Устройство для дуговой полуавтоматической сварки

)5 В 23 К 9/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНн двторском свидетельствм транзисторного ключ Устройство содержит тродной проволоки подключенным к ист ной дуги. Полевой последовательно с с ключом, управляющ динен с выходом си ходные клеммы инте динены с входами а входные - со сток транзистора. Форм включен между вход и выходом порогово затвором и истоком включен источник ния. Надежная раб торного ключа обеспе его тока на уровне допустимого. 5 ил. ствам анной в обоУстройство для дуговой полуавтоматической сварки содержит механизм подачи электродной проволоки 1 с электродвигателем 2, подключенный к источнику 3 питания сварочной дуги через последовательно сое. диненные полевой транзистор 4 и силовой транзисторный ключ 5, управляющий вход которого соединен с выходом системы 6 управления. Интегрирующее звено 7, выходные клеммы которого соединены с входами порогового устройства 8, соединено входными клеммами со стоком и истоком полевого транзистора 4. При этом выход порогового устройства 8 через формирователь 9 задержки отпирания силового транзисторного ключа подключен к первому входу системы 6 управления, второй вход которой связан с электродвигателем 2. Между затво(21) 4478130/25-27(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ(57) Изобретение относится к устройдля полуавтоматической дуговой и всварки и может быть использованорудовании для шланговой подачи электродной проволоки. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства засчет обеспечения токоограничения силового Изобретение относится к устройствам для полуавтоматической дуговой и ванной сварки и может быть использовано в оборудовании для шланговой подачи электродной проволоки.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для дуговой полуавтоматической сварки.На фиг. 1представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема системы управления; на фиг, 3 - график зависимости максимально допустимой импульсной мощности, рассеиваемой стоком, от длительности импульса; на фиг. 4 - график зависимости напряжения сток-исток полевого транзистора от тока стока; на фиг. 5 - временные диаграммы работы устройства. а и электродвигателя, механизм подачи элекс электродвигателем, очнику питания сварочтранзистор соединен иловым транзисторным ий вход которого сое-стемы управления. Выгрирующего звена сосзорогового устройства, ом и истоком полевого ирователь задержки ом системы управления го устройства. Между полевого транзистора смещающего напряжеота силового транзисчивается ограничением не более максимально15691304 рийного режима и на Вх. 3 при нажатойкнопке Пуск присутствует сигнал высокого логического уровня), на выходе логического элемента 16 появляется сигнал й низкого логического уровня, который зао крывает силовой транзисторный ключ 5. Призакрывании силового транзисторного ключа и 5 якорная обмотка электродвигателя 2 обесточивается и скорость подачи снижается.1 Следовательно, напряжение на выходе10 датчика 13 скорости уменьшается, на выходе ) порогового элемента 15 появляется сигнал н высокого логического уровня, который через й логический элемент 16 включает силовойтранзисторный ключ 5. 3ром и истоком полевого транзистора включен источник 10 смец 1 ающего напря жения.Система 6 управления (фиг. 2), напри мер, может содержать дифференциальны усилитель 11, к первому входу которог подключен источник 12 опорного напряже ния, к второму входу - датчик 13 скорост через потенциометр 14 регулировки скорос ти. Выход дифференциального усилителя 1 через пороговый элемент 15 подключен к пер вому входу логического элемента (ЗИ 16, к второму входу которого подключе выход формирователя 9 задержки. Трети вход логического элемента 16 связан с кноп кой Пуск.Устройство работает следующим образом.В отсутствии аварийного режима в цепи электродвигателя 2 протекает номинальный ток У ., полевой транзистор 4 полностью , открыт, так как тип полевого транзистора выбирается из условия 1,;.)1 но 1, и падение напряжения на нем от тока якоря электродвигателя 2, протекающего через него, много меньше величины порога срабатывания порогового устройства 8 (фиг. 5 б).,В этом случае оно не срабатывает и на его выходе как и на выходе формирователя 9 задвижки присутствует сигнал высокого логического уровня (фиг. 5 в,г).С выхода формирователя 9 сигнал высокого логицеского уровня поступает на Вх. 2 логического элемента 6.