Устройство для моделирования сварочнойустановки

С А Н И Е 326599

ОП И

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 12.XI.1969 (№ 1377876/18-24) с присоединением заявки Мв—

Приоритет—

Опубликовано 19.1.1972. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания ЗХ.1972

М. Кл. С 06g 7/62

Комитет по аелам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.333(088.8) Авторы изобретения

А. И. Лаужадис и Ч. А. Казакявичус

Вильнюсское отделение Филиала Всесоюзного научноисследовательского института электросварочного оборудования

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВАРОЧНОЙ

УСТАНОВКИ

Изобретение относится к области электромоделирования.

При сварке плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка на источник питания действуют три типа возмущений по напряжению дуги: ступенчатые (при начальном возбуждении дуги и переносе капель электродного металла), скоростные (при растягивании или блуждании дуги в процессе начального и повторного возбуждения дуги) и гармонические (перемещение активных пятен дугового разряда).

Эти возмущения вызывают переходные процессы в источнике, от характера протекания которых во многом зависит качество сварки.

В связи с нерегулярностью процесса и невозможностью повторения опытов при сварке, динамические свойства источников обычно определяют имитацией тех или иных возмущений, действующих на источник в процессе сварки, при помощи электротехнических средств.

Известно устройство для моделирования электромеханической установки, включающее исследуемый объект и нагрузку. Однако это устройство непригодно для моделирования сварочной установки при ступенчатых возмущениях по напряжению дуги, так как оно не содержит необходимых коммутирующих устройств, и схема замещения нагрузки в нем составлена из линейных сопротивлений, тогда как дуга является нелинейным элементом.

Известно также устройство для имитации гармонических возмущений по напряжению дуги, в котором нагрузка-дуга моделируется соединенными последовательно вторичной обмоткой специального трансформатора и батареей аккумуляторов. Однако такая схема

10 замещения не позволяет имитировать ступенчатые возмущения по напряжению дуги.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в ней схема замещения нагрузки-дуги составлена из двух параллельных цепей, каждая из которых имеет последовательно соединенные силовой управляемый вентиль-тиристор, регулируемое сопротивление и источник постоянного тока, параллельно которым подключен силовой тиристор. Емкость выключения к зажимам силовых тиристоров подключается через тиристор управления, продолжительность управляющего сигнала которого устанавливается меньше времени достижения током источника питания своего нулевого значения. Это обеспечивает отключение конденсаторов от цепи при переходе тока через нуль для исключения возникновения режима затухающих колебаний.

Такое выполнение устройства позволяет

326599 имитировать все виды ступенчатых возмущений по напряжению дуги, характерных для процесса сварки, а также процесс сварки в целом.

Надежность начального H повторного возбуждения дуги, разбрызгивание электродного металла при сварке во многом зависят от величины динамического пика тока KOpoTêîãо замыкания и минимального напряжения при обрыве короткозамкнутой цепи источника питания. При ступенчатых возмущениях по напряжению дуги величины динамического пика тока и минимального напряжения определяются по переходным характеристикам источника питания.

Следовательно, параметры переходных характеристик источника питания могут служить критерием ди намических свойств этого источника при ступенчатых возмущениях по напряжению дуги, свойственных процессу сварки.

Схема предложенного устройства и редставлена на чертеже.

Оно включает источник питания ИП, силовые тиристоры Т, — Тз, источники постоянного тока ИБ,, ИБ, регулируемые резисторы R1, R>, конденсаторы с выключения силовых тиристоров; тиристор управления Т4, блок управлен|ия БУ, шунт Ш и шлейфовый осциллограф ШО.

В исходном положении, когда устройство подготавлено к работе, заряжены конденсаторы выключения С, все тиристоры находятся в выключенном состоянии и источник питания ИП работает в режиме холостого хода.

Подачей управляющего сигнала с блока управления БУ включается тиристор Т1 и замыкает накоротко цепь источника пптания

ИП, имитируя ступенчатое возмущение «Холостой ход — короткое замыкание».

При подаче управляющего сигнала на тиристор управления Т4 к зажимам силового тиристора Т, подключается конденсатор выключения С. Тиристор Т, выключается, имитируя ступенчатое возмущение «1хороткое замыкание — холостой ход».

Регулируя продолжительность промежутка между управляющими сигналами тиристоров Т, и Т4 можно разрывать короткозамкнутую цепь источника питания ИП с любой точки кривой переходного процесса, имитируя тем самым ступенчатые возмущения «Холостой ход — незаконченное короткое замыкание — холостой ход». Это позволяет определять условия начального возбу>кдения дуги при отрыве электрода от изделия в различных стадиях переходного процесса.

Для моделирования ступенчатых возму1цений «Рабочий режим — короткое замыкание — рабочий режим» подачей управля1о1цего сигнала с блока управления БУ включается тиристор Т, и источник питания ИП нагружается регулируемым резистором R и источником постоянного тока ИБ,. Затем подачей управляющего сигнала с блока управления БУ включается тиристор T замыкая коротко цепь источника питания ИП и имн тируя ступе чатое воз уценив- «Рабочий режим — короткое замыкание». При этом силовой тиристор Т, запирает ток источника постоянного тока ИБ1, обеспечивая тем самым получение режима короткого замыкания только исследуемого объекта.

