Устройство для дуговой полуавтоматической сварки Советский патент 1990 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к устройствам для полуавтоматической дуговой и ванной сварки и может быть использовано в оборудовании для шланговой подачи электродной проволоки.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для дуговой полуавтоматической сварки.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема системы управления; на фиг. 3 - график зависимости максимально допустимой импульсной мощности, рассеиваемой стоком, от длительности импульса; на фиг. 4 - график зависимости напряжения сток-исток полевого транзистора от тока стока; на фиг. 5 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для дуговой полуавтоматической сварки содержит механизм подачи электродной проволоки 1 с электродвигателем 2, подключенный к источнику 3 питания сварочной дуги через последовательно соединенные полевой транзистор 4 и силовой транзисторный ключ 5, управляющий вход которого соединен с выходом системы б управления. Интегрирующее звено 7, выходные клеммы которого соединены с входами порогового устройства 8, соединено входными клеммами со стоком и истоком полевого транзистора 4. При этом выход порогового устройства 8 через формирователь 9 задержки отпирания силового транзисторного ключа подключен к первому вход системы 6 управления, второй вход которой связан с электродвигателем 2. Между затвосд

оэ

СС СО

о

ром и истоком полевого транзистора 4 включен источник 10 смещающего напряжения.

Система 6 управления (фиг. 2), например, может содержать дифференциальный усилитель 11, к первому входу которого подключен источник 12 опорного напряжения, к второму входу - датчик 13 скорости через потенциометр 14 регулировки скорости. Выход дифференциального усилителя 11

рийного режима и на Вх. 3 при нажатой кнопке «Пуск присутствует сигнал высокого логического уровня), на выходе логического элемента 16 появляется сигнал низкого логического уровня, который закрывает силовой транзисторный ключ 5. При закрывании силового транзисторного ключа 5 якорная обмотка электродвигателя 2 обесточивается и скорость подачи снижается. Следовательно, напряжение на выходе

через пороговый элемент 15 подключен к пер- 10 датчика 13 скорости уменьшается, на выходе вому входу логического элемента (ЗИ)порогового элемента 15 появляется сигнал

16, к второму входу которого подключен выход формирователя 9 задержки. Третий

вход логического элемента 16 связан с кнопкой «Пуск.

Устройство работает следующим обравысокого логического уровня, который через логический элемент 16 включает силовой транзисторный ключ 5.

15

В аварийном режиме самым распространенным является включение электродвигателя 2, которое происходит при каждом нажатии кнопки «Пуск.

зом

В отсутствии аварийного режима в цепи электродвигателя 2 протекает номинальный ток JUHIOM, полевой транзистор 4 полностью

В аварийном режиме самым распространенным является включение электродвигателя 2, которое происходит при каждом нажатии кнопки «Пуск.

Механизм возникновения и актуальность

открыт, так как тип полевого транзистора 20 защиты от аварийного режима, обусловВЫбИраеТСЯ ИЗ УСЛОВИЯ 2нач ока 7двном, И

падение напряжения на нем от тока якоря электродвигателя 2, протекающего через него, много меньше величины порога срабатывания порогового устройства 8 (фиг. 56)..В этом случае оно не срабатывает и на его выходе как и на выходе формирователя 9 задвижки присутствует сигнал высокого логического уровня (фиг. 5 в,г).

С выхода формирователя 9 сигнал высокого логического уровня поступает на Вх. 2 логического элемента 16

При нажатии кнопки «Пуск сигнал высокого логического уровня поступает на Вх. 3 логического элемента 16. Так как на Вх. 1 (напряжение, снимаемое с датчика 13 ско25

30

ленного включением электродвигателя, объясняется тем, что существует широкая номенклатура электродвигателей с рабочим напряжением 24-27 В; напряжение на дуге в зависимости от режима сварки колеблется от 18 до 35 В и, применяя электродвигатель с более высоким рабочим напряжением, надо брать его с завышенной мощностью, а применяя, к примеру, электродвигатель с рабочим напряжением 12В, повышаются требования к силовому транзисторному ключу, так как при неизменной мощности двигателя со снижением его рабочего напряжения растет величина номинального тока якоря. Такое значение тока может более, чем в 3-10 раз превосхорийного режима и на Вх. 3 при нажатой кнопке «Пуск присутствует сигнал высокого логического уровня), на выходе логического элемента 16 появляется сигнал низкого логического уровня, который закрывает силовой транзисторный ключ 5. При закрывании силового транзисторного ключа 5 якорная обмотка электродвигателя 2 обесточивается и скорость подачи снижается. Следовательно, напряжение на выходе

