сварочный выпрямитель для дуговой сварки

Формула изобретения

Сварочный выпрямитель для дуговой сварки, содержащий однофазный трансформатор с первичной обмоткой и разделенной на части вторичной обмоткой, устройство регулирования сварочного тока, выпрямительных блок, выводы которого соединены с выходными выводами сварочного выпрямителя, при этом выводы переменного тока выпрямительного блока соединены с выводами первой части вторичной обмотки, устройство регулирования сварочного тока выполнено в виде двух тиристоров, при этом объединенные анод и катод тиристоров соединены с выводом второй части вторичной обмотки, которая соединена последовательно с первой частью, а другие выводы тиристоров соединены с выходными выводами сварочного выпрямителя, отличающийся тем, что вторичная обмотка выполнена с дополнительной третьей частью, введены конденсатор и два диода, при этом третья часть вторичной обмотки соединена последовательно с второй частью, а первый вывод третьей части вторичной обмотки с первым выводом конденсатора, второй вывод конденсатора соединен с объединенными катодом и анодом двух диодов, вторые выводы диодов с выходными выводами сварочного выпрямителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для питания дуги при автоматической и ручной сварке. Известен источник питания сварочной дуги, содержащий силовой трансформатор с двумя вторичными обмотками, мостовой неуправляемый и управляемый выпрямитель, соединенные с выходом источника питания, при этом неуправляемый выпрямитель соединен с обмоткой трансформатора через конденсатор (А. с. СССР N 1639907, кл. В 23 К 9/09, 1991). К недостаткам известного источника питания относится большое значение емкости конденсаторов, необходимых для обеспечения устойчивой работы устройства при фазовом регулировании тиристоров управляемого выпрямителя. Коэффициент мощности имеет низкое значение.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является сварочный выпрямитель для дуговой сварки, содержащий однофазный трансформатор с первичной обмоткой и разделенной на части вторичной обмоткой, устройство регулирования сварочного тока, выпрямительный блок, вывода которого соединены с выводами сварочного выпрямителя, при этом выводы переменного тока выпрямительного блока соединены с выводами первой части вторичной обмотки, устройство регулирования сварочного тока выполнено в виде двух тиристоров, при этом объединенные анод и катод двух тиристоров соединены с выводом второй части вторичной обмотки, которая соединена последовательно с первой частью, а вторые выводы тиристоров соединены с выводами сварочного выпрямителя (см. А. с. СССР N 1815054, кл. В 23 К 9/00, 1993 г). Недостатком известного устройства является малые значения коэффициента мощности и большие искажения тока, потребляемого из сети.

Уменьшение потребления энергии и улучшение качества сварочного шва является задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство. Уменьшение потребляемой энергии при сварочном процессе может достигаться за счет уменьшения потребляемой от сети реактивной мощности, и уменьшения потребляемой активной мощности. Значение реактивной мощности уменьшается за счет приближения формы тока сети к идеальной синусоидальной форме. Уменьшение потребляемой активной мощности достигается за счет улучшения процесса расплавления металла электрода и мелкокапельного переноса его в сварочную ванну. При мелкокапельном переносе металла достигается улучшение качества шва за счет уменьшения разбрызгивания.

Предлагаемый выпрямитель для дуговой сварки позволяет уменьшить значения тока, потребляемого из питающей сети, за счет улучшения формы, уменьшения активной и реактивной составляющий тока. Малые значения потребляемого тока позволяют использовать устройство в различных областях народного хозяйства, в бытовых условиях и в условиях малых предприятий и хозяйств. Устройство позволяет уменьшить расход электрической энергии на производство сварочных работ.

Этот технический результат может быть получен, если использовать сварочный выпрямитель для дуговой сварки, содержащий однофазный трансформатор с первичной обмоткой и разделенной на части вторичной обмоткой, устройство регулирования сварочного тока, выпрямительный блок, выводы которого соединены с выводами сварочного выпрямителя, при этом выводы переменного тока выпрямительного блока соединены с выводами первой части вторичной обмотки, устройство регулирования сварочного тока выполнено в виде двух тиристоров, при этом объединенные анод и катод тиристоров соединены с выводом второй части вторичной обмотки, которая соединена последовательно с первой частью, а вторые выводы тиристоров соединены с выводами сварочного выпрямителя. Вторичная обмотка выполнена с дополнительной третьей частью, и введены конденсатор и два диода. Первый вывод дополнительной третьей части вторичной обмотки соединен с первым выводом конденсатора, а второй вывод конденсатора соединен с объединенными катодом и анодом двух введенных диодов. Вторые выводы диодов соединены с выходными выводами сварочного выпрямителя. Второй вывод дополнительной третьей части вторичной обмотки соединен с выводом последовательно соединенных двух частей вторичной обмотки.

