Устройство для управления тиристорным преобразователем Советский патент 1987 года по МПК H02M7/12 H02M7/155 H02M7/515 

1 .12

Изобретение относится jc сварочной технике и к области преобразовательной техники и может быть использовано для управления тиристор- ными преобразователями, работающими в релейно-фазовом режиме, и для управления процессом дуговой сварки в электротехнической промьшшенности, машиностроении и других областях народного хозяйства.

Цель изобретения - улучшение качества сварки за счет снижения разбрызгивания электродного металла путем временной селекции.кратковременных коротких замыканий.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления tиpиcтopным преобразователем; на

фиг.2 и 3 - временные днаграммы,хаt

рактеризующие работу основного кон-

тура управления тиристорным преобразователем по току нагрузки в релейном и фазовом режимах соответственно; на фиг. 4 - временные диаграммы, характеризующие работу контура управления величиной и длительностью импульса тока основной дуги в зависимости от состояния дугового промежутка; на фиг. 5 и 6 - временные диаграммы, характеризующие работу устройства в переходном процессе при изменении уровня напряжения задания в фазовом и релейном режимах соответственно.

Устройство для управления тирис- торным преобразователем 1, работающим на сварочную нагрузку 2, содержит блок 3 сравнения, релейный элемент 4, блок 5 совпадения, формирователь 6 импульсов, блок 7 обратной связи по току нагрузки, пороговые элементы 8 и 9, выпрямитель 10 напряжения сети, источник 11 напряжения задания, сумматор 12 напряжений, пороговый элемент 13, одновибратор 14, элемент 15 ИЛИ, блоки 16 и 17 временной задержки, формирователь 18 импульсов.

Выход выпрямителя 10 напряжения сети подключен к входам пороговых элементов 8 и 9. Выход порогового элемента 8 подсоединен к первому входу блока 5 совпадения, второй вхо которого соединен с выходом релейно- го элемента 4, а выходы блока 5 совпадения и порогового элемента 9 подключены к входу формирователя 6 импульсов. Выход формирователя 6 им

П

35

50 55

0

45

22

пульсов предназначен для подсоединения к тиристорам преобразователя 1, работающего на сварочную нагрузку 2. Первый вход блока 3 сравнения подключен к выходу блока 7 обратной связи по току нагрузки, второй его вход соединен с выходом сумматора 12 напряжений, первый вход которого подключен к выходу источника 11 напряжения задания, а второй его вход - к выходу формирователя 18 импульсов,

ВЫХОД блока 3 сравнения подключен к входу релейного элемента 4. Входы формирователя 18 импульсов соединены соответственно с выходами блоков 16 и 17 временной задержки, входы которых подключены к выходу элемента 15 ИЛИ. Первый вход элемента 15 ИЛИ подключен к выходу одновибратора 14,второй его вход и вход одновибратора - к выходу порогового элемента 13.Причем вход порогового элемента 13 предназначен для подключения к сварочной нагрузке 2.

Блок 3 сравнения предназначен для сравнения напряжения обратной связи Uj,c , пропорционального сварочному

1току нагрузки, и суммарного напряжения задания . выхода сумматора .12 напряжений и выполнен в виде ре- зистивного сумматора напряжений.

Релейный элемент 4 служит для переключения тиристорного преобразователя 1 с релейного режима работы на фазовый режим в зависимости от соотношения величин напряжения обратной связи UQJ, и суммарного напряжения

задания UgMxiaБлок 5 совпадения предназначен для сравнения во времени напряжения с выхода релейного элемента 4 и порогового элемента 8 и вьшолнен на интегральной схеме типа .

Формирователь 6 импульсов служит для формирования управляющих импульсов, подаваемых на управляющие электроды тиристоров преобразователя 1, и вьшолнен в виде блокинг-генерато- ра на транзисторах.

Пороговые элементы 8 и 9 формируют прямоугольные импульсы при сравнении выпрямленного двухполупериод- ного напряжения сети U.c выхода выпрямителя 10 напряжения сети с фиксированным пороговым напряжением IFrti и Un2 каждого из пороговых элементов 8 и 9 соответственно.

Релейный элемент 4, блок 7 обратной связи по току нагрузки, пороговые

fO

J5

элементы 8 и 9 выполнены на базе дифференциального усилителя в интегральном исполнении серии К140УД8.

Выпрямитель 10 напряжения сети служит для синхронизации во времени работы пороговых элементов 8 и 9 и тиристорного преобразователя 1 и выполнен по мостовой схеме серии КЦ.

Пороговый элемент 13 предназначен для формирования прямоугольных импульсов при сравнении напряжения на дуге UQ с фиксированным пороговым напряжением 11,3 и для контроля моментов начала и конца коротких замыканий, и выполнен На базе дифференциального усилителя в интегральном исполнении серии К 140УД8.

