Устройство снижения напряжения холостого хода источника питания сварочной дуги Советский патент 1988 года по МПК B23K9/10 

со со

rsD

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам повышения электробезопасности при прОЕ едении дуговой сварки, и может найти применение в уст- ррйствах защитного отключения, приборах к|энтроля изоляции и т. п.

I Целью изобретения является повышение э зектробезопасности путем обеспечения стабильности чувствительности при наличии то- кр утечки сварочных кабелей.

i На фиг. 1 .представлена блок-схема уст- ррйства снижения напряжения хода источ- питания сварочной дуги; на фиг. 2 - оперативного (сниженного) напряжения в сварочной цепи в режиме холостого хода (пунктиром показана синусоида Н сниженного напряжения холостого хода источника питания сварочной дуги); на ф|иг. 3 - блок контроля.

I Устройство содержит основной коммутатор 1, резервный коммутатор 2, блок фа- зфвого управления основным коммутато- PJDM 3, пусковой блок 4, блок 5 контроля, датчик 6 тока сварочной цепи, усилитель 7 и| выпрямитель 8 сигнала датчика, датчик 9 входного нанряжения источника пи- , накопительную ячейку 10, разност- схему И, первое 12 и второе 13 по- рЬговые устройства, блок 14 индикации от- к.Г1ючения, источник 15 питания сварочной дуги (фиг. 1), а также имеются сварочный электрод 16, свариваемое изделие 17, с Ьтевые зажимы 18.

В исходном состоянии, нри разомкнутой сварочной цепи, на входе источника 15 питания формируются импульсы чередующейся полярности.

Таким образом, при поступлении первых иМпульсов на вход разностной схемы в,Пияние накопительной ячейки практически отсутствует. Выходные импульсы разностной с.емы 11 поступают на вход порогового устройства 12 и сравниваются с установленным уровнем Uoi. Если Uobixpc Uoi, тФ срабатывает пусковой блок 4, переводит блок 3 фазового управления и основной коммутатор 1 в режим полного угла проводимости; напряжение в сварочной цепи повышается до номинального значения холостого хода. При наличии сварочного тока основной коммутатор 1 поддерживается в замкнутом состоянии за счет мондного в этом режиме сигнала датчика б тока, который воздействует непосредственно на пусковой блок 4, поддерживая его во включенном состоянии. В режиме сварки напряжение на выходе блока 5 контроля отсутствует и резервный коммутатор не включается, так как по алгоритму работы блока 5 напряжение на его выходе появляется только при наличии потенциальных сигналов на выходе датчика 9 напряжения или второго порогового устройства 13 и отсутствии импульсного сигнала срабатывания

0

5

0

5

0

5

0

5

0

устройства на выходе первого порогового устройства 12.

По окончании сварки пусковой блок 4 осуществляет нормированную выдержку времени несниженного напряжения холостого хода, иными словами поддерживает замкнутое состояние основного коммутатора 1. За это время напряжение на выходе накопительной ячейки 10 успевает снизиться до нуля (или ниже установленного уровня U(i2 второго порогового устройства 13), напряжение на выходе блока 5 контроля к концу времени выдержки равно нулю, устройство возвращается в исходное состояние.

При наличии некоторого медленно уменьшающегося сопротивления сварочной цепи появляется медленно увеличивающийся сигнал на выходе датчика 6, на выходе накопительной ячейки появляется напряжение, практически равное ее входному напряжению. Напряжение на выходе разностной схемы 11 равно нулю, устройство не включается. Если сигнал на выходе накопительной ячейки 10 превышает установленный уровень Uo2, на выходе порогового устройства 13 появляется сигнал, который через блок 5 контроля поступает на уп- равляюп ий вход резервного коммутатора 2, при этом коммутатор 2 размыкает цепь питания источника 15. Совместное действие выходных сигналов второго порогового устройства 13 и блока 5 контроля вызывает срабатывание блока 14 индикации отключения.

