Способ автоматического измерения и регулирования электронагрева

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 19) 1111 9 ПУБЛИК В 23 К 11 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ рвала;ала;очного 1 2 9 фу /; - м г гд К - коэ це Я - плГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕК ТРОНАГРЕВА, включающий вычисление температуры сварочного ядра, сравнение ее с заданной и регулирование режима электронагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности температуры ядра при сварке деталей малых толщин переменным током во время текущего сварочного импульса, многократно в моменты времениизмеряют мгновенные значения сварочного тока 1; и вычисляют коды функции источника тепла с 1; по формуле нкция источника тепла;овенное значение сварочногоа в 1 момент времени;ффициент эффективности проса проплавления;щадь контакта электрод-детал р с х- удельные сопротивления,гкость и удельный вес детаекта;1 - номер временного интервала;затем вычисляют код мгновенной температуры ядра Т;в каждый 1; момент временитекущего сварочного импульса по формулеТ 1+1 Т 1 +(С 11 Р )(11 ф 1 1 1) 1где Т, - код мгновенной температуры ядрав 1; момент времени;1)=Яь 1 - постоянная времени температурного нагрева объекта;К - коэффициент условий теплообмена;,Л 1=1+1-1= -- шаг временного инте- код 1-го временного интерв- расстояние от центра сварядра до электрода;сФа - удельная тем пературопроводностьдеталей объекта,и сравнивают с заданным, при достижениизаданной температуры отключают свароч- Сный ток в текущем сварочном импульсе, а вслучае недостаточного нагрева ядра регу- Ялируют режим электронагрева в следующемсварочном импульсе, при этом в качественачальной температуры То в первом сварочном импульсе принимают температуру ок- ( )ружающей среды, а в последующих свароч;фных импульсах последнюю вычислительную температуру перед следуюгцим сварочным импульсом.Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в установках стабилизации процесса контактной сварки,Известен способ регулирования процесса электронагрева, основанный на стабилизации энергии выделяемой в сварочном контакте 1.Недостаток способа в том, что при сварке деталей малых толщин током промышленной частоты они не обеспечивают высокое качество сварных соединений, поскольку вследствие малой тепловой инерции деталей температура сварочного ядра пропорциональна не среднему, а мгновенному значению мощности или тока, при этом максимальная температура и габариты ядра зависят от формы импульса сварочного тока.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ автоматического измерения и регулирования электронагрева, включающий измерение наружной температуры свариваемых деталей, вычисление по наружной температуре температуры сварочного ядра, сравнению ее с заданной и, по результату сравнения, регулирование режима элсктронагрева деталей 2.Недостаток известного способа, состоит в том, что он не учитывает тепловой инерции свариваемых деталей и, поэтому не подходит для регулирования электропагрева током промышленной частоты деталей малых толщин. Вследствие малой тепловой инерции температура сварочного ядра деталей малых толщин с небольпим запаздыванием почти повторяет форму импульса сварочного тока. Температура поверхности гонкой детали в паузах между сварочными импульсами и вычисленная по ней температура ядра значительно отличаются от температуры поверхности и максимальной температуры ядра, которые имели мссто во время действия сваренного тока.Целью изобретения является повышение стабильности температуры ядра при сварке деталей малых толщин переменным током.Указанная цель достигается тем, что согласно способу автоматического измерения и регулирования электронагрева, включаюгцему вычисление температуры сварочного ядра, сравнение ес с заданной и регулирование режима электронагрева объекта, во время текущего сварочного импульса, многократно в моменты времени 1;, измеряют мгновенные значения сварочного тока Л и вычисляют коды функции источника тепла с, по формуле 1. а% -ьгде ; -функция источника тепла;1, - мгновенное значение сварочноготока в 1; момент времени;К - коэффициент эффективности процесса проплавления; Я - площадь контакта электрод-деталь.