Способ управления сварочными источниками питания инвертарного типа и устройство для его осуществления

(71) Всесон 1 зиый научно-исследователский институт по монтажным и специаным строительным работам и Харьковское производственное предприятие покапитальному ремонту. оборудованияэлектростанций "Харьковэнергоремонт(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНЬВИИСТОЧНИКАИИ ПИТАНИЯ ИНВЕРТАРНОГОТИПА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВника и наибольшии из сигналов, пропорциональных измерений значения тока и напряжения, используют для регулирования периода следования импульсов в инверторе.2. Устройство для управления сваь- рочными источниками питания инверторль- ного типа, содержащее выпрямительноеустройство, тиристорный инвертор и блок управления, включающий в себя преобразователь напряжения в длительность периода следования управляющих импульсов, к которому подключен усни- литель мощности, о т л и ч а ю щ е ео- с я тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем увеличения 11, быстродействия управления выходнымипараметрами источника, в блок управления введены устройство выбора наибольшего значения сигналов обратной связи тока и напряжения, формирователь импульсов синхронизации, устрой- и ства для измерения среднего значения тока и напряжения за один период следования импульсов в нагрузке, прир. чем входы измерителей соединены через соответствующие датчики с выходом инвертора, выходы измерителя - с устройством выбора наибольшего значения сигналов обратной связи тока и напряжения, выход последнего нодключен к входу преобразователя напряжения в длительность периода следования управляющих импульсов, при этом к вы" ходу последнего подключен формирователь импульсов синхронизации, подсоеч- диненный выходами к устройствам дляизмерения среднего значения тока и ч- напряжения. рокопченктьев ЛЕНИЯ .(57) .1Способ управления сварочным источниками питания инверторного типа, по которому измеряют среднее напряжение на выходе источника и фо мируют внешнюю характеристику путем сравнения измеренного напряжения с уставкой и последующего регулирования периода следования импульсов в инверторе по результату сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем увеличения быстродействия управления выходными параметрами источника, измеряют среднее напряже ф ние каждого импульса на выходе исто ника, одновременно измеряют средний ток каждого импульса на выходе исто ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДДЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ, конкретнее к способам и устройствамуправления сварочными источникамипитания инверторного типа,Известен способ управления сварочными источниками питания инверторного типа, заключающийся в том, чторегулирования мощности в дуге осуществляется с помощью изменения периодаследования импульсов в инверторе. 1 ОПри этом способе управления можносформировать жесткую или пологопадающую характеристику источника питания. Способ реализуется с помощьюустройства, состоящего из выпрямительного устройства, инвертора иблока управления, в котором для изменения периода следования импульсовв инверторе используется информация по току и напряжению, измерен Оная за время, много больше периодаследования иилульсов 1 .Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ управления сварочными источниками питания инверторного типа, покоторому измеряют среднее напряжениена выходе источника и формируют внешнюю характеристику путем сравненияизмеренного напряжения с установкойи последующего регулирования периода .следования импульсов в инверторе порезультату сравнения.Известный способ реализуется устройством, содержащим выпрямительное35устройство, тиристорньп инвертор иблок управления, включающий в себяпреобразователь напряжения в длительность периода следования управляющих импульсов, к которому подключен усилитель мощности 2 .Регулирование режима сварки в немидет путем уменьшения периода следования управляющих импульсов приуменьшении сопротивления дуговогопромежутка. Ограничение тока сваркипроисходит за счет срыва стабилиза"ции напряжения с уменьшением периодадо определенной заданной величины.При этом инвертор начинает работать10на естественной характеристике. Однако при сварке неплавящимся электродомв среде аргона, например, желательноиметь крутопадающую или штыковую внешнюю характеристику источника питания. Следовательно, для различных 55способов дуговой сварки возникаетнеобходимость формирования требуемыхвнешних характеристик. Кроме того, в 799 1известных источниках питания информация о сварочном напряжении или токе в дуге, используемая в качестве обратной связи в схеме управления инвертором, усредняется за много периодов работы инвертора. Это приводит к тому, что не все возмущения, связанные с изменением сопротивления дугового промежутка в процессе переноса металла в дуге, отрабатываются схемой управления. В силу того, что схема управления не обладает достаточным быстродействием, источник питания, который является объектом управления, приходится делать еще более инерционным звеном, что достигается путем . установки на выходе источника питания громоздких индуктивноемкостных фильтров, Кроме того, схема управления такого источника чувствительна к помехам, так как работа узлов схемы не синхронизована с работой инвертора. Для обеспечения надежности работы источника приходится вводить дополнительную схему защиты инвертора от опрокидывания.Цель изобретения - повьппение качества сварного шва путем увеличения быстродействия управления выходными параметрами источника.