Однофазная контактная электросварочная машина

 

ОДНОФАЗНАЯ КОНТАКТНАЯ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНАЯ МАВШНА, содержащая сварочный трансфо1 1атор, вентильный прерыватель и устройство фазового управления сварочньм током, состоящее из синхронизатора, работающего от вентильного прерывателя, устройства задержки времени, формирователя импульсов управления, коммутатора, преобразователя и задатчика нагрева, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества сварных. соединений и снижения затрат на их контроль за счет стабилизации действующего значения сварочного тока при колебаниях питающего напряжения и изменечия характера нагрузки, устройство фазового управления дополнительно снабжено вычислительным блоком с двумя входами и дополнительным трансформатором , при этом первичная обмот- 3 ка дополнительного трансформатора (/) подключена к сетевым выводам сварочного трансформатора и вентильного прерывателя, вторичная обмотка - к первому входу вычислительного блока, к второму входу которого подключен задатчшс нагрева, а выход вычислительного блока подключен к общей точке соединения коммутатора и входа преобразователя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) В 23 К 11/24

Щ7» >,;DUKW Ф f (Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ.,13

БИЬЛРд ;„:Ë

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГТИЙ (21) 3314753/25-27 (22) 09.07.81 (46) 07.05.85. Бюл. В (72) В.Я. Пушкин, Ю.П. Сакович и А.Г. Лившиц (71) Всесоюзный научно-исследовательский. проектно-конструкторский технологический институт электросварочного оборудования (53) 621.781.763.037(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 766789, кл. В 23 К 11/24, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

В 541616, кл. В 23 K 11/24, 1977.

3. Аксельрод Ф.А., Ииркин А.М.

Оборудование для сварки давлением.

М., Высшая школа", 1975, с. 138.

4. Авторское свидетельство СССР. по заявке 9 2758018/25-27, от 25.04.79 (прототип). (54)(57) ОДНОФАЗНАЯ КОНТАКТНАЯ

ЭЛЕКТРОСВАРОЧНАЯ ИАШНА, содержащая сварочный трансформатор, вентильный прерыватель и устройство фазового управления сварочным током, состоящее

„„80„„1027941 А из синхронизатора, работающего от вентильного прерывателя, устройства задержки времени, формирователя импульсов управления, коммутатора, преобразователя и задатчика нагрева, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества сварных. соединений и снижения затрат на их контроль за счет стабилизации действующего значения сварочного тока при колебаниях питающего напряжения и изменения характера нагрузки, устройство фазового управления дополнительно снабжено вычислительным блоком с двумя входами и дополнительным трансформатором, при этом первичная обмотка дополнительного трансформатора подключена к сетево выводам сварочного трансформатора и вентильного прерывателя, вторичная обмотка — к первому входу вычислительного блока, к второму входу которого подключен задатчик нагрева, а выход вычислительного блока подключен к общей точке соединения коммутатора и входа преобразователя. 3

1027941

Изобретение относится к устройст""àì импульсного фазового управления вентильными преобразователями и может быть использовано преимущественно в устройствах с биполярными вентилями, в частности в аппаратуре управления током однофазных машин для контактной сварки.

Известны устройства управления сварочным током однофазных машин, 1р обеспечивающие стабилизацию сварочного тока при колебаниях питающего на,пряжения и состоящие иэ устройства синхронизации, устройства задержки времени, формирователя импульсов уп- 15 равления, компенсирующего устройства и задатчика нагрева {1 ) — (3) .

Однако известные устройства не имеют обратной связи по току и не обеспечивают стабилизации сварочного тока при изменении характера нагрузки (при изменении cos g нагрузки).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является однофазная контактная электросварочная машина, содержащая сварочный трансформатор и устройство фазового управления сварочным током, состоящее иэ синхронизатора, работающего от вентильного прерывателя, 30 устройства задержки времени, формирователя импульсов управления, коммутатора, преобразователя и задатчика нагрева I4) .

Однако известная машина не обеспечивает качественной сварки при ко- З5 лебаниях питающего напряжения и изменении характера нагрузки.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений и снижение затрат на их контроль за счет стабилизации действующего значения свароч- . ного тока при колебаниях питающего напряжения и изменения характера нагрузки.

Цель достигается тем, что в однофазной контактной эбтектросварочной машине, содержащей сварочный трансформатор и устройство фазового управления сварочным током, состоящее из 50 синхронизатора.вентильного преобразователя, устройства задержки времени, формирователя импульсов управления, коммутатора, преобразователя и эадатчика нагрева, устройство фазового 55 управления дополнительно снабжено вычислительным блоком с двумя входами и дополнительным трансформатором, при этом первичная обмотка дополнительного трансформатора подключена к сетевым выводам сварочного трансформатора и вентильного прерывателя, вторичная обмотка — к первому входу вычислительного блока., к второму входу которого подключен задатчик нагрева, а выход вычислительного блока подключен к общей точке коммутатора и входа преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой машины; на фиг. 2 и 3 — графики, поясняющие принцип работы машины.

