Способ управления сварочным током при контактной точечной сварке на однофазных машинах Советский патент 1990 года по МПК B23K11/24 

Изобретение относится к области сварки, в частности к мащинам для контактной сварки на переменном токе.

Цель изобретения - повышение качества сварки путем компенсации возмущающих факторов в сварочной цепи.

На фиг. 1 показана эквивалентная с.хема сварочной цепи при сварке в эталонных условиях (при отсутствии возмущений); на фиг. 2 - эквивалентная схема сварочной цепи при сварке с внесением магнитных масс в сварочный контур; на фиг. 3 - эквивалентная схема сварочной цепи при одновременном изменении активного сопротивления (шунтирование, износ электрода) и реактивного сопротивления (внесение магнитных масс) контура; на фиг. 4 - блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Сущность способа заключается в следующем.

Величина сварочного тока - один из важнейщих параметров сварочного процесса. При этом под сварочным током понимают действующее значение тока, протекающего во вторичном контуре машины, который не обязате тьно соответствует току в зоне сварки. Главная задача системы управления сварочным током заключается в изменении угла включения тиристоров таким образом, чтобы величина сварочного тока через зону сварки соответствовала бы заданному значению величины нагрева, которое определяется как отношение заданного сварочного тока к полнофазному току па данной нагрузке:

/„

С5

Oi 4 ГО

ио

/

(1)

где 4 - действующее значение сварочного

тока;

Uc - напряжение сети; Z - полное сопротивление вторичного

контура;

К - коэффициент трансформации. Стабилизация величины тока происходит установкой угла включения тиристоров в соответствии с формулой

fnift е

V

где boVi Ь - параметры регулировочной характеристики машины, определяемые по величине углов вклюа-t/..6,

--f,C2

Для расчета активных сопротивлений детали и шунтирующей точки использовали формулы, предложенные А. С. Гельманом а для расчета индуктивности детали из J. магнитного материала - формулу К. А. Ко- чергина. Для сравнения приведены значения токов, получающихся без компенсации возмущеий.

Реализация предлагаемого способа возможна с помощью устройства, основанного 10 на микроэвм, которое осуществляет стабилизацию сварочного тока при колебаниях сетевого напряжения с измерением cosff.

Основу устройства (фиг. 4) составляет микроэвм 1, на счетный вход которой через

......, iiv I4ll., J 1 , DiXklirW i., л ij ЛС1 1 1ПГИГ1 ОЛиД гири и 4CUC3

чения и проводимости свароч- .|g ключ 2 с генератора 3 поступают импуль- ного контура.сы за время, определяемое блоком 4 изПервоначально проводят сварку при эта-мерения угла проводимости тиристоров, который открывает ключ 2, пока тиристоры находятся в проводящем состоянии. В результате на счетный выход микроЭВМ в

лонных условиях, при которой определяют и фиксируют требуемое значение нагрева

NS и )фициента мощности системы на -.7 -.. осклид MHI PUJDJVI в

эталонной нагрузке costp, затем при сварке 20 каждом полупериоде поступает число импуль деталей в условиях возмущений задают вели-сов, пропорциональное углу проводимости

тиристоров. На аналоговый вход микроЭВМ блока 5 преобразования поступает напряже- (2). пропорциональное действующему знаf - - -vi j ij/iy uvy jiriy П ri n J Qf

чину нагрева исходя из формулы

.. а

чению напряжения сети.

Значения Л/j и сохфр в соответствии со схемой на фиг. 1 определяются так:

N -/з-/(У(,)Ч(ш-,Г

СО5ф5

«С

J

(3)

yчaeм, что

vr K+4f4-V-)

Затем в реальных условиях определяют требуемую величину нагрева по формуле (2). В случае внесения магнитных масс в ко.ч- тур (фиг. 2) величина действующего значения тока останется заданной - /з.

