Способ управления источником сварочного тока

1786622 ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК Н 02 М 7/48 ЕЙ)И РЕ ЕЛЬСТВУ сл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИД 1с(71) Йаучно-производственное объединениесамоходной горной техники "Криворожрудмаш"(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКОМСВАРОЧНОГО ТОКА(57) Сущнбсть изобретения: способ основанна кбнтроле наличия ивеличины сварочноготока и напряжения сйар)очной цепи и напряжения на входйых цепях инее)ртора,-задержки на заданный отрезок времени Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления процес сом сваркипрй электроснабжении дуговогопромежутка через трансформаторный ис. точйиктока от однофазного инвертора ишахтной контактной сети постоянного тока,включая сети с циклично.ым прерыванием цепи нагрузки.Цель изобретения - повышение надежности,На фиг,1 изображена блок-схема трансформаторного источника сваро ного тока;на фиг.2 - диаграмма токов и н:зпряженийисточнйка; на фиг.З - реальная осцилограмма уровней напряженйя рудничной контактной сети.Блок-схема содержит одноразныйинвертор 1 с импульсными методами регулирбвания и искусственной коммутацией,2преобразования в моментвозбуждения дуги и при йерепадах"напряж)ениянэ входных цепях инвер)торах иоп)тимиз)аци) и переходного процесса" изменения "сварочного тока .и напряжения контактной сети после их восстановления;.Для повышения надежности сварочных преобразователей и безопасности их обслуживания конт)р)клиру)ют"вели)чину сварочного тока первичной цепи трансформатора, сигналы о величине:тока сварочной и первичной цепей трансформатора н)ормирутот и включают" встреч)но-пбследовательно, задают "величину их рассогласования, в момент превышений раСсог)ласовайия над его заданным значе- нием формируют управляющий сигнал, подают его в узлы искусственной коммутации 3 инвертора и приостанавливают преобразо- .вание. 3 ил. осйовных тиристоров, нагруженный сва роч- ным трансформатором 2, в первичной и вторичной цепях которого включены датчики тока - соответственно 3 и 4. На входе инвер-, О тора 1 включен фильтр 5, содержащий кон-О денсатор 6 и соленоид 7. ПоследнийОЬ ограничивает"величйну зарядного тька кон-Я денсатора 6 и развитйе авариййых токов в) злемейтах инвертора 1. Кроме того, часть соленоида 7 охвачена кондейсэтором 8 в .чем достигается придание фильтру 5 режек- ф торных свойств на частотах связи, осуществляемой по контактному п)роводу,Последнее исключает помеховоздействие, инвертора 1, при его работе, на средства высокочастотной связи. От контактной сети инвертор отделен вентилем 9, контроль напряжения в питающей (контактной) сети, на конденсаторе 6 и на выходе трансформато 1786622ра 2 контролируется датчиками напряже- На осциллограмме (фг.3) представленния, соответственно 10, 11 и 12, При этом фрагмент осциллограммы изменения уровдатчик 10 реагирует на перерывы напряже- ня напряжения контактной сети Ок,ния в контактной сети, например, возника- Кроме указанных элементов в исполниющие по цепи минуса - в рельсовом пути 5 тельнойсхемеимеютсяприсоединительныеиз-за нарушения контактов на стыках рель- контакты, осуществляющие подключениесов, а такке при упомянутых цикличных изделия к контактному проводу и рельсовопрерываниях. Длительность указанных пе- му пути, автоматический выключатель, конрерывов от 2-3-мс до 1-5 с. Датчик 11 осу- - тактор, источник оперативных напряженийществляет контроль снижения напряжения 10 для электроснабжения элементов управлейа конденсаторе о в упомянутые перерывы;: ния тиристорами инвертора - (позиции наКонтроль чапряжения на элементе 6 вступа-блок-схеме не отражены),ет в логическое действиепосле снижения Способуправлениятрансформаторнымвеличины найряжениязаряда до уровня, источником-сварочного тока осуществляютпри котором наступает неустойчивая работа 15 следующим