RU2189891C2

RU2189891C2 - Welding arc ac supply source

Info

Publication number: RU2189891C2
Application number: RU2000122173/02A
Authority: RU
Inventors: А.В. Агунов; М.В. Агунов; Г.М. Короткова; В.И. Столбов; А.А. Шевцов
Original assignee: Агунов Александр Викторович; Агунов Михаил Викторович; Короткова Галина Михайловна; Столбов Владимир Иванович; Шевцов Александр Александрович
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2002-09-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; welding equipment. SUBSTANCE: proposed welding arc supply source has alternating voltage source, compensating capacitor, filtering device, arc relay and additional compensating capacitor. One of terminals of normally closed contacts of arc relay is connected to one of terminals of supply circuit. Other terminal of relay contacts is connected to one of terminals of additional compensating capacitor. Second terminal of additional compensating capacitor is connected to second terminal of supply circuit. EFFECT: enlarged operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к сварочному оборудованию, а именно к источникам питания сварочной дуги переменного тока. The invention relates to welding equipment, and in particular to power sources for an AC welding arc.

Известны источники питания для дуговой сварки с повышенным коэффициентом мощности (см., например, А.С. СССР 841833, опубл. Бюл. 24, 1981). Known power sources for arc welding with a high power factor (see, for example, AS USSR 841833, publ. Bull. 24, 1981).

Наиболее близким к предлагаемому является источник питания для дуговой сварки на переменном токе ИПК-350-4, содержащий сварочный трансформатор, конденсаторную батарею и реле дуги (см. Источник питания ИПК-350-4. Инструкция по эксплуатации НИИ технологии и организации производства. НИАТ, 1967). Closest to the proposed one is a power source for arc welding on alternating current IPK-350-4, containing a welding transformer, a capacitor bank and an arc relay (see Power Source IPK-350-4. Operating Instructions Research Institute of Technology and Organization of Production. NIAT, 1967).

Наличие компенсирующих устройств во вторичной цепи приводит к тому, что энергия, накопленная в компенсирующем устройстве полностью расходуется для поддержания тока сварочной цепи. В результате потребляемая из сети переменного тока реактивная мощность снижается только в цикле горения дуги, а в цикле холостого хода и короткого замыкания возможности регулирования соответственно отсутствуют или ограничены, и коэффициент мощности остается низким. Кроме того, отрицательное влияние на питающую сеть, а также на другое параллельно подключенное оборудование, особенно на различные системы автоматики, оказывают генерируемые источником высшие гармонические составляющие. The presence of compensating devices in the secondary circuit leads to the fact that the energy stored in the compensating device is completely consumed to maintain the current of the welding circuit. As a result, the reactive power consumed from the AC mains decreases only in the arc burning cycle, and in the idle and short circuit cycles, the control possibilities are accordingly absent or limited, and the power factor remains low. In addition, the harmonic components generated by the source have a negative effect on the supply network, as well as on other parallel connected equipment, especially various automation systems.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в источник, содержащий реле дуги с нормально замкнутыми контактами, введен дополнительный компенсирующий конденсатор. Один из управляющих выводов реле дуги присоединен к сварочному электроду, другой к свариваемому изделию, а один из выводов нормально замкнутых контактов реле дуги подключен к одной из клемм питающей сети. Другой вывод нормально замкнутых контактов реле дуги подключен к одному из выводов компенсирующего конденсатора, второй вывод которого подсоединен ко второй клемме питающей сети. The essence of the invention lies in the fact that an additional compensating capacitor is introduced into the source containing the arc relay with normally closed contacts. One of the control terminals of the arc relay is connected to the welding electrode, the other to the item being welded, and one of the terminals of the normally closed contacts of the arc relay is connected to one of the terminals of the supply network. The other terminal of the normally closed contacts of the arc relay is connected to one of the terminals of the compensating capacitor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the supply network.

На чертеже изображена схема источника питания дуги переменного тока. The drawing shows a diagram of a power source for an AC arc.

Источник питания содержит источник переменного напряжения 1; компенсирующий конденсатор 2, подключенный параллельно клеммам питающей сети; фильтрующее устройство 3, также подключенное параллельно клеммам питающей сети; реле дуги 4, один из управляющих выводов которого подключен к сварочному электроду 5, другой к свариваемому изделию 6; дополнительный компенсирующий конденсатор 7, один из выводов которого соединен с одним из выводов нормально замкнутых контактов 8 реле дуги 4, а вторые выводы дополнительного компенсирующего конденсатора и нормально замкнутых контактов реле дуги подключены к клеммам питающей сети. The power source contains an AC voltage source 1; compensating capacitor 2 connected in parallel with the terminals of the supply network; a filtering device 3, also connected in parallel with the terminals of the supply network; arc relay 4, one of the control terminals of which is connected to the welding electrode 5, the other to the welded product 6; an additional compensating capacitor 7, one of the terminals of which is connected to one of the terminals of the normally closed contacts 8 of the arc relay 4, and the second conclusions of the additional compensating capacitor and the normally closed contacts of the arc relay are connected to the terminals of the mains.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Источник питания сварочной дуги является для питающей сети резкопеременной нагрузкой, поскольку работа такого источника состоит из цикла холостого хода, короткого замыкания и горения дуги. При этом в каждом цикле реактивная мощность, потребляемая источником и требующая компенсации, различна. The power source of the welding arc is a sharply variable load for the mains, since the operation of such a source consists of an idle cycle, short circuit and arc burning. Moreover, in each cycle, the reactive power consumed by the source and requiring compensation is different.

