Способ стабилизации сварочного тока при контактной сварке с тиристорным управлением Советский патент 1987 года по МПК B23K11/24 

Изобретение относится к сварочному производству,

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения.

На фиг.1 показаны регулировочные характеристики сварочной машины; на фиг.2 - схема устройства для реализации предложенного способа,.

Стабилизация тока по способу осу- ществляется следующим образом,

Известно что регулировочная характеристика контактной машины переменного тока при фазовом регулировании может быть представлена в виде

b

де

oi.

Ь, 1

II 1„

о b,oi, угол включения тиристоров;

коэффициенты регулировоч- л ной характеристики, зависящей от коэффициента мощности полнофазного включения сварочной цепи cos ср ;

отношение действующего значения сварочного тока к току полнофазного вклю. чения при oi. 9 В соответствии с законом Ома для цепи переменного тока действующее значение сварочного тока при полно- фазном включении определяется как

Т HSL

KZ

где Ug - действующее значение сетевого напряжения; К - коэффициент трансформации; Z - полное сбпротивление сварочной цепи, -

т.е. для действующего значения сварочного тока-справедливо выражение

УС K Z

(bo + Ь,об).

(1)

Стабилизация сварочного тока должна обеспечивать равенство сварочного тока при различных величинах сетевого напряжения, т.е.

Uc

.

KZ

(Ь,

Vby)|f-(b,

+b,oi),(2)

и

on

- опорное напряжение сети, произвольно выбранное из разрешенного диапазона сетевых напряжений;

2

- угол включения, при котором в случае сетевого напряжения, равного опорному, получают сварочный ток величины I а,

Для задания величины сварочного принято использовать уровень нагрева, которьй представляет собой отношение заданного тока к току полнофазного включения при некотором опорном напряжении, т.е.

N

II

Uerj.

KZ

(3)

Сопоставляя (3) и правую часть равенства (2), получаем условие стабилизации в виде

(А)

Таким образом, при известных

ЗОЬрИЬ, ии,- можно поддерживать заданный уровень нагрева N путем задания в каждом полупериоде угла включения в соответствии с формулой (4) .

35 Известно, что величины Ь и Ь, зависят только от коэффициента мощности полнофазного включения сварочной цепи cos ср, который может быть определен по величинам углов вклк140 чения и проводимости об и И .

Величины Ьд и Ь, известны при дискретных значениях costf,. однако для целей стабилизации тока при условии колебаний сетевого напряжения

45 по формуле (4) необходимо иметь возможность определять Ь и Ь, при любом значении costf . Для этого определяют аппроксимирующие полиномы:

(5)

,562-2,189cosif+0,9642cos2q ; b, -1,029+0,9184cos(pO,3631cos2q)

которые в диапазоне изменения cosif ,2; 0,8 обеспечивают высокую точность соответствия (см.табл.О, Таким образом, измерив в предшествующем полупериоде и зная oi в этой же гголупериоде, можно определить коэффициент мощности costp, по которому рассчитывают текущие значения Ь. и Ь, . Далее в соответствии с из

меряейои величиной сетевого напряжения на очередной полупериод угол включения ci определяют из формулы (4) .

В качестве опорного напряжения лучше всего выбрать наименьшее из возможных сетевых напряжений, т.е. номинальное значение - 10%. При любом другом напряжении сети из допустимого диапазона имеет физический смысл величина N 1. Так, при номинальном напряжении питания 380 В выбирают UQ 340 В.

Математическое моделирование и экспериментальная проверка (см.табл.2 показали,что предложенный способ позволяет проводить стабилизацию сварочного тока при допустимых колебаниях сетевого напряжения с погрешностью, не превьшающей 1% где N - заданньш процент нагрева.

