Устройство для управления тиристорным преобразователем

 

Б. В. Хуаяков, B. Ф. Поствумкнн; М. Я. Хаебвнав" и Жт" в:. Иоройов т =, и

1

1 у

Челябинский иопитекниаеский институт ""*"«"1:а ГС:;в им. Ленинского комсомопв

1 (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к устройствам для управления тиристорными преобразователями, s которых цолжны соблюдаться условия техники безопасности при произ-. водстве сварочных работ.

По основному авт.. св. % 747646 известно устройство цля управления тиристорными преобразователями, coneркашее блок обратной. связи, формирователь импульсов, релейный элемент, источник напряжения задания и блок сравнения, выход которого соецинен со вхоцом релейного элемента, один иэ входов блока сравнения поцключен к источнику напряжения, а другой его вход - к sbrxony блока обратной связи, axon блока обратной связи подключен к выхоцу тиристорного преобразователя, управляюшие . входы которого подключены к выходам формирова«гО теля импульсов, причем устройство снабжено схемой совпадения, выпрямителем напряжения сети и цвумя пороговыми элементами, один из пороговт, х элеме тов своим. выходом подключен к одному из входов схемы совпадения, к цругому ее входу подсоединен выход релейного элемента, а выходы схемы совпадения и другого порогового элемента поцключены ко входу формирователя импульсов, причем входы обоих пороговых элемен тов поцключены к выпрямителю напряжем ния сети j 1) .

Однако данное устройство недостаточно обеспечивает условия техники безопасности, так как напряжение холостого хода превышает безопасную величину.

Белью изобретения является обеспечение условий техники безопасности за счет снижения напряжения холостого хода до:..безопасной величины.

Поставленная пель цостигается тем, что устройство для управления тиристорным преобразователем дополнительно снабжено электронным ключом, причем вход ключа подключен к выхоцу блока обратной связи, а выход «к одному иэ входов схемы управления.

487 . 4 и формой сигнала обратной связи с выхода блока 6 обратной связи. Схема 3 совпадения предназначена для автоматического перехода с релейного режима управления тиристорным преобразователем на фазовый режим. Формирователь 4 импульсов служит для формирования управляюших импульсов, подаваемых на управляющие электроды тиристоров преобразователя

5. Пороговые элементы 8 и 10 вырабатывают прямоугольные импульсы при срав ненни выпрямленного двухполупериодногд

1 напряжения с выхода выпрямителя 9 напряжения сети с фиксированным пороговым напряжением каждого из пороговых элементов 8 и 10, Выпрямитель 9 напряжения сети позволяет синхронизировать во времени работу пороговых. элементов

8 и 10, а также тиристорного преобразователя 5. Электронный ключ 11 служит для снижения выходного напряжения тиристорного преобразователя 5 на холостом ходу до безопасной величины и повышает выходное напряжение до рабочей величины при сварке, На фиг. 1 приведена функциональная схеме устройства для управления тириоторным преобразователем; на фиг. 2временные диаграммы работы устройства в релейном режиме на .,":. холостом ходу S и при сварке соответственно, на фиг. 4то же, в фазовом режиме.

Устройство для управления тиристорным преобразователем содержит элемент

1 сравнения, релейный.элемент 2, схему ®

3 совпадения, формирователь 4 импульсов, тиристорпый преобразователь 5, блок 6 обратной связи, источник 7 напряжения задания, пороговый элемент 8, выпрями . тель 9 напряжения сети, другой пороговый элемент 10, электронный ключ 11, состоящий из транзистора 12, диода 13 и резисторов 14 — 16.

Один из входов элемента 1 сравнения подключен к источнику 7 напряжения задания, другой вход элемента 1 сравнения через блок 6 обратной связи подключен к выходу тиристорного преобразователя 5, который одновременно является выходом устройства. Выход элемента 1 сравнении через релейный элемент 2 подсоединен к одному из входов схемы

3 совпадения, второй вход которой соединен с выходом порогового элемента 8, а третий ее sxoq - через электронный ключ 11 с выходом блока 6 обратной связи. Выходы схемы 3 совпадения и порогового элемента 10 подключены ко входу формирователя 4 импульсов, выходы которого соединены с управляющими 35

BxollBMH тиристорного преобразователя

5. Выход выпрямителя 9 напряжения сети подключен ко входам пороговых элементов 8 и 10. Выход блока 6 обратной связи через резистор 14 подключен 40 к базе транзистора 12, которая через резистор 15 соединена с минусовым . зажимом источника питания (не показан).