В случае комбинированного воздействия возмущений шунтирования, износа электрода и внесенных магнитных масс (фиг. 3) доля тока, протекающего через деталь (),

R-b±Rg

+/&+7&-wi Учитывая, что Кь, по

для зависимости (2)

качестве примера рассмотрим случаи износа электрода, шунтирования и влияния внесения реактивности в контур при сварке малоуглеродистой стали толщиной 1 + 1. При этом принимались следующие параметры возмущения: для шунтирования - шунтирующая точка расположена на расстоянии, равном пяти диаметрам электрода; для износа электрода - электрод износится с 5 мм до 6 мм в диаметре контактного пятна; для внесения магнитных масс - размер свариваемых листов 0,4X0,4 м. Результаты расчета приведены в таблице

Для расчета активных сопротивлений детали и шунтирующей точки использовали формулы, предложенные А. С. Гельманом, а для расчета индуктивности детали из магнитного материала - формулу К. А. Ко- чергина. Для сравнения приведены значения токов, получающихся без компенсации возмущеий.

Реализация предлагаемого способа возможна с помощью устройства, основанного на микроэвм, которое осуществляет стабилизацию сварочного тока при колебаниях сетевого напряжения с измерением cosff.

Основу устройства (фиг. 4) составляет микроэвм 1, на счетный вход которой через

i., л ij ЛС1 1 1ПГИГ1 ОЛиД гири и 4CUC3

ключ 2 с генератора 3 поступают импуль- сы за время, определяемое блоком 4 изторый открывает ключ 2, пока тиристоры находятся в проводящем состоянии. В результате на счетный выход микроЭВМ в

-.7 -.. осклид MHI PUJDJVI в

каждом полупериоде поступает число импуль сов, пропорциональное углу проводимости

тиристоров. На аналоговый вход микроЭВМ блока 5 преобразования поступает напряже- ие. пропорциональное действующему зна

чению напряжения сети.

Управление сварочным током осуществляется с помощью счетного выхода, который включает тиристорный контактор 6 в момент времени, определяе.мый требуемым углом включения и отсчитываемый от момента перехода сетевой синусоиды через нуль. Этот момент выделяется блоком 7 cei-евой синхронизации. С пульта 8 управления и индикации в микроЭВМ вводят ся параметры сварочного процесса и индицируется измеренное значение |;:о.9ф.

Устройство работает следующим образом. При сварке в эталонных условиях в первом периоде сетевого напряжения изменяется угол проводимости тиристоров л, по. которому по формуле

С0. Ci,.

определяется cosff. Это значение фиксируется в памяти микроэвм к индицируется

на пульте 8. Кроме того, эта величина может быть просто занесена с пульта, если была измерена ранее. При сварке в условиях возмущений, также в первом полупериоде сетевого напряжения, осуществляется определение угла К, по которому и

по заданной с пульта ве.лччина нагрева Л/з корректируется величина нагрева N по формуле (2). Затем осуществляется управление сварочным током с помощью изменения угла включения а.

55

Формула изобретения

Способ управления сварочным током при контактной точечной сварке на однофазных

машинах, заключающийся в бпределении угла включения тиристоров сварочной машины в зависимости от полученного значения величины нагрева Л , учитываюш,ей эффективное значение тока сварки, комплексное сопротивление сварочного контура и напряжение сети, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем компенсации возмущающих факторов в сварочной цепи, в. каждый момент времени определяют

коэффициент мощности coscp, а значение величины нагрева рассчитывают по формуле

,2, coif

где Л и со5ф, - величина нагрева и коэффициент мощности системы, определяемые при сварке в условиях отсутствия возмуща ющих факторов.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к сварочной технике, и может быть использовано в аппаратуре управления контактной сваркой. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений. Сначала проводят эталонную сварку при отсутствии возмущающих факторов. В каждый момент времени определяют COSφ, а корректировка величины нагрева N осуществляется по формуле N=N_эСОSφ_э/COSφ, где N_э - заданная величина нагрева для эталонной детали, определенная заранее без учета возмущающих факторов

COSφ_э, COSφ - коэффициенты мощности для эталонной детали и реального процесса соответственно. Это позволяет компенсировать возмущающие факторы в сварочной цепи. 4 ил.

Фиг. 7

,

Фиг. 2

Н

Фаг.5

2

в

(Риг.4