102 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101