Пусть величина тока утечки не достигает порогового значения, при котором происходит отключение источника 15 от сети 18, и равна lyi При замыкании электрода 16 на изделие 17 через контакт между ними протечет ток Ь. токи 1ут и Ь синфазны. Сигнал, вызванный этими токами, на выходе выпрямителя 8 можно представить в виде

ивы.ч. К(1ут + Ь),

где К - коэффициент передачи тракта трансформатор тока 6 - усилитель 7 - выпрямитель 8.

Напряжение на выходе накопительной ячейки равно сумме имевшегося до момента замыкания электрода на изделие напряжения ивы.х.1ья.|, вызванного только током утечки 1ут, и напряжения Ueb.x.ii.n.2, вызванного током 1э

f

-

ивых.1.-.я. Ь вых.н.я. j- ивых.н.я.2 К ( Ь т-|-Ь

tij

зар.

Напряжение на выходе разностной схемы равно

ивых.р.с. Kj;iyT + b)- К(1ут+1э|-Ч)

K. 1э().

4ip

-зар.

Таким образом, выходное напряжение разностной схемы практически не зависит от тока утечки.

При замыкании сварочной цепи через тело человека, сопротивление которого меньше значения чувствительности, происходит срабатывание устройства. Ток в сварочной цепи, определяемый отношением несниженного напряжения холостого хода источника 15 к сопротивлению тела человека, вызывает появление сигнала на выходе датчика 6, уровень которого недостаточен для прямого поддержания пускового блока 4 во включенном состоянии. Блок 4 по входу поддержания от датчика 6 воспринимает сигналы, превышающие минимальный ток сварки на десятки ампер. В связи с этим устройство остается во включенном состоянии только на время выдержки, в течение которого на вход второго порогового устройства 13 поступает напряжение, пропорциональное току через тело человека. По окончании времени выдержки на входах блока 5 контроля складывается ситуация, когда при отсутствии импульса от блока 12 имеется сигнал от блока 13, при этом на выходе блока 5 появляется напряжение, вызывающее включение резервного коммутатора 2.

Заметим, что токи сварочной цепи, находящиеся в диапазоне от тока срабатывания до минимального тока, соответствующего сигналу поддержки блока 4, воспринимаются устройством как токи утечки и при наличии факта их непрерывности в течение времени выдержки обеспечивается включение резервного коммутатора 2 и отключение сварочного источника 15 от сети 18.

При возникновении неисправности в схеме устройства, приводящей к замыканию основного ко.ммутатора 1 и появлению несниженного напряжения холостого хода в сварочной цепи, на втором входе блока 5 контроля появляется сигнал от датчика 9 напряжения при отсутствии импульса срабатывания от первого порогового устройства 12 на первом входе. Блок 5 контроля и резервный коммутатор 2 вызывают отключение источника 15 от сети 18. При этом сигнал на выходе второго порогового устройства 13 отсутствует, индикация отключения, вызванного повышенным током утечки, отсутствует.

Структурная схема блока 5 контроля (фиг. 3) включает таймер, устанавливаемый в «О импульсным сигналом от первого порогового устройства (по входу I), запускаемый по сигналу от датчика напряжения (по входу И) или по сигналу от второго порогового устройства (по входу III) через схему ИЛИ. При этом запуск таймера возможен только при отсутствии сигнала от датчика сварочного тока, что осуществляется включением в линию запуска таймера схемы «ЗАПРЕТ, Время, определяемое таймером блока контроля, несколько превь щает время выдержки, опреде. ляемое пусковым блоком 4, поэтому в условиях нормальной работы блок контроля на функционирование основной схемы действия не оказывает.

По сравнению с известным предлагаемое устройство нейтрализует действие токов

0 утечки сварочных кабелей на чувствительность устройства при импульсном оперативном напряжении, что повышает электробезопасность за счет исключения срабатывания устройства при касании человеком

5 сварочной цепи.

