Устройство питания для дуговой сварки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И) 3 К 9/10 ТЕН ДЛЯ ДУГО к свароначено о но для плазсплавовтока. Цельстойчивости Щ ф н расширени мплитуды и Устройств и два выпр орения дугиулированияочного тока астотм свасодержит в ителя, два ка. Блок у сварочного го тока,сварочнои це дросселя и д равления вкл тока, датчик датчика тает датчик авнитель Изоб производиапазона регулир и частоты сварочнНа чертеже пре ение относится очно в дназначено в качеания для дуговой и ве источника пи ьная схема ус Устройство пи пульсам Цельо зобретени и горения варки содержит ц и, к которой по я - повыше ойчи дуги, расширени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЬГГИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относитному производству и предсварки неплавящимся элекде защитных газов, а имеменной сварки алюминиевьпрямоугольными импульсамиизобретения - повьппевие зменной сварки прямоугольными имдва усилителя-формирователя, два интегратора, два суммирующих усилителя,два блока нелинейности, два дифференцирующих звена, нелинейный эле -мент, два инвертирующих .усилителяи блок задания. Блок задания устанавливает время горения дуги на прямойи обратной полярностях и амплитудусварочного тока раздельно для каждойполярности. На выходе первого интегратора формируется сигнал, позволяющий поддерживать заданное значение уравнительного тока, а на выкоде второго интегратора - сигнал, обеспечивающий поддержаниезаданного значения сварочного тока.Блоки нелинейности формируют сигналы,пропорциональные потокосцеплению первого и второго дросселей, и компенсируют изменение индуктивностидросселей от величины протекающихчерез них токов. Нелинейный элементкомпенсирует нелинейные свойства дуги. Усилители-формирователи вырабатывают напряжения управления выпрямителями. Устройство позволяет уменьшить габариты силовых дросселей путем автоматической компенсации изменения их индуктивности от величинысварочного тока. 1 и:,ования амплитуды огс т кядотае; рункциоройс ,я .ия дуговойесварочной дук ю 1е.рвыи Выпрямитель 2 через первый дроссель 3 и первый датчик 4 тока, второй выпрямитель 5 через второй дроссель б и второй датчик 7 токаВыход первого датчика 4 тока соединен с первым входом датчика 8 сварочного тока и с первым входом датчика 9 уравнительного тока. Выход второго датчика 7 тока соединен с вторым входом датчика 8 сварочного тока и вторым входом датчика 9 уравнительного тока, Выход датчика 8 сварочного тока подключен квторому входу первого усилителя-Формирователя 10 через последовательно соединенные первые интегратор 11, диод 12, суммирующий усили - тель 13, блок 14 нелинейности и дифференцирующее звено 15. Выход суммирующего усилителя 13 соединен стретьим входом первого усилителя-формирователя 10. Выход нелинейного элемента 16 соединен с первым входом первого усилителя-формирователя 10 и через первый инвертирующий усили тель 17 с первым входом второго усилителя-формирователя 18. Выход интегратора 11 подключен к второму входу второго усилителя-Формирователя 18 через последовательно соединеннные вторые диод 19, инвертирующий усилитель 20, суммирующий усилитель 21, блок 22 нелинейности и дифференцирующее звено 23, Выход второго суммирующего усилителя 21 соединен с тре 35 тьим входом второго усилителя-формирователя 18. Выход датчика 9 уравнительного тока соединен с вторыми входами первого 13 и второго 21 суммирующих усилителей через второй интегратор 24. Выходы блока 25 зада - ния соединены с вторыми входами первого 11 и.второго 24 интеграторов.Устройство питания для дуговой сварки работает следующим образом.45Блок 25 задания задает время горения дуги на прямой и обратной полярностях и амплитуду сварочного тока, которая устанавливается раздельно для каждой полярности. При пуске в блоке 25 задания формируется сигнал 50 задания уравнительного тока, который поступает на второй вход второго интегратора 24, на первый вход которого поступает сигнал с датчика 9 уравнительного тока, пропорциональный те - 55 кущему значению уравнительного тока, осуществляющий обратную связь по уравнительному току. При этом на выходе второго интегратора 24 формируется управляющий сигнал, позволяющийподдерживать заданное значение уравнительного тока, протекающего по цепи:первый