Регулятор енергетичного циклу зварювання
Винахід відноситься до зварювального обладнання та може бути використане для керування тиристорними контакторами силових агрегатів для контактного зварювання. Мета винаходу - підвищення якості зварної сполуки за рахунок підвищення температурної стабільності процесу зварювання. Регулятор енергетичного циклу зварювання містить зварювальний трансформатор, датчики початку зварювання, зварювального струму і напруги, фазовий регулятор, тиристорний контактор, вузол обчислення діючого значення зварювального струму, інтегратор, блок вибірки та зберігання, компаратор, вузол синхронізації, задатчик середнього часу зварювання. У регулятор додатково введені RS-тригер, задатчик необхідної кількості енергії, вузол обчислення напруги, що діє, і чотириквадрантний перемножувач. Стабільність процесу зварювання підвищується кінцевим результатом, тобто. з виділеної енергії в зварювану зону заготівлі, незалежно від провідності до її температурної зміни. Регулятор не вимагає стабілізації напруги, струму чи потужності зварювального контуру. 6 іл.
До СВІДОЦТВОМ
ПО ВИНАХОДАМ І СТРАВАМ
1 (21) 4296570/25-27
:(22) 14,08,87 (46) 07.10.89. Бюл. 4 37 (71) Ковельський завод сільськогосподарських машин ім. 50-річчя СРСР (72) Л.Ф.Миколаєв та А.П.Хімач (53) 621.791.762(088.8) (56) Блок управління циклом контактного зварювання ПК-700, 6Д Е,360,90870, 1981.
Блок управління тиристорними контакторами Е30.00 Dygs фірми "Bolch", ФРН, 1977. (54) РЕГУЛЯТОР ЕНЕРГЕТИЧНОГО ЦИКЛУ
ЗВАРЮВАННЯ (57) Винахід відноситься до зварювального обладнання і може бути використане для управління тиристорними контакторами силових агрегатів для контактного зварювання. Мета винаходу вЂ" підвищення якості зварного з'єднання за рахунок підвищення темпе-. ратурноїВинахід відноситься до зварювального обладнання і може бути використане для управління тиристорними контакторами силових агрегатів зварювального обладнання, що реалізує контактні методи зварювання.
Мета винаходу - підвищення якості зварної сполуки за рахунок підвищення температурної стабільності процесу зварювання.
На фіг.1 зображено блок-схема регулятора; на фіг.2 - блок-схема вузла обчислення діючого значення падіння напруги на зварюваної еа„„SU„„1532 36 А1 (51)4 23 До 11/24
2 ки ° Регулятор енергетичного циклу зварювання містить зварювальний трансформатор, датчики початку зварювання, зварювального струму та напруги, фазовий регулятор, тиристорний контактор, вузол обчислення діючого значення зварювального струму, інтегратор, блок вибірки та зберігання, компаратор, вузол синхронізації, задатчик середнього часу зварювання, У регулятор додатково введені RS-тригер, задатчик необхідної кількості енергії, вузол обчислення напруги, що діє, і чотириквадрантний перемножувач. Стабільність процесу зварювання підвищується кінцевим результатом, тобто. по виділеній енергії в зварювану зону заготівлі, незалежно від провідності до її температурної зміни. Регулятор не вимагає стабілізації напруги, струму чи потужності зварювального контуру.
6 іл. готування; на фіг.3 - блок-схема вузла обчислення діючого значення зварювального струму; на фіг.4 - блок-схе.ма блоку вибірки та зберігання, на фіг.5 - блок-.схема блоку синхронізації; на фіг.6 вЂ" часові діаграми роботи пристрою.
Регулятор містить датчик 1 падіння напруги на ділянці заготовки, що зварюється, з'єднаний з входом вузла 2 обчислення діючого зна чення падіння напруги на зварюваному ділянці заготовки 3, датчик зварювального струму 4,з'єднаний з вхо3 1512736 будинок вузла 5 обчислення діючого значення зварювального струму, скидають. - Ремножувача 7. Вихід останнього. з'єднаний з сигнальним входом блоку 8 ви-10 борки і зберігання, керуючим входом з'єднаного з вузлом 6 синхронізації, а виходом " з входом інвертуючого інтегратора, що скидається (включає резистори 9-11, конденсатор !2,1g підсилювач 13, ключ 14), вихід ". ратора з'єднаний з інвертуючим входом компаратора 15, кеінвертуючий вхід якого з'єднаний із задатчиком
l6 необхідної кількості енергії, а 20 вихід - з S-входом RS-тригера 17, R-вхід RS-тригера 17 з'єднаний з датчиком гойдала зварювання (не показаний). Вихід тригера 17 з'єднаний з керуючим входом фазового регулятора 18 і з уп-25 равляющим входом ключа 14, що скидає інтегратор. ). Останній входить до складу силового агрегату зварювальної машини, що складається з зварювального трансформатора 21 і електродів 22, між якими знаходиться зварювана заготовка, 3, паралельно інтегруючого конденсатору 12 встановлений розрядний ланцюжок, що складається з резисторів 9 і 10. значення падіння напруги на зварюваному ділянці заготівлі складається з чотириквадрантного перемножувача дільника 23 і скидається неінвертуючого інтегратора, зібраного на елементах 24-27, при цьому входи Х і
Y перемножника-дільника 23 з'єднані між собою і є входом вузла, вихід з'єднаний з входомінтегратора, а вхід Z - з виходом інтегратора і є виходом вузла, керуючий вхід ключа 25 є скидаючим входом вузла.
