Способ управления источником сварочного тока
Сущность изобретения: спЬсоб основан на кбятролё наличия и величины сварочного тока и напряжения сёарочной цепи и налряжейия на входнйх Цепях йнвертора/задер- Ж Кй йа за Д а н н ы и отр е збк в рем е н и . ...: - v. ; /- Л ;;/- преобразования в момент возбуждения дуги и ripn пёрё падах нйпр я ейия на вхЪдных цепях мнбёрторй й:б птймиза ии перёхйдн рго процесса1 изменения сварЬч ного токе И напряжения контактной сети после их .вбсстановления;- Для повышения надежности сварочнь.1х преобразователей и безопасности их обслужИва ния кр;нтр лиру|Ьт ёлйчиг ну сварочного тока первичной цепи трансформатора, сигнал й.р величине тока сварочной и первичной цепей тран сформатора нормируют1 и вкшЬчаЪЗ ест ре чво-пбследовательно, задают величину их рассбгласбвания, в момент превьниений рассогласования Над его заданным значением формируют управляющий сигнал, подают его в узлЫ искусственной коммутации инвертора и п рйостзнавли ва(6т прёобразр- . вамие. з ил. .-. : ; :..-: . tA С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР PM, g г. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г р- инвертора и приостанавливают преобразо- . и вание. 3 ил. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е (21) 4935426/07 (22) 12.05:91 (46) 07;01.93. Бюл. ¹ 1 (71) Йаучно-производственное объединение самоходной горной техники "Криворожрудмаш" .," (72) lQ.Ñ.Ðåìõý, Н,И.Джура, О.M.ÃàëüöåB и Н,И. Ганочен ко (56) Патент ФРГ N .3247523, кл. В 23 К 9/09, 1984. Авторское свидетельство. СССР M 1744780, кл. Н 02 M 7/48, 1989. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКОМ СВАРОЧНОГО ТОКА (57) Сущнбсть изобретения: способ основан на контроле наличия и величины сварочного тока и напряжения сварочной цепи и напряжения на входйых цепях инвертора,-заде жки на заданный отрезок времен Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления процессом сварки прй электроснабжении дугового промежутка через трансформаторный ис. точйик тока от однофазного инвертора и шахтной контактной сети постоянного тока, включая сети с циклично.ым прерыванием цепи н агрузкй. Цель изобретения — повышение надежности, На фиг.1 изображена блок- схема транс форматорного источника сваро ного тока; на фиг.2 — диаграмма токов и напряжений источнйка; на фиг.З вЂ” реальная о :цилограмма уровней напряженйя рудничной контактной сети. Блок-схема содержит одно<разный инвертор 1 с импульсными методами регулирбвания и искусственной коммутацией „„ЯЦ„„1786622 А1 ,2 преобразования в момент возбуждения дуги и при перепадах напряЖения на входных цепях инвертора и оптимизации переходного процесса" изменения "сварочного тока .и напряжения контактной сети после их восстановления;. Для повышения надежности сварочных преобразователей и безопасности их обслуживания контргблиругют"велйчи.ну сварочного тока первичной цепи трансформатора, сигналы о величине:тока сварочной и пегрвичной цепей трансформатора нгормируют и включают" вст Жчно -последовательно, задают "величину их рассогласования, в момент превышений раСсогласовайия над его заданным значе- нием формируют управляющий сигнал, подают его в узлы искусственной коммутации осйовных тиристоров, нагруженный сва роч ным трансформатором 2, в первичной и вторичной цепях которого включены датчики тока — соответственно 3 и4. На входе:инвер-, 0© тора 1 включен фильтр 5, содержащий кон- О денсатор 6 и соленоид 7. Последний ОЬ ограничивает"величйну зарядного тохка кон - щ денсатора 6 и развитйе авариййых токов в злемейтах инвертора 1. Кроме того, часть соленоида 7 охвачена кондейсатогром 8 —. чем достигается придание фильтру 5 режекторных свойств на частотах связи. осуществляемой по контактному и роводу. Последнее исключает помеховоздействие, инвертора 1, при его работе, на средства высокочастотной связи. От контактной сети инвертор отделен вентилем 9, контроль напряжения в питающей (контактной) сети, на конденсаторе 6 и на выходе трансформато-. 