Регулятор мощности

 

Изобретение относится к сварке и предназначено для использования в цепесварочных автоматах, реализующих способ сварки сопротивлением. Цель - стабилизация мощности, подводимой непосредственно к свариваемому звену, разгрузка з равляющих областей тиристоров , стабилизация угла отпирания тиристоров при изменении частоты сетевого напряжения и упрощение схемы. В устройстве используются две петли обратной связи - по току вторичного контура и по падению напряжения на свариваемом участке звена. Действующие значения сигналов обратных связей вычисляются путем интегрирования их за каждый полупериод. Полученные значения перемножаются и запоминаются на время неполного полупериода. Эти значения сравниваются с алгебраической суммой напряжения отсечки отрицательной полярности и пилообразного напряжения положительной полярности , частота которого равна удвоенной частоте сетевого напряжения. Амплитуда и, следовательно, крутизна определяются положением подвижного контакта задатчика мощности, Регулятор позволяет получить стабильное качество сварки при изменении переходных сопротивлений элементов вторичного контура и частоты сетевого напряжения. I з.п. ф-лы. I ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 с% 4 В 23 К )1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%(4™TR, i, |, . . ° s А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4090278/30-27(22} 14.07.86 (46) 23.07.88, Бюл. 9 27 (71) Ковельский завод сельскохозяйственных машин им. 50-летия СССР (72) Л.Ф.Николаев и А.П.Химач (53) 621.791.762.1(088,8) (56) Технический паспорт цепесварочного автомата КЕИ-7 фирмы. Mafios

I(ФРГ) 1977 ° ,(54) РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к сварке и предназначено для использования в цепесварочных автоматах, реализующих способ сварки сопротивлением. Цель— стабилизация мощности, нодводимой непосредственно к свариваемому звену, разгрузка управляющих областей тиристоров, стабилизация угла отпирания тиристоров при изменении частоты сетевого напряжения и упрощение схемы.

В устройстве иопользуются две петли

1 обратной связи — по току вторичного контура н по падению напряжения на свариваемом участке звена. Действующие значения сигналов обратных связей вычисляются путем интегрирования их эа каждый полупериод. Полученные значения перемножаются и запоминаются на время неполного полупериода.

Эти значения сравниваются с алгебраической суммой напряжения отсечки отрицательной полярности и пилообразного напряжения положительной полярности, частота которого равна удвоенной частоте сетевого напряжения.

Амплитуда и, следовательно, крутизна определяются положением подвижного контакта эадатчика мощности, Регуля" тор позволяет получить стабильное качество сварки при изменении переходных сопротивлений элементов вторичного контура и частоты сетевого напряжения. 1 s.ï. ф-лы. 1 нл.

1411109

Изобретение относится к области сварки и предназначено для использования в цепесварочных автоматах, реализующих способ сварки сопротивлением., Цель изобретения — стабилизация мощности, подводимой непосредственно к свариваемому звену, разгрузка управляющих областей тиристоров, 10 стабилизация угла отпирания тиристоров при изменении частоты сетевого напряжения, упрощение схемы.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого регулятора 15 мощности с элементами силовой части сварочной установки.

Регулятор мощности содержит сварочный трансформатор 1, тиристорный . контактор 2, датчик 3 сварочного то- 20 ка, контактные губки 4 и 5, токопро вода, вспомогательные электроды 6 и 7, свариваемое звено 8, дискретно-аналоговые интегрирующие узлы 9 и 10 четырехквадратный аналоговый перемножитель 11, узел 12 синхронизации, генератор 13 пилообразного напряжения, положительной полярности, модулятор

l4, эадатчики 15 и 16 мощности I u IT.