Вузол 5 обчислення діючого значення зварювального струму складається з вхідного інтегратора, зібраного на елементах 28-31, чотириквадрантного перемножувача-дільника 32, другого неінвертованого інтегратора, зібраного 4 ного на елементах 33"36, при цьому вхід вхідного інтегратора є входом вузла 5 інтегратора з'єднаний з входами Х і Y neремножителя 32. Вихід останнього з'єднаний з входом другого інтегратора, вихід якого з'єднаний з входом Z перемножувача-ділителя 32 і є виходом вузла 5, керуючі входи ключів 29 і 34, що скидають, з'єднані між собою і є скидальним входом вузла .
Блок 8 вибірки та зберігання складається з вхідного ключа 37, накопичувального конденсатора 38, буферного підсилювача 39, інвертора 40 і вихідного ключа 41, при цьому вхід вхідного ключа є входом блоку 8, вихід ключа 37 з'єднаний з входом буферного підсилювача 39 та першою обкладкою конденсатора , друга обкладка якого з'єднана із загальним проводом, вихід буферного підсилювача 39 з'єднаний з сигнальним входом ключа 41, вихід останнього є виходом блоку 8, керуючий вхід ключа 37 з'єднаний з виходом інвертора 39, вхід інвертора 40 з'єднаний з керуючим входом ключа 41 8 вибірки та зберігання.
Вузол синхронізації складається з компаратора 42, вузла 43 затримки, першого одновібратора 44 і другого одновібратора 45, при цьому неінвертуючий вхід компаратора є входом вузла б, інвертуючий з'єднаний із загальним дротом, вихід - з входами вузла 43 затримки і першим одновібратор затримки з'єднаний із входом другого одновібратора
45 вихід першого одновібратора 44з'єднується з керуючим входом блоку 8 вибірки і зберігання, вихід другого одновібратора 45 з'єднується з входами скидають вузлів 2 і 5.
Наводяться такі діаграми, що відображають роботу пристрою: асетеву синусоїдальну синхронізуючу напругу; 6 - імпульси управління вихідним ключем блоку 8 вибірки та зберігання; в - імпульси .управління вхідним ключем блоку 8 вибірки та зберігання; 1 - імпульси скидання вузлів 2 та 5; g - сигнал на виході блоку 8 вибірки та зберігання; а – сигнал на виході інтегратора. та інвертуючому вході компаратора 15, там же пряма лінія " напруга на неінвертуючому
5 15 вході компаратора 15; ж - сигнал на виході RS-тригера 17; та - сигнал на виході фазового регулятора 18 (імпульси відмикання тиристорів тиристорного контактора 19).
Пристрій працює наступним чином.
На початку енергетичного циклу зварювання з датчика початку зварювання на
R-вхід RS-тригера 17 подається імпульс, який переводить названий тригер в нульовий стан. При цьому замикається ключ 14 інтегратора, що переводить інтегратор режим готовності, а також запускається фазовий регулятор 18. Останнє призводить до появи зварювального струму. З виходів вузлів 2 і 5 знімається сигнал, пропорційний по амплітуді діючого значення падіння напруги на ділянці заварювання, що зварюється, і діючому значенню зварювального струму (відповідно)„ За допомогою перемножувача 7 названі сигнали перемножуються і їх добуток подається на вхід блоку 8 вибірки. В кінці кожного напівперіоду на виході перемножувача 5 присутня напруга, пропорційна діючому значенню активної потужності, підведеної до заготовки, що зварюється 3 за минулий напівперіод мережі. У момент початку наступного напівперіоду вхідний ключ 37 блоку 8 вибірки та зберіганнязамикається і запам'ятовує цю напругу. Одночасно із замиканням ключа 37 відмикається вихідний ключ 41 блоку 8 вибірки та зберігання, через проміжок часу порядку 50 мкс, що задається вузлом 43 затримки, відбувається скидання інтеграторів, що входять до складу вузлів 2 і 5.
