Регулятор энергетического цикла сварки

. " 37вод сел50-лети А.П.Х88.8)ия циклом конта6 Д Э.360.90870 ьскохозяйия СССРимац тиристорными конКз фирмы "Во 1 сЬ",ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изоБРетениям и откРытияПРИ ГКНТ СССР(71) Ковельский эаственных машин им.(56) Блок управленкт ной сварки ПК,1981.Блок управлениятакторами Е 30.00 РуФРГ, 1977.(54) РЕГУЛЯТОР ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ЦИК СВАРКИ(57) Изобретение относится к сваро ному оборудованию и может быть использовано для управления тиристор ми контакторами силовых агрегатов для контактной сварки. Цель изобре тения - повышение качества сварног соединения за счет повышения темпе ратурной стабильности процесса сва Изобретение относится к сварочному оборудованию и может быть использовано для управления тиристорными контакторами силовых агрегатов сварочного оборудования, реализующего контактные методы сварки.Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет повышения температурной стабильности процесса сварки.НаФиг,1 изображена блок-схема регулятора; на Фиг.2 - блок-схема узла вычисления действующего значения падения напряжения на свариваемой эа,ЯО 1512 36 А 1 2киРегулятор энергетического цикла сварки содержит сварочный трансформатор, датчики нацала сварки, свароч ного тока и напряжения, Фазовый регулятор, тиристорный контактор, узел вычисления действующего значения сварочного тока, интегратор, блок выборки и хранения, компаратор, узел синхронизации, задатчик среднего времени сварки, В регулятор дополнительно введены КЯ-триггер, задатцик необходимого количества энергии, узе вычисления действующего значения напряжения и четырехквадрантный пере- множитель. Стабильность процесса сварки повышается по конечному результату, т.е, по выделенной энергии в свариваемую зону заготовки, неза-. висимо от проводимости к ее температурному изменению. Регулятор не требует стабилизации напряжения, тока или мощности сварочного контура, 6 ил. готовке; на Фиг.3 - блок-схема узла вычисления действующего значения сварочного тока; на фиг.4 - блок-схема блока выборки и хранения, на фиг.5 - блок-.схема блока синхронизации; на Фиг.6 - временные диаграммы работы устройства,Регулятор содержит датчик 1 падения напряжения на свариваемом участке заготовки, соединенный с входом узла 2 вычисления действующего знаочения падения напряжения на свариваемом участке заготовки 3, датчик сварочного тока 4, соединенный со вхо 3 1512736дом узла 5 вычисления действующегозначения сварочного тока, сбрасываю,щие входы узлов 2 и 5 соединены междусобой и с синхронизирующиМ узлом 6,выход узла 2 соединен с входом Х четырехквадрантного перемножителя 7,выход узла 5 соединен с входом У пе-ремножителя 7. Выход последнего. соединен с сигнальным входом блока 8 вы"10борки и хранения, управляющим входомсоединенного с узлом 6 синхронизации,а выходом " с входом сбрасываемогоинвертирующего интегратора (включающего резисторы 9-11, конденсатор 2,15усилитель 13, ключ 14), выход интег".ратора соединен с инвертирующим входом компаратора 15, неинвертирующийвход которого соединен с задатчиком16 необходимого количества энергии, 20а выход - с Я-входом КЯ"триггера 17,К-вход КЗ-триггера 17 соединен с датчиком начала сварки (йе показан). Выход триггера 17 соединен с управляющимвходом фазового регулятора 18 и с уп равляющим входом ключа 14, сбрасывающего интегратор., фазовый регулятор 18связан с тиристорным контактором 19и задатчиком 20 среднего временисварки угла отпирания тиристоров, 30входящих в состав тиристорного контактора 19). Последний входит в составсилового агрегата сварочной машины,состоящего из сварочного трансформатора 21 и электродов 22, между которыми находится свариваемая заготов,ка 3, параллельно интегрирующему конденсатору 12 установлена разряднаяцепочка, состоящая из резисторов 9и 10, Узел 2 вычисления действующего 40значения падения напряжения на свариваемом участке заготовки состоит изчетырехквадрантного перемножителяделителя 23 и сбрасываемого неинвер"тирующего интегратора, собранного на 45элементах 24-27, при этом входы Х иУ перемножителя-делителя 23 соединенымежду собой и являются входом узла,выход соединен с входом интегратора,а вход 2 - с выходом интегратора иявляется выходом узла, управляющийвход ключа 25 является сбрасывающимвходом узла,Узел 5 вычисления действующегозначения сварочного тока состоит извходного интегратора, собранного наэлементах 28-31, четырехквадрантногоперемножителя-делителя 32, второгонеинвертирующего интегратора, собран 4ного на элементах 33"36, при этом вход входного интегратора является входом узла 5, выход входного интегратора соединен с входами Х и У перемножителя 32. Выход последнего соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с входом Е перемножителя-делителя 32 и является выходом узла 5, управляющие входы сбрааывающих ключей 29 и 34 соединены между собой и являются сбрасывающим входом узла 5.