Регулятор мощности

САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(.7) Ковельский завод сельскохозяйственных машин им. 50"летия СССР (72) Л,Ф,Николаев и А.П.Химач (53) 621,791,762,1(088,8) (56) Технический паспорт цепесварочного автомата КЕИфирмы. МаГхоз 1(ФРГ). 1977 е(57) Изобретение относится к сварке и предназначено для использования в цепесварочных автоматах, реализующих способ сварки сопротивлением. Цель - стабилизация мощности, нодводимой непосредственно к свариваемому звену, разгрузка управляющих областей тиристоров, стабилизация угла отпирания тиристоров при изменении частоты сетевого напряжения и упрощение схемы. В устройстве иопользуются две петли 1 обратной связи - по току вторичногоконтура н по падению напряжения насвариваемом участке звена. Действующие значения сигналов обратных связей вычисляются путем интегрированияих за каждый полупериод. Полученныезначения перемножаются и запоминаются на время неполного полупериода,Эти значения сравниваются с алгебраической суммой напряжения отсечкиотрицательной полярности и пилообразного напряжения положительной полярности, частота которого равна удвоенной частоте сетевого напряжения.Амплитуда и, следовательно, крутизнаопределяются положением подвижногоконтакта задатчика мощности, Регуля"тор позволяет получить стабильноекачество сварки при изменении переходных сопротивлений элементов вторичного контура и частоты сетевогонапряжения. 1 э.п. ф-лы. 1 нл.1411109 элемента 4 И 23, выходы дискретно-ана- логовых интегрирующих узлов 9 и 10 " с входами четырехквадратного:аналогового перемножителя 11, выход которого соединен с первым входом ячейки 17 выборки хранения, которая своим выходом соединяется с инверсным входом компаратора 21, выход которого соединен с первым входом логической схемы 4 И, второй вход компаратора - с резисторами 25 и 26. Третий вход логического элемента 4 И связан с выходом логического инвертора 20, вход которого соединен с выходом узла 12 синхронизации и первым входом модулятора 14, второй вход которого соединен с генератором 13 пилообразного напряжения положительной полярности, а выход - с задатчиками 15 и 16 мощности. Выход узла 12 синхронизации соединен с вторым входом блока 19 таймеров, первый вход которого связан с входом узла 12 синхронизации и входом узла. 24 индикации, выход блока 19 таймеров в .с входом коммутатора 18 и датчиков, выходы которого соединены с задатчиками 15 и 16 мощности и с резистором 26, а выход генератора 22 отпирающих импульсов - с четвертым входом логического элемента 4 И 23.Регулятор мощности работает следующим образом.В момент начала цикла нагрева шовного участка свариваемого звена узел 12 синхронизации подает команду ,на запуск блока 19 таймеров, содержащего два таймера, включенных последовательно(второй таймер начинает отрабатывать заданное время после окончания отработки времени первым таймером ). Пока работает первый таймер, на выходе блока 19 таймеров удерживается низкий уровень (логический "0") и коммутатор 18 задатчиков соединяет задатчик .15 мощности первого периода сварки с резистором 26, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом компаратора 21.На время всего цикла сварки узел 12 синхронизации подает на управляющий вход модулятора 14 низкий уровень. На сигнальный вход модулятора 14 подается пилообразное напряжение с выхода генератора 13, частота 1 пило образного напряжения равна удвоенной частоте переменного напряжения питающей сети, Поэтому с момента запуска первого таймера начинает работать моИзобретение относится к областисварки и предназначено для использования в цепесварочных автоматах, реализующих способ сварки сопротивлением., Цель изобретения - стабилизациямощности, подводимой непосредственно к свариваемому звену, разгрузкауправляющих областей тиристоров, 10стабилизация угла отпирания тиристоров при изменении частоты сетевогонапряжения, упрощение схемы.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого регуляторамощности с элементами силовой частисварочной установки.Регулятор мощности содержит сварочный трансформатор 1, тиристорныйконтактор 2, датчик 3 сварочного тока, контактные губки 4 и 5, токопровода, вспомогательные электроды 6 и 7,свариваемое звено 8, дискретно-аналоговые интегрирующие узлы 9 и 1 О, четырехквадратный аналоговый перемножитель 11, узел 12 синхронизации, генератор 13 пилообразного напряжения, положительной полярности, модулятор14, эадатчики 15 и 16 мощности 1 и Т 1.периодов сварки, ячейку 17 выборкамихранения, коммутатор. 18 задатчиков,блок 19 таймеров, логический инвертор20 компаратор 21, генератор 22 отпирающих импульсов, логический элемент4 И 23, узел 24 индикации полнофазного режима, резисторы 25 и 26 сумматора пилообразного напряжения и напряжения отсечки минимального угла отпирания тиристоров,При этом первичная обмотка сварочного трансформатора соединена с выходом тиристорного контактора 2, входкоторого соединен с выходом логического элемента 4 И 23 и входом узла 24индикации полнофазного режима, вторичная обмотка сварочного трансформатора 1 соединена с контактными губками 4 и 5 токопровода, выход датчика3 сварочного тока - с входом дискретно-аналогового интегрирующего узла9, вспомогательные электроды 6 и 7 -с входами дискретно-аналогового интегрирующего узла 10 и узла 12 синхронизации, первый выход которого соединен с третьими входами дискретноаналоговых интегрирующих преобразователей 9 и 10, второй выход узла синхронизации - с ячейкой 17 выборкихранения и вторым вхбдом логического3 411дулятор 14, В его функцию входит"подъем" пилообразного сигнала на"пъедестале" постоянной составляющейза время выхода на режим, причем ве"личина постоянной составляющей за это5время меняется от 0 до О, где Б -амплитуда пилообразного сигнала навыходе модулятора 14 после выхода нарежим (считается, что исходный пилообразный сигнал положительной полярности).