1 периодов сварки, ячейку 17 выборками хранения, коммутатор. 18 задатчиков, блок 19 таймеров, логический инвертор

20„ компаратор 21, генератор 22 отпирающих импульсов, логический элемент

4И 23, узел 24 Индикации полнофазно- 35

ro режима, резисторы 25 и 26 сумматора пилообразного напряжения и напряжения отсечки минимального угла отпирания тиристоров, При этом первичная обмотка свароч- 40 ного трансформатора соединена с выходом тиристорного контактора 2, вход которого соединен с выходом логического элемента 4И 23 и входом узла 24 индикации полнофазного режима, вто- 45 ричная обмотка сварочного трансформатора 1 соединена с контактными губками 4 и 5 токопровода, выход датчика

3 сварочного тока — с входом дискретно-аналогового интегрирующего узла

9, вспомогательные электроды 6 и 7— с входами дискретно-аналогового интегрирующего узла 10 и узла 12 синхронизации, первый выход которого соединен с третьими входами дискретно- 55 аналоговых интегрирующих преобразователей 9 и 10, второй выход узла синхронизации — с ячейкой 17 выборки хранения и вторым вхбдом логического элемента 4И 23, выходы дискретно-ана- логовых интегрирующих узлов 9 и 10с входами четырехквадратного:аналогового перемножителя 11, выход которого соединен с первым входом ячейки 17 выборки хранения, которая своим выходом соединяется с инверсным входом компаратора 21, выход которого соединен с первым входом логической схемы

4И, второй вход компаратора — с резисторами 25 и 26. Третий вход логического элемента 4И связан с выходом логического инвертора 20, вход которого соединен с выходом узла 12 синхронизации и первым входом модулятора 14, второй вход которого соединен с генератором 13 пилообразного напряжения положительной полярности, а выход — с задатчиками 15 и 16 мощности. Выход узла 12 синхронизации соединен с вторым входом блока 19 таймеров, первый вход которого связан с входом узла 12 синхронизации и входом узла. 24 индикации, выход блока 19 таймеров †.с входом коммутатора 18 и датчиков, выходы которого соеI динены с задатчиками 15 и 16 мощности и с резистором 26, а выход генератора

22 отпирающих импульсов — с четвертым входом логического элемента 4И 23.

Регулятор мощности работает следующим образом.

В момент начала цикла нагрева шовного участка свариваемого звена узел 12 синхронизации подает команду .на запуск блока 19 таймеров, содержащего два таймера, включенных последовательно(второй таймер начинает отрабатывать заданное время после окончания отработки времени первым таймером ). Пока работает первый таймер, на выходе блока 19 таймеров удерживается низкий уровень (логический "0") и коммутатор 18 задатчиков соединяет задатчик .15 мощности первого периода сварки с резистором 26, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом компаратора 21.

На время всего цикла сварки узел

12 синхронизации подает на управляющий вход модулятора 14 низкий уровень. На сигнальный вход модулятора

14 подается пилообразное напряжение с выхода генератора 13, частота 1пило. образного напряжения равна удвоенной частоте переменного напряжения питающей сети, Поэтому с момента запуска первого таймера начинает работать мо3 l4ll1 дулятор 14. B его функцию входит

"подъем" пилообразного сигнала на

"пъедестале" постоянной составляющей за время выхода на режим, причем величина постоянной составляющей за это

5 время меняется от U äî О, где U амплитуда пилообразного сигнала на выходе модулятора 14 после выхода на режим (считается, что исходный пилообразный сигнал положительной полярности) .

По окончании отработки времени первым таймером блока 19 таймеров начинает отработку времени второй таймер. При этом на управляющий вход коммутатора 18 задатчиков подается высокий уровень (логическая "1") и к резистору 26 подключается задатчик

16 мощности второго периода сварки. 20

В момент окончания отработки второго периода сварки на выходе блока 19 таймеров устанавливается низкий уровень. Это-приводит к обратному переключению задатчиков, а также к воз- 25 действию этого низкого уровня на узел

12 синхронизации, который в ответ подает высокий уровень на управляющий вход модулятора 14, а также на один иэ входов логического элемента 4И 23., З0

Последнее приводит к запрету подачи управляющих импульсов на тиристорный контактор 2, Угол отпирания тиристоров тиристорного контактора 2, а следовательно, и величина мощности, подводимой

35 к свариваемому звену, определяется моментом сравнения величины напряжения обратной связи с алгебраической суммой пилообразного напряжения и напря- . 0 жения отсечки минимального угла отпирания тиристоров. В момент сравнения этих напряжений на выходе компаратора

21 устанавливается . высокий уровень, который подается на один из входов - 45 элемента 4И 23, и если на других двух входах, не связанных с генератором отпирающих импульсов, высокие уровни, то с выхода этого генератора "проходит" на выход логического элемента

4И 23 (и на вход тиристорного контактора 2) последовательность отпирающих импульсов частотой следования

3 кГц и длительностью 100-150 мкс, Прохождение отпирающих импульсов прекратится, если выполнится хотя бы одно из трех условий: закончится полупериод, закончится цикл сварки (подача сварочного тока), появится на09

4 пряжение между контактными губками

4 и 5, а значит и между вспомогательными электродами 6 и 7.

