Устройство для регулирования напряжения импульсной дуги Советский патент 1984 года по МПК B23K9/10 

:о эо

-ч

О СП

Изобретение относится к электродуговой сварке, в частности к электрооборудованию для сварки в среде защитнЬго газа неплавящимся электродом, и предназначено для стабилизации напряжения сварочной дуги йри импульсной сварке.

Известно устройство для стабилиЗсщии напряжения сварочной дуги, содержащее блок измерения напряжения на дуге, формирователь опорного сигнала и узел сравнения, выход которого через усилитель связан с электродвигателем C1J..

В данном устройстве формировател опорных импульсов выполнен по схеме усилителя-ограничителя, на выходе которого создаются импульсы синхронные и синфазные с импульсами регулируемого напряжения. Однако это условие выполняется при сварке импульсами, близкими к прямоугольной форме. В противном случае форма опорного импульса искажается и сравнение становится невозможным, что приводит к колебаниям длины дуги и вследствие того к изменению ширины шва и появлению в нем дефектов.

Известно также устройство, содер жаадее механизм вертикального пере1 щения сварочной горелки, электродвигатель механизма вертикального перемещения, основную цепь управления электродвигателем, включающую усилитель, элемент сравнения напряжения на дуге с заданным напряжением и цепь обратной связи по напряжению на дуге, а также соединенный с валом электродвигателя тахогенератор, запоминающее устройство, четыре коммутатора, второй узел . сравнения и генератор импульсов частоты питания дуги, при этом один из коммутаторов включен между узлом сравнения напряжения на дуге с заданым и усилителем, другой включен между выходом тахогенератора и одним из выходов второго узла сравнения, третий коммутатор и запоминающее устройство включены последовательно между выходом тахогейератора и другим входом второго узла сравнения, четвертый коммутатор включен между выходом второго узла сравнения и усилителем, а управляющие выходы всех коммутаторов соединены с выходом генератора импульсов частоты питания дуги. Известное устройство; позволяет стабилизировать импульсы напряжения с большей крутизной фронтов по сравнению с ij . Это достигается за счет выделения части импульса с плоской, вершиной с помощью генератора импульсов, запоминания скорости вращения двигателя механизма вертикального перемещения в конце импульса и отработки сигнала рассогласования между запомненным значением и величиной напряжения, пропорциональной скорости вращения двигателя в текущий момент Czj.

Однако ,при использовании известного устройства для стабилизации импульсов остроугольной (экспоненциальной) формы, когда плоский участок импульса стянут в точку, работа устройства нарушается. Это объясняется тем, что отработка рассогласования становится возможной только во время паузы,в то время как электродвигателю необходимо сообщить определенную скорость вращения во время импульса. Кроме того, отработка отклонения во время паузы с постоянной скоростью при малом сигнале рассогласования в конце импульса может привести к перерегулированию, обрыву дуги или замыканию электрода на изделие, и, в конечном счете, к недопустимым изменениям ширины шва вследствие измененияамплитудного значения сварочного тока.

Целью изобретения является повышение качества сварки путем стабилизации напряжения дуги.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования напряжения импульсной дуги, содержащее механизм вертикального перемещения горелки с электродвигателем, соединенный с валом электродвигателя тахогенератор, задатчик опорного напряжения, связанный с первым входом блока сравнения напряжения и системы управления электродвигате ;лем с контуром обратной связи по скорости, дополнительно снабжено регулятором положения, блоком интегрирования, коммутатором и блоком памяти, при этом коммутатор, блок памяти, блок сравнения напряжения и регулятор положения соединены последовательно и связаны с системой управления электродвигателем, блок интегрирования своими входами связан с выходом т хогенератора и вторым выходом коммутатора, а выходом - с третьим входом блока сравнения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для регулирования напряжения импульсной

дуги.

Устройство содержит коммутатор 1, оеЭеспечивающий коммутацию амплитудного значения импульса дуги, подключенный , к сварочной дуге, последова0 тельно ;соединенный с ним блок 2 памяти, обеспечивающий запоминание амплитудного значения импульса дуги, задатчик 3 опорного напряжения, .блок 4 сравнения напряжения, регуля5 тор 5 положения, регулятор б скороети, регулятор 7 тока, последовательно соединенные усилитель 8, механизм 9 вертикального перемещения горелки сэлектродвигателем, датчик 10 тока jfftopH, соединенный с валом электродвигателя тахогенератор 11, блок 12 суммирования выходных сигналов тахогенератора и регулятора положения, блок 13 су кумиров ания выходных сигналов датчика тока якоря и регулятора скорости, блок 14 интегрировани сигнала тахогенератора, подключенный своим управляющим входом к выходу .коммутатора 1. ,

Входы блока 4 сравнения напряжения подключены к выходам блока 2 памяти, задатчика 3 опорного напряжения и блока 14 интегрирования сигнала тахогенератора, а выход к входу регулятора 5 положения, выходблока 12 суммирования выходных сигнсшов тахогенератора 11 и регулятора 5 положения соединен с входом регулятора б скорости, а выход блока 13 суммирования выходных сигналов датчика тока якоря и регуля тора скорости - с .входом регулятора 7 тока.