1786622 прерываниях. Длительность указанных пе- му пути, автоматический выключатель, конрерывов оТ 2-3-мс до 1-5 с. Датчик 11 осу- - тактор, источник оперативных напряжений ществляет контроль снижения напряжения 10 для электроснабжения элементов управлейэ конденсаторе 6 в упомянутые перерывы;: ния тиристорами инвертора — (позиции на Контроль напряжения на элементе 6 вступа- блок- схеме не отражены), ет в логическое действие после снижения Способ управления трансформаторным величины найряжения заряда до уровня, источником- сварочного тока осуществляют при котором наступает неустойчивая работа койвертора 1. Датчик 12 осуществляет контроль на15 следующим образом, При подаче напря>кения контактной сети и оперативных напряжений на элементы блок-схемы происходят заряд конденсатора пряжения в сварочной цепи при отсутствии 6 до уровня напряжения сети; конденсаторов 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50 — до уровня тока нагрузки. Выходные цепи датчиков 10 и 11 вклю20 чены на вход элемента 13 ИЛИ, выход котополовины указанного напряжения и появление на выходе датчика 10 единичного сигнарого через элемент выдер>кки времени.14 включена вход системы 15 управления йнвертором 1. B свою очередь система 15 со;. ла, по истечении времени заряда конденсатора 6 до заданного значения надержит задающий блок 16""каналы йря>кения на выходе датчика 11 появляется управления 17 и 18 соответственно управления коммутирующими и основными тириединичный сигнал. Сигналы датчиков 10 и 11 поступают на вход элемента 13 ИЛИ, при сторами инвертора 1.-.,:...,... этом сигналы датчика нэпря>кения 10 во Выходные цепи датчиков 3 и 4 включевремени первичен. Последний сигнал, поны на вход элемента 19 сравнения, выход30 ступая на вход элемента 13 и далее на вход элемента 14 выдер>кки времени, логическойэя- цепь которого включена на управляющие цепи каналов управления 17 го действия на элементы 1 и 15 не произвои 18. Кроме того, выходные цепи датчиков 4 дит, Указанное ограничивается уставкой и 12 включены на вход задающего блока 16 времени элемента 14, величина которой системы 15 управления, à его выходные це- 35 превышает время полного заряда конденсаторэ 6 входного фильтра 5. В свою очередь уставка срабатывания пи соответственно включены на входы каналов 17 и 18. В свою очередь, инвертор 1 содержит датчика напря>кения 11 определяется велиосновные 20-23 и коммутирующие 24-27 чиной минимального напряжения на элетиристоры, конденсаторы 28, 29 и соленои- 40 ды 30, 31 узлов искусствейной коммутации, ментах ин верта ра 1; и ри котором достигается сохранение его потребительвозвратные вентили 32 — 35, включенные НЫХ СВОЙСТВ При этом возможны следующие реживстречно-параллельно основным тиристорам. Все тиристоры инвертора охвачены RC-цепями: 36-37, 38 — 39, 40-41, 42-43, 44— 45, 46-47, 48-49 и 50-51. 45 мы работы. Режим холостого хода, когда сварочная 50 55 фазные по знаку сигналы датчиков 3 и 4; U >g — сигнал элемента сравнения 19; t — параметр времени, сварочной цепи единичным сигналом датчика 12 подается команда на осуществление защитного отключения. ра 2 контролируется датчиками напряжения, соответственно 10, 11 и 12, При этом датчик 10 реагирует нэ перерывы напряже. ния в контактной сети, например, возникающие по цепи минуса — в рельсовом пути из-з а нарушения к онтактов на стыках р ельсов, а так>ке при упомянутых цикличных Нэ диаграмме(фиг.2) представлены: U 1786622 10 20 ЗО 50 Напряжение Uz< получают за счет кратковременного открытия коммутирующих тиристоров сигналами 017, поступающими с канала 17 в соответствии с управляющим воздействием задающего блока 16, и протекания зарядных токов конденсаторов RCцепей и узлов искусственной коммутации, Например, при поступлении управляющего сигнала 0п-< на коммутирующий тиристор 24 в цепях: "+" — 9 — 7 — ЗΠ— 24 — 29 — 2 — 3 — 39 — 38 : — "-" и "+" -9 — 7 — 30 — 24 — 47 — 46-31 — "-" протека./ ют зарядные токи. В результате к первичной обмотке трансформатора 2 прикладывается импульс экспоненциально изменяющегося напря>кения, а на его вторичной обмотке формируется ограниченное напряжение 0гх-<. При поступлении в эту же половину периода импульса управления 0п-г на тиристор 26 аналогично образуются цепи: "+"— 9-7-30-26-28-3-2-43-42 — "-" "+" — 9 — 7 — 3Ов 26 — 51 — 50-31 — "-" и формируется нап ря >кение 0гх-г. При смене половины периода, т.