Универсальный сварочный выпрямитель

Полезная модель относится к оборудованию для электродуговой сварки, и может быть использована в качестве универсального источника постоянного тока, обеспечивающего режимы ручной сварки покрытыми электродами, механизированной сварки в среде защитных газов и сварки неплавящимся электродом в инертных газах. Кроме того, выпрямитель может использоваться и в других случаях, когда необходимо обеспечить изменение внешних характеристик источника от крутопадающих до жестких. Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к получению пологопадающей и крутопадающей внешние характеристики которые обеспечивают режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами, механизированной сварки в среде защитных газов и сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов, снижение материалоемкости и стоимости устройства. Универсальный сварочный выпрямитель (фиг.1), содержит трансформатор 1 первичная обмотка, которого, разделена на параллельные ветви 2, которые с помощью переключателя 3 подключаются к трехфазной сети по схеме «двойная звезда» или по схеме «зигзаг», вторичная обмотка 4 соединена по схеме «звезда» и подключена к тиристорному выпрямительному блоку 5. Отрицательный полюс последнего соединен с первым выводом датчика тока 6, второй вывод датчика тока 6 подключен к отрицательному внешнему зажиму 7 универсального сварочного выпрямителя. Положительный полюс тиристорного выпрямительного блока 5 подключен к первому выводу дросселя 8, а второй вывод дросселя 8 подключен к положительному внешнему зажиму 9 универсального сварочного выпрямителя. Управляющие электроды вентилей тиристорного выпрямительного блока 5 подключены к схеме управления 10, которая соединена с трехфазной сетью, блоком настройки режимов сварочного процесса 11, датчиком тока 6 и датчиком напряжения 12. Ил.3 1 П. ф-лы.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Полезная модель относится к оборудованию для электродуговой сварки, и может быть использована в качестве универсального источника постоянного тока, обеспечивающего режимы ручной сварки покрытыми электродами, механизированной сварки в среде защитных газов и сварки неплавящимся электродом в инертных газах. Кроме того, выпрямитель может использоваться и в других случаях, когда необходимо обеспечить изменение внешних характеристик источника от крутопадающих до жестких.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен сварочный трансформатор, содержащий магнитопровод, на разных стержнях которого расположены первичная и вторичная обмотки, две дополнительные обмотки, намотанные на пути потоков рассеяния вокруг магнитопровода, включенных последовательно согласно или встречно с одной из силовых обмоток трансформатора, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем увеличения диапазона плавного регулирования тока при сохранении расхода активных материалов, он снабжен двумя подвижными платформами и винтовым приводом их линейного перемещения, размещенным по продольной оси трансформатора, при этом каждая из дополнительных обмоток жестко установлена на соответствующей платформе, при этом одна из дополнительных обмоток включена последовательно согласно или встречно с первичной обмоткой трансформатора, а другая обмотка включена соответственно последовательно встречно или согласно с вторичной обмоткой трансформатора, при этом подвижные платформы жестко связаны между собой, при этом подвижные платформы кинематически не связаны, при этом дополнительные обмотки выполнены с внутренними размерами большими, чем наружные размеры силовых обмоток (SU 1563910, В23К 9/00, 9/10).

К недостаткам известного сварочного трансформатора относится низкое значение коэффициента мощности и КПД вследствие наличия значительных потоков рассеяния трансформатора, наличие в трансформаторе подвижных частей снижает надежность источника в целом, наличие дополнительных обмоток приводит к перерасходу проводниковых материалов и повышает конечную стоимость источника сварочного тока.

