Устройство для управления сварочным преобразователем

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскиаСоцнапнстнческнзРеспубики(51) М. Кл. Н 02 Р 13/16 Веударстаенаыа камвтет СССР ав девам аэееретекий и открытийОпубликовано 07.07.82. Бюллетень е 25. Дата опубликования описания 10. 07,82(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт горнорудного машиностроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ 1Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления сварочными преобразователями постоянного тока с импульсной модуляцией при питании их от рудничной контактной сети постоянного тока и сварке на переменном токе через разделительный трансформатор.Известны устройства для управления преобразователями постоянного тока в переменный ( 1 1.Общим недостатком указанных устройств является влияние в процессе работы коэффциента мощности на эффективность йередачи электрической энергии, что особенно существенно при работе с большими токами нагрузки (до 500 А) и низким уровнем напряжения (в пределах 65-60 В),.что характерно для сварочных преобразова о телей, питающих сварочную дугу переменным током. Кроме того, синусоидальный закон изменения питающего напряжения приводит к пульсациям ду. ги и вытекающему отсюда неудовлетворительному качеству сварки.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления автономным инвертором напряжения с прямоугольноступенчатой формой выходного напряжения, регулируемого широтным способом, содержащее задающий генератор, подключенный к генератору линейно изменяющегося напряжения, и источник управляющего сигнала, подключенный через сумматор и нуль-орган к распределителю импульсов, которое дЬ- полнительно снабжено ключами и усилителями с фиксированными коэффициентами передачи, при этом чи"ло их соответствует количеству уровней в ,1 олуволне выходного напряжения инвер тора, а также фильтром низких канонических гармоник выходного напряжения инвертора, причем входы усилите лей подключены к выходу указанногофильтра через соответствующие ключи,15 25 30 35 40 45 5055 3 . 942управляющие цепи которых связаны сраспределителем импульсов, а выходуказанных усилителей связан с входомсумматора 1,21.Недостатком извеСтного устройства является неизменность формирования выходного напряжения при различ 1ном характере коэффициента мощностинагрузки и, как следствие, низкоезначение энергетических показателейсварочного преобразователя, питающего дугу переменным током. Исходяиз принципа работы .и существующихтребований, предъявляемых к сварочным источникам переменного тока, зажигание дуги облегчается при значительном сдвиге Фаз между напряжением и током, причем сдвиг фаз должен быть таким, чтобы в момент появления сварочного тока в сети приее замыкании) напряжение преобразователя (мгновенное значение) было достаточным для возбуждения дуги. Длянепрерывного горения дуги переменного тока в сварочной цепи должнабыть индуктивность, обеспечивающая. угол сдвига фаз 1 при котором со 5 т =0,35-0,45. Следовательно, при этом энергетические показатели сварочногойреобразователя ухудшаются на 65 БФ.Цель изобретения - улучшение энер, гетических показателей преобразователя и его надежности.Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления сва рочным преобразователем, содержащее задающий генератор, подключенный к генератору пилообразного напряжения, распределитель импульсов, выходы которого подключены к входам и основных усилительных ключей, число которых соответствует количеству ступеней в полуволне выходного напряже-. ния преобразователя, сумматор, выходные усилители и нуль-орган, снабжен формирователем импульсов, триггером знака, и дополнительными усили- тельными ключами, двумя диодами, четырьмя усилителями, триггером, тремя элементами совпадения, вторым нуль- органом, датчиком тока и датчиком напряжения, причем выход генератора пилообразного напряжения через формирователь импульсов подключен ко входу распределителя импульсов, выходы которого подключены ко входам допол" нительных усилительных ключей, входу триггера знака и первым входам сум 238 4 матора, выходы основных и дополнительных ключей через соответствующиедиоды подключены к выходу генераторапилообразного напряжения и ко входусоответствующих выходных