С этим же минусовым зажимом через резистор 16 соединен коллектор транэио- 4S тора 12, к которому подключен анод диода 13, соединенного катодом с третьим входом схемы 3 совпадения.

Элемент 1 сравнения предназначен для сравнения мгновенного значения напряжения обратной связи Ugc, пропорционального сварочному току, и напряжения задания 0 с выхода источника 7 напряжения задания. Релейный элемент 2 служит для преобразования разности напряжений обратной связи О си задания Q в последовательность импульсов с частотой и скважностью„определяемой величиной

Устройство работает следующим образомм.

К выходному зажиму устройства под» соединен сварочный электрод и устройство подключено к сети.

B зависимости от соотношения величин напряжения обратной связи Ц на вы-i ходе блока 6 и напряжения задания на выходе источника 7 устройства для управления тиристорным преобразователем может работать в релейном режиме (Оос< 0 или в фазовом режиме) при

Uoc ls 0).

В процессе возбуждения и нарастания сварочного тока до установившегося зна чения устройство работает в релейном режиме. При Uoc+ Uy релейный элемент Я выключен, т.е, íà его выходе имеется постоянное напряжение (фиг. 2), а при

U

При разомкнутой сварочной цепи, т.е. на холостом ходу, напряжение обратной связи Ugc на выходе блока 6 равно нулю.

Этот нулевой сигнал с выхода блока 6 обратной связи поступает на вход электронного ключа 11 и далее через резистор

14 на базу транзистора 12. При этом на цепи (+Ек, эмиттерно-базовый переход транзистора 12, резистор 15, -Ек) протекает ток, который обеспечивает насыщение транзистора 12, на коллекторе транзистора нулевой потенциал, который поступает,на один из входов схемы 3 совпадения.

Этот же нулевой сигнал с выхода блэка 6 обратной связи поступает на один из входов элемента 1 сравнения, íà другой вход которого подается напряжение задания Uy от источника 7. Релейный элемент 2 находится в состоянии "Вы- щ ключено и постоянное напряжение с его ! выхода поступает на второй вход схемы

3 совпадения.

Одновременно с выпрямителя 9 напряжения сети поступает двухполупериодное выпрямленное напряжение сети на входы пороговых элементов 8 и 10, имеюших фиксированные значения пороговых напряжений 0д, и 9и соответственно. На выходах пороговых элементов 8 и 10 2О появляются прямоугольные импульсы, длительность которых определяется веюп чикой пороговых напряжений. Длительность прямоугольных импульсов на выходе порогового элемента 8 близка к полупери- 25 оду напряжения сети и соответствует величине порогового напряжения () „

Импульсы с выхода порогового элемента

8 поступают на третий вход схемы 3 совпадения, на втором входе которой щд имеется постоянное напряжение с выхода релейного элемента . 2, а на первом ее . входе - нулевое напряжение. Поэтому на выходе схемы 3 совпадения нулевой сигнал.

На вход формирователя 4 импульсов поступают прямоугольные импульсы с вйхода порогового элемента 10, длительность которых меньше длительности импульсов с выхода порогового элемента 8. По заднему фронту приходяших прямоугольных импульсов в формирователе 4 формируются запускаюшие импульсы, поступаюшие на управляюшие электроды тиристоров преобразователя 5 и ограничиваюшие максимальный угол зажигания тиристоров в пределах 160-170 для достижения о устойчивой работы преобразователя 5 при изменении нагрузки вплоть до короткого замыкания. Причем на холостом ходу на выходе преобразователя 5. появляются импульсы со средней величиной напряжений 1,5-2 В (фиг. 2).

При возбуждении дуги касанием электродом свариваемых конструкций в сва55 рочной цепи под действием напряжения

1,5-2 В начинает протекать ток. На выходе блока 6 обратной связи появляется напряжение обратной связи О ос, про87 6 порциональное мгновенному значению тока. При этом электронный ключ.11 запирается поступившим на его вход положительным напряжением обратной связи (Jot и на коллекторе транзистора

12 появляется потенциал Ек, подаваемый на первый вход схемы 3 совпадения.

При этом схема 3 совпадения отпирается и через нее проходит последовательность импульсов с выхода порогового элемента на вход формирователя 4 импульсов. По переднему фронту этих импульсов формируются запускаюшие импульсы, подаваемые на управляюшие электроды тиристоров преобразователя 5 и orðàíè÷èâàþøèe минимальный угол зажигания тиристоров.

