Устройство для регулирования напряжения импульсной дуги

Изобретение относится к электро- дуговой сварке, в частности к электрооборудованию для сварки в среде защитного газа неплавящимся электродом, и предназначено для стабилизации напряжения сварочной дуги при импульсной сварке.Известно устройство для стабилизации напряжения сварочной дуги, содержащее блок измерения напряжения на дуге, формирователь опорно О го сигнала и узел сравнения, выход которого через усилитель связан с электродвигателем 1.- В данном устройстве формирователь опорных импульсов выполнен по схеме 15 усилителя-ограничителя, на выходе которого создаются импульсы синхронные и синфазные с импульсами регулируемого напряжения. Однако это условие выполняется при сварке импульсами, близкими к прямоугольной форме. В противном случае форма опорного импульса искажается и сравнение становится невозможным, что приводит к колебаниям длины дуги 25 и вследствие того к изменению ширины шва и появлению в нем дефектов. Известно также устройство, содержащее механизм вертикального перемещения сварочной горелки, электро-двигатель механизма вертикального перемещения, основную цепь управления электродвигателем, включающую усилитель, элемент сравнения напряжения на дуге с зацанным напряже 35 нием и цепь обратной связи по напряжению на дуге, а также соединенный с валом электродвигателя тахо- генератор, запоминающее устройство, четыре коммутатора, второй узел . 4 О сравнения и генератор импульсов частоты питания дуги, при этом один из коммутаторов включен между узлом сравнения напряжения на дуге с заданным и усилителем, другой включен 45 между выходом тахогенератора и одним из выходов второго узла сравнения, третий коммутатор и запоминающее устройство включены последовательно между выходом тахогенера О тора и другим входом второго узла сравнения, четвертый коммутатор включен между выходом второго узла сравнения и усилителем, а управляющие выходы всех коммутаторов соединены с выходом генератора импульсов частоты питания дуги. Известное устройство, позволяет стабилизировать импульсы напряжения с большей крутизной Фронтов по сравнению с 1 . Это достигается за счет выделе О ния части импульса с плоской, вершиной с помощью генератора импульсов, запоминания скорости вращения двигателя механизма вертикального перемещения в конце импульса и отработ ки сигнала рассогласования между за помненным значением и величиной напряжения, пропорциональной скорос. ти вращения двигателя в текущий момент Г 2 3Однако,при использовании известного устройства для стабилизации импульсов остроугольной (экспоненциальной) Формы, когда плоский участок импульса стянут в точку, работа устройства нарушается. Это объясняется тем, что отработка рассогласования становится возможной только во время паузы,в то время как электродвигателю необходимо сообщить определенную скорость вращения но время импульса. Кроме того, отработка отклонения во время паузы с постоянной скоростью при малом сигнале рассогласования в конце импульса может привести к перерегулированию, обрыву дуги или заьиканию электрода на изделие, и, в конечном счете, к недопустимым изменениям ширины шва вследствие измененияамплитудного значения сварочного тока.Целью изобретения является повышение качества сварки путем стабилизации напряжения дуги.Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования напряжения импульсной дуги, содержащее механизм вертикального перемещения горелки с электродвигателем, соединенный с валом электродвигателя тахогенератор, задатчик опорного напряжения, связанный с первым входом блока сравнения напряжения и системы управления электродвигате лем с контуром обратной связи по скорости, дополнительно снабжено регулятором положения, блоком интегрирования, коммутатором и блоком памяти, при этом коммутатор, блок памяти, блок сравнения напряжения и регулятор положения соединены последовательно и -связаны с системой управления электродвигателем, блок интегрирования своими входами связан с выходом тахогенератора и вторым выходом коммутатора, а выходом - с третьим входом блока сравнения. На чертеже представлена функциональная схема устройства для регулирования напряжения импульсной дуги.Устройство содержит коммутатор 1, обеспечивающий коммутацию амплитудного значения импульса дуги, подключенный,к сварочной дуге, последовательно . соединенный с ним блок 2 памяти, обеспечивающий запоминание амплитудного значения импульса дуги, задатчик 3 опорного напряжения, блок 4 сравнения напряжения, регулятор 5 положения, регулятор 6 скорости, регулятор 7 тока, последовательно соединенные усилитель 8, механизм9 вертикального перемещения горелкис электродвигателем, датчик 10 токайоря, соединенный с валом электродвигателя тахогенератор 11, блок 12суммирования выходных сигналов та-хогенератора и регулятора положения, блок 13 суммирования выходныхсигналов датчика тока якоря и регулятора скорости, блок 14 интегрирования 10сигнала тахогенератора, подключенныйсвоим управляющим входом к выходу.