Устройство для дуговой полуавтоматической сварки

 

Изобретение относится к устройствам для полуавтоматической дуговой и ванной сварки и может быть использовано в оборудовании для шланговой подачи электродной проволоки. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет обеспечения токоограничения силового транзисторного ключа и электродвигателя. Устройство содержит механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем, подключенным к источнику питания сварочной дуги. Полевой транзистор соединен последовательно с силовым транзисторным ключом, управляющий вход которого соединен с выходом системы управления. Выходные клеммы интегрирующего звена соединены с входами порогового устройства, а входные - со стоком и истоком полевого транзистора. Формирователь задержки включен между входом системы управления и выходом порогового устройства. Между затвором и истоком полевого транзистора включен источник смещающего напряжения. Надежная работа силового транзисторного ключа обеспечивается ограничением его тока на уровне не более максимально допустимого. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H Aa TOPCÊOM,Ê CBM4EТЕЛ1 СТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2! ) 4478130/25-27 (22) 29.08.88 (46) 07.06.90. Бюл. № 21 (72) В. В. Нуйкин, В. М. Сурай, В. А. Рузанов, Ю. Е. Семенов, В. В. Рощин, А. H. Белоусов и В. А. Ефанов (53) 621.791.75 (088.8) (56) Полуавтомат ПШ 107, схема электрическая принципиальная, Киев, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к устройствам для полуавтоматической дуговой и ванной сварки и может быть использовано в оборудовании для шланговой подачи электродной проволоки. Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет обеспечения токоограничения силового

Изобретение относится к устройствам для полуавтоматической дуговой и ванной сварки и может быть использовано в оборудовании для шланговой подачи электродной проволоки.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для дуговой полуавтоматической сварки.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — структурная схема системы управления; на фиг. 3— график зависимости максимально допустимой импульсной мощности, рассеиваемой стоком, от длительности импульса; на фиг. 4 — график зависимости напряжения сток-исток полевого транзистора от тока стока; на фиг. 5 — временные диаграммы работы устройства.

„„SU„„1569130 транзисторного ключа и электродвигателя.

Устройство содержит механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем, подключенным к источнику питания сварочной дуги. Полевой транзистор соединен последовательно с силовым транзисторным ключом, управляющий вход которого сое- ° динен с выходом системы управления. Выходные клеммы интегрирующего звена соединены с входами порогового устройства, а входные — со стоком и истоком полевого транзистора. Формирователь задержки включен межд входом системы управления и выходом порогового устройства. Между затвором и истоком полевого транзистора включен источник смещающего напряжения. Надежная работа силового транзисторного ключа обеспечивается ограничением его тока на уровне не более максима 1bHo допустимого. 5 ил.

Устройство для дуговой полуавтоматической сварки содержит механизм подачи электродной проволоки 1 с электродвигателем 2, подключенный к источнику 3 питания сварочной дуги через последовательно сое диненные полевой транзистор 4 и силовой транзисторный ключ 5, управляющий вход которого соединен с выходом системы 6 управления. Интегрирующее звено 7, выходные клеммы которого соединены с входами порогового устройства 8, соединено входными клеммами со стоком и истоком полевого транзистора 4. При этом выход порогового устройства 8 через формирователь

9 задержки отпирания силового транзисторного ключа подключен к первому входу системы 6 управления, второй вход которой связан с электродвигателем 2. Между затво1569130

4 рийного режима и на Вх. 3 при нажатой кнопке «Пуск» присутствует сигнал высокого логического уровня), на выходе логического элемента 16 появляется сигнал и низкого логического уровня, который зао крывает силовой транзисторный ключ 5. При закрывании силового транзисторного ключа и 5 якорная обмотка электродвигателя 2 обесточивается и скорость подачи снижается.

1 Следовательно, напряжение на выходе !

О датчика 13 скорости уменьшается, на выходе

) порогового элемента 15 появляется сигнал н высокого логического уровня, который через и логический элемент 16 включает силовой транзисторный ключ 5.

3 ром и истоком полевого транзистора включен источ ник 10 смещающего напря жения.

Система 6 управления (фиг. 2), напри мер, может содержать дифференциальны усилитель 11, к первому входу которог подключен источник 12 опорного напряже ния, к второму входу — датчик 13 скорост через потенциометр 14 регулировки скорос ти. Выход дифференциального усилителя 1 через пороговый элемент 15 подключен к пер вому входу логического элемента (ЗИ

l6, к второму входу которого подключе выход формирователя 9 задержки. Трети вход логического элемента 16 связан с кноп кой «Пуск».

Устройство работает следующим образом.

