Устройство для моделирования сварочнойустановки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 326599 Союз Советских Социалистических Республиквисимое от авт. свидетельства-М. Кл. С 06 д 7/62 7876/18-24 Заявлено 12.Х.1969 (л 1 в с присоединением заявки Комитет по аел Приоритет -Опубликовано 19.1,1972. Бюллетень Мо 4 изобретений и открытии при Совете Министров СССР,ЗЗЗ(О я ЗХ.197 а опубликования опис Авторызобретен с и Ч. А. Казакяви Л Вильнюсское отделение Филиала Всесоюзного научноледовательского института электросварочного оборудования Заявител ОЙ СТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛ УСТАНООВАНИЯ СВА Изобретение относиттромоделирования.При сварке плавящи,роткими замыканиямина источник питания деймущений по напряжени(при начальном возбужсе капель электродного(при растягивании илв процессе начальногодения дуги) и гармониактивных пятен дуговогЭти возмущения впроцессы в источнике, ония кото ых во мног к области эле мся электродом с кодугового промежутка ствуют три типа возю дуги: ступенчатые дении дуги и перенометалла), скоростные и блуждании дуги и повторного возбужческие (перемещение о разряда).ызывают переходные т характера протекаом зависит качество Рсварки.В связи снерегулярностью процесса и невозможностью повторения опытов при сварке, динамические свойства источников обычно определяют имитацией тех или иных возмущвний, 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 устроиств, и схема замещения нагрузки в нем составлена из линейных сопротивлений, тогда как дуга является нелинейным элементом.Известно также устройство для имитации 5 гармонических возмущений по напряжениюдуги, в котором нагрузка-дуга моделируется соединенными последовательно вторичной обмоткой специального трансформатора и батареей аккумуляторов. Однако такая схема 1 О замещения не позволяет имитировать ступенчатые возмущения по напряжению дуги,Предлагаемое устройство отличается отизвестных 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 ти ристор. 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 колебанийТакое выполнение устройства позволяетимитировать все виды ступенчатых возмущений по напряжению дуги, характерных для процесса сварки, а также процесс сварки в целом.Надежность начального и повторного возбуждения дуги, разбрызгивание электродного металла при сварке во многом зависят от величины динамического пика тока короткого 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 динамических 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 2, регулируемые резисторы Рь Л 2, конденсаторы С выключения силовых тиристоров; тиристор управления Т 4, блок управления 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 Т, и замыкает накоротко цепь источника питания ИП, имитируя ступенчатое возмущение Холостой ход - короткое замыкание.При подаче управляющего сигнала ца тиристор управления Т 4 к зажимам силового тиристора Т, подключается конденсатор выключения С. Тиристор Т, выключается, имитируя ступенчатое возмущение Короткое замыкание - холостой ход.Регулируя продолжительность промежутка между управляющими сигналами тиристоров Т, и Т 4 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 возбуждения дуги при отрыве электрода от изделия в различных стадиях переходного процесса.Для моделирования ступенчатых возмущений Рабочий режим - короткое замыкание - рабочий режим подачей управляющего сигнала с блока управления БУ включается тиристор Т, и источник питания ИП нагружается регулируемым резистором Л и источником постоянного тока ИБ,. Затем подачей управляющего сигнала с блока управления БУ включается тиристор Ть замыкаякоротко цепь источника питания ИП и имитируя ступенчатое возмущение Рабочий режим - короткое замыкание, При этом силовой тиристор Т, запирает ток источника постоянного тока ИБь обеспечивая тем самымполучение режима короткого замыканиятолько исследуемого объекта.Переход с короткого замыкания в рабо 1 О и"ч й режим осуществляется выключением тиристора Т, при помощи конденсаторов выключения, подключаемых к тиристору Т, подачей управляющего сигнала на тиристор Т,.Процесс сварки с короткими замыканиямимоделируется включением тиристора Т затем - тиристора Т который через промежуток времени, равный продолжительности короткого замыкания дугового промежутка каплей расплавленного металла, выключается по 20дачеи управляющего сигнала на тиристор Т 4,Одновременно с этим подачей управляющегосигнала включается тиристор Т 2. Получаютмодель цепи сварки при переходе в сварочную25ванну капли электродного металла который)характеризуется наличием ступенчатых возмущений Рабочий режим - незаконченное короткое замыкание - рабочий режим.При сварке плавящимся электродом с коЗоробкими замыканиями в первый момент после обрыва капли величина напряжения дуги,как правило, отличается от напряжения вмомент, предшествующий короткому замыканию. Поэтому для моделирования процесса35сварки с различными значениями напряженийдуги непосредственно перед коротким замыканием и после короткого замыкания, схемазамещения дуги составлена из двух параллельных цепей, содержащих силовые тири 40сторы Т, и Т источники постоянного токаИБ, и ИБ и регулируемые резисторы Р иИ.Величина напряжения дуги непосредственно перед коротким замыканием устанавливается соответствующим подбором напря 45жения источника постоянного тока ИБь апосле короткого замыкания подбором напряжения источника постоянного тока ИБ 2.При этом процесс сварки моделируетсяследующим образом. Управляющим сигна 50лом с блока управления БУ включается тцристор Т затем тиристор Т который черезвремя, равное продолжительности короткогозамыкания дугового промежутка каплей расплавленного металла, выключается подачейсигнала на тиристор Т 4. Одновременно с выключением тиристора Т, включается тиристорТ,. При этом получают модель цепи сваркипри различных напряжениях до замыканиякаплей дугового промежутка и после обрывакапли. В дальнейшем описанный цикл повто 50 ряется,Частота управляющих сигналов на тиристоры Т, и Т, устанавливается равной частоте капель при рассматриваемом режимесварки.Для ооеспечеция циклической раооты тц326599 Предмет изобретения Составитель Е. Тимохина елактор Л. Утехина Техред Е. Борисова Корректор Т. Гревцованказ 52/229 Изд. 114 81 Тираж 448Н 11 ИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при СоветсМосква, Ж, Рауискап наб л. 4/5 Полпис соеинистров СССи. Харьк. Фил. прел. вПатент 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 ЯР, 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 макс, СРЕДНЯЯ СКороСтЬ НараСтаНИЯ ТОКа КО- роткого замыкания Р.Для моделирования ступенчатые возмущения. Рабочий режим - незаконченное короткое замыкание - холостой ход вклочается тиристор Т 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 Т 4, Тиристор Т 4 включается и подключает на зажимы тиристора Т, конденсатор,выключения, который выключает тири- стор Ть 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 Т 4 для подключения к силовым тиристорам конденсатора вы ключения с управляющим сигналом, име 1 ощим продолжительность меньше, чем время достижения током источника питания ИП своего нулевого значения, обеспечивает отключение цепи с конденсатором от источни ка при переходе тока через нуль, что позволяет избежать возникновения режима затухающих колебаний.Переходные характеристики и другие показатели качества переходных процессов ис следуемого источника питания ИП определяются из осциллограммы кривых тока и напряжения источника питания ИП, получаемых шлейфовым осциллографом ШО при имитируемых ступенчатых возмущениях.20 Устройство для моделирования сварочнойустановки, содержащее блок моделирования 25 нагрузки, тиристоры, источники постоянноготока 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 после довательно соединенных силового тиристора,регулируемого резистора и источника постоянного тока, параллельно которым подключен тиристор управления, соединенный с конденсатором выкл;очения.