Блок 16 временной задержки служит для задержания информации о начале коротких замыканий и запуска формирователя 18 импульсов задним фронтом импульса. Блок 17 временной задержки служит для задержки информации о конце коротких замыканий и для срыва генерации формирователя 18 импульсов задним фронтом импульса.

Блоки 16 и 17 временной задержки выполнены в виде одновибраторов в интегральном исполнении серии К 176.

Формирователь 18 импульсов служит 30 для формирования прямоугольных импульсов напряжения задания тока импульса , определяющих величину тока и время горения основной дуги, и выполнен в виде триггера со счетным входом и с регулируемым напряжением питания.

Сумматор 12 напряжений предназначен для суммирования постоянного напря жения задания тока паузы U с выхода источника 11 напряжения задания с импульсами напряжения и,, jj с амплитудой Ujt с. выхода формирователя 18 импульсов и выполнен в виде резис- тивного сумматора.

Источник 1 1 напряжения задания . тока паузы выполнен в виде стабилизированного , регулируемого блока питания Б5-47

с выхода порогового элемента 13 и вькода одновибратора 14, н выполн на базе дифференциального усилите ля в интегральном исполнении герии К 140УД8.

Устройство для управления тирис торным преобразователем работает следующим образом.

)( сварочным электродам нагрузки подключают выходные зажимы тиристо ного преобразователя 1 и входные зажимы порогового элемента 13.

Выпрямитель 10 напряжения сети и источник 11 напряжения задания тока-,паузы подключают к сети.

В зависимости от соотношения ве личины напряжения обратной связи l на выходе блока 7 обратной связи п току нагрузки и напряжения задания

Uftbiv 12 а выходе сумматора 12 напря нии основной контур управления ти- ристорным преобразователем 1 может работать в релейном режиме (при

и.

и

25

, 2

,) или в фазовом режиме

(при и„ и,,, 12 )

Основной контур управления тири торным преобразователем 1 по току нагрузки содержит блок 3 сравнения релейный элемент 4,блок 5 совпадения пороговые элементы 8 и 9, выпрямитель 10, напряжения сети, формирова тель 6 импульсов, блок 7 обратной связи по току нагрузки, источник 1 напряжения задания тока паузы, сум

35 матор 12 напряжений.

При и(. Ug,,J2OCПoвнoй контур управления по току нагрузки работает в релейном режиме (см,фиг.2).

На первый вход блока 3 сравнения

40 поступает напряжение обратной связи UQ(, с выхода блока 7 обратной связи по току нагрузки, а на второй вход блока 3 сравнения поступает суммарное напряжение задания выход

45 сумматора 12 напряжений. Релейньй элемент 4 при U(j(, Ugtix 12 находится состоянии Выключено, и посттэянное напряжение с его выхода Ugyxц поступает на первый вход блока 5 совпаде

Одновибратор 14 служит для форми- 50 ния. Одновременно с выпрямителя Ю

рования прямоугольных импульсов,, длительность которых не меньше селектируемого интервала кратковременных коротких замыканий, и вьтолнен на интегральной схеме серии К 176

Элемент 15 ИЛИ предназначен для пропускания на выход импульсов напряжения, поступающих на его входы

fO

J5

а

.

283912 4

с выхода порогового элемента 13 и с вькода одновибратора 14, н выполнен на базе дифференциального усилителя в интегральном исполнении герии К 140УД8.

Устройство для управления тирис- торным преобразователем работает следующим образом.

)( сварочным электродам нагрузки 2 подключают выходные зажимы тиристор- ного преобразователя 1 и входные зажимы порогового элемента 13.

Выпрямитель 10 напряжения сети и источник 11 напряжения задания тока-,паузы подключают к сети.

В зависимости от соотношения величины напряжения обратной связи , на выходе блока 7 обратной связи по току нагрузки и напряжения задания

Uftbiv 12 а выходе сумматора 12 напряжении основной контур управления ти- ристорным преобразователем 1 может работать в релейном режиме (при

0

и.

и

5

, 2

,) или в фазовом режиме

(при и„ и,,, 12 )

Основной контур управления тирис- торным преобразователем 1 по току нагрузки содержит блок 3 сравнения, релейный элемент 4,блок 5 совпадения , пороговые элементы 8 и 9, выпрямитель 10, напряжения сети, формирователь 6 импульсов, блок 7 обратной связи по току нагрузки, источник 11 напряжения задания тока паузы, сум5 матор 12 напряжений.

При и(. Ug,,J2OCПoвнoй контур управления по току нагрузки работает в релейном режиме (см,фиг.2).

На первый вход блока 3 сравнения

0 поступает напряжение обратной связи UQ(, с выхода блока 7 обратной связи по току нагрузки, а на второй вход блока 3 сравнения поступает суммарное напряжение задания выхода

5 сумматора 12 напряжений. Релейньй элемент 4 при U(j(, Ugtix 12 находится в состоянии Выключено, и посттэянное напряжение с его выхода Ugyxц поступает на первый вход блока 5 совпаденапряжения сети поступает двухполу- 1периодное выпрямленное напряжения сети входы пороговых элементов 8 и 9, имеющих фиксированные зна- чения пороговых напряжений Uf,j и Un2 соответственное На выходах пороговых элементов 8 и 9 появаяются прямоугольные импульсы, длительность которых определяется величинами пороговых

51283912

напряжений U, и U соответственно. Длительность прямоугольных импульсов ,,gHa выходе порогового элемента 8 близка к полупериоду напряжения сети и соответствует величине порогового 5 напряжения Ut-ц, Импульсы выхода порогового элемента 8 поступают на второй вход блока 5 совпадения и проходят через него на вход формирователя 6 импульсов.10

Одновременно с этими импульсами на вход формирователя 6 импульсов поступают прямоугольные импульсы ЬЫхЭ с выхода порогового элемента 9, длительность которых меньше дли- 15 тельности импульсов U g , поступающих с выхода порогового элемента 8,

В соответствии с импульсами U и и

которого поступают прямоугольные им-, пульсы UftbixS выхода порогового элемента 8.

В результате совпадения во времени импульсов, поступивших на оба входы блока 5 совпадения, на его выход проходят импульсы U|i, выхода релейного элемента 4. Эти импульсы поступают на вход формирователя 6 импульсов, который формирует запускающие импульсы Ugbix е подаваемые на управляюшзие электроды тиристоров преобразователя 1. При этом устанавливается угол открывания тиристоров, соответствующий заданию по току.

Случайное изменение сварочного тока TO, например в сторону уменьше ВЫХ.&

йых9 поступающими с выхода пороговых элементов 8 и 9, формирователь 6 импульсов формирует импульсы , поступающие на управляющие электроды тиристоров преобразователя 1 и ограничивающие минимальный и максимальный углы открьшания тиристоров. Прич ём по переднему фронту прямоугольных импульсов формируются запускающие импульсы 6 , которые ограничивают минимальный угол открывания тиристоров . При поступлении импульсов ивыкбИз управляющие электроды тиристоров преобразователя 1 на его выходе появляется практически полное выпрямленное напряжение Ue,) ,котония,вызовет уменьшение напряжения обратной связи , . Момент равенства

20 UQJ Ue,yj(,jn появление импульсов Ug,j), на выходе релейного элемента 4 наступит раньше, что приведет к уменьшению угла открывания тиристоров и увеличению напряжения , j на выхо - де тиристорного преобразователя 1 .При этом сварочный ток 1 практически за 2-3 полупериода питающего напряжения BHOBif достигает заданной величины. В фазовом режиме так же, как и

30 в релейном режиме, на тиристоры преобразователя 1 поступают запускающие импульсы Ug,bix6 сформированные формирователем 6 импульсов по заднему фрон ту импульсов , g, поступивших с

рое прикладывается к сварочным элект- 35 выхода порогового элемента 9. Причем

родам нагрузки 2.

По заднему фронту прямоугольных импульсов U,jj,..g формируются запускающие импульсы, ограничиваюш ие максимальный угол открывания тиристоров в пределах 160-170° для достижения устойчивой работы преобразователя 1 при изменении сварочной нагрузки вплоть до короткого замыкания.

При UQC J2 °вной контур управления тиристорным преобразователем 1 по току нагрузки работает в фазовом режиме (см, фиг. 3). В моменты равенства напряжений обратной связи Upj и задания Uji,,поступающих на входы блока 3 сравнения, на выходе релейного элемента 4 формируются прямоугольные импульсы ,u А

В установившемся режиме релейный элемент 4 периодически переключает с частотой пульсации сварочного тока In

ff

Импульсы и(, с выхода релейного элемента 4 поступают на второй вход блока 5 совпадения, на первый вход

которого поступают прямоугольные им-, пульсы UftbixS выхода порогового элемента 8.

В результате совпадения во времени импульсов, поступивших на оба входы блока 5 совпадения, на его выход проходят импульсы U|i, выхода релейного элемента 4. Эти импульсы поступают на вход формирователя 6 импульсов, который формирует запускающие импульсы Ugbix е подаваемые на управляюшзие электроды тиристоров преобразователя 1. При этом устанавливается угол открывания тиристоров, соответствующий заданию по току.

Случайное изменение сварочного тока TO, например в сторону уменьшения,вызовет уменьшение напряжения обратной связи , . Момент равенства

UQJ Ue,yj(,jn появление импульсов Ug,j), на выходе релейного элемента 4 наступит раньше, что приведет к уменьшению угла открывания тиристоров и увеличению напряжения , j на выходе тиристорного преобразователя 1 .При этом сварочный ток 1 практически за 2-3 полупериода питающего напряжения BHOBif достигает заданной величины. В фазовом режиме так же, как и

в релейном режиме, на тиристоры преобразователя 1 поступают запускающие импульсы Ug,bix6 сформированные формирователем 6 импульсов по заднему фронту импульсов , g, поступивших с

эти запускающие импульсы ограничивают максимальный угол открывания тиристоров в пределах 160-170°. Рассмотрим работу устройства с

40 контуром управления величиной и длительностью импульса тока основной дуги (см. фиг. 4).

При включении подачи сварочной проволоки со скоростью V 1,5-3 см/с

45 устанавливается режим полуавтоматической сварки с короткими замыканиями дугового промежутка в среде углекислого газа, характеризующийся средним напряжением на дуге Utjj.tj 18 50 20 В и средним током на дуге Icp,q 7- 16 А при диаметре сварочной проволоки 0,8 мм.

Процесс сварки с короткими замыканиями дугового промежутка характе55 ризуется чередованием периодов горения дуги, в течение которых происходит плавление электрода и коротких замыканий, во время которых образуется перемычка и осуществляется перенос

расплавленного металла в шов. При этом напряжение на дуговом промежутке меняется соответственно от напряжения на дуге UQ до нуля и поступает на вход порогового элемента 13, где это напряжение сравнивается с пороговым напряжением U, (см. фиг. 4),

В начале короткого замыкания в момент времени tj -1 мпульс с выход порогового элемента 13 поступает на второй вход элемента 15 ИЛИ и проходит на его выход. Одновременно по заднему фронту импульса Ug,|j|j, с выхода порогового элемента 13 запускается одновибратор 14, который формирует импульс Ug,) с длительностью (tj- tj) по меньшей длительности селектируемых кратковременных коротких замыканий. Импульс Uf,,,, с выхода одновибратора 14 поступает на первый вход элемента 15 ИЛИ и проходит на его выход. При этом на выходе элемента 15 ИЛИ имеется импульс Ь бых

15

длительность которого

мент времени t окончания короткого замыкания происходит разрыв прремыч- ки жидкого металла под действием указанных сил и возбуждение вспомогательной дуги, напряжение на дуге Ua скачком увеличивается, : Напряжение на дуге Un поступает iO на вход порогового элемента 13, где сравнивается с пороговым напряжением Urv-i. В момент времени tj на выходе порогового элемента 13 появляется им пульс напряжения , который пос- J5 тупаат на второй вход элемента 15 ИЛИ и проходит на его выход. Одновременно импульс Up,j,()( с выхода порогового элемента 13 поступает на вход одно- вибратора 14, но не запускает его 20 передним своим фронтом, поэтому напряжение, Ugbix ita выходе одновибратрра 14 равно нулю. Таким образом, сигнал с выхода одновибратора 14 на первьш вход элемента 15 ИШ{ не поступает.

определяется суммарной длительностью 25 На выход элемента 15 ИЛИ проходит импульсов, поступивших на его входы. только импульс иб,ых,, с выхода пороВ момент времени t запускается блок 16 временной задержки по заднему фронту импульса Ufttix выхода элемента 15 ИЛИ.

Одновременно импульс Ua biXig с выхода блока 16 временной задержки поступает на первый вход формирователя 18 импульсов, но не запускает его.

гового элемента 13, поступивший на второй вход элемента 15 ИЛИ. Импульс Jftbix (5 выхода элемента 15 ИЛИ посту- 30 пает на вход блока 17 временной задержки и запускает его передним фронтом в момент времени t.

При этом импульс Ugbiitj выхода блока 17 временной задержки поступатак как этот формирователь 18 запус- ет на второй вход формирователя 18 кается только задним фронтом импульса Usbix-ig Поэтому выходное напряжение Ubbix g равно нулю.

Одновременно напряжение задания и, тока паузы с выхода источника 11 напряжения задания тока паузы поступает на первый вход сумматора 12 напряжений. Затем с .выхода сумматора 12 напряжениГг напряжение задания бых поступает на второй вход блока 3 сравнения, на первый вход которого поступает напряжение обратной связи UQC по току нагрузки с выхода блока 7. В соответствии с величиной напряжения задания тока паузы и в сварочной депи протекает ток короткого замыкания величиной 5-6 А, и устройство продолжает работать в фазовом режиме (при Uo(. : Ugbix,,) как было описано вьппе (см. фиг. З) .

За период короткого замыкания от момента времени t до момента времени t- капля электродного металла

импульсов, но не запускает его свои передним фронтом. Поэтому выходное напряжение Ugy формирователя 18 и пульсов равно нулю.

40 При этом напряжение задания тока паузы Uij с выхода источника 1 1 напр жения задания тока паузы продолжает поступать на первый вход сумматора напряжений. Затем с выхода сумматор

45 12 напряжений напряжение задания Ubbtx.i, и поступает на второй вход блока 3 сравнения на первый вход к торого поступает налряжение обратно связи по току нагрузки и с выхода

5Q блока 7. В соответствии с величиной напряжения задания тока паузы U- в сварочной цепи протекает ток вспомогательной дуги In.Bcn. величиной 5-6 А и устройство продолжает работать в

фазовом режиме (при U, iibixn ) как было описано выше (см. фиг. 3).

По окончании импульса временной задержки (tj - t), формируемого бло

перетекает в сварочный шов под деист-; ком 16 временной задержки, по его

то12839128

вием ci-LT поверхностного натяжения инердионных сил массы капли. В момент времени t окончания короткого замыкания происходит разрыв прремыч- ки жидкого металла под действием указанных сил и возбуждение вспомогательной дуги, напряжение на дуге Ua скачком увеличивается, Напряжение на дуге Un поступает iO на вход порогового элемента 13, где сравнивается с пороговым напряжением Urv-i. В момент времени tj на выходе порогового элемента 13 появляется импульс напряжения , который пос- J5 тупаат на второй вход элемента 15 ИЛИ и проходит на его выход. Одновременно импульс Up,j,()( с выхода порогового элемента 13 поступает на вход одно- вибратора 14, но не запускает его 0 передним своим фронтом, поэтому напряжение, Ugbix ita выходе одновибратрра 14 равно нулю. Таким образом, сигнал с выхода одновибратора 14 на первьш вход элемента 15 ИШ{ не поступает.

гового элемента 13, поступивший на второй вход элемента 15 ИЛИ. Импульс Jftbix (5 выхода элемента 15 ИЛИ посту- 30 пает на вход блока 17 временной задержки и запускает его передним фронтом в момент времени t.

При этом импульс Ugbiitj выхода блока 17 временной задержки поступа ет на второй вход формирователя 18

импульсов, но не запускает его своим передним фронтом. Поэтому выходное напряжение Ugy формирователя 18 импульсов равно нулю.

40 При этом напряжение задания тока паузы Uij с выхода источника 1 1 напряжения задания тока паузы продолжает поступать на первый вход сумматора 12 напряжений. Затем с выхода сумматора

45 12 напряжений напряжение задания Ubbtx.i, и поступает на второй вход блока 3 сравнения на первый вход которого поступает налряжение обратной связи по току нагрузки и с выхода

5Q блока 7. В соответствии с величиной напряжения задания тока паузы U- в сварочной цепи протекает ток вспомогательной дуги In.Bcn. величиной 5-6 А, и устройство продолжает работать в

фазовом режиме (при U, iibixn ) как было описано выше (см. фиг. 3).

По окончании импульса временной задержки (tj - t), формируемого блователь 18 импульсов, на его выходе появляется напряжение задания тока импульса с амплитудой U которое поступает на второй вход сумматора 12 напряжений, на первый вход которого поступает постоянное напряжение задания тока паузы Uj с выхода источника 11 напряжения. Указанные напряжения и U суммируются сум матором 12 напряжений и с его выхода суммарное напряжение задания 2 г Ui, Ua + и, подается на второй

чение одного полупериода питающего

напряжения в момент времени t.

достигает тока задания I

У

соответст- 5 вующего суммарному напряжению задания и, . В момент времени

t заканчивается импульс . С момента времени t, когда Upj Ug,,

1

.2

- Ш

n

тиристорный преобразователь переходит в фазовый режим с другим током задания 1-,2 соответствующим суммарному напряжению задания Uig При этом устройство работает до момента времени tg в фазовом режиме,

вход блока 3 сравнения, на первьш

вход которого поступает напряжение об- к было описано ранее (см.фиг.3). обратной связи с выхода блока 7 При работе тиристорного преобразоВ

20

25

30

вателя 1 во время переходного процесса в релейном режиме (см,фиг,6) на входы блока 3 сравнения поступают напряжение обратной связи UQ,. и суммарное напряжение задания Ugj,,. Uj2 s которое сравнивается в блоке 3. При этом в интервале времени ( tg) релейньи элемент 4 находится в состоянии Выключено, т.е. на его выходе имеется постоянное напряжение Ugj,ix которое поступа- ет на второй вход блока 5 совпадения, на первый вход которого поступают импульсы с выхода порогового элемента 8. Б результате совпадения во времени указанных сигналов на выход блока 5 совпадения проходят импульсы Ugb,xя с выхода порогового эле- 35 мента 85 поступают на вход формирователя 6 импульсов и запускают его по переднему фронту импульсов С В момент времени Ц величины напря- выхода формирователя 6 импульсов жений Uoe и Uj2 становятся равными. поступают запускающие -ш- пульсы IfpK этом на выходе релейного элемента 40 и.. на управляющие электроды ти- 4 формируется передний фронт импульса ристоров преобразователя 1, ограничи- URbu , который поступает на второй вающие минимальный угол открывания

тиристоров, с выхода порогового элемента 9 поступают импульсы с выхода порогового элемента 8. В ре- 45 на вход формирователя 6 импульсов зультате сравнения во времени этих своим задним фронтом запускают его.

При этом с выхода формирователя 6 импульсов на управляющие электроды тиристоров преобразователя 1 поступают 50 импульсы Ug,,yg ,, ограничивающие мак- симальньш угол открывания тиристоров преобразователя 1.

обратной связи по току нагрузки момент времени t зажигается основная дуга и начинается интенсивное плавление сварочного электрода.

В момент времени Ц, когда напряжение задания на входе блока 3 сравнения изменяется скачком от величины Ui до Uaj, , в контуре управления ти- ристорным преобразователем 1 наг1ина- ется переходный процесс, во время которого тиристорный преобразователь 1 может работать в фазовом режиме (см. фиг. 5) или в релейном режиме (см. фиг. 6).

При работе тиристорного преобразователя 1 во время переходного процесса Б фазовом режиме (см. фиг, 5) на входы блока 3 сравнения поступают напряжение обратной связи и и суммарное напряжение задания Ь которые сравниваются в блоке 3.

бых.л который поступает на второй вход блока 5 совпадения, на первый вход которого поступает импульс .

импульсов на выход блока 5 совпадения проходит импульс Ugbix с выхода релейного элемента 4, которьш поступает на вход формирователя 6 импульсов и запускает его. С выхода формирователя 6 импульсов поступает импульс Uftbi, на управляющие электроды

6

тиристорного преобразователя 1.Импульс Щ мх вызывает уменьшение угла

о

регулирования тиристоров преобразователя 1, что приводит к увеличении напряжения и, выходе преобразователя 1.

Таким образом, к нагрузке 2 прик- 55 дадывается с выхода преобразователя 1 почти полное выпрямленное напряжение питания и, в интервале времени (ц - t5),a сварочный ток „ через 2-3 полупериода питающего напряжения

чение одного полупериода питающего

напряжения в момент времени t.

достигает тока задания I

У

соответст- 5 вующего суммарному напряжению задания и, . В момент времени

t заканчивается импульс . С момента времени t, когда Upj Ug,,

1

.2

Ш

тиристорный преобразователь переходит в фазовый режим с другим током задания 1-,2 соответствующим суммарному напряжению задания Uig При этом устройство работает до момента времени tg в фазовом режиме,

- к было описано ранее (см.фиг.3). При работе тиристорного преобразо

Таким образом, к нагрузке 2 прик- 55 дадывается с выхода преобразователя 1 почти полное выпрямленное напряжение питания и, в интервале времени (ц - t5),a сварочный ток „ через 2-3 полупериода питающего напряжения

достигнет тока задания 1,, соответствующего в момент времени t суммарному напряжению задания Ugv,,x.2. Далее в интервале времени (tg- t) тиристорный преобразователь 1 работает в фазовом режиме с другим током

задания I

г

соответствующим суммарному напряжению задания Up,, так как UQ, U

вых.

пг

как описано

вьше (см. фиг. 3).

При интенсивном плавлении электрода во время горения основной дуги происходит рост капли расплавленного металла и под действием совокупности электромагнитных сил, реакции паров {металла, сил веса и давления столба дуги возможны колебания капли в пространстве и кратковременные касания каплей ванны расплавленного металла в интервале времени (tg - ty) (см. фиг. 4), т.е. кратковременного короткого замыкания. В момент времени напряжения UQ с нагрузки 2 поступает на вход порогового элемента 13, где сравнивается с пороговым напряжением Urij . Выходное напряжение Ugbiy. порогового элемента 13 поступает на второй вход элемента 15 ИЛИ и на вход одновибратора 14, который запускается в момент времени tg по заднему фрон- . ту импульса U6bix..jj Длительность импульса U6,yx., с выхода одновибратора 14 не меньше длительности кратковременного короткого замыкания (tg- t-).

10

15

20

25

30

В момент времени tg , когда нап жение задания Uix,,,,, на входе бл 3 сравнения изменяется скачком от величины ДО Uj , основная дуг гаснет, а горит только вспомогате ная дуга, причем в контуре управл ния тиристорным преобразователем начинается переходньш процесс, во время которого тиристорный преобр зователь 1 может работать в фазов режиме (см. фиг. 5) или в релейно режиме (см.фиг. 6).

При работе тиристорного преоб зователя 1 во время переходного п цесса ( tg) в фазовом режиме ( фиг. 5) -на входы блока 3 сравнения поступают напряжения обратной свя UQJ, и напряжение задания Ugyx.,,, Которые сравниваются в блоке 3. В момент времени tg величины напряже ний UQ и Uj jCTaHOBHTCH равными.П этом на выходе релейного элемента появляется импульс . , который поступает на второй вход блока сов падения, на первый вход которого п тупает импульс .,, с выхода поро вого элемента 8. I В результате совпадения во врем

во время которого не происходит пере- 35 ни этих импу тьсов на вход блока 5

нос металла со сварочного электрода в ванну расплавленного металла. Импульс Uebu.j поступает на первый вход элемента 15 ИЛИ и проходит на его виход. Таким образом, выходной импульс Ugy элемента 15 ИЛИ не содержит информации о кратковременном коротком замыкании дУгового промежутка в интервале времени (tg- ty).При этом блоки 16 и 17 временной задержки не. запускаются, а также не запускаются формирователь 18 импульсов (см.фиг.4)

Таким образом осуществляется временная селекция кратковременных коротких замыканий.

По окончании импульса временной задержки (t - tg), формируемого блоком 17 временной задержки по его заднему фронту происходит срыв гене40

совпадения проходит импульс с выхода релейного элемента 4, который поступает на вход формирователя 6 импульсов и запускает его своим передним фронтом. Кроме того, на вход формирователя 6 импульсов поступают импульсы , которые его запускают своим задним фронтом. Импульсы

и

45

ЬЫХб

с выхода формирователя 6 им50 и

пульсов поступают на управляющие электроды тиристоров преобразователя 1 и вызывают увеличение угла регулирования тиристоров преобразователя 1, что приводит к уменьшению напряжения

БЫХ.1

на выходе преобразователя 1.

При этом сварочный ток Ig в течение одного полупериода питающего напряжения в момент времени tg достигнет тока вспомогательной дуги I

бсч

рации формирователя 18 импульсов,на- 55 (5-6 А), соответствующего напряжению пряжение на его выходе падает до ну- задания тока паузы U. С момента вреля. При этом на первый вход блока 3 сравнения поступает напряжение обкогда Uo

Ua

тимени tg , jvui Ad uo(, - - u,j , висторный преобразователь 1 перехо0

5

0

5

0

ратной связи по току нагрузки с выхода блока 7, а на второй вход блока 3 сравнения - напряжение задания Uubix p , с выхода источника 11 напряжения задания тока паузы через сумматор 12 напряжений.

В момент времени tg , когда напряжение задания Uix,,,,, на входе блока 3 сравнения изменяется скачком от величины ДО Uj , основная дуга гаснет, а горит только вспомогательная дуга, причем в контуре управления тиристорным преобразователем 1 начинается переходньш процесс, во время которого тиристорный преобразователь 1 может работать в фазовом режиме (см. фиг. 5) или в релейном режиме (см.фиг. 6).

При работе тиристорного преобразователя 1 во время переходного процесса ( tg) в фазовом режиме (см. фиг. 5) -на входы блока 3 сравнения поступают напряжения обратной связи UQJ, и напряжение задания Ugyx.,,, Которые сравниваются в блоке 3. В момент времени tg величины напряжений UQ и Uj jCTaHOBHTCH равными.При этом на выходе релейного элемента 4 появляется импульс . , который поступает на второй вход блока совпадения, на первый вход которого поступает импульс .,, с выхода порогового элемента 8. I В результате совпадения во време

совпадения проходит импульс с выхода релейного элемента 4, который поступает на вход формирователя 6 импульсов и запускает его своим передним фронтом. Кроме того, на вход формирователя 6 импульсов поступают импульсы , которые его запускают своим задним фронтом. Импульсы

и

ЬЫХб

с выхода формирователя 6 ими

пульсов поступают на управляющие электроды тиристоров преобразователя 1 и вызывают увеличение угла регулирования тиристоров преобразователя 1, что приводит к уменьшению напряжения

БЫХ.1

на выходе преобразователя 1.

При этом сварочный ток Ig в течение одного полупериода питающего напряжения в момент времени tg достигнет тока вспомогательной дуги I

бсч

(5-6 А), соответствующего напряжению задания тока паузы U. С момента врекогда Uo

Ua

тимени tg , jvui Ad uo(, - - u,j , висторный преобразователь 1 переходит в фазовый режим, соответствующий напряжению задания тока паузы и„ .При этом устройство работает в фазовом режиме до момента времени t,KaK было ранее описано (см. фиг, 3).

При работе тиристорного преобразователя 1 во время переходного процесса (tj- tg) в релейном режиме (см. фиг. 6) на входы блока 3 сравнения поступают напряжение обратной связи UQC И напряжение задания Ug,yy,,j iz которые сравниваются в блоке 3. При этом в интервале времени (tg- tg) UQC. релейный элемент 4 находится в состоянии Включено, т.е. на его выходе напряжение равно нулю. Следовательно, с выхода релейного элемента 4 не поступает напряжение на второй вход блока 5 совпадения, на другой вход которого поступают импульсы Ugbix-g На выходе блока 5 совпадения напряжение будет также равно нулю. На вход формирователя 6 импульсов поступает импульс бык-д } который СВОИМ задним фронтом запускает формирователь 6 импульсов, выходной импульс Ue,b(Xg которого поступает в момент времени tg на управляющие электроды тиристоров преобразователя 1 и увеличивает угол открывания тиристоров, что приводит к резкому уменьшению . Когда Uj, %ых о - э момент вр емени tg, переходный процесс заканчивается и устройство переходит в фазовый режим, соответствующий напряжению задания Ugbix, - % Устройство работает в фазовом режиме до момента времени tjo аналогично описанному.

В момент времени tj капля расплавленного электрода касается ванны расплавленного металла, происходит короткое замыкание. Далее цикл работы устройства повторяется с частотой, определяемой параметрами режима сварки.

Предлагаемое устройство для управления тиристорным преобразователем обеспечивает улучшение качества сварки за счет снижения разбрызгивания электродного металла на 1,0-1,5% благодаря использованию временной селекции кратковременных коротких

замыкании длительностью от единиц до микросекун/,, при которых не происходит образования устойчивой перемычки жидкого металла и переноса в ванну расплавленного металла

Формула изобретения

Устройство для управления тиристорным преобразователем, работающим на сварочную нагрузку, содержащее выпрямитель, напряжения сети, выход которого подключен к входам двух пороговых элементов, выход первого порогового элемента подключен к первому входу блока совпаденля,второй вход которого соединен с выходом релейного элемента, выходы блока совпадения и второго порогового элемента подключены к входу первого формирователя импульсов, выход которого предназначен для подсоединения к тиристорам преобразователя, блок сравнения, первый вход которого соединен с

выходом блока обратной связи по току нагрузки, выход соединен с входом релейного элемента, второй вход блока сравнения подключен к выходу сумматора напряжения, первый вход которого

соединен с выходом источника напряжения задания тока паузы, вход третьего порогового элемента предназначен для подключения к сварочной нагрузке, выходы первого и второго блоков

временной задержки соединены соответственно с первым и вторым входами второго формирователя импульсов,о т- личающееся тем, что, с целью улучшения качества сварки за

счет снижения разбрызгивания электродного металла путем временной селекции кратковременных коротких замыканий, оно снабжено одновибрато- ром, вход которого подключен к выхоДУ третьего порогового элемента, и элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом одновибратора,второй вход - с выходом третьего порогового элемента, а выход элемента ИЛИ

соединен с входами первого и второго блоков временной задержки,;причем выход второго формирователя импульсов подключен к второму входу сум- .матора напряжения.

ЙГ.9

В„.9

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано для управления ти- ристорными преобразователями, работающими в релейно-фазовом режиме, и для управления процессом дуговой сварки в различных, областях народно- го хозяйства. Целью изобретения является улучшение качества сварки за счет снижения разбрызгивания электродного металла путем временной селекции кратковременных коротких замыканий. Цель изобретения достигается за счет заполнения пауз в сигнале с выхода третьего порогового элемента 13 импульсами селектируемой длительности с выхода одновибратора 14. При этом с выхода элемента ИЛИ 15 поступает непрерывный сигнал на входы первого 16 и второго 17 блоков временной задержки, которые осуществляют задержку информации о начале коротких замыканий, запуск формирователя 18 импульсов задним фронтом импульса и задержку информации о конце коротких замыканий и срыва генерации формирователя 18 задним фронтом импульса соответственно. Поэтому коммутация сварочного тока при кратковременных коротких замыканиях не производится, разбрызгивания электродного металла не наблюдается,что улучшает качество сварки.- 6 ил. с s (Л

Риг.г

/Риг.З

РигА

Btix.S

Sxodf

.., .. ., ., II If II i; II 11 J

ЬпппЬпппппппппР

1 I I 4.c. I 1

Вях.ч

Вход9

Вых.8

ппп

ППППППП

ППГ

ВхоЫ

Uo.e.

Вш.

1

U

8ых.5 I к

LU

ДМММ

ti ij t tf

Редактор A. Долннич

Составитель A. Меркулова

Техред В.КадарКорректор М. Самборская

.Заказ 7455/55Тираж 661-Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

N

УХ /

1

Ч

S.

LL

цикла

8 8 9

tw

VtlZ.6