Фазовый регулятор машины контактной сварки Советский патент 1990 года по МПК B23K11/24 

Изобретение относится к сварочному оборудованию и может быть использовано в составе оборудования для контактной сварки, в частности для цепесварочных автоматов.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет повышения быстродействия работы регулятора.

На фиг.1 изображена функциональная схема фазового регулятора; на фиг,2 - временные диаграммы работы фазового регулятора.

Устройство состоит из дифференцирующего датчика 1 тока (преимущественно пояса Роговского), соединенного со входом интегратора 2, выход интегратора 2 соединен со входом дискретно- аналогового вычислителя 3 среднеквад- ратических (действующих) значений сварочного тока, состоящего из квадратора 4, сбрасываемого интегратора 5, и вычислителя квадратного корня 6, выход вычислителя 2 соединен со входом квадратора 7, выход квадратора 7 соединен со входом Y аналогового де-

&Э

лителя 8, вход X делителя 8 соединен с задатчиком 9 сварочного тока, выход делителя 8 соединен со входом X аналогового перемножителя 10, выход перемножителя 10 соединен с сигнальным входом первой ячейки 11 выборки и хранения, выход ячейки 11 соединен с управляющим входом формирователя 12 отпирающих импульсов и сигнальным входом второй ячейки 13 выборки и хранения,, выход ячейки 13 соединен со входом аналогового перемножителя 10, неинвертирующий вход компаратора 14 и инвертирующий вход компаратора 15 соединены с общим проводом устройства, инвертирующий вход компаратора 14 соединен с неинвертирующим входом компаратора 15 и является синхронизирующим входом устройства, выходы компараторов 14 и 15 соединены с запускающими входами одновибраторов 16 и 17 соответственно, выход одновибра- тора 16 соединен с первым входом элемента ИЛИ 18, сбрасывающим входом вычислителя 3 среднеквадратических значений и управляющим входом второй ячейки 13 выборки и хранения, выход одновибратора 18 соединен со вторым входом элемента ИЛИ 18 и управляющим первой ячейки 11 выборки и хранения, выход элемента ИЛИ 18 соединен с синхронизирующим входом формировател 12 отпирающих импульсов, выход формирователя 12 является выходом регулятора и соединяется с управляющим входом тиристорного контактора (последний не показан, так как не входит в состав устройства). Управляемый напряжением формирователь 12 отпирающих импульсов состоит из генератора 19 пилоо бразного напряжения, компаратора 20, элемента И 21 и генератора 22 отпирающих импульсов. Генератор 19 пилообразного напряжения представляет собой сбрасываемый интегратор, на сигнальный вход которого подано стабилизированное постоянное напряжение, а сбрасывающий вход является синхронизирующим (или тактовым) входом.

Перечень временных диаграмм (фиг-. 2): А - синхронизирующий сигнал; Б - напряжение на входе тиристорного контактора при активной нагрузке (последнее для лучшей наглядности) ; В - отпирающие импульсы на выходе устройства; Г - сигнал на инвертирующем входе компаратора 20;

5

0

5

0

5

0

45

50

55

Д - сигнал на выходе генератора 19 пилообразного напряжения; Е - синхроимпульсы, подаваемые с выхода элемента ИЛИ 18 на тактовый вход генератора 19 пилообразного напряжения; Ж - синхроимпульсы, управляющие ячейкой 11; И - синхроимпульсы, управляющие вычислителем 3 и ячейкой 13; К - сигнал на выходе компаратора 15; Л - сигнал на выходе компаратора 14. Устройство работает следующим образом.

Синхросигнал сети, синфазный с подаваемым на силовой агрегат напряжением, поступает на синхронизирующий вход устройства. Компаратор 14 реагирует на отрицательные полупериоды, компаратор 15 - на положительные. На выходах компараторов 14 и 15 - прямоугольные импульсы, сдвинутые друг относительно друга на полупериод (180 эл.град). На выходах одновибраторов 16 и 17 - короткие импульсы, также сдвинутые друг относительно друга на 180 эл.град. и привязанные передними фронтами к началам полупериодов синхросигнала. Длительности импульсов, формируемых одновибратора- ми 16 и 17 выбираются одинаковыми и равными 150--300 мкс. С выхода элемента ИЛИ 18 импульсы длительностью 150-300 мкм и частотой следования, равной удвоенной частоте сети, поступают на синхронизирующий вход генератора пилообразного напряжения. На выходе генератора 18 - пилообразное напряжение, частота первой гармоники которого равна удвоенной частоте сети. В момент сравнения напряжений А (пилообразного и управляющего) на выходе компаратора 20 устанавливается единичный (высокий) уровень и через элемент И 21 проходит серия отпирающих импульсов, которые подаются на управляющий вход тиристорного контактора. Усилитель отпирающих импульсов и тиристорный контактор на фиг.1 не показаны. Отпирающие импульсы прекращают поступать по окончании текущего полупериода и вновь появляются в следующем полупериоде в момент, определяемый величиной управляющего напряжения, поступающего на инвертирующий вход компаратора 20. Производная регулируемого (сварочного) тока поступает с датчика 1 сварочного тока на выход интегратора 2, где приобретает первоначальную форму, и