Устройство содержит силовую часть

1 сварочной машины, содержащую сварочный трансформатор 2 и вентильный, прерыватель 3, синхронизатор 4, устройство 5 задержки времени, формирователь б импульсов управления, коммутатор 7, преобразователь 8, задающий угол включения первой волуволны сварочного тока, и задатчик

19 нагрева, вычислительный блок 10, дополнительный трансформатор 11.

При этом вход синхронизатора 4 подключен к вентильному прерывателю 3,. выход синхронизатора 4 подключен к одному из входов устройства 5 задержки времени, к второму входу устройства задержки времени подключен выход коммутатора 7, выход устройства задержки времени подключен к входу формирователя 6 импульсов управления, выход которого подключен к вентильному прерывателю 3, к одному из входов коммутатора 7 подключен выход преобразователя 8, задающего угол включения первой полуволны сварочного тока, первичная обмотка дополнительного маломощного трансформатора

11 подключена к сетевым выходам вентильного прерывателя 3 и сварочного трансформатора 2, вторичная обмотка маломощного трансформатора 11 подключена к одному из входов вычислительного блока 10, к второму входу вычислительного блока 10 подключен задатчик 9 нагрева, а выход блока

10 подключен к общей точке коммутатора 7 и входа преобразователя 8, задающего угол включения первой полуволны сварочного тока.

Устройство работает следующим образом.

До начала технологического интервала "Сварка" стробирующий сигнал

Сварка" запрещает поступление им1021941 4 определяется величиной о — уровнем сигнала на выходе вычислительного блока 10. При этом устройство 5 задержки времени запускается от синхро е 5 низатора 4 в моменты прекращения тока через ранее проводивший вентиль вентильного прерывателя 3.(моменты появления напряжения на вентилях), что достигается эа счет того, что на

1О вход устройства синхронизации подано напряжение с вентилей вентильного прерывателя, и устройство синхронизации фиксирует моменты появления этого напряжения. Таким образом, для второй и всех последующих полуволн сварочного тока задержка отсчитывается от момента прекращения тока через ранее проводивший вентиль вентильного прерыватепя 3, а ее величина задается

2О уровнем сигнала на выходе вычислительного блока 10. Вычислительный блок осуществляет преобразование установки Нагрев", поступающей на его вход от задатчика 9 нагрева, и о5 напряжения сети, поступающего на его другой вход со вторичной обмотки маломощного трансформатора 1, в гс сигнал о, уровень которого задает задержку о и сварочный ток.При колебаниях питающего напряжения вычислительный блок 10 по заданному алгоритму изменяет уровень сигнала 3 на его выходе таким образом, чтобы действующее значение сварочного тока оставалось постоянным.

Так как по примененному в устройстве способу управления током его величина зависит от задержки о, то при построении разомкнутых систем управления по току требуется задать зависимость действующего значения тока 3 (в относительных единицах) от величины о и данного cos 9: (2) 3 = f (b, соз ), пульсов управления с выхода формирователя о импульсов управления на вентили вентильного прерывателя 3, напряжение на которых в этом случае повторяет напряжение сети. Напряжен вентилей вентильного прерывателя 3 запускает синхронизатор 4, который фиксирует моменты прохождения напряжения на вентилях (напряжения сети) через ноль и запускает в эти моменть устройство 5 задержки времени.

Величина задержки зависит от уровня сигнала, поступающего на ее вход с выхода коммутатора 7. До .начала технологического интервала "Сварка" коммутатор 7 находится в положении

II, и величина задержки определяется уровнем сигнала с выхода преобразователя, задающего угол включения пер вой полуволны сварочного тока, величиной Ы (1), причем задержка отсчитывается от момента перехода напряжения сети через ноль, так как устройство 5 задержки времени за- . пускается от .синхронизатора 4 именно в моменты прохождения напряжения на вентилях вентильного прерывателя 3 (напряжение сети) через ноль.

После начала технологического интервала "Сварка,", но до начала протекания первой полуволны свароч>ного тока, напряжение на вентилях вентильного прерывателя 3 все еще совпадает с напряжением питающей сети (фиг.2). Величина задержки, вырабатываемой устройством 5 задержки времени, попрежнему определяется величиной Ж (1) уровня сигнала с выхоI да преобразователя, задающего угол включения первой волуволны сварочного тока, так как коммутатор все еще находится в положении ll. Таким образом, для первой волны сварочного тока « (1) отсчитывается от момента прохождения напряжения питающей сети через ноль и определяется величиной

45 (1) - уровнем сигнала на выходе преобразователя, задающего угол включения первой полуволны сварочного тока.