При нажатии кнопки Г 1 уск сигнал высокого логического уровня поступает на Вх. 3 логического элемента 16. Так как на Вх. 1 (напряжение, снимаемое с датчика 3 скорости в момент включения электродвигателя 2, равно нулю) и Вх. 2 (отсутствие аварийного режима характеризуется высоким логическим уровнем на выходе формирователя 9 задержки) в момент включения присутствуют тоже сигналы высокого логического уровня, то на выходе логического элемента 16 появляется сигнал высокого логического уровня, который открывает силовой транзисторный ключ 5. При этом электродвигатель 2 начинает работать и приводит в действие механизм подачи электродной проволоки 1.Стабилизация скорости подачи, которая необходима для качественного сварного соединения, осуществляется с помощью обратной связи по скорости следующим образом., При достижении значения напряжения, снимаемого с потенциометра 14 регулировки скорости (пропорционального напряжению с выхода датчика 13 скорости), величины напряжения источника 12 опорного напряжения, на Вх.логического элемента 16 появляется сигнал низкого логического уровня, При этом, согласно таблице истинности для логического элемента ЗИ (на Вх. 2 в отсутствие аваВ аварийном режиме самым распространенным является включение электродвигателя 2, которое происходит при каждом нажатии кнопки Пуск.Механизм возникновения и актуальность 20 защиты от аварийного режима, обусловленного включением электродвигателя, объясняется тем, что существует широкая номенклатура электродвигателей с рабочим напряжением 24 - 27 В; напряжение на дуге в зависимости от режима сварки колеблется от 18 до 35 В и, применяя электродвигатель с более высоким рабочим напряжением, надо брать его с завышенной мощностью, а применяя, к примеру, электродвигатель с рабоцим напряжением 12 В, по вышаются требования к силовому транзисторному ключу, так как при неизменной мощности двигателя со снижением его рабочего напряжения растет величина номинального тока якоря. Такое значение тока может более, чем в 3 - 10 раз превосхо дить максимально допустимые значения тока коллектора современных транзисторов.В устройстве надежная работа силовоготранзисторного ключа 5 обеспечивается ограничения его тока, так как превышение тока через него - самая распространенная 40 причина выхода ключа из строя, на уровнене более максимально допустимого. Вклюценный последовательно с силовым транзисторным ключом 5 полевой транзистор 4 в отсутствие аварийных режимов полностью 45 открыт, падение напряжения на нем от протекающего рабочего тока составл,яет единицы вольт. При возникновении аварийного режима ток электродвигателя 2 увеличивается и при достижении уровня ,/нач,стокв полевой транзистор 4 переходит в режим насыщения, т.е. начинает закрываться. Значение тока, при котором происходит токоограничение, выбирается равным начальному току стока - для выходного напряжения источника 10 смешаюшего напряжения, равного нулю, Изменяя его выход ное напряжение, можно задавать различные значения тока ограничения. Таким образом, обеспечивается надежность работы силового транзисторного ключа 5. Но те 1569130перь возникает проблема надежной работы полевого транзистора 4. Так как в аварийном режиме полевой транзистор 4 находится в активном режиме, то на его стоке выделяется значительная мощность и время пребывания его в этом режиме ничем не ограничивается.Из графика максимально допустимой импульсной мощности, рассеиваемой стоком полевого транзистора 4, от длительности импульса (фиг. 3), следует, что если измерять импульсную мощность, рассеиваемую стоком, и в соответствии с графиком через определенное время выключать полевой транзистор 4, то можно обеспечить надежность его работы. Из зависимости У,от 1 аа: (при Иак=сопй) полевого транзистора видно, что в режиме насыщения 1 ст.=сопй, а, так какРотока=1 ет )( У где 1 ет = соггИ, то, следовательно, мощность, рассеиваемая на стоке, пропорциональна напряжению сток-исток полевого транзистора (фиг. 4). Таким об 5 1 О 15 20 разом, измеряя в аварийном режиме напряжение сток-исток, и в зависимости от его величины (в соответствии с графиком на фиг, 3), формируя допустимую временную задержку выключения полевого транзистора 4, можно добиться того, чтобы полевой транзистор 4 не выходил из строя из-за превышения максимально допустимой импульсной мощности (фиг. 3) . Причем проще всего выключить полевой транзистор 4 с помощью силового транзистор ного ключа 5. Но при выключении последнего