Устройство для управления тиристорным преобразователем

. В. Худяков, В. Ф. Ке ин, М хнический институт о комсомола лябинский пол им. Ленино(7) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ варочному стройствам реобраэова- блюдаться изтого иэ Изобретение относится к спроизводству, в частности к удля управления тиристорными ителями, в которых должны соусловия техники безопасности при про водстве сварочных работ.По основному авт,. св. Мц 747646 известно устройство для управления тиристорными преорразователями, содеркашее блок обратной. связи, формирователь импульсов, релейный элемент, источник напряжения задания и блок сравнения, выход которого соединен со входом релей ного элемента, один из входов блока сравнения подключен к источнику напряжения, а другой его вход - к выходу блока обратной связи, вход блока обратно связи подключен к выходу тиристорного преобразователя, управляюшие. входы которого подключены к выходам формирова теля импульсов, причем устройство снабжено схемой совпадения, выпрямителем напряжения сети и двумя пороговыми элементами, один из пороговых элеме 2тов своим. выходом подключен к одномуиз входов схемы совпадения, к другомуее входу подсоединен выход релейногоэлемента,а выходы схемы совпаденияи другого порогового элемента подключены ко входу формирователя импульсов,причем входы обоих пороговых элементов подключены к выпрямителю напряжемния сети 1 1 ) .Однако данное устройство недостаточно обеспечивает условия техники безопасности, так как напряжение холостогохопа превышает безопасную величину,Белью изобретения является обеспечение условий техники безопасности засчет снижения напряжения холосхода до:,.безопасной величины.Поставленная цель достигается тем,что устройство для управления тиристор 2 о ным преобразователем дополнительноснабжено электронным ключом, причемвход ключа подключен к выходу блокаобратной связи, а выход к одномувходов схемы управления.487 . 4и формой сигнала обратной связи с выходаблока 6 обратной связи. Схема 3 совпадения предназначена для автоматическогоперехода с релейного режима управлениятиристорным преобразователем на фазовый режим. Формирователь 4 импульсовслужит для формирования управляюшихимпульсов, подаваемых на управляющиеэлектроды тиристоров преобразователя5. Пороговые элементы 8 и 10 вырабатывают прямоугольныв импульсы при сравненни выпрямленного двухполупериодногд1напряжения с выхода выпрямителя 9 напряжения сети с фиксированным пороговымнапряжением каждого из пороговых элементов 8 и 10, Выпрямитель 9 напряжения сети позволяет синхронизироватьво времени работу пороговых, элементов8 и 10, а также тиристорного преобразователя 5. Электронный ключ 11 служитдля снижения выходного напряжения тиристорного преобразователя 5 на холостомходу до безопасной величины и повышаетвыходное напряжение до рабочей величиныпри сварке,На фиг. 1 приведена функциональнаясхеме устройства ддя управления тириоторным преобразователем; на фиг, 2 временные диаграммы работы устройствав релейном режиме на .,":.холостом ходу 3и при сварке соответственно; на фиг, 4 то же, в фазовом режиме.Устройство для управления тиристорным преобразователем содержит элемент 1 сравнения, релейный элемент 2, схему3 совпадения, формирователь 4 импульсов, тиристорпый преобразователь 5, блок 6 обратной связи, источник 7 напряжения задания, пороговый элемент 8, выпрямв. тель 9 напряжения сети, другой порого- ф вый элемент 10, электронный ключ 11, состоящий из транзистора 12, диода 13 и резисторов 14 - 16.Один из входов элемента 1 сравнения подключен к источнику 7 напряжения 20 задания, другой вход элемента 1 сравнения через блок 6 обратной связи подключен к выходу тиристорного преобразователя 5, который одновременно является выходом устройства. Выход элемента 1 ф сравнении через релейный элемент 2 подсоединен к одному из входов схемы 3 совпадения, второй вход которой соединен с выходом порогового элемента 8, а третий ее вход - через электронный Зф ключ 11 с выходом блока 6 обратной связи. Выходы схемы 3 совпадения и порогового элемента 10 подключены ко входу формирователя 4 импульсов, выходы которого соединены с управляющими 35 входами тиристорного преобразователя 5, Выход выпрямителя 9 напряжения сети подключен ко входам пороговых элементов 8 и 10. Выход блока 6 обратной связи через резистор 14 подключен 40 к базе транзистора 12, которая