Блок 8 выборки и хранения состоитиз входного ключа 37, накопительногоконденсатора 38, буферного усилителя 39, инвертора 40 и выходного ключа 41, при этом вход входного ключа является входом блока 8, выход ключа 37 соединен с входом буферного усилителя 39 и первой обкладкой конденсатора 38, вторая обкладка которого соединена с общим проводом, выход буферного усилителя 39 соединенс сигнальным входом ключа 41, выход последнего является выходом блока 8, управляющий вход ключа 37 соединен с выходом инвертора 39, вход инвертора 40 соединен с управляющим входом ключа 41 и является управляющим входом блока 8 выборки и хранения.Узел б синхронизации состоит из компаратора 42, узла 43 задержки, первого одновибратора 44 и второгоодновибратора 45, при этом неинвертирующий вход компаратора являетсявходом узла б, инвертирующий соединенс общим проводом, выход - с входами узла 43 задержки и первым одновибратором, выход узла 43 задержки соединен с входом второго одновибратора 45, выход первого одновибратора 44соединяется с управляющим входом блока 8 выборки и хранения, выход второго одновибратора 45 соединяется со сбрасывающими входами узлов 2 и 5.Приводятся следующие диаграммы, отражающие работу устройства: а- сетевое синусоидальное синхронизирующее напряжение; б - импульсы управления выходным ключом блока 8 выборкии хранения; в - импульсы .управлениявходным ключом блока 8 выборки и хранения; 1, - импульсы сброса узлов 2и 5; у - сигнал на выходе блока 8 выборки и хранения; е - сигнал на выходе интегратора и инвертирующем входе компаратора 15, там же прямая линия " напряжение на неинвертирующем5 15входе компаратора 15; ж - сигнална выходе КЯ-триггера 17; и - сигнал на выходе фазового регулятора 18(импульсы отпирания тиристоров тиристорного контактора 19),Устройство работает следующим образом.В начале энергетического цикласварки с датчика начала сварки наК-вход КБ-триггера 17 подается импульс, который переводит названныйтриггер в нулевое состояние. При этомзапирается ключ 14 интегратора, чтопереводит интегратор в режим готовности, а также запускается Фазовыйрегулятор 18. Последнее приводит кпоявлению сварочного тока. С выходовузлов 2 и 5 снимается сигнал, пропорциональный по амплитуде действующему значению падения напряжения насвариваемом участке заготовки и действующему значению сварочного тока(соответственно) С помощью перемножителя 7 названные сигналы перемно.жаются и их произведение подается навход блока 8 выборки и хранения. Вконце каждого полупериода на выходеперемножителя 5 присутствует напряжение, пропорциональное действующемузначению активной мощности, подведенной к свариваемой заготовке 3 за истекший полупериод сети, В момент начала следующего полупериода входнойключ 37 блока 8 выборки и хранениязапирается и запоминает это напряжение. Одновременно с запиранием ключа 37 отпирается вь 1 ходной ключ 41блока 8 выборки и хранения, черезпромежуток времени порядка 50 мкс,задаваемый узлом 43 задержки, происходит сброс интеграторов, входящихв состав узлов 2 и 5.Импульс сброса узлов 2 и 5 Формируется одновибратором 45 узла 6 синхронизации, Длительность сбрасывающего импульса выбирается такой, цтобыобеспечить надежный сброс интеграторов и не выйти из "запретной зоны"Фазового регулирования (последняяопределяется углом отпирания тиристоров, соответствующим полнофазномурежиму сварочного трансформатора при.