Имитатор сварочной дуги

(5)5 В 23 К 9/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ очному кам пикачестдля дум идля лектроа предвый вающего выполК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1505704, кл. В 23 К 9/10, 04.05.87.(54) ИМИТАТОР СВАРОЧНОЙ ДУГИ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к тестированию источников питания для дуговой сварки. Цель изобретения - улучшение качества тестирования источников питания для дуговой сварки плавящимся электродом и для ручной сварки штучным электродом. Имитатор сварочной дуги состоит из последовательно включенных регулирующего элемента и датчика тока, блока . задания напряжения приэлектродных областей, а также первого функционального преобразователя, задающего статическую вольт-амперную характеристику столба дуги; Функциональный преобразователь соИзобретение относится к свар производству, в частности к источни тания для дуговой сварки,Цель изобретения - улучшение ва тестирования источников питания говой сварки плавящимся электродоручной дуговой сварки штучным э дом. На фиг.1 изображена блок-схем лагаемого имитатора; на фиг.2 - пер риант выполнения регулиру элемента; на фиг.3 - второй вариантпв.,Ж.,и 1 600937 А 1 стоит иэ квадратора и схемы извлечения квадратного корня. В устройство вверен генератор длины дуги. Регулирующий элемент выполнен в виде повторителя напряжения, Во второй функциональный преобразователь введен элемент, выходная проводимость которого пропорциональна входному напряжению и который подключен параллельно конденсатору ЯС-цепи, а вход его соединен с генератором длины дуги через логарифмический усилитель и дифференциатор, Конденсатор ЯС-цепи подключен к резистору через перекидной ключ, соединенный с выходом блока задания состояния дуги при зажигании, Управляющий вход ключа соединен с генератором длины дуги через компаратор нулевого уровня. При имитации сварки генератор вырабатывает напряжение, пропорциональное длине дуги, Сформированное напряжение на дуге отслеживается регулирующим элементом. Устройство дает возможность имитировать стохастическое изменение длины дуги, которое наблюдается в реальном процессе сварки. 5 ил. нения регулирующего элемента; на фиг.4 - блок-схема дополнительного функционального преобразователя; на фиг.5 - временные зависимости напряжения на выходе генератора длины дуги.Имитатор состоит из последовательно включенных регулирующего элемента 1 и датчика 2 тока, блока 3 задания напряжения приэлектродных областей, первого 4 и второго 5 функциональных преобразователей. Выход генератора 6 длины дуги соединен с входами блока 3 задания напряжения при 1600937электродных областей, второго функцио- где Е (1 Ц) - функция, задающая СВАХстолнального пРеобРазователЯ 5 и пеРемножи- ба дугителя 7, Второй вход перемножителя 7 1 - ток дуги;соединен с выходом функционального пре- ток состояния столба дуги.образователя 4, а выход - с входом сумма 5 При получении уравнения динамикитора 8. Второй вход сумматора 8 соединен столба дуги из уравнения баланса мощнос выходом блока 3, а выход - с входом регулирующего элемента 1. Выход датчика 2 тоО =Р -Рка соединен с входами преобразователей 4и 5, а второй вход преобразователя 4 - с "0 где р и р д- подводимая и отводимая мощ-выходом преобразователя 5,ности соответственно,Регулирующий элемент 1 выполнен в а - внутренняя энергия столба дуги,виде повторителя напРяжения на транзи последняя является функцией двух пересторе 9 и операционном Усилителе 1 нных: тока состояния 1 д и длины дуги 1 д(фиг 2). регулирующий элемент 1 может 15быть выполнен совме ценным с сумматором08 (фиг.3).а = 20 1, Х Е (1) с 11 В,функциональный преобразователь 5состоит из. квадратора 11 и схемы 12 извле- р- остоянная времени столба дуги.20 где ичениЯ квадРатного коРнЯ, вход котоРой сое- В окончательном виде уравнение имеетдинен с выходом квадратора 11 черезвидрезистор 13 конденсатора 14, образующие2ВС-цепь. Параллельно конденсатору 14 В р20 с 1 плподсоединен элемент 15, проводимость с 1 т 1+и Фкоторого пропорциональна входному на для реализации этой зависимости в дополпряжению. Выход генератора б.