При.менение двухполупериодного выпрямителя позволяет повысить быстродействие устройства, обеспечивая его включение при замыкании сварочной цепи в любой полупериод оперативного напряжения.

0 Применение блока индикации отключения устройства при наличии повышенного тока утечки сварочных кабелей позволяет идентифицировать причину отключения и принять меры к ее устранению.

25

Формула изобретения

0

I. Устройство снижения напряжения холостого хода источника питания сварочной дуги, содержащее основной и резервный

0 коммутаторы, последовательно включенные между сетью и источником питания, пусковой блок и блок фазового управления основным коммутатором, блок контроля, выход которого соединен с упра вляющим входом резервного коммутатора, а также

5 датчик тока сварочной цепи, усилитель и выпрямитель сигнала датчика, первое пороговое устройство, выход которого соединен с входом пускового блока и первым входом блока контроля, и датчик входного напряжения источника питания, выход которого соединен с вторым входом блока контроля, отличающееся тем, что, с целью повышения электробезопасности путем обеспечения стабильности чувствительности при наличии тока утечки сварочных кабелей,

о но снабжено накопительной ячейкой, разностной схемой и вторым пороговым устройством, причем вход накопительной ячейки и первый вход разностной схемы соединены с выходом выпрямителя, выход накопительной ячейки соединен с вторым вхо0 дом разностной схемы и входо.м второго порогового устройства, выход разностной схемы соединен с входом первого порогового устройства, а выход второго порогового устройства соединен с третьим входом блока контроля, при этом блок контроля

5

содержит таймер, схему запрета и схему ИЛИ, первый и второй входы которой соединены с вторым и третьим входами блока контроля, а первый вход последнего является входом таймера, через который он устанавливается в «О, а запускающий вход таймера соединен с выходом схемы ИЛИ через схему запрета, управляющий вход которой соединен с выходом датчика тока сварочной цепи, а выход таймера является выходом блока контроля. 2. Устройство по п. 1, отличающееся T(JM, что, с целью повышения быстродействия устройства, выпрямитель выполнен по Д1|1ухполупериодной схеме.

3. Устройство по п. 1, .отличающееся тем, что, с целью идентификации причины, вызвавшей срабатывание резервного коммутатора, оно дополнено блоком индикации отключения при наличии повышенного тока утечки сварочных кабелей, выполненным в виде схемы совпадения на два входа, причем первый вход этой схемы соединен с выходом второго порогового устройства, а второй ее вход соединен с выходом блока контроля.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам повышения электробезопасности при проведении дуговой сварки. Цель - повышение электробезопасности путем обеспечения стабильности чувствительности при наличии тока утечки сварочных кабелей. Устройство содержит основной и резервный коммутаторы, блоки фазового управления и контроля, пусковой блок, датчики тока и напряжения, усилитель, выпрямитель и пороговое устройство. Устройство дополнено накопительной ячейкой, разностной схемой и вторым пороговым устройством. Выпрямитель устройства выполнен по двухполупериодной схеме. При наличии токов утечки на выходе датчика тока появляется медленно увеличивающийся сигнал, а на выходе накопительной ячейки - напряжение, равное ее входному напряжению. Напряжение на выходе разностной схемы равно нулю. Устройство не включается. Если сигнал на выходе накопительной ячейки превышает установленный уровень, то на выходе второго порогового устройства появляется сигнал. Резервный коммутатор размыкает цепь питания сварочного источника. 2 з. п. ф-лы, 3 ил. е W

йог

/

.

Фиг:2

/

/

От второго От nepeoso

noposo oso

I noposo pzo yc/npoi/cmSa

&wdn

t/cmpauc/7j

bwdl

ЗАПРЕТ

Той пер

к 6/JOf y , UH UffQi au

от(лю t eHUfl

noposo oso

t/cmpauc/7j a

bwdl

От cffapov/ ого тона

Вь/)(.о