По окончании отработки временипервым таймером блока 19 таймеров начинает отработку времени второй таймер. При этом на управляющий входкоммутатора 18 задатчиков подаетсявысокий уровень (логическая "1") и крезистору 26 подключается задатчик16 мощности второго периода сварки. 20В момент окончания отработки второгопериода сварки на выходе блока 19таймеров устанавливается низкий уровень. Это-приводит к обратному переключению задатчиков, а также к воздействию этого низкого уровня на узел12 синхронизации, который в ответ подает высокий уровень на управляющийвход модулятора 14, а также на одиниэ входов логического элемента 4 И 23 З 0Последнее приводит к запрету подачиуправляющих импульсов на тиристорныйконтактор 2,Угол отпирания тиристоров тиристорного контактора 2, а следовательно, и величина мощности, подводимой35к свариваемому звену, определяется моментом сравнения величины напряженияобратной связи с алгебраической суммой пилообразного напряжения и напря- .40жения отсечки минимального угла отпирания тиристоров. В момент сравненияэтих напряжений на выходе компаратора21 устанавливается . высокий уровень,который подается на один из входовэлемента 4 И 23, и если на других двухвходах, не связанных с генераторомотпирающих импульсов, высокие уровни,то с выхода этого генератора "проходит" на выход логического элемента4 И 23 (и на вход тиристорного контактора 2) последовательность отпирающих импульсов частотой следования3 кГц и длительностью 100-150 мкс,Прохождение отпирающих импульсов прекратится, если выполнится хотя быодно из трех условий: закончится полупериод, закончится цикл сварки (подача сварочного тока), появится на 094пряжение между контактными губками4 и 5 , а значит и между вспомогательными электродами 6 и 7.Последнее запрещает подачу отпираюших импульсов на открытый тиристордо конца текущего полупериода, чтослужит защитой управляющих структуртиристоров контактора 2 от нагрузкибесполезно следующими управляющимиимпульсами,Канал обратной связи по действующему значению мощности, подводимой ксвариваемому звену, работает следующим образом,Действующее значение мощности,подводимой к свариваемому звену закаждый полупериод, вычисляется путеминтегрирования функций измечений сварочного тока и напряжения между вспомогательными электродами 6 и 7 с помощью дискретно-аналоговых интегрирующих узлов 9 и 10, затем полученныезначения перемножаются с помощьючетырехквадратного перемножителя 11.С выхода перемножителя 11 напряжение,пропорциональное действующему значению мощности, подводимой за полупериод к свариваемому звену 8, фиксируется ячейкой 17 выборки и хранения.Названные интегрирующие узлы представляют собой классические инвертирующие интеграторы, выполненные на интегральных операционных усилителях,дополненных МОП-ключами, включеннымипараллельно конденсаторам интеграторов, с целью разрядки конденсаторовчерез 2-5 мкс после окончания каждогополупериода. Такая задержка начального момента разряда конденсаторов необходима, так как с целью полученияточного значения регулируемой мощности за полупериод запирание ячейки выборки и хранения производится в момент окончания полупериода, а до полного запирания ключа ячейки на выходеперемножителя должно сохраняться ",вычисленное" напряжение.Управление интеграторами 9 и 10,а также ячейкой 17 выборки и храненияосуществляет узел 12 синхронизации.Отпирание ячейки выборки и храненияпроизводится в момент появления на"пряжения на вспомогательных электродах 6 и 7. Это уменьшает влияние выходного сопротивления аналогового перемножителя 11 на точность "запоминания" напряжения ячейкой 17 выборкии хранения. Длительность импульсовотпирания разрядных ключей, находящихся в интеграторах 9 и 10, составляет 100-150 мкс, На 200-250 мкс с целью исключения сбоев регулятора должно задерживаться появление положительного напряжения на инвертиру,ющем входе компаратора 21. Для этого ,с помощью пассивного (сумматора резисторов 25 и 26) пилообразное на"- пряжение положительной полярности суммируется с отрицательным напряжением отсечки -ЦПри максимальных заданных мощнос- тях, т.