Регулятор сварочного тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 4759 СПУБЛИК К 9/00 9/10 САНИЕ ЕТЕН электротехничес И.Ульянова (Ленина)(53) 56) 129 о СССР 1985. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГНКТ СССР ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(22) 29.06.87 (46) 30. 12.88. Бюл (71) Ленинградский кий институт им. В(54) РВГУЛЯТОР СВАРОЧНОГО ТОКА(57) Изобретение относится к сварке,а именно к сварке плавлением на постоянном токе в автоматизированномэлектросварочном производстве, Цельповышение качества сварочных соединений за счет обеспечения стабильности сварочного процесса. Регуляторсодержит источник постоянного тока,автономный инвертор тока, инверторнапряжения, два трансформатора .идва выпрямителя, которые работаютпараллельно на сварочную нагрузку.Система управления регулятором содержит задающий генератор, распределитель импульсов, первый и второйсчетчики импульсов, схему сравненияи последовательно соединенные ограничитель амплитудного значения переменного напряжения, дифференцирующую цепь, импульсный трансформатори формирователь импульса. Напряжениена выходе автономного инвертора токаотстает по фазе от тока инвертора тока на различные углы при различнойнагрузке. Напряжение на выходе инвертора напряжения отстает от токана один и тот же угол при различных нагрузках, За счет применениясистемы управления, содержащей двасчетчика импульсов, обеспечиваетсяизмерение угла сдвига между напряжением и током в инверторе тока ивведение угла запаздывания включения тиристоров инвертора напряжения на такой же угол. Это обеспечивает эквивалентную многофазную выпрямительную схему из двух выпрямителей и значительное уменьшение пульсаций сварочного тока. 2 ил.11 зобретецие относится к сварке и предназначено для сварки плавлением на постоянном токе и может ис"пользоваться в автоматизированномэлектросварочном производстве.Цель изобретения - повышение качества сварных соединений за счетобеспечения стабильности сварочногопроцесса. 10На фиг.1 представлена структурная электрическая схема регуляторасварочного тока; на фиг.2 - диаграммы мгновенных значений напряженийи токов на основных элементах регулятора.Устройство содержит источник постоянного тока 1, положительный вывод которого соединен с положительнымвыводом постоянного тока инверт-ра 20 тока 2. Выводы переменного тока инвертора тока 2 подключены к первичной обмотке трансформатора 3. К вторичной обмотке первого трансформатора 3 через реактор 4 подключен вы прямитель 5. Положительный вывод инвертора напряжения 6 подключен к отрицательному выводу ицвертора тока 2. К объединенным выводам ицверторов подключен конденсатор 7, Отрицатель цый вывод ицвертора напряжения 6 соединен с отрицательным выводом источника постоянного тока 1 и выводом конденсатора 7. Выводы переменного тока инвертора напряжения 6 соединены с первичной обмоткой второго транс. Форматора 8, вторичная обмотка которого соединена с входными выводами переменного тока второго выпрямителя 9, Положительный вывод выпрямителя 40 5 соединен с положительным выводом второго выпрямителя 9 и подключен к первому выводу регулятора 10. Отрицательный вывод выпрямителя 5 соединен с отрицательным выводом второго выпрямителя 9 и подключен к второму выводу регулятора 11, К выводам регулятора 10 и 11 подключена сварочная нагрузка 12. Система управления содержит задающий генератор 13, распределитель импульсов 14, первый счет 50 чик импульсов 15, второй счетчик импульсов 16 и схему сравнения 17. Ограничитель амплитуды переменного напряжения 18 подсоединен к вторичной55 обмотк первого трансформатора 3. Выход ограничителя 18 соединен через дифференцирующую цепь 19 с первичной обмоткой импульсного трансформатора 20. Выход импульсного трансформатора 20 соединен с Формирователем импульса 21, который соединен с вторым входом первого счетчика 15. На диаграммах мгновенных значений фиг.2 обозначены напряжение 22 задающего генератора, напряжение 23 на первом выходе распределителя импульсов, напряжение 24 на втором выходе распределителя импульсов, ток 25 первого тиристора инвертора тока, напряжение 26 на выходе инвертора тока, напряжение 27 на выходе ограничителя, напряжение 28 на выходе дифференцирующей цепи, напряжение 29 на выходе импульсного трансформатора, напряжение 30 ца выходе формирователя импульсов, напряжение 31 на первом счетчике, напряфжение 32 на втором счетчике, напряжение 33 на выходе схемы сравнения, ток 34 первого тиристора ицвертора напряжения, напряжение 35 на выходе инвертора напряжения, напряжение 36 на - выходе регулятора.