Универсальный источник питания для дуговой сварки

 

Изобретение относится к сварочной технике и предназначено для дуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродом. Цель - расширение технологических возможностей. Устройство содержит управляемый преобразователь энергии, датчики тока и напряжения с регулируемыми коэффициентами передачи . Блок формирования управляющего сигнала содержит , первый и второй узлы регулирования передаточных коэффициентов , коммутатор с двумя входами и двумя выходами и сумматор - усилитель с четьфьмя входами. Блок формирования управляющего сигнала позволяет плавно или скачкообразно разворачивать внешнюК) статическую вольт-амперную характеристику на угол до ±90 относительно ее первоначального положения. Устройство позволяет получить различные универсальные характеристики источника питания путем ее поворота относительно заранее выбранной точки. 1 з,р. ф-лы, 3 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 В 23 К 9/00

4 Ф- (1

< Ф !, йГРЯЕ :

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4196726/31-27 (22) 17.02.87 (46) 15.09.88. Бюл. И - 34 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Н.Г. Синельников, С.Н. Коблов, А.И. Ванин, П,П. Огаджанов, Г.П. Фетисов и В.М. Страхов (53) 621.791.65.03(088.8) (56) Выложенная заявка Японии

У 58-128273, кл. В 23 К 9/06, 30 ° 07.83. (54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к сварочной технике и предназначено для дуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродом. Цель — расширение технологических возможностей. Устройство

„„SU„„1423313 A1 содержит управляемый преобразователь энергии, датчики тока и напряжения с регулируемыми коэффициентами передачи. Блок формирования управляющего сигнала содержит, первый и второй узлы рег;лирования передаточных коэффициентов, коммутатор с двумя входами и двумя выходами и сумматор— усилитель с четырьмя входами. Блок формирования управляющего сигнала позволяет плавно или скачкообразно разворачивать внешнюю статическую вольт-амперную характеристику на о угол до +90 относительно ее перво- начального положения. Устройство позволяет получить различные универсальные характеристики источника питания путем ее поворота относительно заранее выбранной точки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1423313

Изобретение относится к сварочной технике и предназначено для дуговой сварки плавящимся или неплавящимся электродом.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей оборудования и повышение качества сварного. соединения за счет предварительного установления перед сваркой д 4 любого (отрицательного О

) 00

Я П

BI нулевого = О или положительного дПп о > — О) наклона выходной статичесдТ

15 кой вольтамперной характеристики источника питания электрической дуги„ а также регулирования процесса сварки путем плавного или скачкообразного поворота этой характеристики на угол

0 до +90 относительно ее первоначального положения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого универсального источника питания для дуговой сварки; )5 на фиг. 2 — внешние статические ( вольтамперные характеристики источни ка питания, на фиг ° 3 — схема управ ления от ЗВМ.

Универсальный источник питания для дуговой сварки содержит управляемый преобразователь 1 энергии, датчики тока 2 и напряжения 3, выходные клеммы 4, блок 5 формирования управляюще го сигнала, усилитель 6 рассогласова ния с тремя входами 7, 8 и 9, задат:чик 10, блок 11 ограничения максималь ного тока, диоды 12 и 13, одноимен ные выводы которых подключены к входу блока 5 формирования управляющего сиг40 нала и по одному выводу — к выходам усилителя 6 рассогласования и блока 11 ограничения максимального тока, при этои выход управляемого преобразователя 1 энергии и вход датчика 2 тока

45 соединены последовательно и подключены к выходным клеммам 4, параллельно которым подключен вход датчика 3 напряжения, выходы задатчика 10 датчиков тока 2 и напряжения 3 соединены соответственно с первым 7, вторыи

8 и третьим 9 входами усилителя 6 рассогласования, выход блока 5 формирования управляющего сигнала соединен с управляющим входом управляемого преобразователя 1 энергии„ а вход 55 блока 11 ограничения максимального тока подключен к выходу датчика 2 тока.

Кроме того, усилитель рассогласования содержит первый 14 и второй 15 узлы регулирования передаточных коэффициентов, коммутатор 16 с двумя входами и двумя выходаии, сумматорусилитель 17 с четырьмя входами. Вход первого узла регулирования передаточного коэффициента 14 является первым

7, а входы коммутатора 16 — вторым 8 и третьим 9 входами усилителя 6 рассогласования, выходом которого является выход сумматора-усилителя 17.

Один выход коммутатора 16 соединен с входом второго узла 15 регулирования передаточного коэффициента, а другой выход — с отдельным входои сумматора-усилителя 17, остальные входы которого подключены по одному к входу первого 14 и выходам первого

14 и второго 15 узлов регулирования передаточных коэффициентов, причем узлы 14 и 15 регулирования выполнены с одинаковыми, регулируемыми по абсолютнои величине и знаку значениями передаточных коэффициентов, Выходной сигнал задатчика 10 противоположен по полярности выходным сигналаи датчиков тока 2 и напряжения 3.

