Универсальный источник питания для дуговой сварки Советский патент 1988 года по МПК B23K9/00 

.4

to

СО

оэ

Изобретение относится к сварочной технике и предназначено для дуговой сварки плавящимся или неплавящимся электродом.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей оборудования и повьшение качества сварного, соединения за счет предварительного установления перед сваркой

о п

любого (отрицательного О i- -5-- 8Un

Э1

нулевого

эи„

31

О или положительного

) наклона выходной статичес91

кой вольтамперной характеристики источника питания электрической дуги, а также регулирования процесса сварки путем плавного или скачкообразного поворота этой характеристики на угол до ±90 относительно ее первоначального положения.

На фиг, 1 изображена функциональная схема предлагаемого универсальног источника питания для дуговой сварки; на фиг, 2 - внешние статические . вольтамперные характеристики источника питания; на фиг. 3 - схема управления от ЭВМ.

Универсальный источник питания для дуговой сварки содержит управляемый преобразователь 1 энергии, датчики тока 2 и напряжения 3, выходные клеммы 4, блок 5 формирования управляющего сигнала, усилитель 6 рассогласования с тремя входами 7, 8 и 9, задат- чик 10, блок 11 ограничения максимального тока, диоды 12 и }3, одноименные выводы которых подключены к входу

блока 5 формирования управляющего сигнала и по одному вьюоду - к выходам усилителя 6 рассогласования и блока 11 ограничения максимального тока, при этом выход управляемого преобразователя 1 энергии и вход датчика 2 тока

соединены последовательно и подключены к выходным клеммам 4э параллельно которым подключен вход датчика 3 напряжения, выходы задатчика 10, датчиков тока 2 и напряжения 3 соединены соответственно с первым У, вторым 8 и третьим 9 входами усилителя 6 рассогласования, выход блока 5 формирования управляющего сигнала соединен с управляюЕЦим входом управляемого преобразователя 1 энергии, а вход блока 11 ограничения максимального тока подключен к выходу датчика 2 тока.

Q

5

0

5

p

0

5

0 5

Кроме того, усилитель рассогласования содержит первый 14 и второй 15 узлы регулирования передаточных коэффициентов, коммутатор 16 с двумя входами и двумя выходами, сзт 1матор- усилитель 17 с четырьмя входами,Вход первого узла регулирования передаточного коэффициента 14 является первым 7, а входы коммутатора 16 - вторым 8 и третьим 9 входами усилителя 6 рассогласования, выходом которого яв- ляется выход сумматора-усилителя 17, Один выход коммутатора 16 соединен с входом второго узла 15 регулирования передаточного коэффициента, а другой выход - с отдельным входом сумматора-усилителя 17, остальные входы которого подключены по одному к входу первого 14 и выходам первого 14 и второго 15 узлов регулирования передаточных коэффициентов, причем узлы 14 и 15 регулирования выполнены с одинаковыми, регулируемыми по абсолютной величине и знаку значениями передаточных коэффициентов. Выходной сигнал задатчика 10 противоположен по полярности выходным сигналам датчиков тока 2 и напряжения 3,

Потенциометр, регулирующий коэффициент усиления напряжения задатчика подключен точкой 18 к входу усилителя, регулируемое напряжение снимается с точки 19, а точка 20 подключена к нулевой шине питания.

Потенциометр в блоке 15 точкой 21 подключен к входу усилителя, регулируемое напряжение снимается с точки 22, а точка 23,подключена к нулевой шине питания.

Внешние статические вольтамперные характеристики источника на фиг, 2 изображены с участком естественной характеристики 24, с участком ограничения максимального тока 25. Семейство характеристик при сварке вольфрамовым электродом в инертных газах малоамперной дуги (коммутатор 16 в положении, показанном на фиг. 1) содержит г характеристику 26 для коэффициента передачи сигналов первого и второго узла регулирования, находящегося в пределах О - К i l/лак характеристику 27 для К 0| характеристику 28 -/Ки, о.

Семейство характеристик при свар ке гшавящимся электродом в защитньпс газах (коммутатор 16 в положении обратном, показанном на фиг, 1) содер 142

жит: характеристику 29 для 0 К- |К| :

характеристику 30 для К 0; характе- ристику 31 для -|К|„д К 0.

Устройство работает следующим образом.

Управляемый преобразователь 1 энер . гии преобразует энергию сети в сварочное напряжение и ток, питающий электрическую дугу, величины которых зависят от сигнала управления, подаваемого с блока 5 формирования управляющего сигнала на управляющий вход преобразователя 1 энергии.

