Способ конденсаторной сварки и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 160958 23 К 11/26 ВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВ олков, П.Г. Жуи Е.А, Лихолат ины для т, 1984,аторбыть трой- укция и- н- ма овышение качеса счет сохранен Цель изобретения а сварного соединениОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(71) Институт электродинамикиАН УССР и Специальное конструкторско- технологическое бюро Института электродинамики АН УССР(56) Белов А.В. Конденсаторные маш контактной сварки. М.: Энергоизда с. 25-26.Авторское свидетельство СССР М 1480253. кл, В 23 К 1/26, 1987.(54) СПОСОБ КОНДЕНСАТОРНОЙ СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к конденсаторной сварке металлов и сплавов и может быть применено в сварочных машинах и устройствах, на которых производится продукция микроэлектроники, средств связи и медицинской техники, Цель изобретения - повыИзобретение относится к конденс ной сварке металлов и сплавов и может применено в сварочных машинах и ус ствах, на которых производится прод микроэлектроники, средств связи, медицинской техники, точного приборостроения, может также применяться в любой отрасли промышленности для точного дозирования накопленной энергии при зарядке конденсатора,шение качества сварного соединения за счет сокращения времени заряда батареи конденсаторов при сохранении точности ее заряда. В начале при заряде батареи конденсаторов в каждом полупериоде изменяют угол включения симистора на постоянную величину Ьр и при достижении напряжения на батарее Оп - ЛО/2"йОп - Л О/2", где п - 1,2,3 количест. во полупериодов. Оп - пороговое напряжение в следующем полупериоде угол включения симистора изменяют на величину Лр /2. Устройства для конденсаторной сварки включает выпрямитель, батарею конденсаторов, трансформатор, разрядный тиристор, источник питания, схему совпадения, преобразователь, В устройство введены и компараторов и ключей, делитель напряжения, ЯС-цепь и источник постоянного напряжения, Это позволяет уменьшить погрешность зарядки конденсаторов и тем самым повысить качество сварки. 2 с.п. флы, 4 ил. емени заряда батареи конденсаторов ихранении точности ее заряда. На фиг, 1 - 3 изображены временные д аграммы процессов зарядки батареи ко денсаторов; на фиг, 4 - блок-схе устройства для конденсаторной сварки,Первоначальное значенис угла включения зарядного тиристора Ъ в каждом последующем полупериоде изменяется на постоянную величину Лр до тех пор, пока напряжение на батарее рабочих конденсаторов не достигнет заданной величины 0 .На фиг, 2 показано, как происходит заряд батареи рабочих конденсаторов, значительная часть процесса зарядки. Причемдля наглядности задние фронты полуволнсетевого напряжения совмещены, До того 5момента, пока напряжение на батарее рабочих конденсаторов О не достигнет величины Оп - Ь О, процесс зарядки происходит сизменением уЪ на постоянную величинуЬр 10Значение угла включения зарядного тиристора в течение предпоследнего полупериода равно Ъ, а напряжение набатарее рабочих конденсаторов ОсОп -Ь О. Этот момент отмечен на фиг, 3 точкой 15а. При открывании тиристора напряжениена батарее рабочих конденсаторов увеличится на величину Ь О (что соответствуетточке Ь на фиг, 3) и будет находиться в пределах 20ЬОО, -- О, Оп,4Виду того, что при такой величине напряжения на батарее рабочих конденсаторов сработают два дополнительныхкомпаратора, уменьшится вчетверо скорость нарастания напряжения на конденсаторе и в следующем полупериоде уголподжига тиристора будетуъ- +, .При открывании тиристора напряжениена батарее рабочих конденсаторов увеличится на величину Ь О/4 и превысит Оп(точка с на фиг. 3).35При этом срабатывает компаратор ипрекращается процесс зарядки.