- коротком замыкании вторичной обмотки)с целью получения минимальной погрешности вычисления действующих значений. Длительность импульса управления выходным ключом 41 блока 8 выборки и хранения зависит от параметров 12736 6одновибратора 44, выбирается в пределах 5-7 мс и является достаточностабильной величиной. Пока ключ 4 1открыт, на выходе интегратора устройства напряжение линейно падает отначальной величины на величину, пропорциональную времени открытого состояния ключа 41 и напряжению, зафик 1 О сированному блоком 8 выборки и хранения,Так как время открытого состоянияключа постоянная величина, то прирост модуля выходного напряжения ин 15 тегратора устройства. пропорциональный действующему значению мощностиза прошлый полупериод, умноженномуна длительность сетевого полупериода(10 мс + 0,53), или количеству энер 33 гии, отданной в нагрузку (свариваемую заготовку) в течение прошлогополупериода. Каждый полупериод описанный процесс повторяется и черезопределенное время (определенное ко 25 личество полупериодов) напряжение навыходе интегратора и входе (инвертирующем) компаратора 15 сравниваетсяс напряжением задания, поданным свыхода задатчика 16 на неинвертируюЗО щий вход компаратора 15, Последнееприводит к появлению высокого уровняна выходе триггера 7 как следствиек блокировке Фазового регулятора 18и сбросу интегратора устройства,Устройство переходит в режим паузы,сварочный ток прекращается. Среднеевремя сварки зависит от угла отпирания тиристоров тиристорного контактора 19 и устанавливается задатчи 40 ком 20. Так как тепло, выделенное взоне сварки, рассеиваЬтся по объемузаготовки, а также отводится в атмосферу, то стабилизация количества,выделенной энергии может быть недостаточной для стабилизации температуры в зоне сварки по окончании цикласварки в различных экземплярах одноименных заготовок, Это объясняетсянекоторым варьированием .времени сварки для различных экземпляров одноименных заготовок и особенно заметнопри большом среднем времени сварки и(или) плохо очищенных заготовках.Для компенсации этого явления и дополнительного повышения качества стабилизации температурного режима уста новлены резисторы 9 и 10, медленно разряжающие накопительный конденсатор 12. Резистор 9 регулирует глубинкомпенсации, а резистор 10 ограничивает диапазон данной регулировки.Как видно из описания работы регулятора достигается стабилизация энергетического процесса сварки по конечному результату, т.е. по выделенной энергии в свариваемую зону заготовки, независимо от проводимости и температурного изменения заготовки. 10 При стабилизации действующего значения сварочного тока задается недостаточно условий для стабилизации температурного режима сварки - основная погрешность обусловлена нестабильностью проводимостей (в том числе и переходных) в различных экземплярах заготовок. При стабилизации мощности накапливается ошибка регулирования (статизм, перерегулирование). Поэтому такой принцип работы регулятора обеспечивает значительное повышение стабильности температурного режима сварки одноименных заготовок и повышение качества сварного 25 соединения.формула изобретенияРегулятор энергетического цикла сварки, содержащий фазовый регулятор, выход которого соединен с тиристорным контактором, включенным в первичную обмотку сварочного трансформатора, датчик сварочного тока подключен на вход узла вычисления действующегозначения сварочного тока, датчик напряжения, блок выборки и хранения,интегратор, компаратор, узел синхронизации, на первый вход фазового регулятора подключен задатчик среднеговремени сварки, датчик начала сварки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения качества сварногосоединения за счет повышения температурной стабильности процесса сварки,в него введены КБ-триггер, задатчикнеобходимого количества энергии ипоследовательно соединенные узел вычисления действующего значения напряжения и четырехквадрантный перемножитель, выход которого через блок выборки и хранения, интегратор и компаратор соединен с Б-входом КБ-триггера, К-вход которого соединен с датчиком начала сварки, а выход КБ-тригге- .ра соединен с вторым входом фазовогорегулятора и управляющим входом ин тегратора, прямой вход компараторасоединен с выходом задатчика необходимого количества энергии, первый ивторой выходы узла синхронизации подключены соответственно к управляющему входу блока выборки и хранения иуправляющим входам узлов вычислениядействующего значения тока и напряжения, вход узла вычисления действующего значения напряжения соединен свыходом датчика напряжения,Фаг.Составитель Г.ЧайковскТехред А.Кравчук ииРедактор А.Мотыль Корректор В. Кабаций ираж 8 при ГКНТ СС ГПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 фм ,ф