Слежение за циклами работы источника и управление процессом компенсации осуществляется с помощью реле дуги 4. Tracking the source cycles and controlling the compensation process is carried out using the arc relay 4.

Во время интервала горения дуги величины разности потенциалов между сварочным электродом 5 и свариваемым изделием 6 недостаточно для срабатывания реле дуги 4, его нормально замкнутые контакты 8 замкнуты и дополнительный компенсирующий конденсатор 7 подключен к клеммам питающей сети. Емкости конденсаторов 2 и 7 суммируются и при этом происходит компенсация реактивной составляющей первой гармоники потребляемого из сети тока, а компенсация высших гармоник осуществляется фильтрующим устройством 3. Во время интервала холостого хода, когда дуга не горит, величины разности потенциалов между сварочным электродом и свариваемым изделием достаточно для срабатывания реле дуги 4. Его нормально замкнутые контакты 8 размыкаются, дополнительный компенсирующий конденсатор 7 отключается от сети. Происходит компенсация реактивной составляющей первой гармоники потребляемого из питающей сети тока на холостом ходу сварочного источника питания компенсирующим конденсатором 2. Емкость компенсирующего конденсатора рассчитана только для компенсации на холостом ходу. При возникновении короткого замыкания между сварочным электродом и свариваемым изделием разности потенциалов между ними недостаточно для срабатывания реле дуги, нормально замкнутые контакты 8 реле дуги замкнуты, и дополнительный компенсирующий конденсатор подключен к питающей сети, осуществляя компенсацию реактивной составляющей первой гармоники потребляемого из питающей сети тока. During the arc burning interval, the potential difference between the welding electrode 5 and the welded product 6 is not enough to operate the arc relay 4, its normally closed contacts 8 are closed and an additional compensating capacitor 7 is connected to the terminals of the mains. The capacitances of capacitors 2 and 7 are summed up and at the same time, the reactive component of the first harmonic of the current consumed from the network is compensated, and the higher harmonics are compensated by the filtering device 3. During the idle interval, when the arc is not lit, the potential difference between the welding electrode and the welded product is sufficient for actuation of the arc relay 4. Its normally closed contacts 8 open, an additional compensating capacitor 7 is disconnected from the network. The compensation of the reactive component of the first harmonic of the idle current consumed from the mains by the welding power source by the compensating capacitor 2 is compensated. The capacity of the compensating capacitor is designed only for compensation at idle. In the event of a short circuit between the welding electrode and the product being welded, the potential difference between them is not enough for the arc relay to operate, normally closed contacts 8 of the arc relay are closed, and an additional compensating capacitor is connected to the mains, compensating the reactive component of the first harmonic of the current consumed from the mains.

Применение изобретения позволяет достигнуть улучшения формы кривой потребляемого тока, то есть уменьшить в потребляемом токе гармонические составляющие, а также значительно уменьшить сдвиг фаз первой гармоники потребляемого тока относительно питающего напряжения, чем достигается резкое повышение коэффициента мощности. The application of the invention allows to achieve an improvement in the shape of the curve of the consumed current, that is, to reduce the harmonic components in the consumed current, and also significantly reduce the phase shift of the first harmonic of the consumed current relative to the supply voltage, thereby achieving a sharp increase in power factor.

Так, при наплавке обмазанным стальным электродом FOXSAS 2347-15 диаметром d= 2 мм стальной пластины Ст-3 толщиной δ = 3 мм с питанием от модернизированного согласно чертежу сварочного источника ИПК-120 удалось снизить потребление реактивной мощности более чем в 220 раз (с 11,2 кВАР до 49 ВАР), что привело к повышению коэффициента мощности с 0,36 до 0,93. So, when surfacing with FOXSAS 2347-15 coated steel electrode with a diameter d = 2 mm and a steel plate St-3 with a thickness of δ = 3 mm with power from an IPK-120 welding source upgraded according to the drawing, it was possible to reduce the reactive power consumption by more than 220 times (from 11 , 2 kVAR to 49 VAR), which led to an increase in power factor from 0.36 to 0.93.

Claims

A power source for an AC welding arc, comprising an AC voltage source, a compensating capacitor, a filter device and an arc relay, characterized in that an additional compensating capacitor is introduced into the source, while one of the terminals of the normally closed contacts of the arc relay is connected to one of the terminals of the mains supply, and the other terminal is connected to one of the terminals of the additional compensating capacitor, and the second terminal of the additional compensating capacitor is connected to the second terminal of the supply network and.