длины дуги нительный функциональный преобрасоединен с входом элемента 15 через лога- зователь введен элемент, выходнаярифмический усилитель 16 и дифференциа- проводимость которого пропорциональнатор 17. Конденсатор 14 подключен к произвольной повременилогарифмадлинырезистору 13 через перекидной ключ 18, 30 дуги и который подключен параллельно конвход которого соединен с блоком 19 зада- денсатору ВС-цепи.ния состояния дуги при зажигании, а управ- Имитатор работает следующим обраляющий вход ключа 18 - с генератором 6 зом.длины дуги через компаратор 20 нулевого Различают три режима; имитация свар 35 ки неплавящимся электродом, имитацияОсновное отличие дуги с плавящимся сварки плавящимся электродом без коротэлектродом от дуги с неплавящимся элект- ких замыканий, имитация сварки плавящимродом состоит в том, что происходит изме- ся электродом с короткими замыканиями,нение длины дуги во время сварки. Это Эти режимы отличаются режимами генерапроисходит. с изменением статической 40 ции генератора 6 длины дуги.вольт-амперной характеристики (СВАХ) При имитации сварки неплавящимсястолба дуги, которая пропорциональна ее электродом генератор 6 длины дуги вырабадлине, Это учитывается тем, что сигнал с тывает постоянное напряжение, пропорцивыхода функционального преобразователя, ональное длине дуги, На выходекоторый задает СВАХ столба дуги, умножа дифференциатора 17 напряжение равно нуется надлинудуги,Кроместолба дуги, вклад лю, что соответствует нулевой проводимов напряжение на дуге вносят приэлектрод- сти или бесконечному сопротивлениюные области; анод и катод, падение напря- элемента 15. На постоянном токе сигналыжения на которых Одк = сопз 1 постоянно на выходе и входедополнительногофункциво всем диапазоне сварочных токов и длин 50 онального преобразователя 5 равны, а предуг. Исключение составляет случай коротко- образователь 4 вырабатывает напряжение,го замыкания дугового промежутка 1 д = О, равноестатическомунапряжениюнастолбекогда приэлектродные области отсутствуют, дуги для данного тока. Оно умножается пе. т.е. Одк = О. Применение сумматора позво- ремножителем 7 на длину дуги и суммируетляетсуммироватьнапряжениенастолбеду ся сумматором 8 с напряжениемги и на приэлектродных областях и получить приэлектродных областей. Сформировайнапряжение на дуге в виде ное напряжение на дуге отслеживается ре. Е (1 О) гулирующим элементом 1. В динамикеОл = 1 д . 1+ Одк з 19 п (1)1 Д напряжения на входе и выходе преобразо25 30 35 40 45 50 55 вателя 5 не равны и сформированное напряжение на дуге отличается от статического,При имитации сварки плавящимся электродом без коротких замыканий генератор 6 длины дуги вырабатывает пилообразное напряжение, причем только положительное, Медленное уменьшение напряжения сигнала соответствует уменьшению длины дуги при подаче проволоки, а резкое возрастание - отрыву капли жидкого металла. Изменением частоты генератора 6 можно имитировать изменение частоты капельного переноса, а различная амплитуда колебаний соответствует различным видам капельного переноса, Можно имитировать от мелкокапельного переноса до крупнокапельного. Даже при питании имитатора постоянным током сигналы на входе и выходе преобразователя 5 не равны, так как на выходе дифференциатора 17 появляется сигнал, сопротивление элемента 15 становится отличным от бесконечности и образуется делитель из резистора 13 и элемента 15, т.е. даже при питании имитатора постоянным током существует динамический режим, который определяется параметрами сигнала генератора 6 длины дуги. Если ток отличен от постоянного, динамические процессы, обусловленные изменением тока и изменением длины. дуги, накладываются,При имитации сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями генератор 6 длины дуги вырабатывает пилообразное напряжение с нулевыми паузами. Все время, которое сигнал с генератора 6 длины дуги равен нулю, соответствует короткому замыканию, т.