Регулятор сварочного тока работает следующим образом.В режиь.е холостого хода инвертор тока 2 и инвертор напряжения 6 имеют различные входные сопротивления,Входное сопротивление инвертора тока 2 имеет малое значение.Оно определяется уравнениемК =а х 2 х 2 И +К),где х - реактивное сопротивлениескоммутирующего конденсатора инвертора тока,К - сопротивление, определяемоепотерями в конденсаторе и трансформаторе;а - коэффициент, определяемыйсхемой ицвертора.При К-эх сопротивление инвертора тока равно О. Сопротивление инвертора напряжения 6 имеет большое значение. Оцо определяется большими сопротивлениями потерь холостого хода. В этом режиме напряжение источника постоянного тока 1 практически полностью приложено к инвертору напряжения 6. Напряжение на сварочной нагрузке 12 в режиме холостого хода определяется коэффициентом трансформации второго трансформатора.8 и значением напряжения источника питания 1. При появлении нагрузочцого тока в цепи сварочной нагрузки 12 увеличивается ток И в цепи посто47590 5 10 15 20 25 сов з 14 янного тока инвертора напряжения 6 и инвертора тока 2. С уменьшением сопротивления сварочной нагрузки и увеличением тока 1 Й увеличивается падение напряжения на входном сопротивлении К инветора тока 2 и увеличивается напряжение на трансформато" ре 3 и выпрямителе 5. При критическом значении сопротивления сварочной нагрузки напряжения на выпрямителе 5 будет равно напряжению на выпрямителе 9, Вентили выпрямителя 5 будут проводить ток, Инвертор тока 2 перейдет в нагрузочный режим, С увеличением тока в цепи переменного тока инвертора 2 входное сопротивле" ние его увеличивается. Увеличивается напряжение на выводах постоянного тока инвертора тока 2 и уменьшается значение напряжения на выводах постоянного тока инвертора напряжения 6, что приводит к уменьшению напряжения на выводах выпрямителя 9, Нагрузка на инвертор напряжения 6 уменьшается и увеличивается значение загрузки инвертора тока 2. В рабочем режиме мощности, передаваемые из цепи постоянного тока инвертором тока 2 и инвертором напряжения 6, близки по значениям. При одинаковых мощностях в рабочих режимах равномерно загружаются трансформаторы, тиристоры и вентили всего регулятора. Конденсатор 7, подключенный к выводам постоянного тока инвертора напряжения 6, необходим для согласования условий работы инвертора тока 2 и инвертора напряжения 6.Ток инвертора тока 2 имеет непрерывный характер, а ток инвертора напряжения 6 содержит переменную составляющую. Изменение значения сопротивления сварочной нагрузки 12 в рабочих режимах приводит к изменениям загрузки инвертора тока 2 (В) и угла сдвига между напряжением и током нагрузки (с). Это приводит к изменению угла между напряжением и током в инверторе токав соответствии с выражением Следовательно, значительное изме нение значений сварочного сопротЖвления приводит к изменению углаи изменению времени от момента пере ключения тиристоров инверторов тока до момента изменения знака напряжения на выходе инвертора тока 2 (Свыкю фиг.2 кривые 25, 26). Для стабилизации формы напряжения на выходных выводах регулятора 1011 необходимо изменение времени Скомпенсировать изменением момента переключения тиристоров инвертора напряжения. Для этого тактовые импульсы от задающего генератора 13 подаются на распределитель импульсов 14 и счетчики 15 и 16. Импульсы управления с распределителя импульсов 14 поочередно с равными интервалами подаются на запуск счетчиков 15 и 16 (диаграммы 23 и 24). Одновременно импульс 23 подается на переключение тиристоров инвертора тока 2. Диаграмма 25 тока тиристора инвертора тока 2 показывает, что полуволна тока опережает полуволну напряжения 26 на время С , . Диаграмма 27 показывает вид кривой на выходе ограничителя напряжения 18, а 28 - на выходе дифференцирующей цепи 19. Импульс напряжения 29имеет место на выходе трансформатора 20. Формирователь импульса 21 обеспечивает формирование импульса 30,30 который необходим для останова счета тактовых импульсов от генератора13 счетчиком 15. Диаграмма 31 показывает количество импульсов на счетчике 15 за время с, . Начало счета35тактовых импульсов счетчиком 16 определяется пусковым импульсом 24.