ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ для ДУГОВОЙ СВАРКИ
Техническое решение относится к электрической сварке металлов и может быть использовано в установках дуговой сварки.
Известны однофазные выпрямители для дуговой сварки содержащие трансформатор, один неуправляемый выпрямитель и сглаживающий дроссель 1. Они просты и надежны в эксплуатации, однако имеют повышенную массу меди и электротехнической стали из-за дросселя, так как его размеры сравнимы с размерами силового трансформатора. Для снижения этих показателей в сварочных установках иногда применяют импульсные стабилизаторы дуги или дрзтие устройства, обеспечивающие повышенное напряжение при зажигании дуги.
Недостатком этих источников является низкая надежность из-за использования в них сложных электронных устройств зшравления ими.
В качестве прототипа выбран источник питания для дуговой сварки 2, содержаший однофазный трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, два выпрямителя, подключенных параллельно дуговому промежутку и два дросселя, включенных в цепь каждой вторичной обмотки. Один из выпрямителей служит для уверенного зажигания дуги, а второй - для создания рабочего тока сварки. Фазовый сдвиг между двумя токами основного и вспомогательного выпрямителя обеспечивает исключение спадания тока дуги до нуля. Недостатками этого решения являются: повышенная сложность изготовления дросселя с магнитосвязанными обмотками и высокая его металлоемкость, а также повышенный уровень пульсации сварочного тока, что отрицательно сказывается на качестве
В основу технического решения положена задача создать на базе неуправляемых выпрямителей однофазный источник питания для дуговой сварки со сниженными массогабаритными показателями, обеспечивающий высокие сварочнотехнологические свойства.
Поставленная задача решается тем, что в источнике питания для дуговой сварки, содержащем однофазный трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками и выпрямитель, который электрически связан со вторичными обмотками, две вторичные обмотки соединены последовательно и имеют три вывода: первый вывод от первой вторичной обмотки, второй вывод от первой вторичной обмотки и второй вторичной обмотки соединенных вместе, третий вывод от второй вторичной обмотки, выводы вторичных обмоток присоединены к выпрямителю, выполненному по схеме трехфазного мостового выпрямления.
Использование двух последовательно соединенных вторичных обмоток с тремя выводами позволяет получить три напряжения на выходе трансформатора. Это - напряжение снимаемое с первой вторичной обмотки, напряжение, снимаемое со второй вторичной обмотки и суммарное напряжение с последовательно соединенных обмоток. Каждое из этих напряжений после выпрямления создает в дуговом промежутке свою составляющую тока нагрузки и, благодаря различному фазовому сдвигу этих токов, пульсация тока нагрузки сглаживается без дросселя, увеличивается постоянная составляющая выпрямленного тока и исключаются спадания его до нуля.
Эффективность такого решения возрастает с з еличением тока нагрузки.
В заявляемом решении фазовый сдвиг токов во вторичной цепи трансформатора и требуемый вид внешней характеристики источника получены за счет трансформатора с повышенным рассеянием.
jim ъ
-:
Ha фиг.1 представлена электрическая схема заявляемого источника питания; на фиг.2 - диаграмма напряжений на входе выпрямителя; на фиг.З диаграмма токов выпрямителя.
Заявляемый источник питания (фиг.1) содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 размещенной на одном стержне двухстержневого магнитопровода, первой 3 и второй 4 вторичными обмотками. Первая вторичная обмотка выполнена из дв) секций, одна из которых размещена на том же стерлше магнитопровода, что и первичная обмотка, вторая секция первой вторнгчной обмотки размещена на втором стержне магнитопровода. Вторая вторичная обмотка размещена на втором стержне магнитопровода. Конец второй вторичной обмотки присоединен к началу второй секции первой вторичной обмотки, образуя общий вывод вторичных обмоток 5. Вывод 6 является началом первой секции первой вторичной обмотки, вывод 7 - началом второй вторичной обмотки. Вывод 6 трансформатора подключен к аноду вентиля 8 и катоду вентиля 9, вывод 5 - к аноду вентиля 10 и катоду вентиля 11 , вывод 7 - к аноду вентиля 12 и катоду вентиля 13. Катоды вентилей 8, 10, 12 соединены вместе и образуют положительный вывод источника 14, аноды вентилей 9, И, 13 соединены вместе и образуют отрицательный вывод источника 15.
Источник питания работает следующим образом. При включении первичной обмотки 2 в сеть переменного напряжения, напряжения с выводов вторичных обмоток 5, 6, 7 поступают на вход выпрямителя и при дуговом разряде в дуговом промежутке присоединенном к выводам 14 и 15 создается выпрямленный ток дуги.
На выводах вторичных обмоток получается три напряжения: между выводами 6 и 7 напряжение U, между выводами 5 и 6 напряжение U2 и между выводами 5 и 7 напряжение Us.
рассеяния больше, чем обмотки 3, потому, что большая часть (первая секция) обмотки 3 размепхена на том же стержне, что и первичная обмотка. В результате чего, напряжение Из отстает по фазе от напряжения U2. Напряжение Ui складывается из составляющих напряжений U2 и Us и имеет промежуточный фазовый сдвиг.
Меньшая часть первой вторичной обмотки (вторая секция обмотки 3) размещена на втором стержне магнитопровода, это позволяет ограничить ток короткого замыкания источника.
Трехфазная двухполупериодная схема выпрямления позволяет  на выходе выпрямителя ток, форма которого представлена на фиг.З. В течение промежутка времени ti ток нагрузки i создается напряжением Ui, при этом открыты два вентиля 12 и 9; в промежутке времени t2 ток нагрузки создается напряжением Us, при этом открыты вентили 12 и 11; в промежутке времени ts ток нагрузки создается напряжением Ua, при этом открыты вентили 10 и 9. Во вторую половину периода поочередно открываются пары вентилей 8и13,10и13,8и11.В результате напряжение на дуге остается постоянным, а ток дуги не имеет спаданий до нуля, причем с увеличением тока дуги из-за меньшего индуктивного сопротивления рассеяния обмотки 3 эффект сглаживания выпрямленного тока возрастает, так как амплитуда составляющей тока 12 растет быстрее, чем амплитуды составляющих ii и is, что способствует устойчивому горению дуги.
Испытания макетного образца заявляемого источника показали следующие преимущества по сравнению с прототипом:
-последовательное соединение вторичных обмоток позволяет получить необходимое напряжение холостого хода при значительно меньшем
суммарном числе витков вторичных обмоток, а, следовательно, сокращается расход меди;
-4-/W //f O
S без дросселя. Причем, эффективность сглаживания возрастает с увеличением тока нагрузки. Эффективность же дросселя с увеличением тока нагрузки уменьшается.
Благодаря наличию трех составляющих выпрямленного тока возрастает среднее значение выпрямленного тока при некотором снижении потребляемого из сети тока.
По сравнению с прототипом уменьшено количество необходимых вентилей (шесть вместо восьми).
Таким образом, заявляемый источник обеспечивает снижение массогабаритных показателей установки, высокие сварочно-технологические свойства при низком уровне потребляемой из сети мощности.
Источники информации,принятые во внимание при со ставлении заявки:
1.Патон Б.Е., Лебедев В.К. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки. - М.Машиностроение, 1966. - 360 с.
2.Патент № 2035275, МПК В23К9/06, заявка № 5066586/08 опубликовано
20.05.95, Бюлл. № 14 (прототип).
Проректор по науке ОмГА
В.П.Русаков
Авторы: В.В.Зильбернагель
А.В.Зильбернагель