Источник питания для стыковой сварки оплавлением

 

Изобретение относится к оборудованию для контактной сварки и может быть использовано в машинах для стыковой сварки непрерывным оплавлением изделий с большим поперечным сечением. Цель изобретения - повышение надежности в работе за счет исключения перенапряжений на тиристорах . снижения скорости роста анодного тока при включении тиристоров, ограничения амплитуды аварийных токов при опрокидывании мостового инвертора. Для этого, источник снабжен двумя дополнительными резисторами и двумя дополнительными индуктивностями, одна из которых соединена с положительным зажимом источника постоянного напряжения и общей точкой соединения анодов тиристоров. при этом каждый обратный диод через дополнительный резистор подключен к источнику постоянного напряжения. А ил

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 В 23 К 11/04, 11/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4777824/27 (22) 05.01.90 (46) 23.07,92. Бюл. N 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электросварочного оборудования (72) Б.А.Будилов, Л.И.Сахно, С.К.Сергеев и

Н.Я.Смирнов (53) 621.791.762(088.8) (56) Бердфорд Б„Хофт P. Теория автономных инверторов. M. Энергия, 1969, с. 114. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к оборудованию для контактной сварки и может быть использовано в машинах для стыковсй сварки неИзобретение относится к сварке металлов и может быть использовано в машинах для стыковой сварки непрерывным оплавлением изделий с большим поперечным сечением.

Известны машины для стыковой сварки оплавлением. содержащее мостовые инверторы на тиристорах, в диагонали которых включены сварочные трансформаторы. Ин. вертор с исскуственной коммутацией тиристоров, входящий в состав этой машины, позволяет получить напряжение прямоугольной формы на свариваемых изделиях, что обеспечивает устойчивость процесса оплавления и высокое качество сварки.

Недостатком данной машины является ее повышенные массогабаритные характеристики, связанные с наличием в машине аккумуляторного устройства, состоящего из батарей электрохимических аккумуляторов.!

Ж, 1706803 А1 прерывным оплавлением изделий с большим поперечным сечением. Цель изобретения — повышение надежности в работе за счет исключения перенапряжений на тиристорах, снижения скорости роста анодного тока при включении тиристоров, ограничения амплитуды аварийных токов при опрокидывании мостового инвертора. Для этого, источник снабжен двумя дополнительными резисторами и двумя дополнительными индуктивностями, одна из которых соединена с положительным зажимом источника постоянного напряжения и общей точкой соединения анодов тиристоров. при этом каждый обратный диод через дополнительный резистор подключен к источнику постоянного напряжения. 4 ил.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является мостовой инвертор с искусственной коммутацией тиристоров, содержащий основные и коммутирующие тиристоры, обратные диоды, цепочки, состоящие из конденсатора и индуктивности. формирующие коммутирующий импульс напряжения.

Недостатком такого инвертора является

cll высокая скорость роста тока (@ ) e основных и коммутирующих тиристорах при их включении, что отрицательно сказывается на надежности работы этих приборов и приводит к сокращению их срока службы. Другим недостатком этого инвертора является практическоеотсутствие ограничения токам короткого замыкания через тиристоры при опрокидывании инвертора. Это приводит к тому, что токи короткого замыкания могут

1706803 достичь а> плигуды, божья ей г лплитуды ударного тока, и вывести иэ строя тиристоPbl.

Недостатком схемы явля отся также перенапряжения на коммутационном оборудовании инвертора. Причина перенапряжений связана с колебательным характером перезаряда коммутирующего конденсатора, причем в колебательный контур входит индуктивность нагрузки. В зависимости от величины индуктивности нагрузки инвертора амплитуда колебаний напряжения на закрытых коммутирующих тиристорах может в неско lbKO раэ превышать напряжение на входе инвертора.

Цель изобретения — повышение надежности работы сварочной машины за счет снижения нарастания тока при включении тиристоров, ограничение токов через них при опрокидывании инвертора и снижение перенапряжений на коммутационном оборудовании, входящем в ее состав.

Цель достигается тем, что инвертор снабжен двумя дополнительными резисторами и двумя дополнительными индуктивностями. одна из которых соединена с положительным зажимом источника постоянного напряжения и общей точкой соединения катодов тиристоров; вторая — с отрицательным зажимом и общей точкой соединения анодов тиристоров, а каждый обратный диод через свой резистор подключен к источнику постоянного напряжения.

На фиг.1 приведена принципиальная схема мостового инвертора, входящего в состав машины для стыковой сварки оплавлением; на фиг.2 — 4 — зависимости напряжений от нагрузки, длительности интервала и величины активного сопротивления в цепи обратного диода.

