Регулятор сварочного тока

 

Изобретение относится к сварке, а именно к сварке плавлением на постоянном токе в автоматизированном электросварочном производстве. Цельповышение качества сварочных соединений за счет обеспечения стабильности сварочного процесса. Регулятор содержит источник постоянного тока, автономный инвертор тока, инвертор напряжения, два трансформатора и два выпрямителя, которые работают параллельно на сварочную нагрузку. Система управления регулятором содержит задающий генератор, распределитель импульсов, первый и второй счетчики импульсов, схему сравнения и последовательно соединенные ограничитель амплитудного значения переменного напряжения, дифференцирующую цепь, импульсный трансформатор и формирователь импульса. Напряжение на выходе автономного инвертора тока отстает по фазе от тока инвертора тока на различные углы при различной нагрузке. -Напряжение на выходе инвертора напряжения отстает от тока на один и тот же угол при различных нагрузках. За счет применения системы управления, содержащей два счетчика импульсов, обеспечивается измерение угла сдвига между напряжением и током в инверторе тока и введение угла запаздывания включения тиристоров инвертора напряжения на такой же угол. Это обеспечивает эквивалентную многофазную выпрямительную схему из двух выпрямителей и значительное уменьшение пульсаций сварочного тока. 2 ил. о О1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 В 23 К 9/00, 9/10

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГНКТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ",-

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4269702/3 1-27 (22) 29.06.87 (46) 30. 12.88. Бюл. 48 (7i) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) Г.Л.Бенедиктов, А.В.Калмык и Н.И. Лошкарева (53) 62 1.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1296337, кл. В 23 К 9/00, 1985. (54) РКГУЛЯТОР СВАРОЧНОГО ТОКА (57) Изобретение относится к сварке, а именно к сварке плавлением на постоянном токе в автоматизированном электросварочном производстве. Цельповышение качества сварочных соединений за счет обеспечения стабильности сварочного процесса. Регулятор содержит источник постоянного тока, автономный инвертор тока, инвертор напряжения, два трансформатора .и два выпрямителя, которые работают параллельно на сварочную нагрузку.

Система управления регулятором со„„SU„„3447590 А1 держит задающий генератор, распределитель импульсов, первый и второй счетчики импульсов, схему сравнения и последовательно соединенные ограничитель амплитудного значения переменного напряжения, дифференцирующую цепь, импульсный трансформатор и формирователь импульса. Напряжение на выходе автономного инвертора тока отстает по фазе от тока инвертора тока на различные углы при различной нагрузке. Напряжение на выходе инвертора напряжения отстает от тока на один и тот же угол при различных нагрузках. За счет применения системы управления, содержащей два счетчика импульсов, обеспечивается измерение угла сдвига между напряжением и током в инверторе тока и введение угла запаздывания включения тиристоров инвертора напряжения на такой же угол. Это обеспечивает эквивалентную многофазную выпрямительную схему из двух выпрямителей и значительное уменьшение пульсаций сварочного тока. 2 ил.

1447590

11зобретение относится к сварке и предназначено для сварки плавлением на постоянном токе и может использоваться в автоматизированном электросварочном производстве.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений за счет обеспечения стабильности сварочного процесса. 10

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема регулятора сварочного тока; на фиг.2 — диаграмMbl MI HîâåHHûõ значений напряжений и токов на основных элементах регулятора.

Устройство содержит источник постоянного тока 1, положительный вывод которого соединен с положительным выводом постоянного тока инверт-ра 20 тока 2. Выводы переменного тока инвертора тока 2 подключены к первичной обмотке трансформатора 3. К вторичной обмотке первого трансформатора 3 через реактор 4 подключен вы- 25 прямитель 5. Положительный вывод инвертора напряжения 6 подключен к отрицательному выводу инвертора тока 2.

К объединенным выводам инверторов подключен конденсатор 7» 30 ный вывод инвертора напряжения 6 соединен с отрицательным выводом источника постоянного тока 1 и выводом конденсатора 7. Выводы переменного тока инвертора напряжения 6 соединены с первичной обмоткой второго трансформатора 8, вторичная обмотка которого соединена с входными выводами переменного тока второго выпрямителя 9. Положительный вывод выпрямителя 40

5 соединен с положительным выводом второго выпрямителя 9 и подключен к первому выводу регулятора 10. Отрицательный вывод выпрямителя 5 соединен с отрицательным выводом второго выпрямителя 9 и подключен к второму выводу регулятора 11. К выводам регулятора 10 и 11 подключена сварочная нагрузка 12. Система управления содержит задающий генератор 13, распределитель импульсов 14, первый счет50 чик импульсов 15, второй счетчик импульсов 16 и схему сравнения 17. Ограничитель амплитуды переменного напряжения 18 подсоединен к вторичной

55 обмотк:: первого трансформатора 3.