Способ может быть реализован с помощью устройства, блок-схема кото- рого показана на фиг.2, В состав устройства входят блок 1 синхронизации, датчик 2 угла проводимости; три арифметических блока 3, -5, 6; аналогрво- цифровой преобразователь (АЦП) 4; регистр 7 уставки, тиристорный контактор 8, схема 9 сравнения, двоичный счетчик 10, генератор 11 импульсов.- I

Датчик 2 угла проводимости вьщает

на арифметический блок 3 величину угла проводимости в цифровом виде, в котором по этой величине, а также углу &С , поступающего от арифмети- ческого блока 6, вычисляется значение коэффициента мощности сварочной цепи , поступающее на вход арифметического блока 5. Здесь по величине cos (f в соответствии с формулами (5) вычисляются значения Ь и Ь, , которыв затем подаются на входы арифметического блока 6. Блок 1 синхронизации вырабатьгоает два сигнала. Один из них представляет собой импульс, вырабаты- ваемый в момент перехода сетевого напряжения через нуль. Второй сигнал - аналоговый, соответствующий по своей величине действующему значению сетевого напряжения. Этот сигнал попадает на .ДЦП 4, на выходе которого выраба- тьшается цифровое значение сетевого напряжения. Последнее поступает на третий вход арифметического блока 6,

355409

который по Ь

15

20

ю

) 25« . Q. 35

40 45 . 50 gg

Ь, , Uc вычисляет новое значение угла ot и вьщает его на выход.Эта величина поступает на арифметический блок 3 и цифровой фазовращатель, состоящий из блоков 7, 9, 10, 11. Параллельный регистр уставки-хранит поступающую с арифметического блока 6 величину угла еб . Двоичный счетчик 10 считает импульсы, поступающие с генератора 11, при этом счет начинается каждый раз с- нулевого значения в момент начала очередного по;1упериода, что обеспечивается подачей на сбросовьш вход счетчика имнульса, вырабатываемого блоком 1 синхронизации. Величина, выставленная в регистр 7, и текущее значение счетчика 10 сравниваются в схеме 9 сравнения, которая вырабатывает импульс в случае равенства этих значений, т.е. в момент времени, соответствующий «6 . Этот импульс включает один из тиристоров в тиристорном контакторе 8.

Особенно просто реализуется способ, если блоки 3, 4, 5, 6 представляют собой однокристалльную микроЭБМ, например Электроника С5-31М.

Применение способа позволяет повысить качество сварного соединения за счет повьшения точности стабилизации и упрощения аппаратуры управления,

Формула изобретения

Способ стабилизации -сварочйого тока при контактной сварке с тиристорным управлением, заключающийся в изменении угла включения тиристоров в каждом полупе риоде переменного тока для компенсации колебаний сетевого напряжения в соответствии с регулировочной характеристикой в зависимости от угла включения и проводимости тиристоров в предыдущем полупериоде сетевого напряжения, отличающийся тем, что с целью повышения качества сварного соединения, угол включения тиристоров al/ задают в соответствии с выражением

«г

NU,

и. Ь.

b

где N

J2 UU-L

KZ

1355A09

опорное напряжение сети, выбранное из разрешенного диапазона сетевых напряжений; . действующее значение сварочного тока при напрлжен1 и сети, равном и

он

340 2,92 2,00 1 , 49 2,62 1,81 1,33 2,27 1,65 1,17 1,68 1,26 0,90

t

380 2,92 2,01 1,50 .2,62 1,82 1,35 2,30 1,65 1,18 1,70 1,26 0,90

400 2,90 2,02 1,50 2,62 1,81 1,36 2,30 1,65 1,18 1,70 1,26 0,90

6

коэ4)фициенты регулировочной характеристики, зависящей от коэф({)ици- ента мощности полнофазного включения сварочной цепи, определяемой по величинам углов включения и проводиТаблица 2

А, 3/1. 200

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к контактной сварке переменным током с тиристорным управлением. Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения. Цель достигается тем, что стабилизация тока производится в каждом полупериоде, начиная с второго, путем установления угла включения тиристоров ot в соответствии с выражением «t be Uc-b, b, где U - напряжение сети; N - заданное на этот полупериод значение сварочного тока, отнесенное к току полнофазного включения при напряжении сети, равном УОП bg,, bj-параметры регулировочной ® характеристики. При этом значение вб в первом полупериоде задают фиксированным. Величины Ьд и Ь, зависят только от коэффициента мощности пол- нофазного вкгпочения сварочной цепи coscp. 2 ил,, 2 табл. сл со СП сл

.100

.0.1 0,2 0,3 44

Фиг. 2

Редактор М.Келемеш

Составитель В.Грибова Техред Л.Олейник

Заказ 5745/14Тираж 970 ... Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

0,7 0,8 coff

Oi5 0.6 Фиг.1

Корректор Й.Эрдейи