После начала протекания первой полуволны сварочного тока коммутаS0 тор 7 преобраэовывается в положение

Т и находится в нем до конца технологического интервала "Сварка", после чего вновъвозвращается в положение tl, 55

При такой работе коммутатора 7 величина задержки 8 для второй и всех последующих полуволн сварочного тока

Учитывая, что ток прямо пропорционально зависит от напряжения питающей сети, соотношение (2) можно привести к виду

3.— „, f(b;;o ig), (3) где U — напряжение питающей сети в данный момент;

"о„ - минимально возиож. ое напряжение питающей сети (обычно

0,85 от номинального);

Соб — коэффициент мощности цепи нао 0грузки;

10? 7941 =ЦР, (4) в которой уже не фигурирует соз Я .

Цля получения достаточной точности стабилизации можно апроксимировать ее прямой линией (так как наклоны кривых на фиг.3 мало зависят от о ). — действу лцее значение сварочного тока в относительных единицах (по отношению к полнофазному току при напряжении питающей сети, равном (1 я)

Из соотношения (3) можно определить величину 3, которая требуется для того, чтобы при данном напряжении сети 11 и данном cos Я цепи нагруз-10 ки сварочный ток был равен 1 . Зависимости (2) приведены на фиг.3 и имеют ряд особенностей. Как правило

cos 0 цепи нагрузки лежит в пределах

0,2-0,8, величина тока в пределах

60-100/, напряжение питающей сети в пределах 0,90-1,05 от номинального (хотя полнофазный ток задают при напряжении питания, равном 0,85 от номинального и максимальном нагреве). 2О

Перечисленные требования позволяют выделить зону (между прямыми

1 и 2 на фиг.3) в которой необходимо обеспечить требуемую точность стабилизации тока. К особенностям зависимостей (2) относится то, что в указанной зоне наклон каждой иэ кривых мало зависит от величины 3 а взятый для данной величины Π— мало зависит от значения cos g . Поэто- 30 му при построении разомкнутых систем стабилизации тока за основу можно взять некоторую среднюю зависимость тока 3 от б . Действительно пусть, например, 3 = 3 (фиг.3). При этом ток равен q, )о 1оь для cos ф

0,2; 0,4; 06 и 0,8 соответственно.

Пусть теперь напряжение сети изменилось на величину й11. Тогда, чтобы сохранить величину тока неизменной, необходимо изменить величину о на Ь3, причем примерно одинаковую для всех

cos (f (так как наклоны кривых мало зависят.от величины cos (). Таким образом, вместо зависимостей (2) в систему управления можно ввести информацию о некоторой средней зависимости:

Зависимость (4) можно ввести н систему управл .ния один раз при ее построении. Итак, для функционирования предлагаемого устройства стабилизации сварочного тока при колебаниях напряжения питающей сети не требуется значение cos g для обеспечения требуемой точности стабилизации тока. Не требуется и настройки >ra cos Cf с целью обеспечения условия (3), .необходимого для безаварийной работы вентнльного, прерывателя.

Таким образом, в предлагаемом устройстве стабилизация сварочного тока при колебаниях питающего напряжения осуществляется без каких либо предварительных настроек системы управления сварочной машины в условиях эксплуатации.

В данном устройстве угол включения первой полуволны сварочного тока с6 (1) зависит от величины Е, что достигается эа счет того, что выход вычислительного блока подключен к входу преобразователя, задающего угол включения первой полуволны сварочного тока. Зависимость й, (1) от

h позволяет получать благоприятный характер переходного процесса при включении сварочного тока.

Технико-экономическая эффективность от применения изобретения складывается из стоимости энергетического оборудования (потенциал регулятора), требовавшегося ранее для технологической настройки системы управления сварочной машины, и экономии, подучаемой за счет повышения производительности труда, связанной с ликвидацией настроек системы управления. Применение предлагаемой машины позволит также снизить затраты на контроль качества сварных соединений и уменьшить число сварных точек при сварке изделия эа счет их более высокого качества.

Данное устройство позволяет получить точность стабилиза и тока +2,5Х

Ъ при колебаниях напряжения питающей сети в пределах 0,9- 1,1 5 от номинального, при колебаниях тока от 60 до

1007. и cos Cg цепи нагрузки от 0,2 до 0,8.

1027941

1027941

° л

1027941 бм

М

46 аг

1ае

1ф,6

О,3

o,i

Редактор Л. Письман Техред.М.Гергель Корректор Г.Решетник

Заказ 2827/3 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4