выпрямитель 2, первый дроссель3, первый датчик 4 тока, второй выпрямитель 5, второй дроссель 6, второй датчик 7 тока, что обеспечиваетработу выпрямителей 2 и 5 в зоне непрерывных токов. Одновременно припуске в блоке 25,задания формируетсясигнал задания сварочного тока, поступающий на второй вход первого интегратора 11, на первый вход которогопоступает сигнал с датчика 8 сварочного тока, пропорциональный текущему значению сварочного тока, осуществляющий обратную сцязь по сварочномутоку. При этом на выходе первого интегратора 11 формируется управляющийсигнал, обуславливающий поддержаниезаданного значения сварочного тока. Свыхода первого интегратора 11 управляющий сигнал поступает в зависимости от его полярности на первый входпервого суммирующего усилителя 13 илина первый вход второго суммирующегоусилителя 21, На вторые входы суммирующих усилителей 13 и 21 поступаетуправляющий сигнал с выхода второгоинтегратора 24. На выходе первогосуммирующего усилителя 13 формируется сигнал, пропорциональный токупервого выпрямителя 2, и поступает навход первого блока 14 нелинейности итретий вход первого усилителя-формирователя 10. На выходе первого блока 14нелинейности формируется сигнал, пропорциональный потокосцеплению первого дросселя 3, компенсирующий изменение индуктивности первого дросселя3 в зависимости от величины проходящего через него тока. Этот сигнал поступает через первое дифференцирующеезвено 15 на второй вход первогоусилителя-формирователя 10. На выходевторого суммирующего усилителя 21формируется сигнал, пропорциональныйтоку выпрямителя 5, и поступает навход второго блока 22 нелинейности итретий вход второго усилителя-формирователя 18. На выходе второго блока22 нелинейности формируется сигнал,пропорциональный потокосцеплениювторого дросселя 6, компенсирующийизменение индуктивности второго дросселя 6 в зависимости от величины проходящего через него тока, Этот сигнал(1)5 ц 16= 11 12 Датчик 8 сварочного тока осуществляет вычитание сигналов с датчиков 4 и 7 тока, при этом разность дает сигнал, пропорпиональный текущему сварочному току.Чтобы получить значение уравнительного тока, необходимо выбрать наименьшее значение из величин сигналов с датчиков 4 и 7 тока, т.е. 5 15 7439поступает через второе дифференцирующее звено 23 на второй вход второ.го усилителя-формирователя 18. Крометого, управляющий сигнал с выходапервого интегратора 11 поступает навход первого нелинейного элемента 16,компенсирующего нелинейные свойствасварочной дуги. Сигнал с выхода первого нелинейного элемента 16 посту Опает на первый вход первого усилителя-формирователя 10 и через первыйинвертирующий усилитель 17 на первыйвход первого усилителя-формирователя18. На выходе первого усилителя-формирователя 10 формируется напряжениеуправления первым выпрямителем 2, ана выходе второго усилителя-формирователя 18 - напряжение управлениявторым выпрямителем 5. 20В зависимости от полярности сигнала задания сварочного тока, поступающего с блока 25 задания, одиниз выпрямителей работает в выпрямительном режиме, а другой - в инверторном. При изменении полярностизадающего сигнала на выходе блока 25задания первый выпрямитель 2 переходит в инверторный режим, а второй выпрямитель 5 - в .режим выпрямления,При этом сварочный ток изменяет направление, причем смена полярностипроисходит с максимальным быстродействием,Первый датчик 4 тока измеряет ток,протекающий через первый выпрямитель2, а второй датчиктока измеряетток, протекающий через второй выпрямитель 5, Допустим, что первый выпрямитель 2 работает в выпрямительном режиме, а второй выпрямительв инверторном. Тогда сигнал с первого датчика 4 тока равен ,=х+,где- ток сварки,- уравнитель.ный ток, а сигнал с второго датчика 7тока= ., Таким образом, чтобыполучить ток сварки, необходимо выполнить условие 4 6датчйк 9 уравнительного тока произ-, водит выбор наименьшего значения иэ величин сигналов с датчиков 4 и 7 то" ка. Таким образом, выходной сигнал датчика 9 уравнительного тока равен текущему значению уравнительного тока.