Источник питания для нагрузок электродугового типа

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания, в частности, для сварочных установок. Сущность изобретения: источник питания содержит полупроводниковый преобразователь с бестрансформаторным входом и с выходным трансформатором повышенной частоты. По двум диодам силового выпрямителя проходит рабочий ток при горящей дуге в цепи нагрузки, а дополнительные диоды при этом закрыты, так как разомкнут коммутирующий ключ. При холостом ходе и малых нагрузках сигнал с датчика тока не поступает и коммутирующий ключ находится в исходном нормально замкнутом состоянии. Вследствие этого открываются дополнительные диоды и закрываются диоды силового выпрямителя. Напряжение на выходе источника увеличивается в несколько раз, благодаря подключению дополнительных обмоток выходного трансформатора. Форсирование напряжения источника питания при холостом ходе, обеспечивает уверенное зажигание дуги. 5 з.п, ф-лы, 5 ил. ел С

COIO3 СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК

ГОСУДАРСТ8ЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

8ЕДОМСТ80 СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4927973/08 (22) 08.01.91 (46) 15.06,93. Бюл. N. 22 (71) Агрегатное конструкторское бюро

"Якорь" (72) B Ñ.Ìîèí, Л,А.Лысенко и И.А.Войтович (56) Малышев Б.Д. и др, Ручная дуговая сварка, Стройиздат, 1990, с.81., рис.6.3.

Патент США M 4897773, кл. Н 02 Н 7/122, 1990. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ НАГРУЗОК

ЗЛЕКТРОДУГОЕОГ0 TMflA (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания, в частности, для сварочных установок. Сущность изобретения: источник питания содержит полупроводниковый преобразователь с бестрансформаторным

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания, в частности для сварочных установок.

Цель изобретения — уменьшение массы и габаритов.

На фиг.1 показана структурная схема источника питания с выпрямителем, построенным по схеме с отводом от средней точки вторичной обмотки выходного трансформатора; на фиг;2 — то we,â варианте с мостовой схемой силового выпрямителя „на фиг.3— вольтамперные характеристики и редлагаемого устройства и нагрузки; на фиг.4 — принципиальная схема источника питания с транзисторным коммутирующим ключом и транзистором в качестве промежуточного усилителя; на фиг.5 — то же,в варианте с

„„ЯЦ „„1821306 А1

ns>s B 23 К9/00, Н 02 Н 7/122 входом и с выходным трансформатором повышенной частоты. По двум диодам силового выпрямителя проходит рабочий ток при горящей дуге в цепи нагрузки, а дополнительные диоды при этом закрыты, так как разомкнут коммутирующий ключ. При холостом ходе и малых нагрузках сигнал с датчика тока не поступает и коммутирующий ключ находится в исходном нормально замкнутом состоянии. Вследствие этого открываются дополнительные диоды и закрываются диоды силового выпрямителя. Напряжение на выходе источника увеличивается в несколько раз, благодаря подключению дополнительных обмоток выходного трансформатора. Форсирование напряжения источника питания при холостом ходе, обеспечивает уверенное зажигание дуги. 5 з.п, ф-лы, 5 ил, мк промежуточным усилителем на операционном усилителе.

Источник питания (фиг.1) содержит по- . лупроводниковый преобразователь 1 с бестрансформаторным входом, к выходу которого подключена первичная. обмотка C) выходного трансформатора 3 повышенной СЬ частоты. Отвод от средней точки вторичной обмотки 4 совдинен с первым выходным );» выводом 5 источника питания, а концы вторичной обмотки через диоды 6 и 7 силового выпрямителя и датчик тока 8 соединены со вторым выходным выводом 9 источника питания. Между выходными выводами 5 и 9 источйика питания включена нагрузка электродугового типа 10. Трансформатор 3 снабжен двумя дополнительными обмотками 11, 12, подключенными к вторичной обмотке 4

1821306

25 снимаемый с датчика тока 8, воздействуя на 30

50 и через диоды 13, 14 соединены с первым силовым выводом 15 коммутирующего ключа 16. Второй силовой вывод 17 ключа 16 соединен с выходным выводом 9, а его цепь управления подключена к датчику тока 8.

Источник питания работает следующим образом.

При подаче сетевого напряжения на вход преобразователя 1 (фиг.1) на обмотках трансформатора 3 формируется напряжение повышенной частоты. Если нагрузка 10 находится в состоянии холостого хода (дуга не зажжена), то сигнал нэ выходе датчика тока 8 отсутствует и нормально открытый коммутирующий ключ 16 находится в замкнутом состоянии. При этом на выходной вывод 9 подается повышенное напряжение U>„ (фиг.3) снимаемое через выпрямитель на диодах 13, 14 с обмоток 4, 11, 12, При зажигании дуги в нагрузке 10 рабочая точка иэ неустойчивого состояния "а" (фиг.3) лавинообразно переходит в устойчивое состояние

"б" вследствие падающего характера вольтамперной характеристики дуги и выполнения преобразователя 1 с внешней характеристикой, имеющей вертикальнопадающий участок нэ заданном уровне тока !