е. смене знака формируемого ограниченного напряжения управляющие сигналы Оп-з и 0п-< поочередного поступают на тиристоры 25 и 27 — образуются аналогичные цепи и на выходе трансформатора 2 формируется напряжение 0гх-3 и 0гх-<. При следующей смене знака формируемого напряжения на выходе инвертора 1, соответствующего режиму холостого хода, процессы связанные с сигналами 017-1, 017-г повторяются. Режим нагрузки источника сварочного тока, Указанный режим наступает после замыкания сварочной цепи. При этом здесь также необходимо выделить два падре>кима, первый — когда имеет место цикличное или случайное прерывание питающего йапря>кения; второй — когда величина питающего напряжения изменяется скачкообразно в сторону превышения номинального уровня. После замыкайия сварочной цепи на дуговой промежуток, датчик тока 4 в момент формирования, например, импульса напряжения 0гх-< сформирует единичный сигнал, Последний поступит на блок 16 и в момент близкий к 90 эл„ деблокирует канал 18 управления основными тиристорами инверто- 5 ра 1. На его выходе сформируется напряжение Uz, а в сварочной цепи потечет ток Iz, При этом сигналом датчика 4 будет блокирован сигнал дагчика 12 -- последнее происходит в задающем блоке 16. Указанное напряжение (Uz) формируе ся следующим образом. При поступлении импульсов 0щ-1, Uig-z, 018-з, 0щ-л) на управляющие электроды основных тиристорав 20, 23 (или, соответственно 22,21) напряжение Uz на вы- ходе инвертора 1 (на первичной обмотке трансформатора 2) формируется по следующей цепи "+" — 9-7-20-3-2-23 — ". -" (или "+"— 9 — 7 — 22-3-21 — "-"). Заряд конденсатора 28 осуществляется по следующей цепи "+" -- 9-7-20 — 28 — 27 — 31 — "-", соответственно 29 по цепи."+ — 9-730-24-29-23 — "-", Закрытие тиристоров 20, 23 осуществляется по следующим контурам. (20) 28-32— 30-26-28 и (23) 29-35-31-25-29. а тиристоров 21 и 22 йо контурам (21) 28 — 27— 31-33-28 и (22) 29 — 34 — 30 — 24 — 29. При превышении тока сварки над током, установленным заданием.в задающем блоке 16 автоматически сформируется сигнал изменения фазы появления сигналила управления коммутирующими тиристорЭми и величина тока сварки установится равной заданному путем широтного регулирования выходного напряжения инвертора 1. Причем. для заряда коммутирующ их" конденсаторов до уровня напряжения шах- тной контактной сети постоянного тока используются кайал 17, коммутирующие ui основные тиристоры. Процесс заряда конденсаторов 28, 29 совпадает с фазой формирования напряжения 0г {на чертеже указанные сигналы не приведены). При наличии тока нагрузки и напря>кения питающей сети равном, меньше или близком к номинальному, сигналы датчикоа 3 и 4 соответственно 0з и 0л не вызывают изменения состояния элемента 19 cpBsse- ния, т,к. указанные сигналы равныM по 8е" личине и противоположны rio знаку. Если а этом режиме нагрузки кратковременйо ис- чезает напряжение питающей сети, датчик 10 выдает нулевой сигнал. ОднакО йроцесс преобразования энергии будет продолжаться за счет энергии, накопленной элементами 6 и 7. Вентиль 9 при этом йсключает расходование энергии кондейсатора 6 фильтр 5 на другие потребители, присоеди -.: ненные к койтактной сети, Если величина паузы в электроснаб>кении окажется меньше времени расхода накопленной энергии до заданного уровня, при восстановлении напряжения сети процесс преобразования продолжится. Если величина упомянутой паузы окажется больше времени расхода энергии фильтра 5 и напряжение заряда конденсатора 6 снизится ниже уставки датчика 11, то последний своим нулевым сигналом (через элементы 11-13-14-15) блокирует процесс преобразования энергии инвертором 1. Причем блокирование произойдет в начале 1 1786622 канала 18, а затем с некоторой паузой — поступая в канал 17, дополнительныесигнаканала 17;: ..