Известен однофазный выпрямитель для дуговой сварки, содержащий трансформатор с разнесенными первичными и вторичными обмотками, между которыми установлен магнитопровод шунта, имеющий немагнитный зазор с основным магнитопроводом трансформатора и реактивную обмотку, охватывающую шунт, при этом с целью увеличения крутизны внешней характеристики выпрямителя, он снабжен трехфазным выпрямительным мостом, двумя коммутаторами, конденсатором и дополнительной обмоткой шунта, причем первичные обмотки соединены в первую последовательную цепь, один вывод этой цепи связан с первой сетевой клеммой, а другой с первым коммутатором, вторичные обмотки соединены во вторую последовательную цепь, один вывод которой соединен с первой входной клеммой моста, а второй вывод с первым коммутатором, при этом первый вывод дополнительной обмотки соединен с второй входной клеммой моста и с первым коммутатором, а второй вывод дополнительной обмотки через конденсатор с третьей входной клеммой моста, выходные клеммы которого соединены с выходными зажимами выпрямителя, причем реактивная обмотка соединена с первым и вторым коммутаторами, которые связаны между собой, а вторая сетевая клемма соединена с первым коммутатором, при этом реактивная обмотка включена последовательно согласно или встречно с первичными обмотками, при этом с целью расширения диапазона регулирования сварочного тока в сторону малых токов при сохранении эффективного использования активных материалов, реактивная обмотка включена последовательно согласно с вторичными обмотками (RU 2069610, В23К 9/09, 9/10).

К недостаткам этого устройства относится наличие магнитного шунта с реактивной обмоткой для коммутации, которой необходимы переключатели в первичной и вторичной цепи выпрямителя, что усложняет конструкцию и ограничивает величину максимального сварочного тока выпрямителя на уровне 85 А. Напряжение холостого хода выпрямителя неодинаково при разных схемах подключения реактивной обмотки.

Наиболее близким к заявляемому устройству является сварочный тиристорный выпрямитель, содержащий источник переменного напряжения, первый выход которого соединен со входом тиристорного выпрямительного блока, выход которого через последовательно соединенные дроссель и датчик тока соединен с выходными внешними зажимами, при этом выход датчика тока соединен с первым измерительным входом микропроцессорного регулятора, а выход датчика напряжения соединен со вторым измерительным входом микропроцессорного регулятора, первый управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом тиристорного выпрямительного блока, выход блока настройки режимов соединен с первым информационным входом микропроцессорного регулятора, отличающийся тем, что источник переменного сварочного напряжения выполнен в виде трансформатора, второй выход источника переменного сварочного напряжения через последовательно соединенные магнитный пускатель, диодный выпрямительный блок и балластный реостат соединены со входом дросселя, информационный выход микропроцессорного регулятора соединен с входом блока индикации, второй управляющий выход микропроцессорного регулятора соединен с управляемым входом дросселя, а третий управляющий выход соединен с управляемым входом магнитного пускателя, при этом тиристорный выпрямительный блок снабжен датчиком температуры, выход которого соединен с четвертым измерительным входом микропроцессорного регулятора, вентилятор снабжен ветровым реле, выход которого соединен с третьим измерительным входом микропроцессорного регулятора, шестой управляющий выход которого соединен с управляющим входом автоматического выключателя, при этом выходные внешние зажимы выполнены в виде доски внешних зажимов с возможностью подключения электрододержателя для ручной сварки покрытым электродом (ММА), технологической аппаратуры со сварочной горелкой для полуавтоматической сварки в защитном газе (МАG) и сварочной горелкой для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом (TIG), при этом микропроцессорный регулятор снабжен третьим информационным входом, выполненным с возможностью подключения внешнего программирующего устройства, при этом микропроцессорный регулятор снабжен четвертым информационным входом, выполненным с возможностью подключения пульта дистанционного управления, при этом второй информационный вход микропроцессорного регулятора выполнен с возможностью подключения кнопки сварочной горелки, четвертый управляющий выход выполнен с возможностью подключения газового клапана, а пятый управляющий выход выполнен с возможностью подключения механического привода (RU 44074, В23К 9/00).

К недостаткам известного источника питания относится наличие дополнительного диодно-выпрямительного блока и балластного реостата, что снижает КПД источника и увеличивает его стоимость, наличие микропроцессорного регулятора вызывает необходимость привлечения квалифицированного персонала для настойки, обслуживания и ремонта сварочного выпрямителя, что удорожает эксплуатационные издержки.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к получению пологопадающей и крутопадающей внешние характеристики которые обеспечивают режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами, механизированной сварки в среде защитных газов и сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов, снижение материалоемкости и стоимости устройства.