Блок 25 задания представляет собой генератор прямоугольных импульсов с регулируемым коэффициентом заполнения и усилитель с раздельным усиле нием сигнала положительной и отрицательной полярностей. Время горения дуги на прямой и обратной полярностях регулируется коэффициентом заполнения в генераторе, а амплитуда тока изменением коэффициента усиленияусилителяВ качестве нелинейных блоков 14 и 22 использованы функциональные преобразователи ПФАИ системы аналоговых регуляторов УБСР-АИ. Преобразователь ПФАИ служит для воспроизведения различных нелинейных зависимостей на вЫходе в функции сигнала напряжения постоянного тока на входе и не может иметь временных диаграмм. Благоцаря наличию перекрестных связей в устройстве и параметров датчика 8 сварочного тока, интеграторов 11 и 24 на выходе первого суммирующего усилителя 13 получается сигнал, пропорциональный току первого выпрямителя 2, а на выход второго суммирующего усилителя 21 - сигнал, пропорциональный току второго выпрямителя 5. Параметры датчиков, интеграторов и суммирующих усилителей выбраны такими, чтобы сигналы с них были в одном масштабе. Тогда сигнал на выходе первого суммирующего усиЛителя 13 определяют иэ зависимости=П 1 у +П.Р)где П; - напряжение, пропорциональное току нервого выпрямителя 2 уО- напряжение, пропорциональ.1,у ное уравнительному току)П- напряжение, пропорциональ 1+ное сварочному току положительной полярности,Сигнал на выходе второго суммирующегс усилителя 21 определяют из зависимостиф(3)1где П- напряжение, пропорциональное току второго выпрямителя 5;Б - напряжение, пропорциональ 1ное сварочному току отрицательной полярности.Известна также зависимость для катушки индуктивности (дросселя) где ) - потокосцепление,Б - индуКтивность,1 Оток,Таким образом, подавая на входблока 14 (22) нелинейности сигнал,пропорциональный току, протекающему через дроссель, на выходе получают значение потокосцепления в определенном масштабе. Характер зависимости нелинейного блока 14 (22)11 ц, = Г (Б ) соответствует кривойнамагничивания дросселя 3 (6) всварочной цепи (т.е. изменению индуктивности). Иначе говоря, сигнал сблока 14 (22) нелинейности имеет коэффициент передачи сигнала в зависимости от индуктивности дросселя. 25 20 Таким образом, путем автоматического изменения коэффициента передачи регулятора устройство компенсирует изменение индуктивности дросселя в сварочной цепи,Формула из о бр ет ения Устройство питания для дуговой сварки, содержащее последовательно соединенные первые выпрямитель, датчик тока, дроссель и последовательно соединенные вторые выпрямитель, датчик тока, дроссель, подключенные встреч но-параллельно к сварочной цепи, датчики сварочного и уравнительного тока, первые входы которых подключены к первому датчику тока, а вторыевходы - к второму датчику тока, блок за дания, два суммирующих усилителя,последовательно соединенные первый интегратор и нелинейный элемент, первый и второй усилители-формирователи, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно первого и второго выпрямителей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения устойчивости горения дуги и расширения диапазона регулирования амплитуды и частоты сварочного тока, оно снабжено вторым интегратором, первым и вторым блоками нелинейности, первым и вторым дифференцирующими звеньями, первым и вторым инвертирующими усилителями, первым и вторым диодами, причем выход датчика сварочного тока подключен к второму входу первого усилителя-ФЬрмирователя через последовательно соединенные первые интегратор, диод, суммирующий усилитель, блок нелинейности и, дифференцирующее звено, выход первого суммирующего усилителя соединен с третьим входом первого усилителя-Формирователя, выход первого нелинейного элемента соединен с первым входом первого усилителя в формировате и через первый инвертирующий усилитель с первым входом второго усилителя- формирователя, выход первого интегратора подключен к второму входу вто.- рого усилителя-формирователя черезпоследовательно соединенные вторые . диод, инвертирующий усилитель, сум мирующий усилитель, блок нелинейности, дифференцирующее звено, выход второго суммирующего усилителя соединен с третьим входом второго усилителя-формирователя, выход датчика уравнительного тока соединен с вторыми входами первого и второго суммирующих усилителей через второй интегратор, а выходы блока задания соединены с вторыми входами первого и второго интеграторов.аж Б 58 Подписно каз 1746 т ювот иПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения 11 ЗОЭ 5, Москва, Ж"35, Раушскаяиям при ГКНТ ССР