образом,койвертора 1. . : .. . При подаче напрякения контактной сеДатчик 12 осуществляет контроль на-ти и оперативных напряжений на элементыпряжения в сварочной цепи при отсутствии блок-схемы пройсходят заряд конденсаторатока нагрузки.6 до уровня напряжения сети, конденсатоВыходные цепи датчиков 10 и 11 вклю ров 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50 - до уровнячены на вход элемента 13 ИЛИ, выход кото- . половины указанного напряжения и появлерого через элемент выдеркки времени.14 ние на выходе датчика 10 единичного сигнавключена вход системы 15 управления йн- ла, .по истечении времени зарядавертором 1. В свою очередь система 15 со. - . конденсатора 6 до заданного значения на- .держит задающий блок 16 каналы 25 пряжения навыходе датчика 11 появляетсяуправления 17 и 18 соответственноуправле- единичный сигнал. Сигналы датчиков 10 иния коммутирующими и основными тири поступают на вход элемента 13 ИЛИ, присторами инвертора 1:, этом сигналы датчика напрякения 10 воВыходные цепи датчиков 3 и 4 включе- времени первичен. Последний сигнал, поны на вход элемента 19 сравнения, выходступая на вход элемента 13 и далее на входйая- цепь которого включена на элемента 14 выдеркки времени, логическо: управляющие цепи каналов управления 17 го действия на элементы 1 и 15 не произвои 18. Кроме того, выходные цепи датчиков 4 дит, Указанное ограничивается уставкойи 12 включены на вход задающего блока 16 времени элемента 14, величина которойсистемы 15 управления, а его выходные це превышает время полного заряда конденсапи "соответственно включены на входы кана- тора 6 входного фильтра 5,лов 17 и 18..В свою очередьуставка срабатыванияВ свою очередь, инвертор 1 содержит датчика напрякения 11 определяется велиосновные 20-23 и коммутирующие 24-27 чиной минимального напряжения на эле-.тиристоры, конденсаторы 28, 29 и соленои ментах инвертора 1; при которомды 30, 31 узлов искусствейной коммутации, достигается сохранение его потребительвозвратные вентили 32 - 35, включенныеных свойств.встречно-параллельно основным тиристорам. Все тиристоры инвертора охвачены При этом возможны следующие режи- .С-цепями: 36-37, 38 - 39, 40-41, 42-43, 44 - 45 мы работы.45, 46 - 47, 48 - 49 и 50-51.: .Режим холостого хода, когда сварочнаяНа диаграмме(фиг.2) представлены; 0цепь разорвана. С выхода датчика 4 на вход-сигналы управления коммутиру ющими ти-," системы 15 поступает нулевой сигнал- канал 18ристорами, Ок - напрякение контактной се-управления основными тиристорами инверти; 02 - напряжение на выходе однофазного 50 тора 1 блокирован. При этом на выходе ининвертора; 12- - ток через первичную об- вертора 1 формируется ограниченноемотку трансформатора 2; 12 л - то же с учетом напряжение 02 х, Величина последнего длянасыщения магнитной системы трансфор- шахтных условий ведения сварочных работматора при электроснабкении высоким ограничивается значением 12 В при амплиуровнем напряжения без действия сигнала 55 туде не более 25 В, При отключении огранис элемента 19; 1 рф - то же, при действии ченного напряжения в сторону увеличениясигнала с элемента 19; Цз и Оа - противо- от допустимого уровня и отсутствии токафаэнце по знаку сигналы датчиков 3 и 4; О э сварочной цепи единичным сигналом датчи - сигнал элемента сравнения 19; т - пара- ка 12 подается команда на осуществлениеметр времени, защитного отключения,510 15 20 25 ЗО 35 50 Напряжение 02, получают за счет кратковременного открытия коммутирующих тиристоров сигналами 017, поступающими сканала 17 в соответствии с управляющимвоздействием задающего блока 16, и протекания зарядных токов конденсаторов ЯСцепей и узлов искусственной коммутации,Например, при поступлении управляющего сигнала 017-1 на коммутирующий тиристор 24 в цепях: "+" - 9 - 7 - ЗО - 24-29-2-3 - 39-38: - "-" и "+" -9 - 7 - 30 - 24 - 47 - 46-31 - "-" протека./ют