Імпульс скидання вузлів 2 та 5 Формується одновібратором 45 вузла 6 синхронізації. Тривалість імпульсу, що скидає, вибирається такою, щоб забезпечити надійне скидання інтеграторів і не вийти з "забороненої зони"
Фазового регулювання (остання визначається кутом відмикання тиристорів, що відповідає повнофазному режиму зварювального трансформатора при .- короткому замиканні вторинної обмотки) з метою отримання мінімальної похибки обчислення діючих значень. Тривалість імпульсу управління вихідним ключем 41 блоку 8 вибірки та зберігання залежить від параметрів
12736 одновібратора 44 вибирається в межах 5-7 мс і є досить стабільною величиною. Поки ключ 4 1 відкритий, на виході інтегратора пристрою напруга лінійно падає від початкової величини на величину, пропорційну часу відкритого стану ключа 41 і напруги, зафіксований блоком 11 8 вибірки і зберігання.
Так як час відкритого стану ключа стала величина, то приріст модуля вихідної напруги ін15 тегратора пристрою. пропорційний діючому значенню потужності за минулий напівперіод, помноженому на тривалість мережного напівперіоду (10 мс + 0,5/), або кількості енергії, відданої в навантаження (зварювану заготівлю) s протягом минулого напівперіоду. Кожен напівперіод описаний процес повторюється і через певний час (певне кількість напівперіодів) напруга на виході інтегратора і вході (інвертує) компаратора 15 порівнюється з напругою завдання, поданим звиходу задатчика 16 на неінвертую Зо щий вхід компаратора 15, Останнє призводить до появи високого рівня на виході тригера 17 як наслідок блокування фазового регулятора 18 і скидання інтегратора пристрою.
Пристрій перетворюється на режим паузи, зварювальний струм припиняється. Середній час зварювання залежить від кута відмикання тиристорів тиристорного контактора 19 і встановлюється задатчи40 ком 20. Так як тепло, виділене в зоні зварювання, розсіюється за обсягом заготовки, а також відводиться в атмосферу, то стабілізація кількості виділеної енергії може бути недостатньою для стабілізації температури зоні зварювання після закінчення циклу зварювання у різних примірниках однойменних заготовок. Це пояснюється деяким варіюванням часу зварювання для різних екземплярів однойменних заготовок і особливо помітно при великому середньому часі зварювання і (або) погано очищених заготовках.
Для компенсації цього явища та додаткового підвищення якості стабілізації температурного режиму встановлені резистори 9 і 10, що повільно розряджають накопичувальний конденсатор 12. Резистор 9 регулює глибин>
У південна с5арга компенсації, а резистор 10 обмежує діапазон цього регулювання.
Як очевидно з опису роботи регулятора досягається стабілізація енергетичного процесу зварювання за кінцевим результатом, тобто. по виділеній енергії в зварювальну зону заготівлі, незалежно від провідності та температурної зміни заготівлі. to
При стабілізації діючого значення зварювального струму задається недостатньо умов для стабілізації температурного режиму зварювання - основна похибка обумовлена нестабільністю провідностей (у тому числі і перехідних) у різних екземплярах заготовок. При стабілізації потужності накопичується помилка регулювання(статизм, перерегулюванняwe). Тому такий принцип роботи регулятора забезпечує значне підвищення стабільності температурного режиму зварювання однойменних заготовок та підвищення якості зварного з'єднання.
Формула винаходу
Регулятор енергетичного циклу зварювання, що містить фазовий регулятор, вихід якого з'єднаний з тиристорним контактором, включеним у первинну обмотку зварювального трансформатора, датчик зварювального струму підключений на вхід вузла обчислення діючого значення зварювального струму, датчик напруги, блок вибірки та зберігання, інтегратор, компаратор, вузол синхронізації , на перший вхід фазового регулятора підключений задатчик середнього часу зварювання, датчик початку зварювання, який відрізняється тим, що з метою підвищення якості зварного з'єднання за рахунок підвищення температурної стабільності процесу зварювання, в нього введені RS-тригер, задатчик необхідної кількості енергії і послідовно з'єднані вузол обчислення діючого значення напруги та чотириквадрантний перемножувач, вихід якого через блок вибірки та зберігання, інтегратор і компаратор з'єднаний з S-входом RS-тригера, R-вхід якого з'єднаний з датчиком початку зварювання, а вихід RS-триге- . ра з'єднаний з другим входом фазового регулятора і керуючим входом ін-тегратора, прямий вхід компаратора з'єднаний з виходом задатчика необхідної кількості енергії, перший і другий виходи вузла синхронізації підключені відповідно до керуючого входу блоку вибірки та зберігання і входів керуючих вузлів обчислення діючого значення струму і напруги , вхід вузла обчислення чинного значення напруги з'єднаний з виходом датчика напруги.
Замовлення 6021/13 Тираж 894 Передплатне
ВНДІПД Державного комітету з винаходів та відкриття при ДКНТ CCCP
113035, Москва, Ж-35, Рауська наб., д. 4/5
Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м.Ужгород, вул. Гагаріна, 101 л (це