Н1, 1н2, Iнз и т.п. При увеличении тока нагрузки от нуля до порогового значения Ip сигнал, цепь управления ключа 16, размыкает последний. При этом питание горящей дуги происходит с выхода силового выпрямителя на диодах 6, 7, питаемого напряжением обмотки 4 на более низком уровне Uz (фиг.3) Вследствие этого при горящей дуге, т.е. в основном режиме работы, трансформатор 3 работает с пониженным коэффициентом трансформации, что снижает ток в силовых элементах преобразователя и уменьшает их массу и габариты.

В варианте, показанном на фиг.2, силовой выпрямитель выполнен по мостовой схеме за счет добавления диодов 18, 19, а вторичная обмотка 4 не имеет отвода от средней точки. Коммутирующий ключ (фиг.4) может быть выполнен в виде силового транзистора 20, вход которого шунтирован дополнительным транзистором 21, а вход последнего подключен к датчику тока 8. выполненному в виде низкоомного резистора.

Вспомогательный источник напряжения 22 через резистор 23 подключен к входу силового транзистора 20. В варианте с мостовым силовым выпрямителем (фиг.2) работа происходит по аналогии с фиг,1, но при замкнутом ключе 16 напряжение на день нагрузки подается с обмоток 4, 11 через диоды 13, 19 в один полупериод и с обмоток 4, 12 через диоды 14. 18 и другой полупериод, Данный, 5

15 вариант удобен при повышенных уровнях выходного напряжения источника питания, Коммутирующий ключ может быть выполнен в виде транзистора 20 (фиг,4), который нормально открыт за счет тока базы проходящего через резистор 23 от вспомогательного источника напряжения 22. При увеличении тока нагрузки до уровня Ip (фиг.3) падение напряжения на резисторе 8, выполняющем функции датчика тока, увеличивается настолько, что транзистор 21 открывается и шунтирует вход транзистора

20, выключая последний. В варианте схемы управления по фиг.5 к датчику тока (резистору) 8, включенному в отличие от вариантов по фиг.1, 2, 4, в минусовую цепь силового выпрямителя, подключен первый вход операционного усилителя 24, К второму входу усилителя 24 подключен выход узла опорного напряжения 25, выполненного на стабилитроне 26 и резистивном регулируемом делителе напряжения 27, 28. Выход усилителя 24 соединен с базой силового транзистора 20. Питание усилителя 24, узла 25 и базы транзистора 20 выполняется от вспомогательного источника напряжения 22, имеющего отвод от средней точки, подключенный к общему выводу 9. Напряжение на резисторе 8 сравнивается на входе усилителя 24 с опорным напряжением, снимаемым с выхода узла 25. Усиленный сигнал на выходе усилителя 24, воздействуя на вход коммутирующего ключа 20, запирает последний при достижении током.нагрузки порогового уровня Ip. При этом падение напряжения на резисторе 8 может быть несколько десятков милливольт, что по отношению к варианту фиг.4 позволяет уменьшить потери мощности в резисторе 8 в несколько раз, Формула изобретения

1. Источник питания для нагрузок электродугового типа, содержащий полупроводниковый преобразователь с бестрансформаторным входом и выходным трансформатором повышенной частоты, к вторичной обмотке которого подключен силовой выпрямитель, соединенный первым выходным выводом с первым выходным выводом источника питания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, в него введен датчик тока, включенный последовательно в цепь соединения второго выходного вывода силового выпрямителя с вторым выходным выводом источника питания, выходной трансформатор снабжен двумя дополнительными обмотками, каждая из которых одним выводом соединена с соответствующим крайним выводом вторичной обмотки, а другим выводом через диод — с первым силовым

1821306 иг. выводом нормально открытого коммутирующего ключа, второй силовой вывод которого соединен с вторым выходным выводом источника питания, а управляющий вход ключа — с выходом датчика тока,2, Источник питания по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что силовой выпрямитель выполнен в виде двух диодов, а вторичная обмотка выходного трансформатора выполнена с отводом от средней точки.

3. Источник питания по п.1, о т л и ч à юшийся тем, что силовой выпрямитель выполнен мостовым.

4. Источник питания по и 1, о т л и ч а юшийся тем, что коммутирующий ключ выполнен в виде силового транзистора, коллектор и эмиттер которого являются соответственно первым и вторым силовым выводом нормально открытого коммутирующего ключа, а база через. промежуточный усилитель подключена к датчику тока, выполненному в виде первого резистора, и через второй резистор — к вспомогательно5 му источнику отпирающего напряжения.

5. Источник питания по п.4, о т л и ч а юшийся тем, что промежуточный усилитель выполнен в виде дополнительного транзистора, коллектор и эмиттер которого соеди10 нены соответственно с базой и эмиттером силового транзистора, а база соединена с вторым выходным выводом силового выпрямит.еля.

6. Источник питания по п.4, о т л и ч а ю15 шийся тем, что промежуточный усилитель выполнен в виде операционного усилителя, один вход которого подключен к датчику тока, а другой вход — к выходуузла опорного напряжения.

1821306

Составитель В,Моин

Редактор Т.Иванова Техред М.Моргентал . Корректор М,Самборская

Заказ 2083 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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