датчика 13 скорости уменьшается, на выходе порогового элемента 15 появляется сигнал

высокого логического уровня, который через логический элемент 16 включает силовой транзисторный ключ 5.

В аварийном режиме самым распространенным является включение электродвигателя 2, которое происходит при каждом нажатии кнопки «Пуск.

Механизм возникновения и актуальность

5

0

ленного включением электродвигателя, объясняется тем, что существует широкая номенклатура электродвигателей с рабочим напряжением 24-27 В; напряжение на дуге в зависимости от режима сварки колеблется от 18 до 35 В и, применяя электродвигатель с более высоким рабочим напряжением, надо брать его с завышенной мощностью, а применяя, к примеру, электродвигатель с рабочим напряжением 12В, повышаются требования к силовому транзисторному ключу, так как при неизменной мощности двигателя со снижением его рабочего напряжения растет величина номинального тока якоря. Такое значение тока может более, чем в 3-10 раз превосхо

Изобретение относится к устройствам для полуавтоматической дуговой и ванной сварки и может быть использовано в оборудовании для шланговой подачи электродной проволоки. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет обеспечения токоограничения силового транзисторного ключа и электродвигателя. Устройство содержит механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем, подключенным к источнику питания сварочной дуги. Полевой транзистор соединен последовательно с силовым транзисторным ключом, управляющий вход которого соединен с выходом системы управления. Выходные клеммы интегрирующего звена соединены с входами порогового устройства, а входные - со стоком и истоком полевого транзистора. Формирователь задержки включен между входом системы управления и выходом порогового устройства. Между затвором и истоком полевого транзистора включен источник смещающего напряжения. Надежная работа силового транзисторного ключа обеспечивается ограничением его тока на уровне не более максимально допустимого. 5 ил.

росги в момент включения электродвигателя Зс дить максимально допустимые значения то2, равно нулю) и Вх. 2 (отсутствие аварийного режима характеризуется высоким логическим уровнем на выходе формирователя 9 задержки) в момент включения присутствуют тоже сигналы высокого логическа коллектора современных транзисторов. В устройстве надежная работа силового транзисторного ключа 5 обеспечивается ограничения его тока, так как превышение тока через него - самая распространенная

уровня, то на выходе логического 40 причина выхода ключа из строя, на уровне

элемента 16 появляется сигнал высокого логического уровня, который открывает силовой транзисторный ключ 5. При этом электродвигатель 2 начинает работать и прине более максимально допустимого. Включенный последовательно с силовым транзисторным ключом 5 полевой транзистор 4 в отсутствие аварийных режимов полностью

водит в действие механизм подачи элек- .,. открыт, падение напряжения на нем от протродной проволоки 1.

Стабилизация скорости подачи, которая необходима для качественного сварного соединения, осуществляется с помощью обратной связи по скорости следуютекающего рабочего тока составляет единицы вольт. При возникновении аварийного режима ток электродвигателя 2 увеличивается и при достижении уровня /нам стока полевой транзистор 4 переходит

щим образом. . При достижении значения 50 в режим насыщения, т.е. начинает закрываться. Значение тока, при котором происходит токоограничение, выбирается равным начальному току стока - для выходного напряжения источника 10 смещающего напряжения, равного нулю. Изменяя его выходнапряжения, снимаемого с потенциометра 14 регулировки скорости (пропорционального напряжению с выхода датчика 13 скорости), величины напряжения источника 12 опорного напряжения, на Вх. 1 логичесваться. Значение тока, при котором происходит токоограничение, выбирается равным начальному току стока - для выходного напряжения источника 10 смещающего напряжения, равного нулю. Изменяя его выходкого элемента 16 появляется сигнал низ-55 ное напряжение, можно задавать различкого логического уровня. При этом, со-ные значения тока ограничения. Таким