с выхода интегратора 2 поступает на вход дискретно-аналогового вычислителя 3 действующих (среднеквадрати- ческих) значений сварочного тока. В конце каждого периода показания вычислителя 3 сбрасываются.

С выхода вычислителя 3 напряжение, пропорциональное действующему значению сварочного гока, поступает на квадратор, напряжение,пропорциональное квадрату действующего значения сварочного тока, поступает на вход Y аналогового делителя 8. На вход X делителя 8 поступает напряжение зада- ния с задатчика 9.

2

Отношение подается на вход

X аналогового перемножителя 10. Сигнал с выхода перемножителя 10 в начале каждого положительного полупериода сети записывается в ячейку 11 выборки и хранения, выходной сигнал ячейки 11 является управляющим сигналом для формирователя 12 отпирающих импульсов. В начале каждого отрицательного полупериода сети управляющий сигнал записывается в ячейку 13 выборки и хранения и с ее выхода подается на вход Y перемножителя 10. Таким обраНИЯ МеЖДУ 1здаИ 1-j

зом, управляющее напряжение корректируется в каждом положительном полупериоде текущего периода с учетом управляющего напряжения предыдущего периопа. При In 1за a следовательно, Io Iyj«t схема, состоящая из элементов 10, 11, 13 мультиплицирует установившееся (независимо от величины) управляющее напряжение в каждом периоде. При появлении рассогласовав следующем периоде появляется поправка угла отпирания тиристоров. При возведении I о в квадрат происходит более быстрый подход значения q к необходимому в случае рассогласования между Iq. Это объясняется более высокой линейностью зависимости Iq (Ч1), чем 1а(Ц) в рабочем диапазоне (45° Ч

15

10

20

25

30

5

0

5

Ј145°) углом отпирания тиристоров, что облегчает вычислений поправки -f. Так, при скачкообразном изменении I более,чем в 2 раза (в эксперименте) поправка if (с необходимой точностью - не хуже +. 3%). Для предлагаемого регулятора поправка If при тех же условиях происходила за 3-4 периода. Так как сварка иногда длится 15-20 периодов, то повышение динамики регулирования существенно стабилизирует качество сварки однотипных заготовок.

Формула изобретения

Фазовый регулятор машины контактной сварки, содержащий датчик тока, соединенный через интегратор с входом дискретно-аналогового вычислителя, среднеквадратичных значений, аналоговый делитель, вход X которого соединен с задатчиком тока, выход аналогового делителя соединен через аналоговый перемножитель и первую ячейку выборки и хранения с входом формирователя управляющих импульсов, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, второй выход которого соединен с управляющим входом аналогового перемножителя, третий выход блока синхронизации соединен с управляющими входами дискретно-аналогового вычислителя среднеквадратичных значений и второй ячейки выборки и хранения, выход которой соединен с входом Y аналогового перемножителя, а вход второй ячейки выборки и хране- ния соединен с выходом первой ячейки выборки и хранения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет повышения быстродействия работы регулятора, в него введен квадратор, вход которого соединен с выходом дискретно- аналогового вычислителя среднеквадратичных значений, а выход квадратора соединен с входом Y аналогового делителя .

Изобретение относится к сварочному оборудованию и может быть использовано для контактной сварки, напр. в цепесварочных автоматах. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет повышения быстродействия работы регуляторов. В фазовый регулятор, содержащий датчик тока, интегратор, дискретно-аналоговый зачиститель, аналоговые делитель и перемножитель, введен квадратор, подключенный к выходу дискретно-аналогового вычислителя. В связи с тем, что зависимость квадратора действующего значения сварочного тока линейна в рабочем диапазоне углов отпирания тиристоров, коррекция при отклонении действующего значения сварочного тока от заданного будет более точной уже в следующем периоде. Восстановление заданного значения сварочного тока при резком изменении сопротивления нагрузки сварочного контура длится 1-2 периода сети. Регулятор позволяет повысить стабильность качества сварки заготовок одного вида, особенно в случаях кратковременных (20 и менее периодов сети) циклов сварки. 2 ил.

Фие.1