Технический результат достигается с помощью универсального сварочного выпрямителя, содержащего трансформатор состоящий из магнитопровода, первичной обмотки подключенной к трехфазной сети и вторичной обмотки, тиристорный выпрямительный блок, дроссель, датчик тока, датчик напряжения, схему управления с блоком настройки режимов и внешние зажимы при этом он дополнительно снабжен переключателем схемы который выполнен с возможностью переключения параллельных ветвей на которые разделена первичная обмотка с схемы «двойная звезда» на схему «зигзаг» и обратно, при этом концы вторичных обмоток трансформатора соединены в звезду, а начала вторичных обмоток подключены к входу тиристорного выпрямительного блока, отрицательный полюс последнего соединен с первым выводом датчика тока, второй вывод датчика тока подключен к отрицательному внешнему зажиму универсального сварочного выпрямителя, при этом положительный полюс тиристорного выпрямительного блока подключен к первому выводу дросселя, а второй вывод дросселя подключен к положительному внешнему зажиму универсального сварочного выпрямителя, при этом датчик напряжения подключен параллельно внешним зажимам, а управляющие электроды вентилей тиристорного выпрямительного блока подключены к схеме управления, которая соединена с трехфазной сетью, блоком настройки режимов сварочного процесса, датчиком тока и датчиком напряжения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показана структурная схема универсального сварочного выпрямителя.

На фиг.2 показана схема соединения первичных обмоток трансформатора по схеме «двойная звезда»

На фиг.3 показана векторная диаграмма первичных напряжений при соединении первичных обмоток трансформатора по схеме «двойная звезда»

На фиг.4 приведены семейство внешних характеристики при соединении первичных обмоток трансформатора по схеме «двойная звезда».

На фиг.5 показана схема соединения первичных обмоток трансформатора по схеме «зигзаг»

На фиг.6 показана векторная диаграмма напряжений при соединении первичных обмоток трансформатора по схеме «зигзаг»

На фиг.7 приведены семейство внешних характеристики при соединении первичных обмоток трансформатора по схеме «зигзаг».

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Универсальный сварочный выпрямитель (фиг.1), содержит трансформатор 1 первичная обмотка, которого, разделена на параллельные ветви 2, которые с помощью переключателя 3 соединяются по схеме «двойная звезда» или по схеме «зигзаг» и подключаются к трехфазной сети, вторичная обмотка 4 соединена по схеме «звезда» и подключена к тиристорному выпрямительному блоку 5. Отрицательный полюс последнего соединен с первым выводом датчика тока 6, второй вывод датчика тока 6 подключен к отрицательному внешнему зажиму 7 универсального сварочного выпрямителя. Положительный полюс тиристорного выпрямительного блока 5 подключен к первому выводу дросселя 8, а второй вывод дросселя 8 подключен к положительному внешнему зажиму 9 универсального сварочного выпрямителя. Управляющие электроды вентилей тиристорного выпрямительного блока 5 подключены к схеме управления 10, которая соединена с трехфазной сетью, блоком настройки режимов сварочного процесса 11, датчиком тока 6 и датчиком напряжения 12.

Устройство работает следующим образом:

- при соединении параллельных ветвей первичных обмоток 2 трансформатора 1 по схеме «двойная звезда» ветви обмоток, принадлежащие одной фазе соединяются параллельно переключателем 3 (фиг.2). Наводимые на ветвях первичных обмоток вектора напряжений U_A1 , U_A2, U_B1, U_B2, U_C1 , U_C2 образуют вектора U_A, U_B , U_C (фиг.3), которые трансформируются во вторичную обмотку 4 трансформатора 1, выпрямляются тиристорным выпрямительным блоком 5, далее выпрямленное напряжение через датчик тока 6 и дроссель 8 прикладывается к внешним зажимам 7, 9. Индуктивное сопротивление рассеяния трансформатора 1 в этом случае незначительно ввиду пространственной близости ветвей первичной 2 и вторичной обмотки 4, это позволяет получить естественную пологопадающую внешнюю характеристику универсального сварочного выпрямителя. Регулирование тиристорного выпрямительного блока 5 за счет изменения фазы зажигания управляемых вентилей с помощью схемы управления 10 в зависимости от сигнала блока настройки режимов сварочного процесса 11 и сигнала с датчика напряжения 12 позволяет получить семейство пологопадающих внешних характеристик (фиг.4) необходимых для механизированных видов сварки.