е, напряжение на имитаторе должно быть близким к нулю. Регулировка частоты пилообразного напряжения может имитировать частоты коротких замыканий, а длительность нулевых пауз - длительность коротких замыканий, Равенство нулю напряжения на столбе дуги, т.е. на выходе перемножителя 7 обеспечивается автоматически, Равенство нулю напряжения приэлектродных областей обеспечивается блоком 3, который может быть выполнен в виде делителя и компаратора нулевого уровня длины дуги. Во время короткого замыкания срабатывает компаратор 20 нулевого уровня, конденсатор 14 отключается от резистора 13 и элемента 15 и подключается к блоку 19 задания состояния дуги при зажигании, который вырабатывает постоянное напряжение, Тем самым преобразователь 5 подготавливается к моменту зажигания, т,е. к окончанию нулевой паузы напряжения на выходе генератора 6. Ключ 5.10 15 20 18 также используется для имитации зажигания дуги с короткого замыкания.Что генератор 6 длины дуги может быть выполнен на основе микро-ЭВМ. При этом выбор режима осуществляется программно, что удобно при проведении серии исследований с последующей обработкой результатов на ЭВМ, В этом случае появляется возможность имитировать стохастическое изменение длины дуги, которое наблюдается в реальном процессе сварки. Выполнение регулирующего элемента в виде повторителя напряжения позволяет отказаться от блока, задающего напряжение приэлектродных областей, по которому протекает полный сварочный ток. Этим значительно повышается надежность устройства и уменьшаются габариты имитатора. Таким образом предлагаемый имитатор может тестировать широкий класс источников питания для дуговой сварки плавящимся и для ручной дуговой сварки штучным электродом,Формула изобретенияИмитатор сварочной дуги, состоящий из последовательно включенных регулирующего элемента и датчика тока, блока задания напряжения приэлектродных областей, а также первого функционального преобразователя, вход которого соединен с выходом датчика тока, и второго функционального преобразователя, состоящего изквадратора и схемы извлечения квадратного корня, вход которой соединен с выходом квадратора через ЯС-цепь, причем выход датчика тока соединен с входами первого и второго функциональных преобразователей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества тестирования источников питания для дуговой сварки плавящимся электродом и для ручной дуговой сварки штучным электродом, он снабжен сумматором, перемножителем, блоком задания состояния дуги при зажигании, компаратором нулевого уровня. элементом, проводимость которого пропорциональна входному напряжению, логарифмическим усилителем, дифференциатором, перекидным ключом и генератором длины дуги, выход которого соединен с входами функционального преобразователя, перемножителя и блока задания напряжения приэлектродных областей, причем выходы перемножителя и блока задания соединены с входами сумматора, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, выполненного в виде повгорителя напряжения,второи вход перемножителя соединен с выходом первого функционального преобра 1600937эователя, а второй функциональный преобразователь снабжен элементом, выходная проводимость которого пропорциональна выходному напряжению и который подключен параллельно конденсатору ВС-цепи, а 5 вход его соединен с генератором длины дуги через логарифмический усилитель и дифференциатор, причем конденсатор ВС-цепи подключен к резистору через перекидной ключ, второй вход которого соединен с выходом блока задания состояния дуги при зажигании, а управляющий вход ключа - с генератором длины дуги через компаратор нулевого уровня.,Голов аказ 3237 Тираж 653 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Составитель В.Пучи ехред М,Моргентал ийК