Потенциометр, регулирующий коэффициент усиления напряжения задатчика подключен точкой 18 к входу усилителя, регулируемое напряжение снимается с точки 19, а точка 20 подключена к нулевой шине питания.

Потенциометр в блоке 15 точкой 21 подключен к входу усилителя, регулируемое напряжение снимается с точки

22, а точка 23 подключена к нулевой шине питания.

Внешние статические вольтамперные характеристики источника на фиг, 2 изображены с участком естественной характеристики 24, с участком ограничения максимального тока 25. Семейство характеристик при сварке вольфрамовыи электродом в инертных газах малоамперной дуги (коммутатор 16 в положении, показанном на фиг, 1) содержит: характеристику 26 для коэффициента передачи сигналов первого и второго узла регулирования, находящегося в пределах 0 « (Kl характеристику ?7 для К О; характеристику 28 @сикс

Семейство характеристик при сварке плавящимся электродом в защитных газах (коммутатор 16 в положении обратном, показанном на фиг. 1) содергде m u n — - масштабные коэффициенты суммирования, причем m = п/К,/ макс К„ „, — заданная максимальная абсолютная величина коэффициента К.

Комплексный сигнал обратной связи по току и напряжению U« в зависимости от положения коммутатора 16 определяется как сумма сигнала U с выхода датчика 2 тока с сигналом

U,„ с выхода датчика 3 напряжения, умноженным на коэффициент передачи

Кь. второго узла регулирования, который конструктивно выполнен аналогич45 но первому и регулируется одновременно с ним в тех же пределах. При положении коммутатора 16, показанном на фиг. 1, комплексный сигнал обратной связи равен

При переключении коммутатора 16 в другое положение

1

Носк ш11асн + К Пост (3) з

142331 жит: характеристику 29 для Ос К fKf маД характеристику 30 для К = 0; характеристику 31 для — IKleog К О.

Устройство работает следующим образом.

Управляемый преобразователь 1 энергии преобразует энергию сети в сварочное напряжение и ток, питающий электрическую дугу, величины которых зависят от сигнала управления, подаваемого с блока 5 формирования управляющего сигнала на управляющий вход преобразователя 1 энергии.

На вход блока 5 формирования управ-15 ляющего сигнала с выхода усилителя 6 рассогласования подается сигнал разности скорректированного сигнала задатчика 10 и комплексного сигнала обратной связи по току и напряжению.

Скорректированный сигнал задатчи( ка Б является суммой собственно выходного сигнала задатчика 10 с этим же сигналом, но умноженным на коэффициент передачи К первого узла 14 регу-25 лирования, который регулируется в пределах от отрицательного значения до равного ему по абсолютной величине положительного значения, например, от

-1 до +1. Таким образом, 30

Uç шЦз + пК1Uç (1) Разность комплексного сигнала обратной связи и скорректированного сигнала задатчика формируется в сумматоре-усилителе 17 за счет того,что выходной сигнал задатчика 10 противоположен по полярности выходным сигналам датчиков тока 2 и напряжения 3.

Источник питания содержит систему автоматического регулирования, которая стремится уменьшить до нуля рассогласование, при этом справедливо выражение

I о ск (4) Тогда при положении коммутатора, показанном на фиг,1 пЛ3з +пК, U>= тпрр„ + nK U«„; К =K,(5) После преобразования имеем

fKf..„,+К „К (("3 (кт "о

При переключении коммутатора в другое положение

Б 0 0 (7) (Kf макс IК(макс Г Puç(IKI „,+К) iKl„..„,I () После переключения коммутатора 16 в другое положение (((- ) (( р 1К макс

Графическим решением уравнений (8) и (9) относительно И и Т. является прямая в координатах U и .I. При неизменных параметрах aC Pr u U и варьировании значения коэффициента К в пределах от lK)Ä„сдо - К!„,си после

Производя почленное умножение выражений (6) и (7) на передаточный коэффициент са, связывающий величину, приращения выходного напряжения источника питания и величину приращения напряжения сигнала обратной связи по напряжению, а также на передаточный коэффициент P, связывающий величину приращения сварочного тока источника питания I и величину приращения напряжения сигнала обратной связи по току, получим выражение для выходной статической характеристики источника питания при положении коммутатора 16, показанном на фиг, 1, 1ч23313 переключения коммутатора 16 от .-(K!

" >a>ic до (К(„ прямая будет поворачиватьо ся на угол 180 вокруг точки с коор динатами 1 = P U > и 0 =- о U „., причем полученная в реальном ис-о;нике питания выходная статическая характеристика будет ограничена "сверху" так называемой естественно. л характеристикой, т,„е, выходной характеристикой данного источника без обратных связей, » н а справа — характеристикой,,- формируемой блоком 11 ограничен>ля максимального тока.