- при соединении ветвей первичных обмоток 2 трансформатора 1 по схеме «зигзаг», ветви первичных обмоток, принадлежащие разным фазам, соединяются последовательно встречно переключателем 3 (фиг.5). Наводимые на ветвях первичных обмоток вектора напряжений U_A1 , U_A2, U_B1, U_B2, U_C1 , U_C2 образуют вектора U_A, U_B , U_C (фиг.6), которые трансформируются во вторичную обмотку 4 трансформатора 1, выпрямляются тиристорным выпрямительным блоком 5, далее выпрямленное напряжение через датчик тока 6 и дроссель 8 прикладывается к внешним зажимам 7, 9. Индуктивное сопротивление рассеяния трансформатора 1 в этом случае значительно ввиду пространственной отдаленности одной из ветвей первичной 2 обмотки от вторичной обмотки 4, это позволяет получить естественную крутопадающую внешнюю характеристику универсального сварочного выпрямителя. Регулирование тиристорного выпрямительного блока 5 за счет изменения фазы зажигания управляемых вентилей с помощью схемы управления 10 в зависимости от сигнала блока настройки режимов сварочного процесса 11 и сигнала с датчика тока 6 позволяет получить семейство крутопадающих внешних характеристик (фиг.7) необходимых при ручной дуговой сварке штучным электродом и сварке неплавящимся электродом в среде инертных газов.

Токи короткого замыкания источника при различном соединении первичных обмоток изменяются в 34 раза, а величина вторичного напряжения холостого хода остается неизменной, что позволяет получить устойчивое зажигание сварочной дуги в обоих режимах работы. Схема управления 10 дополнительно обеспечивает защиту выпрямителя от перегрева, неполнофазных режимов и обратного чередования фаз.

Полезная модель по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:

- выпрямитель обеспечивает режимы ручной сварки покрытыми электродами, механизированной сварки в среде защитных газов и сварки неплавящимся электродом в инертных газах;

- выпрямитель позволяет получать семейства жестких и падающих внешних характеристик при широком диапазоне регулирования параметров сварочного процесса;

- более высокий КПД за счет сокращения числа силовых элементов и путей протекания сварочного тока;

- снижение стоимости обеспечивается сокращением силовых элементов выпрямителя и отказом от схемы управления на основе микроконтроллера в пользу аналоговой электроники;

- простота конструкции значительно снизит эксплуатационные расходы на обслуживание выпрямителя.

Универсальный сварочный выпрямитель, содержащий трансформатор, состоящий из магнитопровода, первичной обмотки, подключенной к трехфазной сети и вторичной обмотки, тиристорный выпрямительный блок, дроссель, датчик тока, датчик напряжения, схему управления с блоком настройки режимов и внешние зажимы, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен переключателем схемы, который выполнен с возможностью переключения параллельных ветвей, на которые разделена первичная обмотка с схемы «двойная звезда» на схему «зигзаг» и обратно, при этом концы вторичных обмоток трансформатора соединены в звезду, а начала вторичных обмоток подключены к входу тиристорного выпрямительного блока, отрицательный полюс последнего соединен с первым выводом датчика тока, второй вывод датчика тока подключен к отрицательному внешнему зажиму универсального сварочного выпрямителя, при этом положительный полюс тиристорного выпрямительного блока подключен к первому выводу дросселя, а второй вывод дросселя подключен к положительному внешнему зажиму универсального сварочного выпрямителя, при этом датчик напряжения подключен параллельно внешним зажимам, а управляющие электроды вентилей тиристорного выпрямительного блока подключены к схеме управления, которая соединена с трехфазной сетью, блоком настройки режимов сварочного процесса, датчиком тока и датчиком напряжения.