УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВАРОЧНОЙУСТАНОВКИ Советский патент 1972 года по МПК G06G7/62 

Изобретение относится к области электромоделироваиия.

При сварке плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка на источник питания действуют три типа возмущений по напряжению дуги: ступенчатые (при начальном возбуждении дуги и переносе хапель электродного металла), скоростные (при растягивании или блуждании дуги в процессе начального и повторного возбуждения дуги) и гармонические (перемещение активных пятен дугового разряда).

Эти возмущения вызывают переходные процессы в источнике, от характера протекания которых во многом зависит качество сварки.

В связи с нерегулярностью процесса и невозможностью повторения опытов при сварке, динамические свойства источников обычно определяют имитацией тех или иных возмущений, действующих на источник в процессе сварки, при помощи электротехнических средств.

Известно устройство для моделирования электромеханической установки, включающее исследуемый объект и нагрузку. Однако это устройство непригодно для моделирования сварочной установки при ступенчатых возмущениях по напряжению дуги, так как оно не сод ержит. необходимых коммутирующих

устройств, а схема замещения нагрузки в нем составлена из линейных сопротивлений, тогда как дуга является нелинейным элементом. Известно также устройство для имитации

гармонических возмущений по напрян енню дуги, в котором нагрузка-д}та моделируется соединенными последовательно вторич юй обмоткой специального трансформатора и батареей аккумуляторов. Однако такая схема

замещения не позволяет имитировать ступенчатые возмущения по напряжению дуги.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в ней схема замещения нагрузки-дуги составлена из двух параллельных цепей, каждая из которых имеет последовательно соединенные силовой управляемый вентиль-тиристор, регулируемое сопротивление и источник постоянного тока, параллельно которым подключен силовой тирвстор. Емкость выключения к зажимам силовых тиристоров подключается через тиристор управления, продолжительность управляющего сигнала которого устанавливается меньще времени достижения током источника питания своего нулевого значения. Это обеспечивает отключение конденсаторов от цепи при переходе тока через нуль для исключения возникновения режима затухающих колебаний.

имитировать все виды ступенчатых возмущений по налряжению дуги, характерных для процесса сварки, а также процесс сварки в целом.

Надежность начального и повторного возбуждения дуги, разбрызгивание электродного металла при сварке во многом за(висят от величины динамического пика тока короткого замыкания и минимального напряжения при обрыве короткозамкнутой цепи источника питания. При ступенчатых возмущениях по напряжению дуги величины динамического пика тока и мини.мального напряжения определяются но переходным характеристикам источника питаиия.

Следовательно, параметры переходных характеристик источника питания могут служить критерием динамических свойств этого источника при ступенчатых воэмущеииях по напряжению дуги, свойственных процессу сварки.

Схема лредложенаого устройства представлена на чертеже.

Оно включает источник питания ИП, силовые тиристоры Г| - Гз, источники постоянного тока ИБ, HBz, регулируемые резисторы , , конденсаторы С выключения силовых тиристоров; тиристор управления T, б.ток управления БУ, шунт Ш и шлейфовый ОСциллограф ШО.

В исходном иоложении, когда устройство подготовлено к работе, заряжены конденсаторы выключения С, все тиристоры находятся в выключенном состоянии и источник питания ИП работает в режиме холостого хода. Подачей управляющего сигнала с блока управления БУ включается тиристор Г и замыкает накоротко цепь источника иитаиия ИП, имитируя ступенчатое возмущение «Холостой ход - короткое замыкание.

При подаче управляющего сигнала на тиристор управления T к зажимам силового тиристора TI подключается конденсатор выключения С. Тиристор TI выключается, имитируя ступенчатое возмущение «Короткое замыкаиие - холостой ход.

Регулируя продолжительность промежутка между управляющими сигналами тиристоров TI и T можно разрывать короткозамкнутую цепь источника питаиия Я/7 с любой точки кривой переходного процесса, имитируя тем самым ступенчатые возмущения «Холостой ход- пезакоичениое короткое замыкание- холостой ход. Это позволяет определять усл.овия начального возбуждения дуги при отрыве электрода от изделия в различных стадиях переходного процесса.

Для моделирования ступенчатых возмущений «Рабочий р-ежим - короткое замыкание - рабочий режим подачей управляющего сигнала с блока управления БУ включается тиристор Т2 и источник питания ИП нагрул ается регулируемым резистором R и источником постоянного тока ЯБь Затем подачей управляющего сигнала с блока управления БУ включается тиристор TI, замыкая коротко цепь источника питания ИП и имитируя ступенчатое возмущение «Рабочий режим - короткое замыкание. При этом силовой тиристор Г; запирает ток источника постоянного тока Я5,, обеспечивая тем самым получение режима короткого замыкания только исследуемого объекта.