На вход блока 5 формирования управ ляющего сигнала с выхода усилителя 6 рассогласования подается сигнал разности скорректированного сигнала за- датчшса 10 и комплексного сигнала обратной связи по току и напряжению.

Скорректированный сигнал задатчи- ка Uj является суммой собственно выходного сигнала задатчика 10 с этим же сигналом, но умноженным на коэффициент передачи К первого узла 14 регу лирования, который регулируется в пределах от отрицательного значения до равного ему по абсолютной величине положительного значения, например, от -1 до +1. Таким образом,

и mU, + пК,из, (1)

где тип- масштабные коэффициенты суммирования, причем m п/К,/ ;

|тг 1 «оке

К,|.,„ „ - заданная максимальная абсот /«QKC

лютная величина коэффициента К.

Комплексный сигнал обратной связи по току и напряжению Uoj, в зависимости от положения коммутатора 16 определяется как сумма сигнала UQCT с выхода датчика 2 тока с сигналом Ujj(,n с выхода датчика 3 напряжения, умноженным на коэффициент передачи К второго узла регулирования, кото- рьй конструктивно выполнен аналогично первому и регулируется одновременно с ним в тех же пределах. При положении коммутатора 16, показанном на фиг. 1, комплексный сигнал обратной связи равен

UOCK lUocT - К,и„,„ .

(2)

При переключении коммутатора 16. Б другое положение

+

(3)

Разность комплексного сигнала обратной связи и откорректированного сигнала задатчика формируется в сумматоре-усилителе 17 за счет того,что выходной сигнал задатчика 10 противоположен по полярности выходным сигналам датчиков тока 2 и напряжения 3.

Источник питания содержит систему автоматического регулирования, которая стремится уменьшить до нуля рассогласование, при этом справедливо выражение

Uj и„,.

(4)

Тогда при положении коммутатора, показанном на фиг.1

mU3+nK,U.j mU,,, + K,Kj.(5)

После преобразования имеем

/ KJ VlQUC К

„

и,к

/кГ,

и«ст.(6)

При переключении коммутатора в другое положение

/Кгщакс К

/К/

(«акс

ост

(7)

Производя почленное умножение выражений (6) и (7) на передаточный коэффициент oi. , связьшающий величину , приращения выходного напряжения источника питания и величину приращения напряжения сигнала обратной связи по напряжению, а также на передаточный коэффициент и , связывакяций величину приращения сварочного тока источника питания I и величину приращения напряжения сигнала обратной связи по току, получим вьфажение для выходной статической характеристики источника питания при положении коммутатора 16, показанном на фиг. 1,

0 Г /Зиз(1кикс+К)-/К/мокс1 |5 LК

и

(8)

0

После переключения коммутатора 16 в другое положение

тт « Г Н /К/мокс+К) - KI

и |а

О

(9)

5

PL K(,кc

Графическим рещением уравнений (8) и (9) относительно U и I является прямая в координатах U и .1, При неизменных параметрах oi, / и U и варьировании значения коэффициента К в пределах от ( -/K/,oKc« после

5142,33

переключения коммутатора 16 от до (,. прямая будет поворачиваться на угол 180 вокруг точки с координатами I и и и 0 Ujs гфичем полученная в реальном источнике пита- ния вькодная статическая характеристика будет ограничена сверку так называемой естественной характеристикой, т,, е, выходной характеристикой -JQ данного источника без обратных связейз а справа - характеристикой,, формируемой блоком 11 ограничения максимального тока.

Кроме Toroj регулируя ;зел:ичину сиг-, j- нала задатчика Uj, можно осуществлять паралшельнь й перенос характеристики, а изменяя передаточные коэффициенты oi и р 3 задавать перед сваркой и изменять в процессе сварки координаты

центра вращения характеристики Однако следует заметить, что изменяя коэффициент р необходимо с целью сохранения неизменным мaкcиIv5a.льнo допустимого тока 5 подстраивать блок 1 1 „ Если зто по каким-либо соображениям не желательно, то вход блока ограни-- максимального тока следует подключить к дополнительног-, выходу датчика тока (не показан) для кото- рого коэффициент р, остается неизменHbiM о