К источнику 1 питания через дополнительные индуктивности 2 и 3 подсоединены основные тиристоры 4-7; коммутирующие тиристоры 8-11, обратные диоды 12-15 с последовательно соединенны ми активными сопротивлениями 16-19, Общие точки сопротивлений 16, 18 и 17, 19 подсоединены к источнику, в диагональ моста включен сварочный трансформатор

22, на вторичной стороне которого имеется активно-индуктивная нагрузка 23.

Инвертор. работает следующим образом.

Основные тиристоры отпираются поочередно парами 4, 7 и 5, 6 и формируют переменное напряжение прямоугольной формы на нагрузке (фиг.2). Коммутация тока основных тиристоров обеспечивается коммутирующими тиристорами 8-11 в сочета5

55 нии с коммутируюгцими емкостями и индуктивностями 20 и 21, которые формируют коммутирующий импульс напряжения. На фиг.2 дан порядок следования импульсов управления тиристорами, из которого видно, что тиристор 8 опирается для коммутации тока в тиристоре 4, тиристор 9 — для 5, 10, 6, 11и 7. Поскольку нагрузка сварочной машины имеет активно-индуктивный характер, для возвращения энергии в источник питания в течение определенного времени каждого полупериода служат обратные диоды 12 — 15.

Снижение перенапряжений на коммутационном оборудовании инвертора следует рассмотреть процесс коммутации основного тиристора (фиг.3). Коммутация тиристора 4 начинается в момент tt, когда подается импульс на коммутирующий тиристор 8. Амплитуда импульса разрядного тока !тв превосходит ток нагрузки i<, поэтому ток в тиристоре 4 спадает до нуля. После этого избыток тока i>a, на который он превышает ток нагрузки, проходит в обратный диод 12. В течение времени tg тэ, когда проводит обратный диод 12, прямое падение напряжения на нем и на индуктивности

2, являющееся обратным для тиристора 4. закрывают его. Прит> тз ток в тиристоре 8 меньше тока нагрузки, поэтому начинает проводить обратный диод 13. На интервале

tçt4 осуществляется подэаряд коммутирующей емкости за счет энергии, накопленной в индуктивности нагрузки 23, вследствие чего напряжение Hà <о лмутирующем конденсаторе 20 может превысить напряжение Ед источника 1. Величина напряжения на коммутирующем конденсаторе зависит от длительности интервала тэта. Подключение обратных диодов к источнику питания позволяет сбрасывать эту энергию непосредственно в источник 1, минуя

KQMìóòèðóþùèÐ к нденсатор. Это существенно снижает напряжение на коммутирующей емкости. а следовательно, и на коммутационном оборудовании.

Максимальные перенапряжения, связанные с подзарядом коммутирующей емкости, который осуществляется в колебательном режиме, возникает на закрытых коммутирующих тиристорах (в данном случае на тиристоре 9). Существенное влияние на амплитуду этого напряжения оказывают активные сопротивления 16-19, установленные в цепях обратных диодов.

Они демпфируют колебания и уменьшают приложенные к закрытым коммутирующим тиристорам напряжения.

На фиг.4 даны зависимости максимального напряжения на коммутирующем тири 06803

23

Фцг.1 сторе от величины активного сопротивления в цепи обратного диода. Из приведенных зависимостей следует, что установка резистора в цепь обратного диода позволяет в 1,5 — 2 раза снизить максимальное напряжение на коммутирующем тиристоре.

Зависимости, представленные на фиг.3. 4, получены на ЭВМ для инвертора, установленного в машине для контактнсй сварки оплавлением стальных труб большого диаметра.

Формула изобретения

Источник питания для стыковой сварки оплавлением, содержащий сварочный трансформатор, источник постоянного напряжения, мостовой инвертор, состоящий из основных и коммутирующих тиристоров, обратных диодов и коммутирующих емкостей v. индук-ивностей и сварочный контур, соединенный,с вторичной обмоткой сварочного трансформатора, первичная обмотка которого включена в диагональ мостового инвертора. отл ич а ющийс ятем, что, с целью повышения надежности в работе за

5 счет исключения перенапряжений на тиристорах. снижения скорости роста анодного тока при включении тиристоров. ограничения амплитуды аварийных токов при опрокидывании мостового инвертора. он

10 снабжен четырьмя дополнительными резисторами и двумя дополнительными индуктивностями, одна из которых соединена с положительным зажимом источника постояннога напряжения и общей точкой соеди15 нения катодов тиристоров, а другая -с отрицательным зажимом источника постоянного напряжения и общей точкой соединения анодов тиристоров, при этом каждый обратный диод подключен к источнику по20 стоянного напряжения через дополнительный резистор.

1706803

Фиг. 2

1706803

Фиг4

Редактор С. Патрушева

Заказ 228 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Составитель Л.Сахно

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Демчик