Способ параметрической стабилизации напряжения машин контактной сварки постоянного тока и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к оборудованию для контактной сварки на постоянном токе. Изобретение позволяет повысить точность параметрической стабилиза:ции сварочного напряжения машин контактной свар ки с выпрямлением тока во вторичном контуре при колебаниях напряжения питающей сети, исключить зависимость точности стабилизации от устанавливаемого уровня сварочного напряжения и упростить настройку стабилизации. Для формирования углов управления тиристорами н а первичной стороне сварочного трансформатора используется следующая математическая зависимость между параметрами процесса: oi (0,224 Е -0 ,2675Uj- 0,25 ,0018Е -0 ,0021 Ua)i где Е - амплитуда фазного вторичного напряжения; Ua - падение напряжения на диодах выпрямителя Eg - устанавливаемый уровень выпрямленного напряжения. Угол управляющих импульсов для каждой фазы си-г лового напряжения определяется фазовращателем в момент равенства пилообразного напряжения (линейный заряд емкости от напряжения по знаменателю уравнения) управляющему напряжению (напряжение по числителю уравнения). В устройство, реализующее способ, введены задатчики эквивалентного и установочного напряжений силового трансформатора, блок ключей и вычислитель . 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (Л м КЛ со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цц 4 В 23 К 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4095766/24-27 (22) 16.05.86 (46) 30. 12.87. Бюл. № 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательI ский, проектно-конструкторский и технологический институт электросварочного оборудования (72) О.Н.Бокштейн и В.Я.Пушкин (53) 621.791.762(088.8) (56) Глебов Л.В. и др. Установка и эксплуатация машин контактной сварки, Л.: Энергия, 1973, с. 166-171, 206210, 222-227;

Бохштейн О.Н. и др. Оборудование для контактной сварки постоянным током. Л.: Энергия, 1976, с. 69-79, 92-94 °

Авторское свидетельство СССР

¹ 941089, кл. В 23 К 11/24, 1980. (54) СПОСОБ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ МАШИН КОНТАКТНОЙ

СВАРКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварочному производству, а именно к оборудованию для контактной сварки на постоянном токе. Изобретение позволяет повысить точность параметрической стабилизации сварочного напряжения

„„SU„,, 1 62590 А1 машин контактной сварки с выпрямлением тока во вторичном контуре при колебаниях напряжения питающей сети, исключить зависимость точности стабилизации от устанавливаемого уровня сварочного напряжения и упростить настройку стабилизации. Для формирования углов управления тиристорамн на первичной стороне сварочного трансформатора используется следующая математическая зависимость между параметрами процесса: М = (0,224 Е—

Оэ2675U ф Оэ25 Еа)/0 0018E — 0,0021 U>); где Š— амплитуда фазного вторичного напряжения, U — падение напряжения на диодах выйрямителя, Š— устанавливаемый уровень выпрямленного напряжения. Угол управляющих импульсов для каждой фазы си-, лового напряжения определяется фазовращателем в момент равенства пилообразного напряжения (линейный заряд емкости от напряжения по знаменателю уравнения) управляющему напряжению (напряжение по числителю уравнения).

В устройство, реализующее способ, введены задатчики эквивалентного и установочного напряжений силового трансформатора, блок ключей и вычислитель. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1362590

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к оборудованию для контактной сварки постоянным током, и может быть использовано при разработке систем управления и настройке аппаратуры управления машинами с выпрямлением тока в сварочном контуре со стабилизацией напряжения при колебаниях напряжения питающей сети.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации, обеспечение независимости стабилизации от устанавливаемого уровня сварочного тока, а также упрощение настройки стабилизации.

На фиг.1 изображены расчетные зависимости отношения среднего значения выпрямленного напряжения к среднему значению падения напряжения на выпрямительных диодах от отношения среднего значения падения напряжения на диодах к амплитуде резкого напряжения на вторичных обмотках силового трансформатора при различных углах регулирования, поясняющие предлагаемый способ на фиг.2 — функциональная схема устройства параметрического стабилизации напряжения машин контактной сварки постоянного тока.

Способ реализуется следующим образом.

Семейство кривых (фиг.1), построенное на основе результатов айализа схем выпрямления машин контактной сварки, характеризует зависимость среднего значения выпрямленного напряжения Е,, отнесенного к среднему значению падения напряжения на силовом выпрямительном диоде U, от отношения Ц к амплитуде фазйого вторичного напряжения Е при различных углах управления тиристорами на первичной обмотке трансформатора о .. Независимо от типа сварочной машины и ее мощности величины Е„ U Е соизмеримы между соб Л и их соотношения лежат в следующих диапазонах величин:

Е U

Е У

=07 — 01 - =02-06

Е э э

=25-01

F-o

0 э

У Э

3 при этом угол регулирования обычно лежит в пределах ес = 0-70 эл. град. (верхний предел g, ограничен допустимым уровнем пульсаций сварочного ,тока).