В отсутствии аварийного режима в цепи электродвигателя 2 протекает номинальный ток У ., полевой транзистор 4 полностью открыт, так как тип полевого транзистора

ВЫбИРаЕтСЯ ИЗ УСЛОВИЯ .анан.атака)1«в.нон, И падение напряжения на нем от тока якоря электродвигателя 2, протекающего через него, м ного меньше величины порога срабатывания порогового устройства 8 (фиг. 5б).,В этом случае оно не срабатывает и HB его выходе как и на выходе формирователя 9 задвижки присутствует сигнал высокого логического уровня (фиг. 5 в,г).

С выхода формирователя 9 сигнал высокого логического уровня поступает на Вх. 2 логического элемента !6.

При нажатии кнопки «Г1уск» сигнал высокого логического уровня поступает на Вх. 3 логического элемента 16. Так как на Вх. 1 (напряжение, снимаемое с датчика !3 скорости в момент включения электродвигателя

2, равно нулю) и Вх. 2 (отсутствие аварийного режима характеризуется высоким логическим уровнем на выходе формирователя

9 задержки) в момент включения присутствуют тоже сигналы высокого логического уровня, то на выходе логического элемента 16 появляется сигнал высокого логического уровня, который открывает силовой транзисторный ключ 5. При этом электродвигатель 2 начинает работать и приводит в действие механизм подачи электродной проволоки 1.

Стабилизация скорости подачи, которая необходима для качественного сварного соединения, осуществляется с помощью обратной связи по скорости следующим образом., При достижении значения напряжения, снимаемого с потенциометра

14 регулировки скорости (пропорционального напряжению с выхода датчика 13 скорости), величины напряжения источника

12 опорного напряжения, на Вх. логического элемента 16 появляется сигнал низкого логического уровня. При этом, согласно таблице истинности для логического элемента ЗИ (на Вх. 2 в отсутствие аваВ аварийном режиме самым распространенным является включение электродвигателя 2, которое происходит при каждом нажатии кнопки «Пуск».

Механизм возникновения и актуальность

20 защиты от аварийного режима, обусловленного включением электродвигателя, объясняется тем, что существует широкая номенклатура электродвигателей с рабочим напряжением 24 — 27 В; напряжение на дуге в зависимости от режима сварки колеблется от 18 до 35 В и, применяя электродвигатель с более высоким рабочим напряжением, надо брать его с завышенной мощностью, а применяя, к примеру, электродвигатель с рабочим напряжением 12В, по30 вышаются требования к силовому транзисторному ключу, так как при неизменной мощности двигателя со снижением его рабочего напряжения растет величина номинального тока якоря. Такое значение тока может более, чем в 3 — 10 раз превосхо35 дить максимально допустимые значения тока коллектора современных транзисторов.

В устройстве надежная работа силового транзисторного ключа 5 обеспечивается ограничения его тока, так как превышение тока через него — самая распространенная

4О причина выхода ключа из строя, на уровне не более максимально допустимого. Включенный последовательно с силовь.м транзисторным ключом 5 полевой транзистор 4 в отсутствие аварийных режимов полностью

45 открыт, падение напряжения на нем от протекающего рабочего тока составл.яет единицы вольт. При возникновении аварийного режима ток электродвигателя 2 увеличивается и при достижении уровня

Jнан.стока полевой транзистор 4 переходит в режим насыщения, т.е. начинает закрываться. Значение тока, при котором происходит токоограничение, выбирается равным начальному току стока — для выходного напряжения источника 10 смещающего напряжения, равного нулю, Изменяя его выход55 ное напряжение, можно задавать различные значения тока ограничения. Таким образом, обеспечивается надежность работы силового транзисторного ключа 5. Но те1569130 перь возникает проблема надежной работы полевого транзистора 4. Так как в аварийном режиме полевой транзистор 4 находится в активном режиме, то на его стоке выделяется значительная мощность и время пребывания его в этом режиме ничем не ограничивается.

Из графика максимально допустимой импульсной мощности, рассеиваемой стоком полевого транзистора 4, от длительности импульса (фиг. 3), следует, что если измерять импульсную мощность, рассеиваемую стоком, и в соответствии с графиком через определенное время выключать полевой транзистор 4, то можно обеспечить надежность его работы. Из зависимости U,„от l (при

И-=const) полевого транзистора видно, что в режиме насыщения 1.т.=const, а, так как Рстока=1ст.X U,„, где 1ст =const, то, следовательно, мощность, рассеиваемая на стоке, пропорциональна напряжению сток-исток полевого транзистора (фиг. 4). Таким об5