зарядные токи, В результате к первичнойобмотке трансформатора 2 прикладываетсяимпульс экспоненциально изменяющегосянапрякения, а на его вторичной обмоткеформируется ограниченное напряжениеОь,При поступлении в эту же половину периода импульса управления 0172 на тиристор 26 аналогично образуются цепи; "+" -9-7-30-26-28-3-2-43-42 - "-" "+" - 9 - 7 - ЗО -26 - 51 - 50-31 - "-" и формируется напряжение 02 х,При смене половины периода, т,е, смене знака формируемого ограниченного напряжения управляющие сигналы 017 з и017-4 поочередного поступают на тиристоры25 и 27 - образуются аналогичные цепи и навыходе трансформатора 2 формируется напряжение 02 хи 02 х.При следующей смене знака формируемого напряжения на выходе инвертора 1,соответствующего режиму холостого хода,процессы связанные с сигналами 017-1, 017.2повторя ются.Режим нагрузки источника сварочноготока, Указанный режим наступает после замыкания сварочной цепи.При этом здесь также необходимо выделить два падрекима, первый - когда имеетместо цикличное или случайное прерываниепитающего йапрякения; второй - когда величина питающего напряжения изменяетсяскачкообразно в сторону превышения номинального уровня.После замыкайия сварочной цепи на дуговой промежуток, датчик тока 4 в моментформирования, например, импульса напряжения 02-1 сформирует единичный сигнал,Последний поступит на блок 16 и в моментблизкий к 90 элдеблокирует канал 18 управления основными тиристорами инвертора 1. На его выходе сформируетсянапряжение 02, а в сварочной цепи потечетток 2, При этом сигналом датчика 4 будетблокирован сигнал дагчика 12 . - последнеепроисходит в задающем блоке 16. Указанное напряжение (02) формируе 1 ся следующим образом. При поступлении импульсов01 в.1, 01 в, 01 в-з, 01 вна управляющие электроды основных тиристорав 20, 23 (или, соответственно 22,21) напряжение 02 на вы- ходе инвертора 1 (на первичной обмотке трансформатора 2) формируется по следующей цепи "+" - 9-7-20-3-2-23 - .".-" (или "+" - 9-7 - 22-3-21 - "-").Заряд конденсатора 28 осуществляется по следующей цепи "+" - 9-7-20 - 28 - 27-31 - "-", соответственно 29 по цепи."+ - 9-7- 30-24-29-23 - "-",Закрытие тиристоров 20, 23 осуществляется по следующим контурам. (20) 28 - 32 - 30-26-28 и (23) 29-35-31-25-29. а тиристоров 21 и 22 йо контурам (21) 28 - 27 - 31-33-28 и (22) 29 - 34 - 30 - 24 - 29. При превышении тока сварки над током, установленным заданием. в задающем блоке 16 автоматически сформируется сигнал изменения фазы появления сигналила управления коммутирующими тиристорами и величина тока сварки установится равной заданному путем широтного регулирования выходного напряжения инвертора 1.Причем, для заряда коммутирующих" конденсаторов до уровня напряженияшах- тной контактной сети постоянного тока используются кайал 17, коммутирующие и основные тиристоры, Процесс заряда конденсаторов 28, 29 совпадает с фазой формлрования напряжения 02 (на чертеже указанные сигналы не приведены).При наличии тока нагрузки и напряжения питающей сети равном, меньше или близком к номинальному, сигналы датчикоа 3 и 4 соответственно Оз и Ол не вызываютизменения состояния элемента 19 сравне-ния,т,к. указанные сигналы равным по величине и противоположны по знаку. Если в этом режиме нагрузки кратковременйо исчезает напряжение питающей сети, датчик 10 выдает нулевой сигнал. ОднакО йроцесс преобразования энергии будет продолжаться за счет энергии, накопленной элементами 6 и 7. Вентиль 9 при этом йсключает расходование энергии кондейсатора 6 фильтр 5 на другие потребители, присоеди-.ненные к койтактной сети, Если величинапаузы в электроснабкенииокажется меньше времени расхода накопленной энергии до заданного уровня, при восстановлениинапряжения сети процесс преобразованияпродолжится.