В указанном рабочем диапазоне изменения параметров низковольтного выпрямителя регулировочные характеристики выпрямителя с точностью до, 2,0 (при oi < 34 ) могут быть аппрок" симированы уравнением пучка прямых с коэффициентами, линейно зависящими от угла й, и общее выражение имеет вид

U Е, 0 224 — 0 2675 - — 0 25—

У

Е Е

Ы вЂ” — — -- — ---- — --.— — — — —— (эл. град,)

0,0018 — 0,0021-

10

0 224Š— 0 2675U y — 0 25Ео т х х о .0,0018E. — 0,0021 Uy

Дробно-линейная функция (1) или (2) имеет составляющую

55 равляемого по фазе и продолжительности включения прерывателя 1, понижающего трехфазного трансформатора 2, низковольтного выпрямителя 3 на неуправляемых вентилях, подключенного

20 -0 25 Ео, 0 0018 0 0021U

Е установленный уровень "нагрева" — величины выпрямленного напряжения (сварочного тока). Сложная нелинейная зависимость настройки точности параметрической стабилизации напряжения тока при изменении напряжения питающей сети lE1 для различных уровней

"нагрева" определяется именно этой

З0 составляющей и может быть учтена в способе путем введения дополнительного канала установки уровня (-А Е ) при формировании управляющего напряжения (А,Š— В, — А Е ) перед его д5 сравнения с пилообразным напряжением (А Š— В ) при параметрической стабилизации Е = const, Ео Ф f(E) путем автоматического изменения угла регулирования (ot). Настройка узла фазово40 го управления сварочным током с параметрической стабилизацией может осуществляться без применения силовых сильноточных цепей на маломощной физической модели выпрямителя при обя45 зательном соблюдении соответствия установленных уровней напряжения (Е) (отпаек: силового: трансформатора) и средних значений падения напряжения на выпрямительных диодах U реальной

5р машины и ее физической модели и соблюдении численных соотношений между коэффициентами сравниваемых напряжений по уравнению (1).

Устройство (фиг ° 2) состоит из упз 13625 к нагрузочному контуру, блока 4 синхронизации, источника 5 стабилизированного выпрямленного напряжения, узла 6 установки уровня выпрямленного напряжения ("нагрева"), двух многовходовых вычислителей 7 и 8, фазовращателя 9, усилителя 10 импульсов управления эадатчика 1 1, эквивалентного напряжения силового трансформатора, задатчика 12 установочного напряжения силового трансформатора, ключевого блока 13, управляемого от регулятора цикла сварки (РЦС).

Устройство работает следующим об- 15 разом.

Фаза управляющих импульсов для включения прерывателя в первичной обмотке в каждом из трех каналов управления определяется пороговым блоком 2р фаэовращателя 9 в момент равенства двух напряжений — пилообразного и управляющего. Пилообразное напряжение формируется при линейном заряде емкости каждого канала и синхронизируется 25 прохождением через нулевое значение каждой фазы от блока 4 синхронизации.

Линейный заряд емкости задается напряжением, снимаемым с вычислителя 8, на вход которого подаются два напря- 30 жения — стабилизированное от источника 5 и выпрямленное, пропорциональное напряжению Е питающей сети с уровнем, соответствующим включенной отпайке трансформатора и устанавливаемым через задатчики 12 или 11 и подаваемым на вычислитель 8 через ключевой блок 13, управляемый от РЦС. На . входе вычислителя 8 формируются напряжения с масштабными коэффициентами, пропорциональными знаменателю уравнения (1) .

1-45B U =08-12Ви

» »» Е, Uà

= 0 7-0 1 - = 0 2-0 6 — = 2 5Е, » U

4б 0,1). На маломощной физической модели проводится подстройка входных резисторов вычислителей 7 и 8 и осуществляется проверка точности стабилизации выпрямленного напряжения при.коб0 лебаниях напряжения питающей сети и при различных уровнях задания "нагрева" потенциометром узла 6 во всем рабочем диапазоне задания уровня напряжения, характеризующего амплитуду

r5 фазного вторичного напряжения Е (для всех ступеней включения трансформатора). Задание этого напряжения осуществляется в непрерывном режиме от задатчика 11 при ручном задании соотУправляющее напряжение является общим для всех трех каналов фазовращателя и формируется напряжением, снимаемым с вычислителя 7. На вход сумматора-вычитателя подаются три напряжения — стабилизированное от источника 5, пропорциональное напряжению питающей сети с учетом уровня включенной отпайки трансформатора от ключевого блока 13 и стабилизированное от источника 5 через узел б уста. ковки выпрямленного напряжения, при,чем на входе вычислителя 7 формируются уровни напряжений с масштабными коэффициентами, пропорциональными числителю уравнения (1).

Сформированные импульсы управления от фазовращателя 9 подаются на усилитель 10 импульсов и при наличии разрешающего сигнала от РЦС на время позиции Сварка" включают прерыватель 1 и обеспечивают прохождение импульса сварочного тока через трансформатор 2, выпрямитель 3 в нагрузку.