усилителей,выходы триггера знака соединены совторыми входами сумматора, третийвход которого соединен с выходомпервого усилителя, а выходы - со вхо 1 ф. дами соответствующих выходных усилителей, выход датчика тока через первый нуль-орган соединен со входомпервого усилителя и первым входом первого элемента совпадения, второйвход которого через второй нуль-орган соединен с выходом датчика напряжения, выход первого элемента совпадения через второй усилитель и выход первого усилителяподключен соответственно к первым входам второго и третьего элементов совпадения, вторые входы которых соединены с выходом задающего генератора, выходы указанных элементов совпадения соединенысо входами триггера, первый и второйвыходы которого через третий и четвертый усилители подключены к выходам дополнительных и основных усилительных ключей соответственно.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит задающий генератор 1, генератор 2 пилообразногонапряжения, формирователь 3 импульсов, распределитель 4 импульсов,триггер 5 знака, основные 6 и дополнительные 7 усилительные ключи, диоды 8 и 9, выходные усилители 10 соптронными тиристорами 11, сумматор12, усилители 13- 16, триггер 17, элементы 18-20 совпадения, нуль-органы21 и 22, датчик 23 тока и датчик 24напряжения.Устройство работает следующим образом,Генератор 1 генерирует импульсыопределенной частоты, кратной числуступеней в полуволне выходного напряжения преобразователя. Импульсыс генератора 1 поступают на генератор 2. Сигнал с выхода генератора 2поступает через разделительные диоды 8 и 9 на выход основных и дополнительных ключей 6 и 7 и на входформирователя 3, где происходит формирование сигнала но амплитуде и длительности. Сигнал с Формирователя 3поступает на вход распределителя 4,число триггеров которого соответстПри этом преобразователь за счет смещения основной гармоники тока в сторону напряжения, достигаемого изменением порядка следования ступеней напряжения, работает с улучшенными энергетическими показателями.Кроме того, вносимое искажение Формы выходного напряжения преобразователя форсирует переход его через ноль и исключает (ограничивает) пульсации дуги, что способствует улучшению качества сварки.При разрыве сварочной цепи пропадает сигнал с датчика 23, В результа- те запрещается Формирование полуволны напряжения преобразователя. Одновременно через элементы 23, 21 и 20 подготавливается переход на режим повышенной возбудимости дуги. С поступлением тактового импульса от генератора 1 на элемент 18 триггер,17 переходит в исходное состояние.и бло" кирует диод 9. При этом преобразователь работает в режиме холостого хода, а устройство управления готово к последующей работе. 5 94223вует числу ступеней в полуволне выходного напряжения преобразователя,причем выход последнего триггерараспределителя 4 подключен на счетный вход триггера 5, осуществляю.щего формирование при первом поступившем импульсе положительной полуволны выходного напряжения, а следующем - отрицательной, Одновременносигнал с последнего триггера рас Определителя 4 поступает на вход одного из усилительных ключей 6 и определяет минимальную длительностьступеней полуволны выходного напряжения, соответствующему значению минимально допустимого напряжения преобразователя (12 В) в режиме холостого хода. Сигнал с выхода триггера 5поступает на один с входов сумматора 12, выходы которого через усилитель 10 с оптронами 11 связаны с тиристорами преобразователя и осуществляют управление элементами, Формирующими знак полуволны выходного напряжения, 25Выходные сигналы распределителя 4поступают на входы ключей 6 и 7, причем коэффициент передачи указанныхключей определяет длительность ступеней, формирующих полуволну выходного напряжения преобразователя,при этом передним и задним Фронтамиосуществляется включение соответствующих тиристоров.Программа настройки коэффициентапреобразователя передачи основныхусилительных ключей 6 соответствуетнизкому созт и режиму повышеннойвозбудимости дуги, а программа настройки дополнительных усилительныхключей 7 определяет работу преобразователя с улучшенными энергетическимипоказателями и ограничением пульсации дуги. Причем переключение программ усилительных ключей происходитпри наличии сигналов с датчиков тока 23 и напряжения 24, выполняющихсовместно функции датчика замыканиясварочной цепи и датчика соз.