гласно таблице истинности для логическогообразом, обеспечивается надежность работы

элемента ЗИ (на Вх. 2 в отсутствие ава-силового транзисторного ключа 5. Но тека коллектора современных транзисторов. В устройстве надежная работа силового транзисторного ключа 5 обеспечивается ограничения его тока, так как превышение тока через него - самая распространенная

причина выхода ключа из строя, на уровне

причина выхода ключа из строя, на уровне

не более максимально допустимого. Включенный последовательно с силовым транзисторным ключом 5 полевой транзистор 4 в отсутствие аварийных режимов полностью

текающего рабочего тока составляет единицы вольт. При возникновении аварийного режима ток электродвигателя 2 увеличивается и при достижении уровня /нам стока полевой транзистор 4 переходит

в режим насыщения, т.е. начинает закрываться. Значение тока, при котором происходит токоограничение, выбирается равным начальному току стока - для выходного напряжения источника 10 смещающего напряжения, равного нулю. Изменяя его выход ное напряжение, можно задавать различперь возникает проблема надежной работы полевого транзистора 4. Так как в аварийном режиме полевой транзистор 4 находится в активном режиме, то на его стоке выделяется значительная мощность и время пребывания его в этом режиме ничем не ограничивается.

Из графика максимально допустимой импульсной мощности, рассеиваемой стоком полевого транзистора 4, от длительности

мам (фиг. 5). Полагают выходное напряжение источника смещающего напряжения равным нулю, т.е. . До момента времени начала аварийного режима t, ток в 5 якорной цепи электродвигателя 2 не превышает номинальный. В момент t значение тока превышает /««.сто, полевой транзистор 4 входит в насыщение и падение напряжения на нем UCu резко возрастает (фиг. 5а). Интегрирующее звено 7 интеимпульса (фиг. 3), следует, что если измерять 10 грирует Ucu. В момент времени /2 выход- импульсную мощность, рассеиваемую сто- ное напряжение интегрирующего звена 7 ком, и в соответствии с графиком через становится равным величине напряжения определенное время выключать полевой трав- Ј/„ор порогового устройства 8 и на его выходе зистор 4, то можно обеспечить надежность появляется сигнал низкого логического уров- его работы. Из зависимости Ucu от let (при ня, который поступает на вход формирова- Uw const) полевого транзистора видно, теля 9 задержки. При этом последний что в режиме насыщения hr.const, а, так вырабатывает фиксированной длительности как PctoK -Itt XUcu, гд.е const, то, следо- импульс Лп,../6-/2 низкого логического вательно, мощность, рассеиваемая на стоке, уровня, который вырабатывает сигнал запре- пропорциональна напряжению сток-исток по- та работы силового транзисторного ключа левого транзистора (фиг. 4). Таким об- 20 5 и через время выключения силовой трап- разом, измеряя в аварийном режиме на- зисторный ключ 5 выключается, ток через пряжение сток-исток, и в зависимости от полевой транзистор перестает протекать, его величины (в соответствии с графиком напряжение Ucu становится равным нулю на фиг. 3), формируя допустимую времен- и на выходе интегрирующего звена 7 начи- ную задержку выключения полевого тран- 25 нает уменьшаться. При уменьшении выход- зистора 4, можно добиться того, чтобы ного напряжения интегрирующего звена 7 полевой транзистор 4 не выходил из строя до уровня (Упор в момент времени t± поро- из-за превышения максимально допустимой говое устройство 8 вырабатывает сигнал импульсной мощности (фиг. 3). Причем высокого логического уровня. Так как им- проще всего выключить полевой тран- пульс низкого логического уровня выход- зистор 4 с помощью силового транзистор- 30 ного напряжения формирователя 9 задержки ного ключа 5. Но при выключении пос- в момент г4 еще не закончился, то силовой транзисторный ключ 5 не может включиться.

По окончании выходного импульса формирователя 9 задержки в момент времени транзисторный ключ снова включается и, 35 /в снимается запрет на работу силового если причина возникновения аварийного транзисторного ключа 5 и он включается.