20 разом, измеряя в аварийном режиме напряжение сток-исток, и в зависимости от

его величины (в соответствии с графиком на фиг. 3), формируя допустимую временную задержку выключения полевого транзистора 4, можно добиться того, чтобы полевой транзистор 4 не выходил из строя из-за превышения максимально допустимой импульсной мощности (фиг. 3) . Причем проще всего выключить полевой транзистор 4 с помощью силового транзистор- 30 ного ключа 5. Но при выключении последнего напряжение сток-исток становится

/ Э равным нулю, и на выходе порогового устройства 8 появляется высокий логический уровень, следовательно, силовой транзисторный ключ снова включается и, З5 если причина возникновения аварийного режима еще не исчезла, то происходит повторное токоограничение. Каждое отдельно взятое аварийное выключение не может вывести из строя полевой транзистор 4. Но, если они следуют одно за дру- 40 гим, то полевой транзистор 4 может выйти из строя по причине превышения максимально допустимой постоянной мощности рассеивания стока, так как при каждом аварийном выключении выделяется некоторая мощность на стоке полевого транзистора. Поэтому, формируя определенной величины задержку отпирания силового транзисторного ключа /задержки стока (фиг. 5) — максимально возможную паузу между двумя послеаварийными вы- 50 ключениями, которая выбирается из условия не превышения максимально допустимой мощности рассеивания стока полевого транзистора 4, можно добиться того, чтобы полевой транзистор 4 не выходил из строя по постоянной мощности, т.е. добиться надежной работы устройства для дуговой полуавтоматической сварки.

Рассматривают работу устройства в аварийном режиме по временным диаграммам (фиг. 5). Полагают выходное напряжение источника смещающего напряжения равным нулю, т.е. U.. =О. 3о момента времени начала аварийного режима 1ь Toh в якорной цепи электродвигателя 2 не превышает номинальный. В момент t значение тока превышает 1а., полевой транзистор 4 входит в насыщение и падение напряжения на нем U,„ðåçêî возрастает (фиг. 5а) . Интегрирующее звено 7 интегрирует U,„. В момент времени t. выходное напряжение интегрирующего звена 7 становится равным величине напряжения

U--p порогового устройства 8 и на его выходе появляется сигнал низкого логического уровня, который поступает на вход формирователя 9 задержки. При этом последний вырабатывает фиксированной длительности импульс / » =/6 †низкого логического уровня, который вырабатывает сигнал запрета работы силового транзисторного ключа

5 и через время выключения силовой транзисторный ключ 5 выключается, ток через полевой транзистор перестает протекать, напряжение U,„ñòàíîâèòñÿ равным нулю и на выходе интегрирующего звена 7 начинает уменьшаться. При уменьшении выходного напряжения интегрирующего звена 7 до уровня Unop в момент времени t4 пороговое устройство 8 вырабатывает сигнал высокого логического уровня. Так как импульс низкого логического уровня выходного напряжения формирователя 9 задержки в момент г4 еще не закончился, то силовой транзисторный ключ 5 не может включиться.

По окончании. выходного импульса формирователя 9 задержки в момент времени снимается запрет на работу силового транзисторного ключа 5 и он включается.

Появляется напряжение на якорной обмотке электродвигателя 2. Начинается подача электродной проволоки. При возникновении вторично аварийного режима все повторяется аналогично.

По сравнению с известным введение токоограничения в цепь электродвигателя обеспечивает повышение надежности работы сварочного полуавтомата за счет предотвращения выхода из строя силового транзисторного ключа и электродвигателя при аварийных режимах.

Формула изобретения

Устройство для дуговой полуавтоматической сварки, содержащее механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем, подключенным к источнику питания сварочной дуги через последовательно соединенные датчик аварийного режима и силовой транзисторный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом системы управления, и пороговое устройство, отличающееся тем, что, с целью повыше1569130

7 ния надежности работы, он снабжен интегрирующим звеном, выходные клеммы которого соединены с входом порогового устройства, управляемым источником смещающего напряжения и формирователем задержки отпирания силового транзисторного ключа, включенным между выходом порогового устройства и входом системы управления, а датчик аварийного режима выполнен на полевом транзисторе, сток и исток которого . соединен с входными клеммами интегрирующего звена, а между его затвором и истоком включен управляемый источник смещающего напряжения.

Рстка

ДОО

М0 бОО

О Ю 5Х ЮМ t,wc

Фиг.Я

Онпз.

cm.

Фиг. Ф

15б9130

g Usb(». порог

gcrnp.

Ьых

LP0PNLlО.

Лог,7

Лог.О

Составитель В. Пунинский

Редактор H. Бобкова Texpeд И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 1415 Тираж 558 Подписное

ВНИИ 11И Государственного когиитста по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскан наб., д. 45

11роизводстаенпо-издательский ко и бииат «Пат(нт», г. Ужгород, усь Гагарина, 10l