через резистор 15 соединена с минусовым . зажимом источника питания (не показан). С этим же минусовым зажимом через резистор 16 соединен коллектор транэио з тора 12, к которому подключен анод диода 13, соединенного катодом с третьим входом схемы 3 совпадения. Элемент 1 сравнения предназначен для сравнения мгновенного значения напряжения обратной связи Рос, пропорционального сварочному току, и напряжения задания 0 с выхода источника 7 напряжения задания, Релейный элемент 2 служит для преобразования разности напряжений обратной связи Осси задания ) в последовательность импульсов с частотой и скважностьюопределяемой величиной Устройство работает следующим образом.К выходному зажиму устройства под соединен сварочный электрод и устройство подключено к сети.В зависимости от соотношения величин напряжения обратной связи Ц на вы-ь ходе блока 6 и напряжения задания О ) на выходе источника 7 устройства для управления тиристорным преобразователем может работать в релейном режиме (Оос О или в фазовом режиме) при Орс 0).В процессе возбуждения и нарастания сварочного тока до установившегося зна чения устройство работает в релейном режиме. При Оо О релейный элемент Я выключен, т.е, на его выходе имеется постоянное напряжение (фиг. 2), а при Оос 7 0 рвлейный элемент 2 включен, т,е. на его выходе нет напряжения(фиг. 4).При разомкнутой сварочной цепи, т.е. на холостом ходу, напряжение обратной связи ООс на выходе блока 6 равно нулю. Этот нулевой сигнал с выхода блока 6 обратной связи поступает на вход электронного ключа 11 и далее через резистор14 на базу транзистора 12, При этом на цепи (+Ек, эмиттерно-базовый переходтранзистора 12, резистор 15, -Ек) протекает ток, который обеспечивает насыщение транзистора 12, на коллекторетранзистора нулевой потенциал, который поступает,на один из входов схемы 3 совпадения.Этот же нулевой сигнал с выхода блэка 6 обратной связи поступает на один из входов элемента 1 сравнения, на другой вход которого подается напряжение задания 0 от источника 7. Релейный элемент 2 находится в состоянии "Вы- щ ключено и постоянное напряжение с еговыхода поступает на второй вход схемы 3 совпадения.Одновременно с выпрямителя 9 напряжения сети поступает двухполупериодное ;5 выпрямленное напряжение сети на входы пороговьи элементов 8 и 10, имеющих фиксированные значения пороговых напряжений Оци 0 и соответственно. На выходах пороговых элементов 8 и 10 появляются прямоугольные импульсы, длительность которых определяется веп- чикой пороговых напряжений. Длительность прямоугольных импульсов на выходе порогового элемента 8 близка к полупери оду напряжения сети и соответствует величине порогового напряжения 0 Импульсы с выхода порогового элемента 8 поступают на третий вход схемы 3 совпадения, на втором входе которой .ЗО имеется постоянное напряжение с выхода релейного элемента . 2, а на первом ее . входе - нулевое напряжение. Поэтому на выходе схемы 3 совпадения нулевой сигнал.35На вход формирователи 4 импульсов поступают прямоугольные импульсы с вйхода порогового элемента 10, длительность которых меньше длительности импульсов с выхода порогового элемента 8. По заднему фронту приходящих прямоугольных импульсов в формирователе 4 формируются запускаюшие импульсы, поступающие на управляющие электроды тиристоров преобразователя 5 и ограничивающие максимальный угол зажигания тиристоров в пределах 160-170 для достиженияоустойчивой работы преобразователя 5 при изменении нагрузки вплоть до короткого замыкания. Причем на холостом ходу на выходе преобразователя 5. появляются импульсы со средней величиной напряжений 1,5-2 В (фиг. 2).При возбуждении дуги касанием электродом свариваемых конструкций в сва 55 рочной цепи под действием напряжения 1,5-2 В начинает протекать ток. На выходе блока 6 обратной связи появляется напряжение обратной связи О Ос , про 87 6порциональное мгновенному значениютока. При этом электронный ключ.11запирается поступившим на его входположительным напряжением обратнойсвязи Цоем и на коллекторе транзистора12 появляется потенциал Ек, подаваемыйна первый вход схемы 3 совпадения,При этом схема 3 совпадения отпираетсяи через нее проходит последовательностьимпульсов с выхода порогового элементана вход формирователя 4 импульсов. Попереднему фронту этих импульсов формируются запускающие импульсы, подаваемые на управляющие электроды тиристоровпреобразователя 5 и ограничивающиеминимальный угол зажигания тиристоров.