Кроме того„ регулируя величину сигнала задатчика П» можно осуществлять параллельный перенос характеристики, а изменяя передаточные коэффициенты

î! и (, задавать перед сваркои и >лз-менять в процессе сварки координаты центра вращения характеристики, Однако следует заметить, что изменяя коэффициент Р необходимо с целью сохганения неизменным максю апьно допус=. тимог о тока, подстраивать блок 11„

Если зто по каким-либо соображениям не желательно, то вход блока orраничения максимального тока следует подключить к дополнительному вьгкоцу датчика тока.,í- показан,. для кото-.

> чп рого коэффициент (3 остается -1еизменным.

B. неко-..орых случаях целесообразi о, применять упрощенный вариант исто ни( кя питяния для дугОвой сварки> в кОтО"

РОМ ОТСУТ- > ВУЕТ ПЕРВЫЙ УЗЕЛ: «iГУЛИРО--:" вания передаточного коэффициента. В этом случае сигнал Dc с согласования является разностью коплексного сиг-( нала обратной связи и соб=твенно сиг40 нала задатчика, При этом центры врашения .характеристик; будут лежать в точках с координатами П = О,, Х = 9 Бз при положении коммутатора 16, показанном на фиг., 1„или U =:! П.„,- Х =- О

Д нри другом положеHvii коммутатора 16Выходные вольтамперные статические характеристики такого источника будут описываться формулами. управление >-.Яряктеристикям пред -лягя > Ior o 1 точника читан&>>з целесооо рязно Ос /ществлять автоматически в соответствии с заданHOI программо>й,, по командам от 3BN в особенности при сварке роботом, При включении универсального источника питания перед возбуждением дуги путем регулирования блоков 2, 3, 10, 1ч, 15 и 16 устанавливают выходную характеристику, оптимальную для возбуждения дуги, Возбуждают дугу осциллятором (»e показан) или коротким замыканием электродов, После воз буждения дуги, вручную или автоматически по сигналам от ЭВМ устанавливают выходную характеристику источника, необходимую для конкретного технологического процесса.

Например, при сварке плавящимся электродом после возбуждения дуги устанавливае ся падающая вольтамперная характеристика источника питания, а при падении напряжения дуги ниже определенного уровня автоматически осуществляется переход от падающей характеристики к пологопадающей что устраняет примерзание электрода. В конце сварочного цикла осуществляют переход к другой характеристике, оптимально.л для окончания процесса, например, при сварке роботами -- к возрастающей, Универсальный источник питания для дуговой сварки может быть выпол:I =>H как для сварки постоянным током, так и пульсирующим или переменным током.

Источник позволяет плавь.о или стугенчато устанавливать требуемый коэффициент наклона характеристики возрастающей, падающей для компенсации возмущений или TIo длине дуги, HJIH вследствие неравномерности отвода тепла при сварке тонколистовых конструкций, повысить устойчивость системы автоматического регулирования выходных параметров источника, создать регулируемый положительный наклон статических вольтамнерных характеристик источника питания, цуги при сварке главящимся электродом для эффективного саморегулирования процесса сварки или для устранения в конце сварочного цикла закристаллизовавшейся капли металла на конце сварочного электрода. о р и у л а и 3 о б р е е н и я

1, Универсальный источник питания ,цля дуговой сварки,, содержащий управ1423313 ляемый преобразователь энергии, дат-. чики тока и напряжения, эадатчик, усилитель рассогласования и блок формирования управляющего сигнала о т—

У

5 личающийся тем, что, с целью расширения технологических воэможностей, в него дополнительно введены коммутатор, содержащий два входа и два выхода, сумматор-усилитель с четырьмя входами и одним выходом, причем усилитель рассогласования выполнен содержащим первый и второй узлы с регулируемыми передаточными коэффициентами, первый и второй входы коммутатора соединены соответственно с датчиками тока и напряжения, входы сумматора-усилителя соединены соответственно с первым из выходов коммутатора, выходом задатчика и выходами первого и второго узлов усилителя рассогласования, входы которых подсоединены соответственно к выходу эадатчика и второму выходу коммутатора, выход сумматора-усилителя соединен с входом блока формирования управляющего сигнала, причем узлы усилителя рассогласования выполнены с одинаковыми регулируемыми по абсолютной величине и знаку значениями передаточных коэффициентов, 2. Источник питания по п,1, о т— л и ч а ю шийся тем, что датчики тока и напряжения выполнены с регулируемыми передаточными коэффициентами.

14233t3 = 65" и @ У

2z Уг зг Jæð.

ffcru om ЯУМ

Ell

zz

Ф/ГГ 3

Составитель В. Бродягин

Техред N.Ходанич Корректор С, Шекмар

Редактор 10. Середа

Тираж 922 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4473/1б

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