В. некоторых случаях целесообразно применять упрощенный вариант источника питания для дуговой сваркИ; в котором отсутствует первьм узал регулиро зания передаточного коэффициента Б этом случае сигнал рассогласования является разностью коплексно.го сигнала обратной связи к собственно сигнала задатчика. При этом центры враш,е ния .характеристик; будут лежать в точках с координатами U О,, I при положении коммутатора. 165 показанном на фиг о 15 или и - ;i Ug .- I- О при другом положении коммутатора То, Выходные вольтамперные статические характеристики такого источника будут описываться формулами;

()

(10

Управление характеристиками предлагаемого источ.ника питанк:я целесообразно осуществ.пять автоматически в соответствии с заданной программой.,

JQ

j-

20

. ,,

-

0

136

по командам от ЭВМ, в особенности при сварке роботом.

При включении универсального источника питания перед возбуждением дуги путем регулирования блоков 2, 3, 10, 14, 15 и 16 устанавливают выходную характеристику, оптимальную для возбуждения дуги. Возбуждают дугу осциллятором (не показан) или коротким замыканием электродов. После возбуждения дуги5 вручную или автоматически по сигналам от ЭВМ устанавливают выходную характеристику источника, необходимую для конкретного технологического процесса.

Например при сварке плавящимся электродом после возбуждения дуги устанавливается падающая вольтампер- ная характеристика источника питанияs а при падении напряжения дуги ниже определенного уровня автоматически осуществляется переход от падающей характеристики к пологопадающей, что устраняет примерзание электрода В конце сварочного цикла осуществляют переход к другой характеристике,, оптимальной для окончания процесса, напргтерэ при сварке роботами -- к возрастающей,.

Универсальный источник питания для дуговой сварки, может быть выпол- .нен как для сварки постоянным токоМу так и пульсирующим или переменным током.

Источник позволяет плавко или ступенчато устанавливать требуемый коэффициент наклона характеристики возрастающей, падающей для компенсации возмущений или по длине дуги, или вследствие неравномерности отвода тепла при сварке тонколистовых кон- струкци.Й5 повысить устойчивость системы автоматического регулирования выходных параметров .источника; создать регулируемый положительный нак- .псон статических вольтамперных характеристик источника питания дуги при сварке плавящимся электродом для эффективного саморегулирования процесса сварки или для устранения в конце Сварочного цикла закристаллизовавшейся капли метал;.1:а на конце сварочного электрода,

Ф о р м у л а изобретения

1 о Универсальный источник питания дпя дуговой сварки содержап(ий управляемый преобразователь энергии, датчики тока и напряжения, задатчик, усилитель рассогласования и блок формирования управляющего сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, в него дополнительно введены коммутатор, содержащий два входа и два выхода, сумматор-усилитель с Q четырьмя входами и одним выходом, причем усилитель рассогласования выполнен содержащим первый и второй узлы с регулируемыми передаточными коэффициентами, первый и второй входы коммута- тора соединены соответственно с датчиками тока и напряжения, входы сумматора-усилителя соединены соответственно с первым из выходов коммутатора, выходом задатчика и выходами первого и второго узлов усилителя рассогласования, входы которых подсоединены соответственно к выходу задатчика и второму выходу коммутатора, выход сумматора-усилителя соединен с входом блока формирования управляющего сигнала, причем узлы усилителя рассогласования выполнены с одинаковыми регулируемыми по абсолютной величине и знаку значениями передаточных коэффициентов.

2, Источник питания по п,1, отличающийся тем, что датчики тока и напряжения выполнены с регулируемыми передаточными коэффициентами.

Изобретение относится к сварочной технике и предназначено для дуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродом. Цель - расширение технологических возможностей. Устройство содержит управляемый преобразователь энергии, датчики тока и напряжения с регулируемыми коэффициентами передачи. Блок формирования управляющего сигнала содержит , первый и второй узлы регулирования передаточных коэффициентов, коммутатор с двумя входами и двумя выходами и сумматор - усилитель с четьфьмя входами. Блок формирования управляющего сигнала позволяет плавно или скачкообразно разворачивать внешнюК) статическую вольт-амперную характеристику на угол до ±90 относительно ее первоначального положения. Устройство позволяет получить различные универсальные характеристики источника питания путем ее поворота относительно заранее выбранной точки. 1 з,р. ф-лы, 3 ил. с (Л

.г--г: /

Uj -dgUj

f i atfUj

М ХУ У « у К5 ,Г6У7|ТП / 2 и.

мй

,30

.

:}f ffUss :Jasp.

Код атЗвМ