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления сварочными источниками питания инверторного тина, по которому измеряют среднее напряжение на выходе источника и формируют внешнюю характеристику путем сравнения измеренного напряжения с уставкой и последующего регулирования периода следования импульсов в инверторе по результату сравнения, измеряют среднее напряжение каждого импульса на выходе источника, одновременно измеряют средний ток кажцого импульса на выходе источника и наибольший из сигналов, пропорциональных измеренным значениям тока и напряжения, используют для регулирования периода следования импульсов в инверторе.Устройство для управления сварочными источниками питания инверторного типа, содержащее выпрямительное устройство, тиристорный инвертор и блок управления, включающий в себя преобразователь напряжения в длительность периода следования управляющих импульсов, к которому подключен усилитель мощности, в блок управления введены устройство выбора наибольше3 1119 го значения сигналов обратной связи тока и напряжения, формирователь им-, пульсов синхронизации, устройства для измерения среднего значения токаи напряжения за один период следова 5 ния импульсов в нагрузке, причем входы измерителей соединены через соответствующие датчики с выхода ин-, вертора, выходыизмерителя с устрой:ством выбора наибольшего значения сигналов обратной связи тока.и напряжения, выход последнего подключен ко входу преобразователя напряжения в длительность периода следования управлякщих импульсов, при этом к выходу последнего подключен формирователь импульсов синхронизации, подсоединенный выходами к устройствам для измерения среднего значения тока и напряжения.На фиг 1 показана зависимостьсигналов средних значений тока и на-.пряжения за период от проводимостидугового промежутка (Кн - сопротивление дугового промежутка); на фиг. 2 -внешние статические характеристикиисточника питаниями на фиг. 3 - схемаустройства для реализации способауправления; на фиг. 4 - устройстводля измерения среднего значения тока и напряжения за один период следования импульсов в нагрузке.Информационные сигналы, пропорциональные среднему значению напряжения и тока за период, на выходе, 35инвертора обрабатываются. В процессе обработки выбирается наибольшийиз них.Для тиристорно-емкостных инверторов с падающей естественной внешней 10характеристикой зависимости от изменения сопротивления нагрузки 0(0 с )сРт фО(Е ) обычно имеют вид монотонныхкривых. Здесь 0 Щ ), П(1 ) сигналыфут, ф Гтсреднего значения тока и напряжения 45за период (фиг. 1),Для получения качественного сварного шва .при различных видах дуговойсварки (неплавящимся электродом всреде защитных газов, плавящимся 50электродом в среде СО и ручнаяштучным обмазанным электродом) требуются различные внешние характерис- .тики источника питаниями штыковая,жесткая, крутопадающая и характеристика с точками излома - кривые А,Б,С, Д (фнг. 2). Построение характе-,ристик с точками излома осуществля 799 4ется с помощью устройства выборанаибольшего значения путем переходаот слежения за напряжением к слежению за током при определенной проводимости дугового промежутка - точкаО (фиг. 1).При в ) О - слежение за таком,"нУстройство для реализации способасодержит выпрямительное устройство 1,инвертор 2, блок 3 управления, состоящий из блоков измерения среднегозначения сварочного тока 4 и напряжения 5 за один период следованияимпульсов в дуге между электродом6 и свариваемым изделием 7. Входыблоков 4:и 5, соединены через датчики8 тока и напряжения 9 с выходом инвертора 2, а выходы - с блоком 10 выбора наибольшего значения, подключенного к входу преобразователя 11напряжения в длительность периодаследования управляющих импульсов,который с помощью усилителя 12 мощности управляет тиристорами 13 и 14инвертора 2 и блоком 15 формирования импульсов синхронизации, входкоторого соединен с преобразователем11, а выходы с блоками 4 и 5 измерения,Устройство работает следующим об-. разом.Информация о токе и напряжении с датчиков 8 и 9 передается в измерительные блоки 4 и 5. Каждый из блоков состоит из двух идентичных каналов (фиг. 4), выполненных по схеме интегрирующих усилителей с электронными ключами, управляемых командами "Измерение". "Передача информации", "Сброс", которые выдает блок 15 формирования импульсов синхронизации. Команды на каналы посту-. пают поочередно со сдвигом на период, По сигналу "Измерение" замыкается ключ К и интегрирующий усилитель У 1-С 1 осуществляет измерение. В момент прихода на первый канал команды "Передача информации" ключ К размыкается, К 1 замыкается и информация поступает в блок 10 выбора наибольшего значения. На другом канале в этот момент поступает "ИзмереИние и т.д. в указанной последовательности. По сигналу "Сброс", подаваемому в момент перехода канала с команды "Передача информации" на ко11197 99 3манду "Измерение", осуществляется стирание информации с помощью ключей К,и К. Таким образом, на вькоде каждого из блоков 4 и 5 присутствует информация за предшествующий период, Я поступающая в блок 10 выбора наибольщего значения. Текущий период опрецеляется наибольшим из двух сигналов " измеренных за предыдущий период током и напряжением, используе" 1 б мых также для формирования соответствующих управляющих сигналов. Таким образом, время, затрачиваемое на комненсацию изменения режима 1 Я сварки при изменении сопротивления дугового промежутка, равно одномупериоду следования импульсов на выходе источника питания. По сравнениюс известным это дает возможностьизбежать бросков тока при различныхвозмущающих.воздействиях, что значи"тельно уменьшает разбрызгивание металла в процессе сварки, Кроме того,нри малом времени отработки значительно повышается устойчивость тиристорного инвертора, т.е, уменьшается вероятность его опрокидыванияпри скачкообразном изменении сопротивления нагрузки, что дает возмаж"ность отказаться от специальных схемзащиты инвертора от опрокидывания.1119799 Составитель В. ГанюшинТехред З,Палий Корректор дактор Н.Да Заказ 7525 10 ное 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ЛЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,е Тираж 103 б ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр