Машина для контактной сварки на постоянном токе Советский патент 1986 года по МПК B23K11/24 

ND sl

4

ех

со

Изобретение относится к области контактной сварки, может быть исполь зовано в гибком автоматизированном электросварочном производстве для сварки изделий из материалов с малым удель.ным сопротивлением и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1194627.

Целью изобретения является повышение надежности работы.

Поставленная цель достигается за счет ограничения перенапряжений на ключевых элементах устройства.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема машины; на фиг.2 - диаграммы мгновенных значений напряжений и токов, пoяcняюD иe работу машины.

Устройство содержит трансформатор I, на каждом активном стержне которого размещены по две секции первичной обмотки, причем каждая первая секция 2 одного стержня соединена посл(2довательно и согласно со второй секцией 3 первичной обмотки другого етержня, и по одной вторичной обмотке 4, Входной выпрямитель 5 подключен к входньм клеммам устройства, а положительный вывод его соединен через ключевые элементы 6 с первыми выводами первых секций ,2 первичных обмоток . Вторые выводы вторых секций 3 первичных обмоток объединены и соединены с отрицательным выводом вьшрямителя 5. Одни концы вторичных обмоток 4 объединены вместе, образуют точку общего потенциала и соединены с первым входным выводом сварочного контура 7, а другие соединены друг с другом через неуправляемые вентили в.и соединены с вторым входным выводом сварочного контура 7.

Выход задающего генератора 9 соединен с входом задатчика 10 длительности сварочного импульса, первым входом логического элемента И 11 и включающим входом управляющего ключа 12. Выход задатчика 10 длительности сварочного импульса соединен с вторым входом логического элемента И. Выход логического элемента И I1 соединен с первым входом логического элемента ИЛИ 13, выход которого сое динен с распределителем 14 импульсов Выходы распределителя 14 импульсов соединены с входами ключевых элементов 6. Первый вход генератора 15 пилообразного напряжения соединен с

выходными выводами входного выпрямителя 5 через фазосдвигающее устройство 16, первый делитель напряжения на резисторах 17 и 18, последовательную LC-цепь 19. Второй вход генератора 15 пилообразного напряжения соединен с выходными выводами входного напряжения 5 через второй делитель напряжения на резисторах .20 и 21 .

Выход генератора 15 пилообразного напряжения и выход источника 22 опорного напряжения подключены соответственно к первому и второму входам регенеративного узла 23 сравнения, выход которого подключен ко второму входу распределителя 14 импульсов и отключающему входу управляемого ключа 12. Управляемый ключ 12 включен параллельно интегрирующему конденсатору . генератора 15 пилообразного напряжения. Выход второго источника 24 опорного напряжения соединен с первым входом второго регенеративно-: го узла 25 сравнения. Второй вход регенеративного узла 25 сравнения соединен с выходными вьшодами входного вьтрямителя 5 через второй делитель напряжения на резисторах 20 и 21. . Выход второго регенеративного узла

25 сравнения соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ 13.

На фиг.2 приведены диаграммы мгновенных значений: напряжения на выходе выпрямителя 5 (диаграмма 26); напряжения на втором источнике 24 опорного напряжения (диаграмма 27); напряжений, подводимых к поочередно работающим первичным обмоткам трансформатора 1 (диаграмма 28); импульсных напряжений на выходе задатчика .10 .длительности импульсов (диаграмма 30); напряжения на выходе генератора 15 пилообразного напряжения (диаграмма 31); напряжения на выходе источника 22 опорного напряжения (диаграмма 32) .

Машина работает следующим образом. Входной выпрямитель 5 обеспечивает положительное напряжение на анодах ключевых элементов 6 и отрицательное напряжение на вторых вьшодах вторых секций 3 первичных обмоток трансформатора. Управляющие импульсы на включение ключевых элементов 6 подаются от задающего генератора 9 через логические элементы И I 1, ИЛИ I 3 и распределитель 14 импульсов поочередно через равные интервалы в 1/3 периода, соответствующего рабочей частоте машины. Управляющие импульсы от задающего генератора 9 подаются на вход задатчика 10 длительности сварочного импульса, который формирует импульс необходимой длительности. Импульс . от эадатчика 10 длительности 10 обес печивает прохождение заданного числа импульсов через логический элемент И 11, Управляющие импульсы от задающего генератора 9 подаются на вход управляемого ключа 12, что определя.ет начало процесса интегрирования в генераторе 15 пилообразного напряжения . Процесс интегрирования определяет ся мгновенными значениями напряжения на выходных вьюодах входного вьшрями теля 5, которое подается через первый делитель напряжения на резистоpax 17 и 18, последовательную LCцепь 18, фазосдвигающее устройство 1 и второй делитель напряжения на резисторах 20 и 21 на вход генератора 15 пилообразного напряжения. Два делителя на резисторах, LC-цепь и фазосдвигающее устройство позволяет изменять закон интегрирования в зависимости от мгновенного значения, напряжения на входном вьшрямителе, что приводит к изменению времени необходимого для заряда интегрирующего конденсатора генератора 15 пилообраз ного напряжения до напряжения источника 22 опорного напряжения, так как в регенеративном узле 23 сравнения в этом случае формируется импульс от ключения. Импульс отключения от регенеративного узла 23 сравнения пода ется к отключающему входу управляемого ключа 12 и через распределитель 14 импульсов на отключение включенного в этот момент одного из ключевых элемейтов 6, Изменение времени включенного состояния ключей бприводит к уменьшению колебаний энергии, подводимой к сварочной цепи на период работы ключевых элементов 6, Интервалы между включенньми состояниями ключевьпс элементов 6 также изменяются в зависимости от изменения мгновенного напряжения на выходных выводах входного выпрямителя 5, В рабочих режимах длительность интер вала имеет небольшое значение. После окончания цикла сварки интервал име,ет большое значение. За длительный 1интервал ток, протекающий в подводящих проводах переменного тока входного выпрямителя 5 и в проводах цепи постоянного тока, значительно уменьшается. Энергия W, накопленная в индуктивности этих проводов, перейдет в энергию электрического поля конденсаторов, установленных в ключевых элементах 6, и изоляции проводников и вентилей в соответствии с уравнениемl-Uiy - .где L - результирующая шщуктивность цепи тока; д1 - изменение тока; С - результирующая емкость; uV - приращение напряжения на элементах конструкции и конденсаторах. При значительном увеличении тока, который в конце процесса должен принять нулевое значение, возникает значительное увеличение напряжения на изоляции конденсаторов, проводов и тиристоров, Для уменьшения значения перенапряжений (диаграмма 26) напцяжение с выходных выводов входного выпрямителя 5 через второй делитель напряжения на резистгорах 20, 21 подводится к второму входу второго регенеративного узла 25 сравнения, к первому входу которого подано напряжение с выхода второго источника 2А опорного напряжения. В момент после ртключения, если перенапряжения велики и достигают предельного допустимого уровня, срабатывает втброй регенеративньА узел 22 сравнения, и импульс управления через логический элемент ИЛИ I3, распределитель I4 И1«1пульсов подается на включение ключевого элемента 6, Импульс управления от заданного генератора 9 подается на генератор 15 пилообразного напряжен я с неизменной частотой. Изза перенапряжений процесс интегриро-. вання в генераторе 15 идет быстро. Перенапряжение на выпрямителе 5 увеличивают скорость срабатывания генератора 15 пилообразногонапряжения и формирователя импульса отключения в узле 23, Из-за задержки включения ключа 6 и быстрого его отклю чения зшеличивается интервал без тока и уменьшается интервал, в котором ключ 6 открыт, В паузу энергия электромагнитная переходит в энергию .51 электрического поля, которая расходуется в очередном импульсе. Во время короткого рабочего интервала ток увеличивается на меньшее значение, чем он уменьшается за паузу. Это обеспечивает быстрое отключение с заданной величиной перенапряжения на элементах схемы. Уменьшение перенапряжений и ограничение их на допустимом уровне увеличивает надежность работы машины для контактной сварки. При питании машины от сети переменного тока 380 В перенапряжения могут быть ограничены на уровне 800-900 В, что позволяет использовать аппаратуру, элементы полупроводниковой техники, конденсаторы и изоляцию, рассчитанные на работу в установках.до 1000 В Применение предлагаемого устройства позволяет уменьпшть перенагфяжения в 5-7 раз по сравнению с известной машиной, в которой отключение процесса производится без устро ства ограничения, Предлагаемое устройство позволит использовать энергию, накопленную в индуктивности питающей системы, что увеличивает КПД машины на 1-2%, Использование в устройстве логических злементов И ИЛИ . и стандартных счетчиков на микросхемах, которые имеют высокую надеяг ность и помехоустойчивость, не снижает надежность схемы управления ма шины для контактной схемы. При работе устройства на повьш1енной частоте переключения ключевых элементов (400 Гц) объем трансформаторов машины может быть уменьшен по сравнению с трансформатором ТВТ-7, 16 (машина МТПВ-1207) в 4-5 раз,, Бы9строе отключение машины с заданным уровнем перенапряжений позволяет уменьшить значение емкости конденсаторов ключевых элементов в 1.,5-2 раза, уменьпшть их рабочее напряжение в 1,3-1,5 раза и уменьшить габариты в 2-3 раза. Приведенные показатели машины для контактной сварки на постоянном токе позволяют использовать ее для сварки ответственных изделий из материалов с мальми удельными сопротивлениями. Формула изобре,тения Машина для контактной сварки на постоянном токе по авт.ев, № 4494627, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности машины за счет ограничения перенапряжений на ее элементах, она снабжена вторым источником опорного напряжения, вторым регенеративньт узлом сравнения, задат чиком длительности сварочных импульсов и последовательно соединенными логическими элементами И и ШШ, при этом выход второго источника напряжения соединен с первым входом второго регенеративного узла сравнения, второй вход которого подключен к средней точке второго делителя напряжения на резисторах, а вход задатчи ка длительности сварочных импульсов соединен с выходом задающего генератора, первым входом схемы И и одним из входов укрепляемого ключа, а выход задатчика длительности сварочных импульсов через второй вход схемы ИЛИ подключен к первому входу распределителя импульсов, причем второй вход схемы ИЛИ подключен к выходу второго регенеративного узла сравнения.

Изобретение относится к сварочрому производству,в частности к контактной сварке изделий с малым удельным сопротивлением. Изобретение позволяет повысить надёжность работы за счет ограничения перенапряжений на элементах устройства. На элементах устройства уменьшаются перенапряжения с помощью ключевых элементов за счет использования энергии, накопленной в индуктивности питающей системы. Во время короткого рабочего интервала ток увйгличивается на меньшее значение, чем он уменьшается за паузу. Обеспечива(Л ется быстрое отключение с заданной величиной перенапряжения на элементах схемы. 2 ил.