коммутатора 1.,Входы блока 4 сравнения напряжения подключены к выходам блока 2 15памяти, задатчика 3 опорного напряжения и блока 14 интегрированиясигнала тахогенератора, а выход -к входу регулятора 5 положения,выходблока 12 суммирования выходнымсигналов тахогенератора 11 и регулятора 5 положения соединен с входом регулятора б скорости, а выход блока 13 суммирования выходныхсигналов датчика тока якоря и регулятора скорости - с входом регулятора 7 тока.Регулятор 5 положения и регулятор6 скорости осуществляют пропорциональный закон регулирования, регулятор 7 тока - пропорциональноинтегральный.Блок 14 интегрирования содержитключевой элемент сброса выходногонапряжения (путем, например, разряда интегрирующего конденсатора) и 35имеет управляющий вход, подключен.ный к выходу коммутатора 1. Регуляторы и блок 14 интегрированиямогут быть выполнены на операционных усилителях с обратными свяэями.Устройство структурно состоит иэряда контуров, каждый из которыхсодержит свой объект регулирования.Каждый контур может настраиваться 45на оптимальный переходный процесснезависимо от остальных. При настройке регулятора внешнего контура внутренний контур учитывается как звенос некоторой постоянной времени. Всвою очередь, рассматриваемый контур может быть внутренним по отношению к последующему Такой принциппостроения системы автоматическогорегулирования напряжения импульсной дуги упрощает ее настройку, обес. 5печивает высокое быстродействие.системы и простое ограничение выходныхнапряжений регуляторов.Устройство работает следующимобразом. 60В процессе сварки в момент достижения максимального значения напряжения дуги кошута р 1 подключает блок 2 памяти к генератору иМ-"пульсов (сварочной дуге), запомнен ное в блоке 2 амплитудное значение импульса сравнивается с заданным значением амплитуды, определяеьим задатчиком 3 напряжения, сигнал рассогласования блока 4 сравнения напряжения через последовательные регулятбры положения 5, скорости б и тока 7 подается на усилитель 8 и механизм 9 вертикального перемещения горелки с электродвигателем.1В процессе вертикального перемеще ния сварочной горелки датчик 10 измеряет ток якоря, а тахогенератор 11 - скорость вращения 10 электродвигателя. Выходной сигнал тахо- генератора поступает в блок 12 суммирования, сравнивается с выходным сигналом регулятора 5 положения, разностный сигнал блока 12 поступает на вход регулятора б скорости. Выходной сигнал датчика 10 тока якоря поступает в блок 13 суммирования, сравнивается в блоке суммирования с выходным сигналом регулятора скорости и подается на.вход регулятора 7 тока.Блок 14 интегрирования выходного сигнала тахогенератора моделирует изменение длины дуги (амплитудного значения импульсов дуги) при отработке сигнала рассогласования заданного и измеренного амплитудных значений, обеспечивая нормальное Функционирование регуляторов и квазинепрерывный характер регулирования между дискретными измерениями амплитудного значения импульсов.По мере отработки возмущения по длинедуги выходной сигнал блока 4 сравнения напряжения уменьшается и в момент полной отработки возмущения становится равным нулю, механизм 9 вертикального перемещения .горелки с двигателем останавливается.В момент достижения импульсом дуги амплитудного значения коммутатор замыкает ключевой элемент блока 14 интегрирования, в результатечего происходит сброс выходнсго напряжения блока 14, например, путем разряда интегрирующего конденсатора до нулевого уровня, что обеспечивает работоспособность устройства в посЛедующих циклах работы, При последующих циклах процесс автоматического регулирования протекает аналогично.Устройство имеет заданные динамические показатели, близкие к оптимальным; имеет нейзменные запасы устойчивости и низкую чувствительность при вариациях параметров дуги, В сравнении с известным устройством предлагаемое позволяет уменьшитьСоставитель В.ПокровскийФехред И.Кузьма, Корректор С,Шекмар Редактор И.Шулла Заказ 4308/9 Тираж 1037Подписное ЭНИИПИ Росударствеииого комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная,4 бТклонения ширины корня шва в 4-5раз путем увеличения точности стабилизации длины импульсной дуги 1098705бдо 0,1 мм. При этом повышается качество сварных швов за счет точнойстабилизации ширины корня шва,