Указанное переключение происходитследующим образом.При замыкании сварочной цепи вмомент наличия напряжения начинаетпротекать ток, приводящий к появлению на выходе датчика 23 тока импуль 55са, который включает нуль-орган 21,на выходе которогопоявляется сигнал, поступающий на выходы усилителя 13 и элемента 20. Сигнал с усили 8 6теля 13 поступает на сумматор 12,разрешает формирование полуволны выходного напряжения преобразователяи перевести его с режима холостогохода в режим сварки,Триггер 17 при этом находится водном из своих устойчивых состояний,соответствующего режиму повышеннойвозбудимости дуги, Сигнал с триггера 17 через усилитель 16 поступает надиод 9, блокируя тем самым подключение дополнительных усилительных ключей 7.С возбуждением дуги и появлениемна выходе преобразователя переменного напряжения, срабатывает датчик24 напряжения. Сигнал с датчика 24через нуль-орган 22, элемент 20 совпадения, на другой выход которогоподан сигнал с элемента 21, промежуточный усилитель 14 и элемент 19совпадения поступает в момент наличия токового импульса на вход триггера 17, последний переключается во второе устойчивое состояние и его выходной импульс через промежуточный усилитель 15 блокирует (запирает) диод8 и основные усилительные ключи 6,осуществляя переключение преобразователя на программу, определяемуюкоэффициентами передачи. усилительныхключей 7,38 формула изобретения Источники информации,35принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРН 576651, кл. Н 02 Р 13/16.2. Авторское свидетельство СССРМ 576653, кл. Н 02 Р 13/16. 7 9122Переход с режима . повышенной возбудимости дуги на режим повышенных энергетических показателей осуществляется за счет дополнительных элементов устройства и их взаимосвязи 5 в моменты между ступенями напряжения. Последнее позволяет исключить сбои в работе преобразователей, так как все переключения производятся в межкоммутационную паузу, 1 О Устройство для управления свароч ным преобразователем, содержащее задающий генератор, подключенный к генератору пилообразного напряжения, распределитель импульсов, выходы которого подключены к входам И основ- о ных усилительных ключей, число которых соответствует количеству ступеней в полуволне выходного напряжения преобразователя, сумматор, выходные усилители и нуль-орган, о т л и - . 25 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей преобразователя и повышения надежности, оно снабжено формирователем импульсов, триггером знака, И допол- зо нительными усилительными ключами, двумя диодами, четырьмя усилителями, , триггером, тремя элементами совпадения, вторым нуль-органом, датчиком тока и датчиком напряжения, при чем выход генератора пилообразного напряжения через формирователь импульсов подключен ко входу распределителя импульсов, выходы которого подключены ко входам дополнительныхусилительных ключей, входу триггеразнака и первым входам сумматора, выходы основных и дополнительных усилительных ключей через соответствующиедиоды подключены к выходу генераторапилообразного напряжения и ко входусоответствующих выходных усилителей,выходы триггера знака соединены совторыми входами сумматора, третийвход которого соединен с выходом первого усилителя, а выходы - со входами соответствующих выходных усилителей, выход датчика тока через первый нуль-орган соединен со входомпервого усилителя и первым входомпервого элемента совпадения, второйвход которого через второй нуль-орган соединен с выходом датчИка напряжения, выход первого элементасовпадения через второй усилитель ивыход первого усилителя подключенсоответственно к первым входам второго и третьего элементов совпадения,вторые входы которых соединены с выходом задающего генератора, выходыуказанных элементов совпадения подключены ко входам триггера, первыйи второй выходы которого через третий и четвертый усилители подключенык выходам дополнительных и основныхусилительных ключей соответственно.912238 ев,вегюе,еА- мМмю Составитель В. Мироноведактор Ю, Ковач Техред Д, Ач Корректор Е. Роако Заказ ч 861/50 М 5 Тираж 721 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета ССС пЬ делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д