В результате чего на выходе преобразователя 5 появляется практически полноевыпрямленное напряжение, которое прикладывается к сварочным электродам(фиг. 3). По мере увеличения сварочноготока увеличивается и напряжение обратнойсвязи Оос, которое поступает с выходаблока 6 обратной связи на вход элемента1 сравнения, в котором это. напряжениеООСсравнивается с напряжением задания9, поступающим от источника 7 напряжения задания,Разность между мгновенными значекиями напряжения обратной связи. Ц инапряжением задания 0 подается иа репейный элемент 2 и далее схема работает,как описано до тех пор, пока сварочныйток не достигнет установившегося значения, т.е.в течение 2-3 периодов питающего напряжения,При И 7(3, т.е. при достижении напряжением обратной связи Оос уровня напряжения задания 0, устройство пере ходит в режим фазового регулирования тиристорным преобразователем 5. При этом релейный элемент 2 периодически переключается с частотой пульсации сварочного тока при однофазной схеме тириоторного преобразователя 5 (частота пульсаций 100 Гц). В момент равенства напряжений обратной связи ООС и задания.Она выходе элемента 1 сравнения вырабатывается сигнал, который поступает на вход релейного элемента 2. В результате на выходе релейного элемента 2 появляются прямоугольные импульсы, которые пхтупают на второй вход схемы 3 совпадения, на первом входе которой имеется сигнал Ек с выхода электронного ключа.11 (фиг. 4.На третий вход схемы 3 совпадения поступают прямоугольные импульсы с вьюхода порогового элемента 8 и 9 в результате совпадения импульсов, поступив ших на входы схемы 3 совпадения, на ее 5 выход проходят импульсы с выхода репей ного элемента 2, Эти импульсы поступают на вход формирователя 4 импульсов, который формирует запускающие импульсы, подаваемые на управляющие электроды 1 э тиристоров преобразователя 5, При этом устанавливается угол зажигания тиристо ров, соответствующий заданию по току. При плавном изменении напряжения задания Оу с выхода источника 7 так же плавно изменяется угол открывания тиристоров, а следовательно, и сварочныйток, Случайное изменение сварочного тока, например в сторону уменьшения, вызывает уменьшение напряжения обратной связи Оос. При этом момент равенства ОО и 0 и появления импульсов на выходе релейного элемента 2 наступает раньше, что приводит к уменьшению угла отпирания тиристоров и увеличению напряжения на выходе тиристорного преобразователя 5. Сварочный ток практически через 2-3 периода питающего напряжения вновь достигает тока задания. В фазовом режиме также, квк и в релейном режиме, на тиристоры поступают запускающие импуль-, сы, сформированные формирователем 4 импульсов по заднему фронту импульсов, пришедших с выхода порогового элемента 10, причем эти запускающие импульсы Зф ограничивают максимальный угол зажигания тиристоров в пределах 160-170. При размыкании сварочной цепи сварочный ток прекращается, нв выходе блока,6 обратной связи поступает нулевой сигнал, фф который отпирает транзистор 12 электронного ключа 11. На первый вход схемы 3 совпадения с выхода электронногоключа поступает нулевой сигнал, приэтом схема 3 совпадения запирается.Напряжение на выходе тиристорного преобразователя 5 снижается до 1,5-2 В.Далее цикл работы устройства повторяетсяУстройство для управления тиристорным преобразователем позволяет практически мгновенно переключить выходноенапряжение тиристорного преобразователяс рабочей величины (55 В) в процессесварки до безопасной величины (1,52 В) на холостом ходу и наоборот,Технико-экономический эффект от использования устройства выражается в обеспечении условий техники безопасностиза счет снижения напряжения холостогохода, что позволяет снизить количествослучаев электротравматизма при проведении сварочных работ и связанных с нимиматериальных издержек,Формула изобретенияУстройство для управления тиристорным преобразователем по авт. св,М 747646, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что, с делью обеспечения условий техники безопасности за счет снижения напряжения холостого хода до безопасной величины, оно снабжено электронным ключом, причем вход указанного ключа подключен квыходу блока обратной связи, а выходк одному из входов схемы совпадения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 747646, кл. В 23 К 9/10, 1978