Для приведения в соответствие устанавливаемого уровня выпрямленного

Е, напряжения — узлом 6 с уровнем факЕ тически включенных перемычек между отпайками на силовом трансформаторе (Е) предусмотрен задатчик 11 эквивалентного напряжения силового трансфор атора» и предварительная настройка фаэовращателя осуществляется при подаче на вычислители напряжения от задатчика 11 при соответствующей установке ключевого блока 13.

Настройка параметрической стабилизации осуществляется на маломощной физической модели выпрямителя при изготовлении машины постоянного тока.

Параметры прерывателя 1, понижающего трехфазного трансформатора 2 и низковольтного выпрямителя 3 выбираются таким образом, чтобы соблюдалось соответствие падения напряжения в неуправляемых диодах физической модели фактически установленным в машине постоянного тока (например, соответствующим выбором тока нагрузки модели), а уровни вторичного напряжения на трансфррматоре и выпрямленного соответствовали параметрам машины постоянного тока (Е = 0,5-4,0 В; E =

2590

5 .1 36 ветствующего положения ключевого блока 13. Контрольная проверка точности стабилизации на модели осуществляется при автоматическом управлении ключевым блоком 13, подключающем на время позиции "Сварка" напряжение, соответствующее фактическому напряжению вторичной обмотки трансформатора, к вычислителям 7 и 8. При этой проверке время сварки может быть установлено достаточно продолжительным для установления различных значений напряжения питающей сети.

После настройки устройства стабилизации на физической модели сварочной машины каждого Конкретного типа при изготовлении машин осуществляют обычными методами контрольную проверку параметрической стабилизации лишь в нескольких точках (например, без повышения напряжения сети от номинального потенциалрегулятора, а тольI ко при его понижении балластными реостатами). В системы управления машинами постоянного тока могут быть введены указанные физические модели, йозволяющие периодически осуществлять указанную проверку стабилизации у потребителя (например, при проведении паспортизации машин, после ремонтов и изменений силовой схемы).

Преимущества предлагаемого способа и устройства в повышении точности параметрической стабилизации во всем диапазоне фазового регулирования выходного напряжения, снижение трудоемкости проверок стабилизации в связи с использованием для стабилизации физической модели выпрямителя, учитывающей математическую зависимость и численные соотношения между параметрами выпрямителя. Погрешность стабилизации, обеспечиваемой способом и устройством, при колебаниях напряжения питающей сети «+10X находится в пределах +2 OX при углах регулирования о 45 эл.град., при — « 0,45, Ео 0,5.

О, Формула изобретения

Способ параметрической стабилизации напряжения машин контактной сварки, постоянного тока, при котором формируют импульсы управления при равенстве пилообразного и управляющего напряжений, при этом управляющее напряжение ойределяют путем сравнения стабилизированного напряжения и выпрям5 ленного напряжения пропорциональноЭ

ro напряжению сети, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации напряжения, обеспечения независимости стабилиэа-. ции от устанавливаемого уровня сварочного тока, а также упрощения настройки стабилизации, формирование пилообразного и управляющего напряжений производят в соответствии с формулой:

0 224E — Од26750 — 0 25K

0,0018E — 0,0021 U ! где М, — угол управления;

U — величина среднего значения

3 падения напряжения на диодах выпрямителя, Š— величина устанавливаемого

25 выпр ямле нного напряже ния, Š— величина амплитуды фаз ного напряжения выпрямителя, 0,224Š— 0,2675U — 0,25E, — управляющее найряжение;

0,018Š— 0,0021U — пилообразное напряжение.

2, Устройство для параметрической стабилизации напряжения машин контактной, сварки постоянного тока, содержащее последовательно соединенные прерыватель, понижающий трехфазный трансформатор и низковольтный выпрямитель, к первому входу прерывателя подключен блок синхронизации, первый

4О и второй выходы которого соединены соответственно с входом источника стабилизированного напряжения и пер" вым входом фазовращателя, выход последнего через усилитель импульсов уп45 равления соединен с вторым входом прерывателя, выход источника стаби.лизированного напряжения соединен с входом узла установки уровня выпрямленного напряжения, второй вход уси5О лителя импульсов управления соединен с входом устройства, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что в него введены задатчик эквивалентного напряжения силового трансформатора, первый вы55 числитель и последовательно соединенные задатчик напряжения силового трансформатора, ключевой блок и второй вычислитель, второй вход которого соединен с первым входом второго

1362590

4,5

$0 о os

43S 00

Фиг.1 вычислителя, выходом источника стабилизированного напряжения и с входом задатчика эквивалентного напряжения силового трансформатора, выход которого соединен с вторым входом ключевого блока, третий вход которого соединен с входом устройства, первый вход второго вычислителя соединен с вторым входом первого вычислителя, 05

04

ОЗ

02 а1

02 028 третий вход которого соединен с выходом узла установки уровня выпрямленного напряжения, второй выход понижающего трансформатора соединен со входом задатчика напряжения силового трансформатора, первый и второй входы фазовращателя соединены соответственно с выходами первого и второго вычислителей, 1362590

Puz. 2

Составитель В.Грибова

Техред Л.Сердюкова

Редактор Т.Парфенова

Корректор Г.Решетник

Тираж 970

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6339/10

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4