Устройство для регулирования мощности электродуги

 

Изобретение относится к дуговому электросварочному производству и может быть использовано для регулирования переменного напряжения в цепи питания электрической дуги переменного и постоянного токов широкого класса электросварочного оборудования. Устройство содержит последовательно выполненные в сварочную цепь переключатели, параллельно каждому из которых включена секция вторичной обмотки однофазного трансформатора, количество витков в секциях представляет собой геометрическую прогрессию. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электросварочному оборудованию и может быть использовано для регулирования переменного напряжения в цепи питания электрической дуги переменного или постоянного тока.

Целью изобретения является повышение энергосбережения устройства в процессе регулирования тока дуги без снижения устойчивости дугообразования во всем диапазоне регулирования.

На фиг. 1 изображена электрическая схема устройства; на фиг. 2 вариант его выполнения; на фиг. 3 осциллограмма переходного процесса при переключении в процессе регулирования.

Устройство содержит силовые выводы 1 и 2 для подключения к дуговому промежутку, подсоединенные к группе из n секций, каждая из которых содержит соответствующие переключатель 3 и обмотку 4 однофазного трансформатора 5 напряжения. Число витков в каждой из обмоток, начиная со второй, больше чем в предыдущей в два раза, т.е. ряд распределения по секциям чисел витков обомоток образует геометрическую прогрессию со знаменателем, равным 2. Выход 6 переключателя 3 первой секции подсоединен к первому силовому выводу 1 устройства, первый вход 7 соединен с одним выводом обмотки 4, второй вход 8 переключателя 3 последней секции подсоединен к второму силовому выводу 2 устройства и второму выводу обмотки 4.

Обмотки 4 могут быть использованы либо как вторичные, либо как первичные. В случае, когда они вторичные, их подсоединяют выводами 1, 2 непосредственно или через токоограничительные элементы к дугообразующему устройству. Возможно также такое подсоединение через вольтодобавочную обмотку трансформатора 5 (не показана) или стороннего трансформатора, а для питания дуги постоянного тока дополнительно через выпрямитель. Если же обмотки 4 являются первичными, то они включаются выводами 1, 2 к сети питания обязательно через дополнительную обмотку, витковые числа которой рассчитаны на полное напряжение сети.

Переключатели 3 могут быть выполнены также в виде двух последовательно соединенных симисторов 9 и 10, к управляющим электродам которых подсоединены общий задатчик 11 двоичного кода прямым 12 и инверсным 13 выходами.

Устройство работает следующим образом.

На первичную обмотку трансформатора 5 подается сетевое напряжение и поджигается дуга. Регулирование мощности электродуги осуществляется за счет изменения коэффициентов трансформации трансформатора 5 с помощью переключателя 3. Регулирование дискретное. Наименьший шаг регулирования реализуется скачкообразным изменением электродвижущей силы переключением первой секции. Более крупные шаги осуществляются переключением остальных секций поодиночке или группой. Самый большой шаг регулирования может быть реализован при одновременном однотипном переключении всех переключателей.

Максимальная электродвижущая сила и соответственно максимальная мощность электрической дуги обеспечивается для случая регулирования со стороны первичных обмоток, когда выходы 6 всех переключателей 3 подключены к соответствующим входам 8, а для случая регулирования со стороны вторичных обмоток к входам 7.

При использовании контактно-механических коммутаторов в процессе переключения возможна деионизация дуги из-за сравнительно длительного интервала переключения. Поэтому в этом случае наиболее целесообразно переключение в обесточенном состоянии, т.е. в режиме холостого хода.

При использовании симисторных коммутаторов (фиг. 2) регулирование возможно как на холостом ходу, так и при горящей дуге. В каждой секции оказывается включенным один из двух симисторов: симистор 9 или симистор 10. При подаче сигнала на выход 12 соответствующая обмотка включается в работу через симистор 9, а при подаче на выход 13 отключается и шунтируется открытым симистором 10. Если хотя бы в одной из секций окажутся выключены оба симистора, то этим обеспечивается электронное отключение силового тока. Во избежание паразитного сквозного одновременного включения двух симисторов в одной секции одновременно переключение задатчика должно осуществляться лишь в моменты времени, соответствующие моментам Т₁ изменения направления мгновенного значения тока дуги (фиг. 3).

Такое регулирование тока, осуществляемое не изменением фазы включения симистора, т.е. нефазовым управлением, а изменением сочетания подсоединенных обмоток в одной и той же нерегулируемой фазе обеспечивает получение непрерывистого тока в процессе и во всем диапазоне регулирования тока. Непрерывистое питание позволяет получить максимальную устойчивость горения дуги и, кроме того, минимально засоряет питающую сеть паразитными гармониками тока, т.е. обеспечивает наилучшее качество потребления энергии из сети.

Устройство обладает высокой надежностью и простотой изготовления. В то же время переход к электронному регулированию не сопряжен с ухудшением качества питания дуги, как это характерно для фазового регулирования.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДУГИ, содержащее подключенные последовательно в сварочную цепь переключатели, параллельно каждому из которых включен потенциалообразующий элемент, отличающееся тем, что, с целью энергосбережения устройства в процессе регулирования тока дуги без снижения устойчивости дугообразования, в него введен однофазный трансформатор, а в качестве потенциалообразующих элементов использованы секции его обмоток, причем эти секции вторичной обмотки выполнены с количеством витков, ряд которых представляет собой прогрессию.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что переключатель выполнен на задатчике двоичного кода и двух последовательно соединенных симисторах, управляющие электроды которых подключены соответственно к прямому и инверсному входам задатчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3