Переход с короткого замыкания в рабоl0 ч и режим осуществляется выключением тиристора Т, при помощи конденсаторов выключения, подключаемых к тиристору Т, подачей управляющего сигнала на тиристор Т,.

Процесс сварки с короткими замыканиями моделируется включением тиристора Т>, затем — тиристора Ть который через промежуток времени, равный продолжительности короткого замыкания дугового промежутка каплей расплавленного металла, выключается по20 дачеи управляющего сигнала на тиристор Т4.

Одновременно с этим подачей управляющего сигнала включается тиристор Т . Получают модель цепи сварки при переходе в сварочную

25 ванну капли электродного металла который

° i характеризуется наличием ступенчатых возмущений «Рабочий режим — незаконченное короткое замыкание — рабочий режим».

При сварке плавящимся электродом с коЗо робкими замыканиями в первый момент после обрыва капли величина напряжения дуги, как правило, отличается от напряжения в момент, предшествующий короткому замыканию. Поэтому для моделирования процесса

35 сварки с различными значениями напряжений дуги непосредственно перед коротким замыканием и после короткого замыкания, схема замещения дуги составлена из двух параллельных цепей, содержащих силовые тири40 стары Т, и Т, источники постоянного тока

ИБ, и ИБ и регулируемые резисторы Ri и И .

Величина напряжения дуги непосредственно перед коротким замыканием устанавливается соответствующим подбором напря45 жения источника постоянного тока ИБ1, а после короткого замыкания подбором напря>кения источника постоянного тока ИБ .

При этом процесс сварки моделируется следу1ощим образом. Управляющим сигна50 лом с блока управления БУ включается тнристор Т, затем тиристор Т,, который через время, равное продолжительности короткого замыкания дугового промежутка каплей расплавленного металла, выключается, подачей сигнала на тиристор Т4. Одновременно с выключением тиристора Т, включается тиристор

Т,. При этом получают модель цепи сварки при различных напряжениях до замыкания каплей дугового промежутка и после обрыва капли. В дальнейшем описанный цикл повто00 ряется.

Частота управляющих сигналов на тиристоры Т, и Т> устанавливается равной частоте капель при рассматриваемом режиме сварки.

Для ооеспе !ения цикличеcêÎÉ рработы тн326599

Предмет изобретения

Составитель Е. Тимохина

Техред Е. Борисова

Редактор Л. Утехина

Корректор T. Гревцова

Знкаа 52 229 Изд. ¹ 81 Тираж 448 ПодппсноUHIII4IIIl Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Иинпс-.ров ССС

Москва, Ж-35, Рау искап наб,, д. 4 5

Тип. Харьк. Фпл. пред. «Патент» ристоров Т,, Т, конденсаторы выключения заряжаются непрерывно от постороннего источника, а постоянная времени цепи заряда выбирается в 3 — 5 раз меньше продолжительности промежутка между двумя короткими замыканиями, чтобы за этот промежуток времени конденсаторы успевали заряжаться до полного напряжения.

Регулируемые резисторы Ri, R, в схеме замещения дуги позволяют моделировать дугу с возрастающими статическими характеристиками.

Моделирование сварочной цепи в процессе сварки позволяет определить ряд показателей качества переходных процессов, таких как величина тока в момент обрыва капли—

1.„, средняя скорость нарастания тока короткого замыкания F.

Для моделирования ступенчатые возмущения. «Рабочий режим — незаконченное короткое замыкание — холостой ход» включается тиристор Т2, подключая нагрузку к зажимам источника питания ИП, Затем включается тиристор Т,. Источник питания ИП переходит с рабочего режима в режим короткого замыкания. Через 0,015 сек с момента включения тиристора Т, подается управляющий сигнал на тиристор Т4. Тиристор Т4 включается и подключает на зажимы тиристора Т, конденсатор,выключения, который выключает тиристор Т,, и источник питания ИП переходит с режима короткого замыкания в режим холостого хода.

Таким образом, предложенное устройство позволяет имитировать все виды ступенчатых возмущений по напряжению дуги.

Применение тиристора Т4 для подключения к силовым тиристорам конденсатора вы5 ключения с управляющим сигналом, име1ощим продолжительность меньше, чем время достижения током источника питания ИП своего нулевого значения, обеспечивает отГключение цепи с конденсатором от источни10 ка при переходе тока через нуль, что позволяет избежать возникновения режима затухающих колебаний.

Переходные характеристики и другие показатели качества переходных процессов ис15 следуемого источника питания ИП определяются из осциллограммы кривых тока и напряжения источника питания ИП, получаемых шлейфовым осциллографом ШО при имитируемых ступенчатых возмущениях.

Устройство для моделирования сварочной установки, содержащее блок моделирования

25 нагрузки, тиристоры, источники постоянного тока и конденсаторы, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в нем блок нагрузки выполнен в виде двух цепей, каждая из которых состоит из после80 довательно соединенных силового тиристора, регулируемого резистора и источника постоянного тока, параллельно которым подключен тиристор управления, соединенный с конденсатором выкл,очения.