Переход с короткого замыкания в рабочий режим осуществляется выключением тиристора TI при помощи конденсаторов выключения, подключаемых к тиристору Т подачей управляющего сигнала на тиристор T. Процесс свар-ки с короткими замыкания.ми моделируется включением тиристора Т, затем - тиристора TI, который через промежуток времени, равиый продолжительности короткого замыкания дугового промежутка каплей расплавленного металла, выключается подачей управляющего сигнала на тиристор T. Одновременно с этим подачей управляющего сигнала включается тиристор Т-. Получают модель цепи сварки при переходе в сварочную ванну капли электродного металла, который характеризуется наличием ступенчатых возмущений «Рабочий режим - незаконченное короткое замыкание - рабочий режим.

При сварке плавящимся электродом с короткими замыканиями в первый момент после обрыва капли величина напряжения дуги, как правило, отличается от напряжения в мо.мент, предшествующий короткому замыканию. Поэтому для моделирования процесса сварки с различными значениями напряжений дуги непосредственно перед коротким замыканием и после короткого замыкания, схема замещения дуги составлена из двух параллельных цепей, содержащих силовые тиристоры Гг и Гз, источники постоянного тока Яй, и НБ и регулируемые резисторы R и 2Величина напряжения дуги непосредственно перед коротким замыкание.м устанавливается соответствующим подбором иапряжения источника постоянного тока ИБ, а после короткого замыкания подбором на-пряжения источника постоянного тока ИВ.

При это.м процесс сварки моделируется следующим образом. Управляющим сигналом с блока управления БУ включается тиристор TZ, затем тиристор TI, который через время, равное продолжительности короткого замыкания дугового промеж тка каплей расплавленного металла, выключается лодачей сигнала на тиристор Т. Одновременно с выключением тиристора TI включается тиристор Гз. При этом получают .модель цепи оварки при различных напряжениях до замыкания каплей дугового промежутка и после обрыва капли. В дальнейшем описанный цикл повторяется. ристоров TI, TZ конденсаторы выключения заряжаются непрерывно от постороннего источника, а постоянная времени цепи заряда выбирается в 3-5 раз меньше продолжительности промежутка между двумя короткими замыкания-ми, чтобы за этот промежуток времени конденсаторы успевалн заряжаться до полного напряжения. Регулируемые резисторы , R в схеме замещения дуги позволяют моделировать дугу с возрастающими статически-ми характеристиками. Моделирование сварочной цепи в процессе сварки позволяет определить ряд показателей качества переходных процессов, таких как величина тока в момент обрыва - макс, средняя скорость нарастания тока короткого замыкания F. Для моделирования ступенчатые возмущения. «Рабочий режим - незаконченное короткое замыкание - холостой ход включается тиристор TZ, подключая нагрузку к зажимам источника питания ИП. Затем включается тн: ристор TI. Источник питания ИП переходит с рабочего режима в режим короткого замыкания. Через 0,015 сек с момента включения тиристора TI подается управляющий сигнал на тиристор Т. Тиристор Т включается и подключает на зажимы тиристора TI конденсатор выключения, который выключает тиристор TI, и источник питания ИП переходит с режима короткого замыкания в режим холостого хода. Таким образом, предложенное устройство позволяет имитировать все виды ступенчатых возмущений по напряжению дуги. Применение тиристора Т для подключения к силовым тиристорам конденсатора выключения с управляющим сигналом, имеющим продолжительность меньше, чем время достижения током источника питания ИП своего нулевого значения, обеспечивает отключение цепи с конденсатором от источника при переходе тока через нуль, что позволяет избежать возникновения режима затухающих колебаний. Переходные характеристики и другие показатели качества переходных процессов исследуемого источника питания ИП определяются из осциллограммы кривых тока и напряжения источника питания ИП, получаемых шлейфовым осциллографом ШО при имитируемых ступенчатых возмущениях. Предмет и з о б JD е т е и и я Устройство для моделирования сварочной установки, содержащее блок моделирования нагрузки, тиристоры, источники постоянного тока и конденсаторы, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в нем блок нагрузки выполнен в виде двух цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных силового тиристора, регулируемого резистора и источника постоянного тока, параллельно которым подключен тиристор управления, соединенный с конденсатором выключения.

1 4 с у.

Т

т.

:ъ,

5,

.ИБ2

X/