Способ управления сварочными источниками питания инвертарного типа и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК B23K9/00 B23K9/10 

Изобретение относится к сварке, . конкретнее к способам и устройствам управления сварочными источниками питания инверторного типа. Известен способ управления свароч ными источниками питания инверторного типа, заключающийся в том, что регулирования мощности в дуге осуществляется с помощью изменения период следования импульсов в инверторе. При этом способе управления можно о сформировать жесткую или пологопадаю щую характеристику источника питания. Способ реализуется с помощью устройства, состоящего из выпрямительного устройства, инвертора и блока управления, в котором для изме нения периода следования импульсов в инверторе используется информация по току и напряжению, измереннал за время, много больше периода следования импульсов Ч Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления сварочными источниками питания инверторного типа, по которому измеряют среднее напряжение на выходе источника и формируют внеш . нюю характеристику путем сравнения измеренного напряжения с установкой и последующего регулирования периода следования импульсов в инверторе по результату сравнения. Известный способ реализуется устройством, содержащим выпрямительное устройство, тиристорньв инвертор и блок управления, включающий в себя преобразователь напряжения в длительность периода следования управляющих импульсов, к которому подключен усилитель мощности 21. Регулирование режима сварки в нем идет путем уменьшения периода следования управляющих импульсов при уменьшении сопротивления дугового промежутка. Ограничение тока сварки происходит за счет срыва стабилизации напряжения с уменьшением периода до определенной заданной величины. При этом инвертор начинает работать на естественной характеристике. Одна ко при сварке неплавящимся электродо в среде аргона, например, желательно иметь крутопадающую или штыковую вне нюю характеристику источника питания. Следовательно, для различных способов дуговой сварки возникает необходимость формирования требуемых внешних характеристик. Кроме того, в известных источниках питания информация о сварочном напряжении или токе в дуге, используемая в качестве обратной связи в схеме управления инвертором, усредняется за много периодов работы инвертора. Это приводит к тому, что не все возмущения, с:9язанные с изменением сопротивления дугового промежутка в процессе переноса металла в дуге, отрабатываются схемой управления. В силу того, что схема управления не обладает достаточным быстродействием, источник питания, который является объектом управления, приходится делать еще более инерционным звеном, что достигается путем установки на выходе источника питания громоздких индуктивноемкостных фильтров. Кроме того, схема управления такого источника чувствительна к помехам, так как работа узлов схемы не синхронизована с работой инвертора. Для обеспечения надежности работы источника приходится вводить дополнительную схему защиты инвертора от опрокидывания. Цель изобретения - повышение качества сварного шва путем увеличения быстродействия управления выходными параметрами источника. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления сварочными источниками питания инверторного типа, по которому измеряют среднее напряжение на выходе источника и формируют внешнюю характеристику путем сравнения измеренного напряжения с уставкой и последующего регулирования периода следования импульсов в инверторе по результату сравнения, измеряют среднее напряжение каждого импульса на выходе источника, одновременно измеряют средний ток каждого импульса на выходе источника и наибольший из сигналов, пропорциональных измеренным значениям тока и напряжения, используют для регулирования периода следования импульсов в инверторе. Устройство для управления сварочными источниками питания инверторного типа, содержащее выпрямительное устройство, тиристорньй инвертор и блок управления, включающий в себя преобразователь напряжения в длительность периода следования управляющих импульсов, к которому подключен усилитель мощности, в блок управления введены устройство выбора наибольшего значения сигналов обратной связи тока и напряжения, формирователь импульсов синхронизации, устройства для измерения среднего значения тока и напряжения за один период следования импулйсов в нагрузке, причем входы измерителей соединены через соответствующие датчики с выхода инвертора, выходы измерителя с устройством выбора наибольшего значения сигна1лов обратной связи тока, и напряжения выход последнего подключен ко входу преобразователя напряжения длительность периода следования управляющих импульсов, при этом к вы ходу последнего подключен формирователь импульсов синхронизации, подсоединенный выходами к устройствам для измерения среднего значения тока и напряжения.

На фиг. 1 показана зависимость сигналов средних значений тока и напряжения за период от проводимости дугового промежутка (Кц - сопротивление дугового промежутка); на фиг. 2 внешние статические характеристики источника питания; на фиг. 3 - схема устройства для реализации способа управления; на 4иг. 4 - устройство для измерения среднего значения тока и напряжения за один период следования импульсов в нагрузке.

Информационные сигналы, пропорциональные среднему значению напряжения и тока за период, на выходе. инвертора обрабатываются. В процессе обработки выбирается наибольший из них.

Для тиристорно-емкостных инверторов с падающей естественной внешне характеристикой зависимости от изменения сопротивления нагрузки ) Udjp,) обычно имеют вид монотонных кривых. Здесь U(Utp), U(Icp) сигналы среднего значения тока и напряжения за период (фиг. 1).