Таким образом, вводя по сравнению спрототипом два дополнительных измерения величины Ос при зарядке батареи рабочих конденсаторов за время, большее надлительность двух полупериодов сетевогонапряжения, достигается вчетверо большаяточность зарядки. Если производить измерение напряжения и при достижении им вкаком-то полупериоде величины, находящейся в пределах. ЬО ЬООп -- Ос Оп -- ,2 п - 150в следующем полупериоде угол включенияЛатиристора изменять на величину -, тоиточность поддержания напряжения на бэтарее рабочих конденсаторов можно увеличить в 2 п раз,где и - 1,2,3 - количествополупериодов. При этом время на зарядкупТувеличится на, где Т - период сетевогонапряжения,На фиг, 4 представлена блок-схема конденсаторной машины для осуществления предлагаемого способа с дополнительно введенными двумя компараторами, Схема содержит зарядный симистор 1, выпрямитель 2, батарею рабочих конденсаторов 3, разрядный тиристор 4, сварочный трансформатор 5, компаратор 6, преобразователь 7 напряжение - длительность импульса, схему 8 совпадения, блок 9 управления разрядным тиристором, ключевой элемент 10, резисторы 11-13 цепочки, ключи 14 и 15, конденсатор 16 цепочки, компараторы 17 и 18, резисторы делителя опорного напряжения 19 - 21, ключевой элемент 22,Зарядное устройство состоит из симистора 1, соединенного с выпрямителем 2, выход которого подключен к батарее рабочих конденсаторов 3, В свою очередь батарея рабочих конденсаторов 3 через разрядный тиристор 4 соединена со сварочным трансформатором 5. Компаратор 6, вход которого подключен к батарее рабочих конденсаторов 3, а его выход, выход преобразователя 7 напряжение - длительность импульса и один из выходов блока 9, управления разрядным тиристором через схему 8 совпадения соединены с управляющим электродом.симистора 1. Второй выход блока 9 управления разрядным тиристором соединен с управляющим электродом последнего, дополнительных компаратора 17 и 18, одни входы которых подключены к батарее конденсаторов 3, а другие к делителю напряжения, соединенного с источником опорного напряжения, причем выходы компараторов подключены к соответствующим ключам, присоединенным параллельно к резисторам КС-цепочки, состоящей из резисторов и конденсатора 16, подключенного к входу преобразователя 7 напряжением - длительность импульса, причем питание на ВС-цепочку подается через ключ от источника постоянного напряжения, а параллельно конденсатору КС-цепочки подключен ключевой элемент 22, соединенный с блоком управления разрядным вентилем,Устройство для осуществления способа работает следующим образом.При подключении машины к питающей сети преобразователь 7 напряжение - длительность импульса начинают генерировать импульсы, начало которых совпадает с моментом перехода сетевого напряжения через нуль. Длительность этих импульсов несколько меньше полупериода сетевого напряжения, Нэ управляющий электрод зарядного симистора 1 через схему 8 совпадения подаются отпирающие импульсы, совпадающие по времени с задним фрон 16095815 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 том импульсов, генерируемых преобразователем 7 напряжение - длительность импульса. Одновременно происходит заряд конденсатора 16 через замкнутые ключи 14 и 15 и резистор 11. По мере зарядки конденсатора 16, длительность импульса, вырабатываемого преобразователем 7 напряжение - длительность импульса, уменьшается, Симистор 1 открывается в моменты, соответствующие большим мгновенным значениям напряжения сети и напряжение на батарее рабочих конденсаторов 3 продолжает расти, Когда напряжение на батарее конденсаторов достигает величины Осй - Ь О, то сработает компаратор 18, ключ 15 разомкнется и конденсатор 16 будет продолжать заряжаться через два последовательно включенных резистора одного номинала 11 и 13, т,е. с двое меньшей скоростью. К следующему полупериоду угол включения симистора 1 изменитЬося на величину - и напряжение на2батарее рабочих конденсаторов увеличитсяЬОна величину, при этом сработает компаратор 17, ключ 14 разомкнется и в цепь зарядки конденсатора включится еще резистор 12. В следующем полупериоде напряжение на батарее рабочих конденсаторовЬОувеличится на величину 4, а еще в следуЬОющем, также на, при этом сработает компаратор 6, отрегулированный на заданное напряжение. Сигнал с выхода последнего поступает на схему 8 совпадения и подача управляющих импульсов на сими- стор 1 прекращается. Одновременно размыкается и ключевой элемент 10 и зарядка конденсатора 16 прекращается.Для разряда батареи рабочих конденсаторов 3 на первичную обмотку сварочного трансформатора 5, на управляющий электрод разрядного тиристора 4 подаются импульсы с блока 9 управления разрядным тиристором. При этом одновременно подаются сигналы на замыкание ключевого элемента 22, что вызывает разряд конденсатора 16 и на схему 8 совпадения для снятия управления с зарядного тиристора. В последующем циклы зарядки повторяются.