Если величина упомянутой паузы окажется больше времени расхода энергии фильтра 5 и напряжение заряда конденсатора 6 снизится ниже уставки датчика 11, то последний своим нулевым сигналом (через элементы 11-13-14-15) блокирует процесс преобразования энергии инвертором 1, Причем блокирование произойдет в началеОканала 18, а затем с некоторой паузой - поступая в канал 17, дополнительныесигнаканала 17;: ".: : лы включения коммутирующих тиристоровЕсли пауза будет длительной - на прак, 25 или 24, 27, Этим достигается приостатике более 5 - 7 с, произойдет общее отклю- новление в данный полупериод выходного чение источника сварочного тока (цепи 5 напряжения инвертора процесса преобраобщего отключения на чертеже не показа- зования энергии, и величина токавместо ны),.: " .достиженияуровня г равняется значениюПри восстановлении напряжения кон- гф, Магнитноесостояниесварочноготранстактной сети (до общего отключения) про- . форматора при этом, несмотря на превыше- изойдут выдаца единичного сигнала 10 ние напрякения питающей сети над его датчиком 10, заряд конденсатора 6 и выдача номинальным уровйем, сохраняет свои ноединичйого сигнала датчиком 11, отсчет минальные параметры, В результатедостивремени элементом 14,формирование сиг- гается устойчивость преобразования налов системой 15 и, при замкнутом дуго-энергйи и сохранение потребительских вом промежутке, формирование 15 свойств источника сварочного тока,напряжения 02, включая промежуточнуюфазу в 90 эл.град., и продолжение процесса Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я сварки.: .: . : . Способ управления источником сварочПри увеличении напряжения шахтнойного тока с электроснабжением от, шахтнойконтактной сети и работе источника тока в 20 конгактной сети постоянного тока, выполрежиме нагрузки произойдет увеличение ненного в виде однофазного тиристорного тока намагничивания сварочного трансфор- инвертора с искусственной коммутацией, матора, В результате последнего наступит выход которого подключен к первичной обнасйщение его магйитной системы. При- мотке трансформатора, вторичная обмотка чем, как показала практика, неудовлетвори которого соединена со сварочной цепью, зательное магнитное состояние в ключающийся в том, что контролируют натрансформаторах типа ТД, ТДМ наступает пряжение на входных цепях инвертора и ток при 10)ь-ном превышении питающего на- сварочной цепи, при отсутствии которого и пряжения над номинальйым напрякением. при: уменьшении напряжения на входных Указанное приводит к уменьшению индук цейях инвертора ниже заданного уровня тивности трансформатора, а также наруше- блокируют процесс преобразования в ин, нию магнитной передачи" энергии в верторе, при восстановлении напряжения " сварочную цепь. А это, в свою очередь, при-. на входных цепях инвертора и при. появлеводит к превышению прироста токов,пер- нии тока в сварочной цепи возобновляют . вичной цепи трансформатора 2 над 35 процесс преобразования в инверторе с заприростом тока в сварочной цепи, При этом,держкой на заданное время, о т л и ч а юв момент превышения сигнала Оз датчика щ и й с я тем, что, с целью повышения тока рпервичной цепи:трансформатора 2 надежности,контролируют ток первичной над сигналом . датчика 4 тока сварочной обмотки трансформатора, нормируют его, цепи (точка "а" диаграммы тока 2, фиг.2) на 40 сравнивают с нормированным значением выходе элемента 19 сравнения появится тока сварочной цепи, задают значение рас- .сигнал 01 я. Указанный импульс, поступая в согласования и в случае превышения раскайал 18, блокирует дальнейшее формиро- согласования над заданным значением "вание сигналов управления основными ти- блокируют процесс преобразования в инристорами 20, 23 или 22, 21 и формирует, 45 верторе.1786622 Составитель Ю,РемхаРедактор Т.ИвановаТехред М.МоргенталКорректор М,Ткач Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 255 " Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Ра