Последнее запрещает подачу отпираюших импульсов на открытый тиристор до конца текущего полупериода, что служит защитой управляющих структур тиристоров контактора 2 от нагрузки бесполезно следующими управляющими импульсами.

Канал обратной связи по действующему значению мощности, подводимой к свариваемому звену, работает следующим образом.

Действующее значение мощности, подводимой к свариваемому звену за каждый полупериод, вычисляется путем интегрирования функций измечений сварочного тока и напряжения между вспомогательными электродами 6 и 7 с помощью дискретно-аналоговых интегрирующих узлов 9 и 10, затем полученные значения перемножаются с помощью четырехквадратного перемножителя 11.

С выхода перемножителя 11 напряжение, пропорциональное действующему значению мощности, подводимой за лолупериод к свариваемому звену 8, фиксируется ячейкой 17 выборки и хранения.

Названные интегрирующие узлы представляют собой классические инвертирующие интеграторы, выполненные на интегральных операционных усилителях, дополненных ИОП-ключами, включенными параллельно конденсаторам интегратоpos с целью разрядки конденсаторов через 2-5 мкс после окончания каждого полупериода. Такая задержка начального момента разряда конденсаторов необходима, так как с целью получения точного значения регулируемой мощности за полупериод запирание ячейки выборки и хранения производится в момент окончания полупериода, а до полного запирания ключа ячейки на выходе перемножителя должно сохраняться ",вычисленное" напряжение.

Управление интеграторами 9 и 10, а также ячейкой 17 выборки и хранения осуществляет узел 12 синхронизации.

Отпирание ячейки выборки и хранения производится в момент появления на" пряжения на вспомогательных электродах 6 и 7. Это уменьшает влияние выходного сопротивления аналогового перемножителя 11 на точность "запоминания" напряжения ячейкой 17 выборки и хранения. Длительность импульсов

5 14) 11 отпирания разрядных ключей, находящихся в интеграторах 9 и 10, составляет 100-150 мкс. На 200-250 мкс с целью исключения сбоев регулятора должно задерживаться появление положительного напряжения на иннертирующем входе компаратора 21. Для этого ,с помощью пассивного (сумматора ре зисторов 25 и 26) пилообразное на"пряжение положительной полярности суммируется с отрицательным напряжением отсечки -Ц

При максимальных заданных мощностях, т.е. при максимальных амплитуjqax пилообразного напряжения на выоде коммутатора 18 задатчиков, наряжение отсечки должно обеспечить

"азанную задержку. При меньшей амлитуде пилообразного напряжения адержка, а значит и минимально возможный угол отпирания тиристоров, еще меньше, что предусмотрено с це«адью уменьшения вероятности перерегу« ирования при заданных минимальных режимах. Таким образм, вычисленное начение мощности за прошедший полуериод:используется для коррекции гла отпирания в текуп1ем полупериое и T,ä.

ЗО

Стабилизация угла отпирания ти1 исторов при изменении частоты напряжения сети происходит следующим браэом. Если, к примеру, частота низилась, длительность полупериодов увеличится. Тогда амплитуда пилообазного напряжения тоже увеличится. днако увеличится и уровень сигнала братной связи (при прочих равных устониях), так как величина сигнала ва выходе интегратора прямо пропорци,"«нальна времени интегрирования при

Прочих равных условиях, Последнее

Позволит в какой то мере компенсиро вать уменьшение угла отпирания тиристоров и при изменении частоты напряжения сети.