Способ был опробован на модернизированной машине ТКММ, в схему которой были введены два компаратора. Неравенство, приведенное в формуле изобретения, устанавливает границы областей, на которые разбивается величина зарядного напряжения в зависимости от количества введенных компараторов. При достижении границы этих областей происходит срабатывание компаратора.В данном случае при введении в схему двух компараторов происходит следующее. Первый компаратор срабатывает при напряжениях, лежащих в области (290 - 295) В. Эти значения получаются при подстановке в неравенство значений Оп = 300 В, ЬО = 1 О и и =1(300 --Ос (300 -- ).10 1020 2При этом напряжение на батарее рабочих конденсаторов достигает величины 300 В, Как видим точность зарядки при этом достигается большая, чем в прототипе. При напряжениях, лежащих в области (295 - 297,5) В, срабатывает второй компаратор. Эти значения получаются при подстановке в неравенстве Оп = 300; ЬО = 10 В и и = 2 (300 - - - (300 - ) . При этом напряжение10 102 2на батарее рабочих конденсаторов достигло величины 300В. Как видим с увеличени+2,5ем числа вводимых компараторов увеличивается точность зарядки батареи рабочих конденсаторов, Погрешность зарядки при этом уменьшается по сравнению с прототипом и может быть определена по формулеЬОгде и число компараторовиТаким образом, предлагаемый способ обладает возможностью повышения стабильности напряжения на батарее рабочих конденсаторов без существенного увеличения времени их зарядки, что улучшает качество сварки.Формула изобретения 1. Способ конденсаторной сварки, ири котором измеряют напряжение Ос на батарее рабочих конденсаторов в каждом полупериоде зарядки выпрямленным током, сравнивают его с пороговым напряжением О и при ООп изменяют угол включения симистора в каждом следующем полуиериоде на постоянную величину Ь р, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет сокращения времени заряда батареи конденсаторов ири сохранении точности ее заряда, при достижении напряжением Ос области значенийЬО2 и 1 2 лгде ЬО - изменение величины напряженияза один полупериод заряда;и - 1,2,3 количество полупериодов,в каждом следующем полупериоде уголвключения симисторов изменяют на величи 1609581Ьану - и при достижении напряжением О2 пвеличины порогового напряжения Оп процесс заряда оканчивают,2, Устройство для конденсаторной сварки, содержащее зарядный симистор, подключенный к выпрямителю, параллельно которому подключены батарея рабочих конденсаторов и последовательно соединенные обмотка сварочного трансформатора и разрядный тиристор, блок управления разрядного тиристора, последовательно соединенные источник опорного напряжения, компаратор и схем совпадения, выход которой соединен с управляющим электродом зарядного симистора, на второй вход схемы совпадения подключен преобразователь напряжение - длительность, управляющий вход которого соединен с управля ющим выходом выпрямителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет сокращения времени заряда батареи конденсаторов при сохранении точности ее заряда, в него введены и дополнительных компараторов, делитель напряжения, и ключей, два ключевых элемента ЯС-цепочка, состоящая из и+1 ре зистора и конденсатора, источник постоянного напряжения, при этом выход последнего через первый ключевой элемент соединен с ВС-цепочкой, ключи включены параллельно резисторам ЯС-цепочки, одни 10 входы дополнительных компараторов соединены с батареей конденсаторов, а другие - с делителем напряжения, подключенным к источнику опорного напряжения, а выходы дополнительных компараторов подключены 15 к входам ключей, выход компаратора подключен к управляющему входу первого ключевого элемента, ЯС-цепочка подключена на вход преобразователя напряжение-длительность импульса. параллельно конденса тору ВС-цепочки подключен второйключевой элемент, выход которого соединен с третьим входом схемы совпадения и вторым выходом блока управления разрядным тиристором,Составитель Г.ЧайковскийРедактор Ю.Середа Техред М,Моргентал Корректор С,Шекмар издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Производствен аказ 3694 Тираж 650 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5