напряжение сток-исток становится равным нулю, и на выходе порогового устройства 8 появляется высокий логический уровень, следовательно, силовой транзисторный ключ снова включается и, если причина возникновения аварийного режима еще не исчезла, то происходит повторное токоограничение. Каждое отдельно взятое аварийное выключение не может вывести из строя полевой транзистор 4. Но, если они следуют одно за дру гим, то полевой транзистор 4 может выйти из строя по причине превышения максимально допустимой постоянной мощности рассеивания стока, так как при каждом аварийном выключении выделяется некоторая мощность на стоке полевого транзистора. Поэтому, формируя определенной величины задержку отпирания силового транзисторного ключа 1 задержки стока (фиг, 5) - максимально возможную паузу между двумя послеаварийными вы ключениями, которая выбирается из условия не превышения максимально допустимой мощности рассеивания стока полевого транзистора 4, можно добиться того, чтобы полевой транзистор 4 не выходил из строя по постоянной мощности, т.е. добиться надежной работы устройства для дуговой полуавтоматической сварки.Рассматривают работу устройства в аварийном режиме по временным диаграммам (фиг. 5). Полагают выходное напря. жение источника смещающего напряжения равным нулю, т.е. сгз =О. До момента времени начала аварийного режима 1 ь ток в якорной цепи электродвигателя 2 не превышает номинальный. В момент 11 значение тока превышает 1 аа., а, полевой транзистор 4 входит в насыщение и падение напряжения на нем У,резко возрастает (фиг. 5 а) . Интегрирующее звено 7 интегрирует У,. В момент времени 2 выходное напряжение интегрирующего звена 7 с;ановится равным величине напряжения /оор порогового устройства 8 и на его выходе появляется сигнал низкого логического уровня, который поступает на вход формирователя 9 задержки. При этом последний вырабатывает фиксированной длительности импульс 1 аоо =16 - 12 низкого логического уровня, который вырабатывает сигнал запрета работы силового транзисторного ключа 5 и через время выключения силовой транзисторный ключ 5 выключается, ток через полевой транзистор перестает протекать, напряжение У,становится равным нулю и на выходе интегрирующего звена 7 начинает уменьшаться. При уменьшении выходного напряжения интегрирующего звена 7 до уровня Укор в момент времени 14 пороговое устройство 8 вырабатывает сигнал высокого логического уровня. Так как импульс низкого логического уровня выходного напряжения формирователя 9 задержки в момент г 4 еще не закончился, то силовой транзисторный ключ 5 не может включиться.По окончании. выходного импульса формирователя 9 задержки в момент времениснимается запрет на работу силового транзисторного ключа 5 и он включается. Появляется напряжение на якорной обмотке электродвигателя 2. Начинается подача электродной проволоки. При возникновении вторично аварийного режима все повторяется аналогично.По сравнению с известным введение токоограничения в цепь электродвигателя обеспечивает повышение надежности работы сварочного полуавтомата за счет предотвращения выхода из строя силового транзисторного ключа и электродвигателя при аварийных режимах.Формула изобретенияУстройство для дуговой полуавтоматической сварки, содержащее механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем, подключенным к источнику питания сварочной дуги через последовательно соединенные датчик аварийного режима и силовой транзисторный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом системы управления, и пороговое устройство, отличающееся тем, что, с целью повыше7ння надежности работы, он снабжен интегрирующим звеном, выходные клеммы которого соединены с входом порогового устройства, управляемым источником смещаю- щего напряжения и формирователем задержки отпирания силового транзисторного ключа, включенным между выходом порогового устройства н входом системы управления, а датчик аварийного режима выполнен на полевом транзисторе, сток и исток которого . соединен с входными клеммами интегрирующего звена, а между его затвором 5Ои истоком включен управляемыи источник смещающего напряжения.15 б 9130 ых ЮД бкова ствен3035о.изда роизводствен Ююр бЬык, порог уапр. Редактор Н. Б Заказ 453 НИИ 1 И Господа Составитель В. Пчиинский Техред И. Верес Кор Тираж б 58 Под го коитста по изоорегенин и открыт Москва, Ж - 35, Раушскан наб., д. льский коопии г Патс нт, г, Ужго)оз ектор Л. Патайисноея при ГКНТ ССС45ел, Гагарина, О