с у - удельное сопротивление, теплоем- / 1кость и удельный вес деталей объекта;51 - номер временного интервала;затем вычислякт код мгновенной температуры ядра Т 1+в каждый 1,момент времени текущего сварочного импульса по формулеТь 1= 71 (9- - г) Ы 1 )где 7, - код м гновен ной тем пер атуры яд О ра в 1, момент времени;Я-Я ЬЙ - постоянная времени температурного нагрева объекта;Р"=и-- шаг временного интервала;- расстояние от центра сварочного ядра до электрода;д, - удельная температуропроводность деталей объекта;71 - коэффициент условий теплообмена;- код 1-го временного интервала, 20 и сравнивают с заданным, при достижениизаданной температуры отключают сварочный ток в текущем сварочном импульсе, а в случае недостаточного нагрева ядра регулируют режим электронагрева в следующем сварочном импульсе, при этом в качестве начальной температуры То в первом сварочном импульсе принимают температуру окружаюгцей среды, а в последующих сварочных импульсах - последнюю вычисленную температуру перед следующим сварочным импуль сом.Использование множества мгновенныхзначений сварочного тока в качестве параметра процесса электронагрева позволяет вычислять изменение температуры сварочного ядра, как во время сварочных импульЗ 5 сов, когда объект нагревается, так и в паузах между сварочными импульсами - когда объект остывает. Тем самым учитывается влияние тепловой инерции свариваемого объекта и формы сварочного импульса на электрон агрев.Предлагаемый способ с применением метода расчета мгновенных температур сварочного ядра дает возможность реализовать расчет температуры в реальном масштаое времени и применить микропроцессорное 45 устройство для прямого цифрового регулирования процессом электронами рева уже в текугцем сварочном импульсе.На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства, реализую 1 цего предлагаемый способ; на фиг. 2 - временные диаграммы сварочного тока и температуры ядра, поясняющие предложенный способ регулирования электронагрева; на фиг. 3 - вре.менные диаграммы фактической и вычислен.ной по предлагаемому способу температуры 55 ядра У тройство состоит из источника 1 сварочного тока на промыпгленной частоте, ко1109291 ОЙ фиг торый включает и выключает ток по командам микропроцессорного устройства 2, датчика 3 сварочного тока (например, трансформатора тока), аналого-цифрового преобразователя 4, сварочных электродов 5 и свариваемых деталей 6,По команде 7, из микропроцессорного устройства 2, источник 1 включает сварочныйток 8. В моменты времени 1 аналого-цифровой преобразователь 4 измеряет величинусигнала датчика 3 тока.После каждого 1-го измерения тока микропроцессорное устройство 2 вычисляет кодфункции источника тепла ц и код Т,ц температуры ядра 9 в следующий Т;, моментвремени.Как только вычисляемая температура 9достигнет заданной температуры 10, микропроцессорное устройство 2 формирует команду 11 на выключение сварочного тока 8,Если в течение одного сварочного импульсатока 12 вычисляемая температура 13 не достигнет заданной температуры 14, то микропроцессорное устройство 2 дает команду навключение второго импульса сварочного тока 15 и вычисляет температуру ядра 16 на основании новых начальных условий температуры деталей, которые получены в результате последовательного вычисления температуры 13 по все время действия сварочного импульса 12 и во время паузы между сварочными импульсами тока 12 и 1 о. Как только вычисляемая температура 16 достигает заданной температуры 14, микропроцессорное устройство 2 формирует импульс 17 на выключение сварочного тока 15.10 Процесс вычисления температуры ядраТ; при сварке несколькими сварочными импульсами, продолжается циклически. В качестве начальной температуры То в первом импульсе принимают температуру окружающей среды, а в последующих импульсах - последнюю вычисленную мгновенную температуру перед следующим сварочным импульсом.Предлагаемый способ автоматическогоизмерения и регулирования электронагре ва обеспечивает по сравнению с известнымулучшения качества сварочных соединений деталей малых толщин и повышение процента выхода годных изделий на операциях сварки.1109291 Ътах Фиг,5 рате та ССрытийнаб., д. 4/5Проектная 0.9 0,8 0,7 0,6 0,5 И 03 И 03 0 Редактор А. ШандоЗаказ 5681/11 ВНИИПИ Гопо дела113035, Москв илиал ППП Па Составитель Е. КаГекред И. Верес1 ираж037ударственного комитеизобретений и о 1 кЖ - 35, Рау шскаяент, г. Ужгород, ул Коррек 1 ор М1 одписноеСР