Выход ограничителя 18 соединен через дифференцирующую цепь 19 с первичной обмоткой импульсного трансформатора

20. Выход импульсного трансформатора

20 соединен с формирователем импульса 21, который соединен с вторым входом первого счетчика 15. На диаграммах мгновенных значений фиг.2 обозначены напряжение 22 задающего генератора, напряжение 23 на первом выходе распределителя импульсов, напряжение 24 на втором выходе распределителя импульсов, ток 25 первого тиристора инвертора тока, напряжение 26 на выходе инвертора тока, напряжение

27 на выходе ограничителя, напряжение

28 на выходе дифференцирующей цепи, напряжение 29 на выходе импульсного трансформатора, напряжение 30 на выходе формирователя импульсов, напряжение 31 на первом счетчике, напряжение 32 на втором счетчике, напряжение 33 на выходе схемы сравнения, ток

34 первого тиристора инвертора напряжения, напряжение 35 на выходе инвертора напряжения, напряжение 36 на— выходе регулятора.

Регулятор сварочного тока работает следуюшпм образом.

В режиь.е холостого хода инвертор тока 2 и инвертор напряжения 6 имеют различные входные сопротивления.Входное сопротивление инвертора тока 2 имеет малое значение.Оно определяется уравнением

R =a xã (х У„, +1 где х — реактивное сопротивление с коммутирующего конденсатора инвертора тока;

R„ — сопротивление, определяемое потерями в конденсаторе и трансформаторе; а — коэффициент, определяемый схемой инвертора.

IIpv R„-эх сопротивление инвертора тока равно О. Сопротивление инвертора напряжения 6 имеет большое значение. Оно определяется большими сопротивлениями потерь холостого хода. В этом режиме напряжение источника постоянного тока 1 практически полностью приложено к инвертору напряжения 6. Напряжение на сварочной нагрузке 12 в режиме холостого хода определяется коэффициентом трансформации второго трансформатора

8 и значением напряжения источника питания 1. При появлении нагрузочного тока в цепи сварочной нагрузки 12 увеличивается ток Id в цепи посто3 14 янного тока инвертора напряжения 6 и инвертора тока 2. С уменьшением сопротивления сварочной нагрузки и увеличением тока Id увеличивается падение напряжения на входном сопротивлении К„,инветора тока 2 и увели" .1: чивается напряжение на трансформаторе 3 и выпрямителе 5. При критическом значении сопротивления сварочной нагрузки напряжения на выпрямителе

5 будет равно напряжению на выпрямителе 9. Вентили выпрямителя 5 будут проводить ток. Инвертор тока 2 перейдет в нагрузочный режим. С увеличением тока в цепи переменного тока инвертора 2 входное сопротивление его увеличивается. Увеличивается напряжение на выводах постоянного тока инвертора тока 2 и уменьшается значение напряжения на выводах постоянного тока инвертора напряжения 6, что приводит к уменьшению напряжения на выводах выпрямителя 9. Нагрузка на инвертор напряжения 6 уменьшается и увеличивается значение загрузки инвертора тока 2.

В рабочем режиме мощности, передаваемые из цепи постоянного тока инвертором тока 2 и инвертором напряжения 6, близки по значениям. При одинаковых мощностях в рабочих режимах равномерно загружаются трансформаторы, тиристоры и вентили всего регулятора. Конденсатор 7, подключенный к выводам постоянного тока инвертора напряжения 6, необходим для согласования условий работы инвертора тока 2 и инвертора напряжения 6.Ток инвертора тока 2 имеет непрерывный характер, а ток инвертора напряжения 6 содержит переменную составляющую. Изменение значения сопротивления сварочной нагрузки 12 в рабочих режимах приводит к изменениям загрузки инвертора тока 2 (В) и угла сдвига между напряжением и током нагрузки (q). Это приводит к изменению угла между напряжением и током в инверторе тока (P) в соответствии с выражением

cosP P

Следовательно, значительное изменение значений сварочного сопротивления приводит к изменению угла и изменению времени от момента переключения тиристоров инверторов тока

