Источник питания для дуговой сварки

 

Изобретение относится к области дуговой сварки, в частности к электросварочным аппаратам переменного тока. В источник питания для дуговой сварки, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через встречно-параллельно соединенные тиристоры к выводам для подключения к однофазной сети переменного тока, вторичную обмотку и цепь последовательно соединенных конденсаторов и катушки индуктивности, введена последовательно дополнительная обмотка, магнитосвязанная с катушкой индуктивности. Конденсатор и катушка индуктивности включены параллельно тиристорам. Общая масса сварочного аппарата, собранного по этой схеме, 17 кг при токе сварки 130 А. 3 ил.

Изобретение относится к области дуговой сварки, в частности к электросварочным аппаратам переменного тока облегченной конструкции с пониженным входным током.

Известен источник питания для дуговой сварки, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через встречно-параллельное соединение тиристоров однофазной сети переменного тока, и вторичной обмоткой, являющейся выходом указанного источника [а.с. N 554967, бюл. N 15, 1977 г.

Недостатком известного устройства является сложность и значительные габариты, вызванные наличием вспомогательного трансформатора и коммутатора, управляемого датчиком сварочного тока, необходимых для обеспечения стабильности горения дуги.

Известен источник питания для дуговой сварки, выбранный в качестве прототипа, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через встречно-параллельно соединенные тиристоры к выводам подключения к однофазной сети переменного тока, и вторичной обмоткой, являющейся выходом устройства, причем трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, расположенной на общем для всех обмоток магнитопроводе и подключенной через конденсатор параллельно обмотке трансформатора [а.с. N 925571, бюл. N 17, 1982 г.

Недостатком устройства-прототипа является повышенное значение входного тока. При последовательном подключении тиристорного блока первичной обмотке и дополнительной обмотке трансформатора с конденсатором схема теряет управляемость в режимах, близких холостому ходу.

Целью изобретения является уменьшение входного тока и массогабаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике питания для дуговой сварки, содержащем трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через встречно-параллельно соединенные тиристоры к выводам для подключения однофазной сети переменного тока, вторичную обмотку и цепь последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, во вторую обмотку трансформатора введена последовательно дополнительная обмотка, магнитосвязанная с катушкой индуктивности. Конденсатор и катушка индуктивности включены параллельно тиристорам.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений в исследуемой области, т.е. области дуговой сварки, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными признаками в заявляемом источнике питания для дуговой сварки и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предполагаемого источника питания для дуговой сварки.

Источник питания для дуговой сварки содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, подключенной через встречно-параллельно соединенные тиристоры 4 и 5 к однофазной сети переменного тока 11. Параллельно тиристорам подсоединены последовательно соединенные конденсатор 6 и катушка индуктивности 7. Катушка индуктивности имеет дополнительную обмотку 8.

Вторичная обмотка трансформатора 3 одним концом подключена к сварочному электроду 10, а вторым через дополнительную обмотку 8 к электроду 9.

Цепи управления тиристоров подключены к фазарегулирующему блоку 12.

Источник питания работает следующим образом.

После подключения источника при нарастании полуволны питающего напряжения, например положительной, конденсатор 6 через индуктивность 7 и обмотку 3 заряжается до напряжения питающей сети 11.

При включении тиристора 4 (t₁, фиг.2) в первичной обмотке 2 трансформатора начинает протекать ток I₂. Одновременно через этот же тиристор 4 и индуктивность 7 начинает разряжаться конденсатор 6 с током I₆ в этом же направлении. При отсутствии дуги на электродах 9,10 конденсатор перезаряжается до противоположной полярности напряжения U₆ (t₂, фиг.2) по колебательному закону.

Ток I₆, снизившись до нуля (t₂, фиг.2), начинает протекать в обратном направлении навстречу I₂ и с момента сравнения с ним (t₃, фиг.2) ток через тиристор 4 прекращается и тиристор запирается.

В случае если в промежутке между электродами 9,10 появились условия возникновения дуги, к ним после включения тиристора прикладывается напряжение вторичной обмотки 3 трансформатора и напряжение обмотки 8, индуцированное с 7, и после возбуждения дуги энергия конденсатора 6 расходуется на дугу сварки, он не перезаряжается и, следовательно, не образуется ток I₆, противоположный току первичной обмотке трансформатора I₂, и тиристор работает до окончания полуволны сварочного тока. Аналогично процессы происходят и при отрицательной полуволне напряжения.

Таким образом, при отсутствии сварочной дуги устройство генерирует импульсы напряжения длительностью, примерно равной периоду собственной частоте колебательного контура 6,7, а при появлении условий горения дуги в момент t₁, фиг. 3, включения тиристора образуется импульс напряжения и после загорания дуги напряжение на электродах 9,10 снижается до рабочего напряжения горения дуги.

Для нормальной работы установки необходимо, чтобы длительность импульсов управления тиристорами не превышала половины периода собственной частоты колебательного контура 6 и 7, а время восстановления запирающих свойств тиристоров не превышало третьей части этого периода.

Облегченный режим работы трансформатора на холостом ходу позволяет исключить его при расчете трансформатора и выбирать параметры в условиях горения сварочной дуги, что позволяет снизить расчетное напряжение трансформатора за счет фазового регулирования напряжения; падения напряжения в сопротивлении первичной обмотки трансформатора.

Наличие импульса напряжения в цепи сварки в момент включения тиристоров улучшает условия поджига дуги и позволяет снизить напряжение на вторичной обмотке трансформатора, что снижает входной ток аппарата.

Все эти факторы позволяют снизить массогабаритные показатели установки, что и подтверждается на практике. Так, в сварочном аппарате, собранном по этой схеме (общая масса 17 кг), с номинальным током сварки 130 А при ПВ 60% масса трансформатора 6,5 кг, масса индуктивности 3,5 кг, входной ток 28 А (ток холостого хода 1А), а в аналогичных сварочных трансформаторах масса 35-50 кг, входной ток 50 А при питании от сети 220 В с частотой 50 Гц.

К достоинствам следует отнести простоту предлагаемой схемы и недорогие комплектующие схемы, рассчитанные на рабочую частоту 50 Гц.

Формула изобретения

Источник питания для дуговой сварки, содержащий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной через встречно-параллельно соединенные тиристоры к выводам для подключения к однофазной сети переменного тока, вторичную обмотку и цепь последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, отличающийся тем, что во вторичную обмотку трансформатора введена последовательно дополнительная обмотка, магнитосвязанная с катушкой индуктивности, причем конденсатор и катушка индуктивности включены параллельно тиристорам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3