В результате чего на выходе преобразователя 5 появляется практически полное выпрямленное напряжение, которое прикладывается к сварочным электродам (фиг. 3). По мере увеличения сварочного тока увеличивается и напряжение обрфтной связи Ugg, которое поступает с выхода блока 6 обратной связи на вход элемента

1 сравнения, в котором это. напряжение ()ОС сравнивается с напряжением задания (), поступаюшим от источника 7 напря- . жения задания.

Разность между мгновенными значе« киями напряжения обратной связи. (J и напряжением задания9 подается иа репей ный элемент 2 и далее схема работает, как описано до тех пор, пока сварочный ток не достигнет установившегося значения, т.е. в течение 2-3 периодов питаюшего напряжения.

При Up lUy, т.е. при достижении напряжением обратной связи Ugg уровня напряжения задания 0, устройство пере» ходит в режим фазового регулирования тиристорным преобразователем 5. При этом релейный элемент 2 периодически переключается с частотой пульсации сварочного тока при однофазной схеме тириоторного преобразователя 5 (частота пульсаций 100 Гц).

В момент равенс"гва напряжений обратной связи Upg и задания.Uyна выходе элемента 1 сравнения вырабатывается сигнал, который поступает на вход релейного элемента 2. В результате на выходе релейного элемента 2 появляются прямоугольные импульсы, которые пзступают на второй вход схемы 3 совпадения, на первом входе которой имеется сигнал

Ек с выхода электронного ключа .11 (фиг. 4).

На третий вход схемы 3 совпадения поступают прямоугольные импульсы с ebI» хода порогового элемента 8 и 9 в результате совпадения импульсов, поступив ших на входы схемы 3 совпадения, на ее 5 выход проходят импульсы с выхода репей ного элемента 2. Эти импульсы поступают на вход формирователя 4 импульсов, который формирует запускающие импульсы, подаваемые на управляющие электроды 1© тиристоров преобразователя 5. При этом устанавливается угол зажигания тиристоI ров, соответствуюший заданию по току.

При плавном изменении напряжения задания Оу с выхода источника 7 так же плавно изменяется угол открывания тиристоров, а следовательно, и сварочный ток. Случайное изменение сварочного тока, например в сторону уменьшения, вызывает уменьшение напряжения обратной связи Оос. При этом момент равенства

U и 0 и появления импульсов на выходе релейного элемента 2 наступает раньше, что приводит к уменьшению угла отпирания тиристоров и увеличению напряжения на выходе тиристорного преобразователя

5. Сварочный ток практически через

2-3 периода питающего напряжения вновь достигает тока задания. В фазовом режиме также, как и в релейном режиме, на тиристоры поступают запускаюшие импуль-, сы, сформированные формирователем 4 импульсов по заднему фронту импульсов, пришедших с выхода порогового элемента

10, причем эти запускающие импульсы ограничивают максимальный угол зажигания тиристоров в пределах 160-170. При размыкании сварочной цепи сварочный ток прекращается, Н8 выходе блока,6 обратной связи поступает нулевой сигнал, который отпирает транзистор 12 электронного ключа 11. На первый вход схемы 3 совпадения с выхода электронного ключа поступает нулевой сигнал, при этом схема 3 совпадения запирается.

Напряжение на выходе тиристорного пре» образователя 5 снижается до 1,5-2 В.

Далее цикл работы устройства повторяетСЯ.

Устройство для управления тиристорным преобразователем позволяет практически мгновенно переключить выходное напряжение тиристорного преобразователя с рабочей величины (55B) в процессе сварки до безопасной величины (1,52В) на холостом ходу и наоборот.

Технико-экономический эффект от иск пользования устройства выражается в обеспечении условий техники безопасности за счет снижения напряжения холостого хода, что позволяет снизить количество случаев электротравматизма при проведении сварочных работ и связанных с ними материальных издержек.

Формула изобретения

Устройство для управления тиристорным преобразователем IIo авт. св.

¹ 747646, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с пелью обеспечения условий техники безопасности за счет снижения напряжения холостого хода до безопасной величины, оно снабжено электронным ключом, причем вход указанного ключа подключен к выходу блока обратной связи, а выходк одному из входов схемы совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 747646, кл. В 23 К 9/10, 1978 (прототип ) .

Составитель И. Лурье

Редактор А. Гулько Техред К.Мыцьо Корректор А. Дзятко

Заказ 10957/15 Тираж 1104 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4