- .:: ..: лы включения коммутирующих тиристоров Если пауза будет длительной — на прак- 26, 25 или 24, 27, Этим достигается приостэтике более 5 — 7 с, произойдет общее отклю- новление в данный полупериод выходного чение источника сварочного тока (цепи 5 напряжения инвертора процесса преобраобщего отключения на чертеже не показа- зовэния энергии, и величина тока lz вместо ны),: ::..: " . достижения уровня!2п равняется значению При восстановлении напряжения кон- !г, Магнитноесостояниесварочноготранстактной сети (до общего отключения) ripo- . форматора при этом, несмотря на превышеизойдут выдача единичного сигнала 10 ние напря>кения питающей сети над его датчиком 10. заряд конденсатора 6 и выдача номинальным уровйем, сохраняет свои ноединичйого сигнала датчиком 11. отсчет минальные параметры. В результатедостивремени элементом 14, формирование сиг- гается устойчивость преобразования налов системой 15 и. при замкнутом дуга- энергйи и сохранение потребительских soM промежутке, формирование 15 свойств источника сварочного тока, напряжения Uz, включая промежуточную фазу в 90 эл.град., и продолжение процесса: Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я сварки.: ".: .. Способ управления источником сварочПри увеличении напряжения шахтной ного тока с электроснабжением От, шахтной контактной сети и работе источника тока в 20 кон гактной сети постоянного тока, выполрежиме нагрузки произойдет увеличение ненного в виде однофазного тиристорного тока намагничивания сварочного трансфор- инвертора с искусственной коммутацией, матора, В результате последнего наступит выход которого подключен к первичной обнасйщение его магйитной системы. При- мотке трансформатора, вторичная обмотка чем, как показала практика, неудовлетвори- 25 которого соединена са сварочной цепью, зательное магнитное состояние в ключаощийся в том, что контролируют натрансформаторах типа ТД, ТДМ наступает пряжение на входных цепях инвертора и ток при 10%-ном превышении питающего на- сварочной цепи, при отсутствии которого и пряжения над наминальйым напря>кением. при: уменьшении напряжения на входных Указанное приводит к уменьшению индук- 30 цейях инвертора ни>ке заданного уровня тивности трансформатора, а также наруше- блокируют процесс преобразования в ин, нию магнитной передачи" энергии в верторе, при восстановлении напряжения " сварочную цепь. А эта, в свою очередь, при-. на входных цепях инвертора и при. появлеводит к превышению прироста токов,пер- нии тока в сварочной цепи возобновляют . вичной цепи трансформатора 2 над 35 процесс преобразования в инверторе с заприростом тока в сварочной цепи, При этом, держкой на заданное время, о т л и ч а юв момент превышения сигнала !аз датчика шийся тем, что, с целью повышения тока Iz> первичной цепи:трансформатора 2 надежности, контролируют так первичной над сигналом U4 датчика 4 тока сварочной обмотки трансформатора, нормируют его, цепи (точка "а" диаграммы тока lz, фиг.2) на 40 сравнивают с нормированным значением выходе элемента 19 сравнения появится тока сварочной цепи, задают значение рас- . . - сигнал 01р. Указанный импульс, поСтупая в согласования и в случае превышения раскайал 18, блокирует дальнейшее формиро- согласования над заданным значением "вэние сйгналов управления основными ти- блокируют процесс преобразования в инристорами 20, 23 или 22, 21 и формирует, 45 верторе. 1786622 Рак 1 Vn 1786622 275 250 Составитель Ю,Ремха Техред М.Моргентал Корректор M.Têà÷ Редактор Т.Иванова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 255 " Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретейиям и открытиям при.ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