Для получения качественного сварного шва при различных видах дуговой сварки (неплавящимся электродом в среде защитных газов, плавящимся электродом в среде COj и ручная штучным обмазанным электродом) требуются различные внешние характеристики источника питания; штыковая, жесткая, крутопадающая и характеристика с точками излома - кривые А, Б,С, Д (фиг. 2). Построение характеристи с точками излома осуществляется с помощью устройства выбора наибольшего значения путем перехода от слежения за напряжением к слежению за током при определенной проводимости дугового промежутка - точка О (фиг. 1). . При-в- О - слежение за током, .

при ;г о - слежение за напряжением.

Кн

Устройство для реализации способа содержит выпрямительное устройство 1 инвертор 2, блок 3 управления, состоящий из блоков измерения среднего значения сварочного тока 4 и напряжения 5 за один период следования импульсов в дуге между электродом 6 и свариваемым изделием 7. Входы блоков 4 .и 5, соединены через датчик 8 тока и напряжения 9 с выходом инвертора 2, а выходы - с блоком tO выбора наибольшего значения, подкпюченного к входу преобразователя 11 напряжения в длительность периода следования управляющих импульсов, который с помощью усилителя 12 мощности управляет тиристорами 13 и 14 инвертора 2 и блоком 15 формирования импульсов синхронизации, вход которого соединен с преобразователем 11, а выходы с блоками 4 и 5 измерения.

Устройство работает следующим обг разом.

Информация о токе и напряжении с датчиков 8 и 9 передается в измерительные блоки 4 и 5. Каждьй из блоков состоит из двух идентичцьпс каналов (фиг. 4), выполненных по схеме интегрирующих усилителей с электронными ключами, управляемых командами Измерение. Передача информации, Сброс, которые выдает блок 15 формирования импульсов синхронизации. Команды на каналы поступают поочередно со сдвигом на период По сигналу Измерение замыкается ключ KC и интегрирующий усилитель У1-С1 осуществляет измерение. В момент прихода на первый канал команды Передача информации ключ К размыкается, К. замыкается и информация поступает в блок 10 выбора наибольшего значения. На другом канапе в этот момент поступает Измерение и т.д. в указанной последовательности. По сигналу Сброс, подаваемому в момент перехода канала с команды Передача информации ira ко$1Maiq Измерение, осуществляется стирание информации с помощью ключей К,, и Таким образом, на выходе каждого из блоков 4 и 5 присутствует и1Ц ормация за предшествующий период, поступающая в блок 10 выбора наибольшего значения. Текущий период определяется наиболыпим из двух сигналов - измеренных за предьщущий период током и напряжением, используемых также для формирования соответствующих управляющих сигналов. Таким образом, время, затрачиваемое на компенсацию изменения режима сварки при изменении сопротивления 99 дугового промежутка, равно одному периоду следования импульсов на выходе источника питания. По сравнению с известным это дает возможность избежать бросков тока при различных возмущакщих.воздействиях, что значительно уменыпает разбрызгивание металла в процессе сварки. Кроме того, при малом времени отработки значительно повышается устойчивость тиристорного инвертора, т.е. уменьшается вероятность его опрокидьшания при скачкообразном изменении сопротивления нагрузки, что дает возможность отказаться от специальных схем защиты инвертора от опрокидывания.

Ж

Г/.7.

ФСР.ГГ)

Фиг.1

/

fPuz.2

1, Способ управления сварочными источниками питания инверторного типа, по которому измеряют среднее напряжение на выходе источника и формируют внешнюю характеристику путем сравнения измеренного напряжения с . уставкой и последующего регулирования периода следования импульсов в инверторе по результату сравнения, отлич ающийся тем, что, с целью повышения качествасварного шва путем увеличения быстродействия управления выходными параметрами источника, измеряют среднее напряжение каждого импульса на выходе источника, одновременно измеряют средний ток каждого импульса на выходе источ ника и наибольший из сигналов, пропорциональных измерений значения тока и напряжения, используют -рдя регулирования периода следования импульсов в инверторе.. 2. Устройство для управления сварочными источниками питания инверторного типа, содержащее выпрямительное устройство, Тиристорный инвертор и блок управления, включающий в себя преобразователь напряжения в длительность периода следования управляющих импульсов, к которому подключен усилитель мощности, отличающее с я тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем увеличения быстродействия управления выходными (Л параметрами источника, в блок управс ления введены устройство выбора наибольшего значения сигналов обратной в связи тока и напряжения, формирователь импульсов синхронизации, устройства для измерения среднего значения тока и напряжения за один период следования импульсов в нагрузке, приQO чем входы измерителей соединены че рез соответствующие датчики с выФ ходом инвертора, выходы измерителя СО с устройством выбора наибольшего значения сигналов обратной связи тока и напряжения, выход последнего подключен к ВХОДУ преобразователя напряжения в длительность периода следования управляющих импульсов, при этом к выходу последнего подключен формирователь импульсов синхронизации, подсоединенный выxoдa и к устройствам дпя измерения среднего значения тока и напряжения.

Фиг. 4