Для сигнализации полнофазного реЖима, который является следствием неисправности регулятора либо неудачно выбранного режима сварки, служит узел 24 индикации полнофазного режима, сравнивающий моменты поступления иапряя<ения на звено с начальными моментами полупериодов.

Вспомогательные электроды 6 и 7, которые служат для измерения падения напряжения на части снаринаемого звена 8 нблизи сварного шва в процессе

09 сварки, выполнены н виде стержней, например, из нольфрама (так как работают при высоких температурах), заостренных с рабочей стороны. Их положение относительно контактных губок 4 и 5 должно быть жестко фиксировано. Усилие прижима электродов к знену 8 и размеры электродов определяются калибром и материалом свариваемой цепи.

Необходимая взаимная фазировка подключения датчика 3 сварочного тока и вспомогательных электродов б и 7 к входам соответствующих интегрирующих узлон обеспечивает сигналы с выходов дискретно-аналоговых интегрирующих узлов одинаковой полярности, Формула изобретения

1. Регулятор мощности, содержащий трансформатор, тиристорный контактор, два задатчика мощности, блок таймеров, логический элемент 4И, генератор пилообразного напряжения, ячейку выборки и хранения, компаратор, генератор отпирающих импульсов, канал обработки сигнала обратной связи, узел синхронизации, модулятор переднего фронта огибающей регулируемого энергетическо" го параметра, узел индикации полнофаэного режима, при этом управляющйй вход тиристорного контактора соединен с первым входом узла индикации полнофазного режима и выходом схемы

И, выход тиристорного контактора соединен с первичной обмоткой трансформатора, включенной н сеть переменного напряжения, инвертирующий вход компаратора соединен с выходом ячейки выборки и хранения, выход компаратора соединен с первым входом логического элемента 4И, второй вход которого соединен с управляющим входом ячейки нь|борки и.хранения и с узлом синхронизации, четвертый вход логического элемента 4И соединен с выхо-дом генератора отпирающих импульсон, выход геператора пилообразного напряжения соединен с сигнальным входом модулятора огибающей, выход которого соединен с входами задатчиков, а напряжение питания сети подается на ге" нератор пилообразного напряжения, узел синхронизации, блок таймеров, узел ипдикации полнофазного режима, отличающийся тем, что, с целью стабилизации действующего зна1411109

Составитель В.Пучинский

Редактор В,Данко Техред М.Ходанич . Корректор В.Бутяга

Заказ 3601/13

Тираж 921 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 чения мощности, подводимой непосредственно к звену свариваемой цепи, защиты управляющих областей тиристоров, он содержит. вторую петлю обратной связи по падению напряжения на свари5 наемом участке звена, датчик падения напряжения, датчик сварочного тока, источник напряжения отсечки отрицательной полярности, дискретно-аналоговый узел вычисления действующего значения напряжения, дискретно-аналоговый узел вычисления действующего значения сварочного тока, четырехквадратный перемножитель, первый резистор, второй резистор, коммутатор задатчиков мощности, инвертор, причем выход датчика падения напряжения сое- . динен с дискретно-аналоговым узлом вычисления действующего значения напряжения и узлом синхронизации, датчик сварочного тока соединен с дискретно-аналоговым узлом вычисления действующего значения сварочного тока, который соединен с выходом узла синхронизации, выход дискретно-аналогового узла вычисления действующего значения напряжения соединен с входом х четырехквадратного перемножителя, вход у которого соединен с выходом дискретно-аналогового узла вычисления действующего значения сварочного тока, выход четырехквадратного перемножителя соединен с входом ячейки выборки и хранения, неинвертирующий вход компаратора соединен через первый резистор с источником напряжения отсечки отрицательной полярности и через второй резистор с выходом коммутатора эадатчнков мощности, выход инвертора соединен с третьим входом логического элемента 4И, вход инвертора соединен с уэлсам сик« хронизации и модулирующим входом модулятора переднего фронта огибающей регулируемого энергетического параметра, 2. Регулятор мощности по и. 1, отличающийся тем что датчик падения напряжения на свари-. ваемом участке звена представляет собой два заостренных жаростойких электрода, изолированных от контактных губок цепесварочного автомата и жестко зафиксированных относительно их, заостренными концами обращенных к свариваемому звену.