е. при максимальных амплитудах пилообразного напряжения на выоде коммутатора 18 эадатчиков, наряжение отсечки должно обеспечить "азанную задержку. При меньшей амлитуде пилообразного напряжения адержка, а значит и минимально возможный угол отпирания тиристоров, еще меньше, что предусмотрено с це" адью уменьшения вероятности перерегу 1 ирования при заданных минимальных Режимах. Таким образм, вычисленное начение мощности за прошедший полуериод:используется для коррекции гла отпирания в текущем полупериое и тедеСтабилизация угла отпирания тисторов при изменении частоты напряжения сети происходит следующим браэом. Если, к примеру, частота низилась, длительность полупериодов увеличится. Тогда амплитуда пил35азного напряжения тоже увеличднако увеличится и уровень сибратной связи (при прочих равных усдровнях), так как величина сигнала на выходе интегратора прямо про ,"нальна времени интегрирования Прочих равных условиях, Последн позволит в какой то мере компенсировать уменьшение угла отпирани торов и при изменении частоты жения сети.Для сигнализации полнофазного реЖима, который является следствием неисправности регулятора либо неудачНо выбранного режима сварки, служит узел 24 индикации полнофазного режима, сравнивающий моменты пос напряжения на звено с началь ментами полупериодов.Вспомогательные электроды 6 и 7, которые служат для измерения падения напряжения на части свариваемого звена 8 вблизи сварного шва в процессе порциприее я тирис. напря тупления ными мосварки, выполнены в виде стержней, например, из вольфрама (так как работают при высоких температурах), заостренных с рабочей стороны, Их положение относительно контактных губок 4 и 5 должно быть жестко фиксировано, Усилие прижима электродов к звену 8 и размеры электродов определяются калибром и материалом свариваемой цепи.Необходимая взаимная фаэировка подключения датчика 3 сварочного тока и вспомогательных электродов 6 и 7 к входам соответствующих интегрирующих узлов обеспечивает сигналь 1 с выходов дискретно-аналоговых интегрирующих узлов одинаковой полярности,ла изобретенияо р1. Регулятор мощности, содержащий трансформатор, тиристорный контактор, два задатчика мощности, блок таймеров логический элемент 4 И, генератор пилообразного напряжения, ячейку выборки и хранения, компаратор, генератор отпирающих импульсов, канал обработки сигнала обратной связи, узел синхронизации, модулятор переднего фронта огибающей регулируемого энергетическо го параметра, узел индикации полнофаэ ного режима, при этом управляющйй вход тиристорного контактора соединен с первым входом узла индикации полнофазного режима и выходом схемы И, выход тиристорного контактора соединен с первичной обмоткой трансформатора, включенной в сеть переменного напряжения, инвертирующий вход компаратора соединен с выходом ячейки выборки и хранения, выход компаратора соединен с первым входом логического элемента 4 И, второй вход которого соединен с управляющим входом ячейки вьборки и.хранения и с узлом синхронизации, четвертый вход логического элемента 4 И соединен с выхо-. дом генератора отпирающих импульсов, выход геператора пилообразного напряжения соединен с сигнальным входом модулятора огибающей, выход которого соединен с входами задатчиков, а напряжение питания сети подается на ге" нератор пилообразного напряжения, узел синхронизации, блок таймеров, узел индикации полнофаэного режима, о т л и ц а ю щ и й с я тем, что, с целью стабилизации действукпцего знаКорректор В.Бутяг Подписноемитета СССРоткрытийя наб д. 4/5 Тираж 921 ВНИИПИ Государст по делам иэоб13035, Москва, Жаказ 3601/13 ногоенийРаушс роиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,чения мощности, подводимой непосредственно к звену свариваемой цепи, защиты управляющих областей тиристоров, он содержит вторую петлю обратной связи по падению напряжения на свари 5 наемом участке звена, датчик падения напряжения, датчик сварочного тока, источник напряжения отсечки отрицательной полярности, дискретно-аналоговый узел вычисления действующего значения напряжения, дискретно-аналоговый узел вычисления действующего значения сварочного тока, четырех- квадратный перемножитель, первый резистор, второй резистор, коммутатор задатчиков мощности, инвертор, причем выход датчика падения напряжения сое- . динен с дискретно-аналоговым узлом вычисления действующего значения напряжения и узлом синхронизации, датчик сварочного тока соединен с дискретно-аналоговым узлом вычисления действующего значения сварочного тока, который соединен с выходом узла 25 синхронизации, выход дискретно-аналогового узла вычисления действующего значения напряжения соединен с входом х четырехквадратного перемножителя, вход у которого соединен с выходом дискретно-аналогового узла вычисления действующего значения сварочного тока, выход четырехквадратного перемножителя соединен с входомячейки выборки и хранения, неинвертирующий вход компаратора соединенчерез первый резистор с источником напряжения отсечки отрицательной полярности и через второй резистор с выходом коммутатора эадатчиков мощности, выход инвертора соединен с третьим входом логического элемента 4 И,вход инвертора соединен с узлом синхронизации и модулирующим входом модулятора переднего фронта огибающейрегулируемого энергетического параметра,2, Регулятор мощности по и. 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем чтодатчик падения напряжения на свари-.ваемом участке звена представляетсобой два заостренных жаростойкихэлектрода, изолированных от контактных губок цепесварочного автомата ижестко зафиксированных относительноих, заостренными концами обращенныхк свариваемому звену.