ИНВЕРТОРНЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к инверторным источникам постоянного тока и может быть использована для электросварочных работ.
Уровень техники
Известен сварочный источник питания инверторного типа, содержащий многоячейковый инвертор из трех преобразователей и общий выходной трансформаторный узел, имеющий три тороидальных сердечника, на которых расположены три первичные обмотки, соединенные с выходом соответствующего преобразователя, и одновитковую вторичную обмотку в виде двух токопроводящих цилиндров, один из которых проходит внутри, а другой снаружи сердечников, причем торцы цилиндров с одной стороны электрически соединены, а с другой через выпрямитель подключены к нагрузке, при этом первый преобразователь выполнен на основе высокочастотного инвертора с жесткой внешней характеристикой, второй - на основе инвертора с жесткой характеристикой и переменной скважностью импульсов, а третий - на основе инвертора с крутопадающей внешней характеристикой, причем
1
2
3
U<U<U,
1
2
где U и U - выходные напряжения первого и второго преобразователей соответственно;
3
U - напряжение холостого хода третьего преобразователя (см. а.с. SU №1459838, МПК В23К 9/00, 9/10, опубл. 23.02.1989 г.).
Недостатком данного сварочного источника питания является сложность конструкции, невысокая надежность работы.
Известен инверторный источник постоянного тока для дуговой сварки, содержащий последовательно соединенные высоковольтный выпрямитель, первый фильтр и последовательный тиристорный резонансный инвертор, а также трансформатор, вторичная обмотка которого через низковольтный выпрямитель и второй фильтр соединена с нагрузкой, систему управления инвертором, содержащую два RS-триггера, источник опорного напряжения, пусковое устройство, две схемы И, две схемы ИЛИ и два усилителя импульсов, при этом он снабжен батареей конденсаторов и балластным резистором, а система управления инвертором снабжена двумя электронными реле напряжения, двумя формирователями импульсов, одновибратором, двумя формирователями задержанного импульса и двумя электронными реле тока, при этом второй фильтр представляет собой реактор, последовательный тиристорный резонансный инвертор мостового типа, в диагональ переменного тока которого последовательно с коммутирующим колебательным контуром включена первичная обмотка трансформатора, причем каждое электронное реле тока включено последовательно между катодом соответствующего тиристора мостового инвертора и его отрицательной шиной питания, а выход каждого электронного реле тока подключен соответственно к первому и второму входам первой схемы ИЛИ и S- и R- входам первого RS -триггера, Q и Q выходы которого через свои первый и второй формирователи задержанного импульса подключены соответственно к первым входам первой и второй схем И, выходы каждой из которых через свой первый и второй усилители импульсов подключены к соответствующим управляющим электродам тиристоров инвертора, при этом к выходу низковольтного выпрямителя параллельно подключены балластный резистор и батарея конденсаторов, а также входы первого и второго электронных реле напряжения, выходы которых, прямой первого и инверсный второго, подсоединены соответственно к S- и R- входам второго RS-триггера, выход Q которого, в свою очередь, подключен к первому входу второй схемы ИЛИ, а инверсный выход последней через первый формирователь импульсов присоединен к вторым входам первой и второй схем
И, к третьим входам которых и входу второго формирователя импульсов подключено своим выходом пусковое устройство, при этом инверсный выход первой схемы ИЛИ подключен к первому, запускающему, входу одновибратора, к второму, управляющему, входу которого подсоединен своим выходом источник опорного напряжения, а выход одновибратора соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ, к третьему входу которого подключен выход второго формирователя импульсов (см. а.с. SU №1489934, МПК В23К 9/06, опубл. 30.06.1989 г.).
Недостатком данного инверторного источника является сложность конструкции, невысокая надежность работы и качество сварных соединений.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый автором за прототип является инверторный источник постоянного тока для дуговой сварки содержащий сетевой выпрямитель, инвертор со схемой управления, сварочный выпрямитель, один выход которого через дроссель соединен с первой выходной клеммой, источник опорного напряжения, подключенный первым выходом к пусковому устройству, элемент И, выходом соединенный со схемой управления инвертором, компаратор максимального тока, первый вход которого подключен к первому выходу пускового устройства, а выход - к первому входу элемента И, при этом в него введены измеритель сварочного тока, измеритель мощности, компараторы мощности, тока короткого замыкания, минимального тока, напряжения и минимального напряжения, элемент И выполнен пятивходовым, при этом инвертор соединен входом с сетевым выпрямителем, а выходом - со сварочным выпрямителем, другой выход которого через измеритель сварочного тока соединен с второй выходной клеммой, выход измерителя сварочного тока подключен к первым входам измерителя мощности, компаратора минимального тока, компаратора тока короткого замыкания и второму входу компаратора максимального тока, первая выходная клемма подключена к первым входам компаратора минимального напряжения, компаратора напряжения и второму входу
измерителя мощности, выход которого подключен к первому входу компаратора мощности, второй и стробирующий входы которого подключены к второму и третьему выходам пускового устройства, четвертый выход которого соединен с вторым входом компаратора тока короткого замыкания, стробирующий вход которого соединен с выходом компаратора напряжения, а выход - с вторым входом элемента И, третий вход которого подсоединен к пятому выходу пускового устройства, четвертый вход - к выходу компаратора мощности, а пятый вход - к выходу компаратора минимального напряжения, второй вход которого соединен с вторым выходом источника опорного напряжения, а стробирующий вход - с выходом компаратора минимального тока, второй вход которого соединен с третьим выходом источника опорного напряжения, четвертый выход которого подключен к второму входу компаратора напряжения (см. пат. RU №2028892, МПК В23К 9/06, опубл. 20.02.1995 г.).