47590

55 до момента изменения знака напряжения на выходе инвертора тока 2 (t вы к фиг.2 кривые 25, 26). Для стабилизации формы напряжения на выходных выводах регулятора 1011 необходимо изменение времени t „„ компенсировать изменением момента переключения тиристоров инвертора напряжения. Для этого тактовые импульсы от эадающего генератора 13 подаются на распределитель импульсов 14 и счетчики

15 и 16. Импульсы управления с распределителя импульсов 14 поочередно с равными интервалами подаются на запуск счетчиков 15 и 16 (диаграммы

23 и 24). Одновременно импульс 23 подается на переключение тиристоров инвертора тока 2. Диаграмма 25 тока тиристора инвертора тока 2 показывает, что полуволна тока опережает полуволну напряжения 26 на время t 8,„„ .

Диаграмма 27 показывает вид кривой на выходе ограничителя напряжения

18, а 28 - на выходе дифференцирующей цепи 19. Импульс напряжения 29 имеет место на выходе трансформатора 20. Формирователь импульса 21 обес. печивает формирование импульса 30, который необходим для останова счета тактовых импульсов от генератора

13 счетчиком 15. Диаграмма 31 показывает количество импульсов на счетчике 15 за время „,„„ . Начало счета тактовых импульсов счетчиком 16 определяется пусковым импульсом 24.При равенстве импульсов на счетчиках 15 и 16 срабатывает схема сравнения 17 (импульс 33), который определяет момент включения тиристора инвертора напряжения (диаграмма 34) и момент перехода напряжения через нулевое значение (диаграмма 35). Напряжение на выводах регулятора 10-11 определится напряжениями 26 и 35 с учетом их выпрямления (диаграмма 36).

Таким образом, в режимах с большим сопротивлением нагрузки нагрузочная характеристика регулятора имеет жесткую характеристику, а в рабочих рекимах с малыми значениями сопротивления сварочной нагрузки вольт-амперная xa" рактеристика — крутопадающая.

По сравнению с известным в предложенном регуляторе на рабочих режимах напряжение имеет малые пульсации за счет введения сдвига момента включения тиристоров инвертора напряжения на интервал, равный времени

1447590 между моментом включения тиристоров инвертора тока и моментом изменения знака напряжения на выходе инвертора,. тока.

Экспериментальная проверка показала, что применение предлагаемого регулятора сварочного тока позволяет в 2-3 раза уменьшить потери в регуляторе по сравнению с известным за счет улучшения формы выходного напряжения. Стабилизация сварочного процесса обеспечивается с высокой точностью без применения дополнительных сглаживающих устройств. формула и з о б р е т е н и я

Регулятор сварочного тока, содержащий источник постоянного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом автономного инвертора тока, выводы переменного тока которого через первый трансформатор и реактор подсоединены к входу переменного тока первого выпрямителя, систему управления, конденсатор и последовательно соединенные инвертор напряжения, второй трансформатор и второй выпрямитель, при этом отрицательный выход последнего соединен с первым выходом регулятора и с отрицательным выходом первого выпрями теля, положительный выход которого соединен с вторым выходом регулятора и с положительным выходом второго выпрямителя, отрицательный вывод источника постоянного тока соединен с обкладкой конденсатора и отрицательным выводом инвертора напряжения, положительный вывод которого соединен с другой обкладкой конденсатора и отрицательным выводом автономного инвертора тока, о т л и— чающий с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений за счет обеспечения стабильнос10 ти сварочного процесса, система управления содержит задающий генератор, распределитель импульсов, первый и второй счетчики импульсов, схему сравнения и последовательно

15 соединенные ограничитель амплитудного значения переменного напряжения, дифференцирующую цепь, импульсный трансформатор и формирователь импульса, при этом ограничитель ам2о, плитудного значения переменного напряжения соединен с выводом первого трансформатора, а выход задающего генератора соединен с входом рас-. пределителя импульсов и счетными

25 входами первого и второго счетчиков импульсов, первый выход распределителя импульсов соединен с управляющим входом инвертора тока и первым установочным входом первого счетчи39 ка, а второй выход распределителя и пульсов соединен с установочным входом второго счетчика, выход формирователя импульсов соединен с вторым установочным входом первого счетчика, при этом выходы первого и второго счетчиков импульсов соединены с первым и вторым входами схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом инвертора напряже40 ния

1447590

Составитель В.Пучинский

Редактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор М.Васильева

Заказ 6788/15 Тираж 922 Подписное

ВНИИИ! iосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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