Приравенстве импульсов на счетчиках 15и 16 срабатывает схема сравнения 17(импульс 33), который определяетмомент включения тиристора инвертора напряжения (диаграмма 34) и момент перехода напряжения через нулевое значение (диаграмма 35). Напряжение на выводах регулятора 10-1145определится напряжениями 26 и 35 сучетом их выпрямления (диаграмма 36).Таким образом, в режимах с большимсопротивлением нагрузки нагрузочнаяхарактеристика регулятора имеет жесткую характеристику, а в рабочих режимах с малыми значениями сопротивлениясварочной нагрузки вольт-амперная ха"рактеристика - крутопадающая,По сравнению с известным в предложенном регуляторе на рабочих режи 55мах напряжение имеет малые пульсации за счет введения сдвига моментавключения тиристоров инвертора напряжения на интервал, равный временимежду моментом включения тиристоровинвертора тока и моментом изменениязнака напряжения на выходе инверторатока.Экспериментальная проверка показала, что применение предлагаемого регулятора сварочного тока позволяет в 2-3 раза уменьшить потери в регуляторе по сравнению с известным за счет улучшения формы выходного напряжения, Стабилизация сварочного процесса обеспечивается с высокой точностью без применения дополнительных сглаживающих устройств.формула и з о б р е т е н и яРегулятор сварочного тока, содержащий источник постоянного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом автономного инвертора тока, выводы переменного тока которого через первый трансформатор и реактор подсоединены к входу переменного тока первого выпрямителя, систему управления, конденсатор и последовательно соединенные инвертор напряжения, второй трансформатор и второй выпрямитель, при этом отрицательный выход последнего соединен с первым выходом регулятора и с отрицательным выходом первого выпрямителя, положительный выход которого соединен с вторым выходом регулятора и с положительным выходом второго выпрямителя, отрицательный вывод источника постоянного тока соединен с обкладкой конденсатора и отрицательным выводом инвертора напряжения, положительный вывод которогосоединен с другой обкладкой конденсатора и отрицательным выводом авто.номного инвертора тока, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества сварных соединений за счет обеспечения стабильнос ти сварочного процесса, система управления содержит задающий генератор, распределитель импульсов, первый и второй счетчики импульсов,схему сравнения и последовательно 15 соединенные ограничитель амплитудного значения переменного напряже"ния, дифференцирующую цепь, импульсный трансформатор и формировательимпульса, при этом ограничитель ам О, плитудного значения переменного напряжения соединен с выводом первого трансформатора, а выход задающего генератора соединен с входом распределителя импульсов и счетными 25 входами первого и второго счетчиковимпульсов, первый выход распределителя импульсов соединен с управляющим входом инвертора тока и первымустановочным входом первого счетчи ка, а второй выход распределителя ю- пульсов соединен с установочным входом второго счетчика, выход формирователя импульсов соединен с вторымустановочным входом первого счетчика, при этом выходы первого и второго счетчиков импульсов соединены спервым и вторым входами схемы сравнения, выход которой соединен с управляющим входом инвертора напряжения.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор Проектн Заказ 6788/15ВНИИЕ Государств1 Тираж 922ого комитета по изо 35, Москва, Ж, Р Подписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб., д. 4/5