Появляется напряжение на якорной обмотке электродвигателя 2. Начинается подача электродной проволоки. При возникновении

леднего напряжение сток-исток становится равным нулю, и на выходе порогового устройства 8 появляется высокий логический уровень, следовательно, силовой

режима еще не исчезла, то происходит повторное токоограничение. Каждое отдельно взятое аварийное выключение не

может вывести из строя полевой тран-вторично аварийного режима все повторязистор 4. Но, если они следуют одно за дру- 40 ется аналогично, гим, то полевой транзистор 4 может выйти

из строя по причине превышения мак-По сравнению с известным введение тосимально допустимой постоянной мощ- неограниченна в цепь электродвигателя обес- ности рассеивания стока, так как при печивает повышение надежности работы сва- каждом аварийном выключении выде- 45 рОчного полуавтомата за счет предотвра- щения выхода из строя силового транзисторного ключа и электродвигателя при аварийных режимах.

ляется некоторая мощность на стоке полевого транзистора. Поэтому, формируя определенной величины задержку отпирания

СИЛОВОГО ТраНЗИСТОрНОГО КЛЮЧа Задержки стока

(фиг. 5) - максимально возможную паузу между двумя послеаварийными выключениями, которая выбирается из условия не превышения максимально допустимой мощности рассеивания стока полевого транзистора 4, можно добиться того, чтобы полевой транзистор 4 не выходил из строя по постоянной мощности, т.е. добиться надежной работы устройства для дуговой полуавтоматической сварки.

Рассматривают работу устройства в аварийном режиме по временным диаграм50

55

Формула изобретения

Устройство для дуговой полуавтоматической сварки, содержащее механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем, подключенным к источнику питания сварочной дуги через последовательно соединенные датчик аварийного режима и силовой транзисторный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом системы управления, и пороговое устройство, отличающееся тем, что, с целью повышемам (фиг. 5). Полагают выходное напряжение источника смещающего напряжения равным нулю, т.е. . До момента времени начала аварийного режима t, ток в якорной цепи электродвигателя 2 не превышает номинальный. В момент t значение тока превышает /««.сто, полевой транзистор 4 входит в насыщение и падение напряжения на нем UCu резко возрастает (фиг. 5а). Интегрирующее звено 7 интегрирует Ucu. В момент времени /2 выход- ное напряжение интегрирующего звена 7 становится равным величине напряжения Ј/„ор порогового устройства 8 и на его выходе появляется сигнал низкого логического уров- ня, который поступает на вход формирова- теля 9 задержки. При этом последний вырабатывает фиксированной длительности импульс Лп,../6-/2 низкого логического уровня, который вырабатывает сигнал запре- та работы силового транзисторного ключа 5 и через время выключения силовой трап- зисторный ключ 5 выключается, ток через полевой транзистор перестает протекать, напряжение Ucu становится равным нулю и на выходе интегрирующего звена 7 начи- нает уменьшаться. При уменьшении выход- ного напряжения интегрирующего звена 7 до уровня (Упор в момент времени t± поро- говое устройство 8 вырабатывает сигнал высокого логического уровня. Так как им- пульс низкого логического уровня выход- ного напряжения формирователя 9 задержки в момент г4 еще не закончился, то силовой транзисторный ключ 5 не может включиться.

Формула изобретения

Устройство для дуговой полуавтоматической сварки, содержащее механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем, подключенным к источнику питания сварочной дуги через последовательно соединенные датчик аварийного режима и силовой транзисторный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом системы управления, и пороговое устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен интегрирующим звеном, выходные клеммы которого соединены с входом порогового устройства, управляемым источником смещающего напряжения и формирователем задержки отпирания силового транзисторного ключа, включенным между выходом пороФиг.1

гового устройства и входом системы управления, а датчик аварийного режима выполнен на полевом транзисторе, сток и исток которого соединен с входными клеммами интегрирующего звена, а между его затвором и истоком включен управляемый источник смещающего напряжения.

Фиг.1

Ропака

Т

5 10

Знач. cm.

II

WO 300 WOO t,w

Фиг.з

ФагЛ

им

Фиг.5