Недостатком данного инверторного источника постоянного тока является сложность конструкции, большие габариты, невысокая надежность работы.
Раскрытие полезной модели
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка инверторного источника постоянного тока, обладающего высокой надежностью в работе, компактностью, небольшими габаритами и упрощением конструкции.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повышению надежности в работе, компактности, уменьшению габаритов и упрощению конструкции.
Технический результат достигается с помощью инверторного источника постоянного тока, содержащего последовательно соединенные между собой термовыключатель, двухполупериодный сетевой мост, накопительные емкости, ключ для обмена электроэнергией, выполненный в виде управляемого полумоста со схемой управления, силовой трансформатор и выпрямительный
блок, при этом схема управления состоит из датчика тока с регулировочным резистором, генератора и базового трансформатора, при чем двухполупериодный сетевой мост соединен с накопительными емкостями, которые соединены с управляемым полумостом, выполненным в виде ключа со средней точкой, последний соединен с силовым трансформатором, который соединен с выпрямительным блоком со средней точкой, а выпрямительный блок выполнен с возможностью подачи выпрямленного напряжения на сварочный электрод, датчик тока с возможностью обеспечения крутопадающей характеристики и формирования уровня напряжения в зависимости от регулировочного резистора R1 и соединен с генератором, силовым трансформатором, базовым трансформатором и через базовый трансформатор с ключом.
Осуществление полезной модели
Инверторный источник постоянного тока состоит из последовательно соединенных между собой термовыключателя 1 с сетевым напряжением 220 В, двухполупериодного сетевого моста 2, состоящего из 28 диодов 1 №5408, накопительных емкостей 3, состоящих из 4 конденсаторов по 470 мкФ, ключа 4 для обмена электроэнергией, выполненного в виде управляемого полумоста со схемой управления и средней точкой, преобразующий постоянное напряжение в переменное с частотой 12-15 кГц, силового трансформатора 5 и выпрямительного блока 6, причем последний представляет собой высокочастотный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, с которого далее выпрямленное напряжение подают на сварочный электрод (на фиг. не показан), при этом схема управления состоит из датчика тока 7 с регулировочным резистором R1, генератора 8 и базового трансформатора 9, при этом двухполупериодный сетевой мост 2 соединен с накопительными емкостями 3, которые соединены с управляемым полумостом, выполненным в виде ключа 4 со средней точкой, последний соединен с силовым трансформатором 5, который соединен с выпрямительным блоком 6 со средней
точкой, а выпрямительный блок 6 выполнен с возможностью подачи выпрямленного напряжения на сварочный электрод, датчик тока 7 с возможностью обеспечения крутопадающей характеристики и формирования уровня напряжения в зависимости от регулировочного резистора R1 и соединен с генератором 8, силовым трансформатором 5, базовым трансформатором 9 и через базовый трансформатор 9 с ключом 4.
Инверторный источник постоянного тока работает следующим образом. Сетевое напряжение 220 В через термовыключатель 1 поступает на двухполупериодный сетевой мост 2 и далее на накопительные емкости 3, предназначенные для обмена электроэнергией с ключом 4 и силовым трансформатором 5, при этом ключ 4, представляющий собой управляемый полумост со средней точкой преобразует постоянное напряжение в переменное с частотой 12-15 кГц, а выпрямительный блок 6, представляющий собой высокочастотный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой выпрямляет напряжение, при этом далее выпрямленное напряжение подают на сварочный электрод, а крутопадающую характеристику обеспечивает датчик тока 7, который формирует уровень напряжения в зависимости от регулировочного резистора R1, это напряжение поступает в генератор 8, выполненный на 4 транзисторах ВСР 53/16 и ВСР 56/16, и работает в режиме ожидания сигналов обратной связи по напряжению и обратной связи по току и переключает ключ 4 через базовый трансформатор 9, выполненный на ферритовом кольце марки НМ 2000 К38-16-8.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- повышение надежности в работе;
- компактность, уменьшение габаритов;
- упрощение конструкции;
- уменьшение себестоимости изготовления.