Напряжение холостого хода обеспечивается суммарным значением напряжений трех частей вторичной обмотки, которое передается через конденсатор, введенные диоды и диоды вентильного блока к выводам выпрямителя. Напряжение имеет допустимые по условиям электробезопасности и достаточное для зажигания дуги. При зажигании дуги обеспечивается минимальное значение сварочного тока за счет работы первой части вторичной обмотки и выпрямительного блока. Значение тока ограничивается индуктивным сопротивлением обмоток трансформатора. Значение тока обеспечивает сварку на электродах малых диаметров. При работе тиристоров устройства регулирования сварочного тока обеспечивается работа с электродами больших диаметров. При минимальном угле регулирования обеспечивается максимальный сварочный ток. Ток первичной обмотки определяется результирующими ампервитками трех частей вторичной обмотки. Конденсатор, подключенный к третьей части вторичной обмотки, обеспечивает опережающую составляющую тока при работе выпрямителя. Напряжение на третьей части вторичной обмотки имеет наибольшее значение. Это обеспечивает компенсацию реактивной составляющей тока и малые значения первичного тока при максимальном сварочном токе. Пульсирующий характер тока в сварочной нагрузке обеспечивает мелкокапельный перенос металла и малые значения тока, потребляемого при сварке.

На фигуре приведена схема сварочного выпрямителя для дуговой сварки. Сварочный выпрямитель для дуговой сварки содержит однофазный трансформатор 1 с первичной обмоткой 2. Вторичная обмотка разделена на части. Выводы первой части 3 соединены с выводами переменного тока вентильного блока 4. Вторая часть 5 соединена согласно последовательно с первой частью 3. К выходу второй части 5 подключены тиристоры 6 устройства регулирования. Третья часть 7 вторичной обмотки соединена согласно с первой 3 и второй 5 частями обмоток. К выводам третьей части 7 присоединен конденсатор 8, который через диоды 9 соединен с выходными выводами сварочного выпрямителя 10. Тиристоры 6 управляются сигналами от системы управления 11.

Трансформатор 1 сварочного выпрямителя для дуговой сварки имеет первичную и разделенную на три части 3, 5, 7 вторичную обмотку. Напряжение на части 3 имеет значение, достаточное для сварки на электродах малого диаметра. Устойчивая работа сварочного выпрямителя обеспечивается дополнительной частью 7, которая через конденсатор 8 питает малым током в моменты времени, в которые ток от части 3 обмотки и блока 4 имеет недостаточные для поддержания дуги значения. Суммарное напряжение на двух частях 3 и 5 обеспечивает значение сварочного тока при открытых тиристорах 6, которое позволяет работать с штучными электродами средних диаметров (3 4 мм). Устойчивая работа устройства в моменты, при которых мгновенное значение тока от тиристоров 6 близко к нулю, поддерживается за счет тока конденсатора 8 и диодов 9.

Сварочный выпрямитель для дуговой сварки работает следующим образом. При включении в питающую сеть устройства на трех частях 3, 5, 7 вторичной обмотки создается напряжение, которое после выпрямления не превосходит 100 В, допустимых при ручной сварке. Возбуждают дугу за счет касания электродом изделия. После возбуждения дуги сопротивление дугового промежутка резко падает, что приводит к появлению тока в трех частях 3, 5, 7 вторичной обмотки, вентильном блоке 4, конденсаторе 8, диодах 9 и сварочной нагрузке, подключенной к выводам 10. Ток ограничивается реактивным сопротивлением обмоток 2 и 3. Ток через обмотки 5, 7 ограничивается реактивным сопротивлением конденсатора 8. Ток в обмотке 3 и вентильном блоке 4 имеет активно-индуктивную реакцию. Ток в обмотках 5, 7 и конденсаторе 8 имеет емкостную реакцию. Мгновенное значение тока дуги всегда отлично от нулевого значения. Коммутация диодов 9 и вентилей блока 4 происходит в разные моменты времени. При работе системы управления 11 тиристоры 6 открываются с различным запаздыванием от момента открытия вентилей блока 4. После открытия тиристоров 6 вентили блока 4, подключенные к общей точке частей 3, 5, закрываются. Мгновенное значение сварочного тока увеличивается. Изменение моментов включения тиристоров 6 позволяет изменять среднее значение сварочного тока в нагрузке. Регулирование среднего значения сварочного тока возможно за счет изменения числа витков в частях 3, 5 вторичной обмотки. В простейших случаях это можно выполнить путем исключения вентилей либо тиристоров в вентильном блоке, соединенных с общей точкой 3 и 5 частей, либо за счет исключения тиристоров 6.

При малых значениях напряжения на обмотке 3 и 5 угол сдвига между токов в обмотках 3 и 5 и токов в части 7 вторичной обмотки имеет значение, близкое к 90^o. В этом случае минимальные значения тока сварочной нагрузки от обмоток 3 и 5 совпадают по времени с максимальными значениями тока в третьей части 7 вторичной обмотки, который имеет фазовый сдвиг, определяемый конденсатором.

Это позволяет использовать конденсаторы относительно малой емкости. Обеспечивается сварочный ток с большим значением переменной составляющей, что обеспечивает мелкокапельный перенос металла при небольших значениях сварочного тока.