Регулятор 5 положения и регулятор Ъ скорости осуществляют пропорциональный закон регулирования, регулятор 7 тока- пропорциональноинтегральный.

Блок 14 интегрирования содержит ключевой элемент сброса выходного напряжения {путем, например, разряда интегрирующего конденсатора) и имеет управляющий вход, подключен.ный к выходу коммутатора 1. Ре.гуляторы и блок 14 интегрирования могутбыть выполнены на операционных усилителях с обратными связями.

Устройство структурно состоит из ряда контуров, и:з которых содержит свой объект регулирования. .Каждый контур может настраиваться на оптимальный переходный процесс независимо от остальных. При настройке регулятора внещнего контура внутренний контур учитывается как звено с некоторой постоянной времени. В свою очередь, рассматриваемой контур может быть внутренним по отношению к последу ощему. Такой принцип построения система автоматического регулирования напряжения импульсной дуги упрощает ее настройку, обеспечивает высокое быстродействие.системы и простое ограничение выходных Напряжений регуляторов.

Устройство работает следующим образом;

В процессе сварки в момент достижения максимального значения на- , , пряжения дуги . коммутатор 1 подключает блок 2 памяти к генератору иМпульсов (сварочной дуге), запомненное в блоке 2 амплитудное значение импульса сравнивается с заданным значением амплитуды, определяемым задатчиком 3 напряжения, сигнал рассогласования блока 4 сравнения напряжения через последовательные регуляторы положения 5, скорости б и тока 7 подается на усилитель 8 и механизм 9 вертикального перемещения горелки с электродвигателем. I

В процессе вертикального перемещния сварочной горелки датчик 10 измеряет ток якоря, а тахогенератор 11 - скорость вращения 10 электродвигателя. Выходной сигнал тахогенератора поступает в блок 12 суммирования, сравнивается с выходным сигнсшом регулятора 5 положения, разностный сигнал блока 12 поступает на вход регулятора б скбрости. Выходной сигнал датчика 10 тока якоря поступает в блок 13 суммирования , сравнивается в блоке суммирования с выходным сигналом регулятора скорости и подается на.вхо регулятора 7 тока.

Блок 14 интегрирования выходного сигнала тахоген.ератора моделирует изменение длины дуги (амплитудного значения импульсов дуги) при отработке сигнала рассогласования заданного и измеренного амплитудных значений, обеспечивая нормальное функционирование регуляторов и квазинепрерывный характер регулирования между дискретными измерениями амплитудного значения импульсов.

По мере отработки возмущения по длине дуги выходной сигнал блока 4 сравнения напряжения уменьшается и в момент полной отработки возмущения становится равным нулю, механиз 9 вертикального перемещения горелки с двигателем Ъстанавливается.

В момент достижения и-мпульсом дуги амплитудного значения коммутатор замыкает ключевой элемент блока 14 интегрирования, в результате чего происходит сброс выходнсго напряжения блока 14, например, пу,тем разряда интегрирующего конденсатора до нулевого уровня, что обеспечивает работоспособность устройства в последующих циклах работы. При последующих циклах процесс автоматического регулирования протекает а ал6гично.

Устройство имеет заданные динамические показатели, близкие к оптимальным имеет неизменные запасы устойчивости и низкую чувствительность при вариациях параметров дуги :в сравнении с известным устройством предлагаемое позволяет уменыиить

51098705

ЧУТклонения ширины корня шва в 4-5до t U,l мм. При этом повышается к5

раз путем увеличения точности ста-чество сварных швов за счет точной

билизацин длины импульсной дугистабилизации ширины корня шва.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ ДУГИ, содержащее механизм вертикального перемещения горелки с электродвигателем, соединенный с валом электродвигателя тахогенератор, задатчик опорного напряжения, связанный с первым входом блока сравнения напряжения и систекы управления электродвигателем с контуром обратной связи по скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварки путем стабилизации напряжения дуги, оно дополнительно снабжено регулятором положения, блоком интегрирования, коммутатором и блоком памяти, при этом коммутатор, блок памяти, блок сравнения напряжения и регулятор положения соединены последовательно и связа.ны с системой управления электродвигателем, блок интегрирования своими входами связан с выходом i тахогенератора и вторым выходом коммутатора, а выходом - с третьим (Л входом блока сравнения.