Устройство для управления сварочным преобразователем Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления сварочными преобразователями постоянного тока с импульсной модуляци ей при питании их от рудничной контактной сети постоянного тока и свар ке на переменном токе через разделительный трансформатор. Известны устройства для управлени преобразователями постоянного тока в переменный ГООбщим недостатком указанных устройств является влияние в процессе работы коэффициента мощности на эффективность передачи электрической энергии, что особенно существенно при работе с большими токами нагрузки (до 500 А) и низким уровнем напряжения (в пределах В), что характерно для сварочных преобразова телей, питающих сварочную переменным током. Кроме того, синусоидальный закон изменения питающего напряжения приводит к пульсациям дуги и вытекающему отсюда неудовлетворительному качеству, сварки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления автономным инвертором напряжения с прямоугольноступенчатой формой выходного напряжения, регулируемого широтным способом, содержащее задающий генератор, ; подключенный к генератору динейно изменяющегося напряжения, и источник управляющего сигнала, подключенный через сумматор. и нуль-орган к распределителю импульсов, которое дЬполнительно снабжено ключами и усилителями с фиксированными коэффициентами передачи, npi этом число их соответствует количеству уровней в .юлуволне выходного напряжения инЬер тора, а также фильтром низких канонических гармоник выходного напряжений инвертора, причем входы усилителей подключены к выходу указанного фильтра через соответствующие ключи.

управляющие цепи которых связаны с распределителем импульсов, а выход указанных усилителей связан с входом сумматора 12. .

HeдocтaтJ pм известного устройства является неизменность формирования выходного напряжения при различном характере коэффициента мощности нагрузки и, как следствие, низкое значение энергетических показателей сварочного преобразователя, питающего дугу переменным током. Исходя из принципа работы и существующих требований, предъявляемых к сварочным источникам переменного тока, зажигание дуги облегчается при значительном сдвиге фаз между напряжением и током, причем сдвиг фаз должен быть таким, чтобы в момент появления сварочного тока в сети (при ее замыкании) напряжение преобразователя (мгновенное значение) было достаточным для возбуждения дуги. Для непрерывного горения дуги переменного тока в сварочной цепи должна быть индуктивность, обеспечивающая угол сдвига фаз, при котором cosf О,35-0,5 Следовательно, при этом энергетические показатели сварочного

.,, , г ,

преобразователя ухудшаются на 6555%. .

Цель изобретения - улучшение энёр гетических показателей.преобразователя и его надежности.

Поставленная цель достигается тем что устройство для управления сварочным преобразователем, содержащее задающий генератор, подключенный к генератору пилообразного напряжения, распределитель импульсов, выходы которого подключены к входам п основных усилительных ключей, число которых соответствует количеству ступеней в полуволне выходного напряжет ния преобразователя, сумматор, выходные усилители и нуль-орган, снабжен формирователем импульсов, триггеррм знака, п дополнительными усили тельными ключами, двумя диодами четырьмя усилител ми, триггером, тремя элементами совпадения, вторым нульорганом, датчиком тока и датчиком напряжения, причем выход генератора пилообразного напряжения через формирователь импульсов подключен ко входу распределителя импульсов, выходы которого подключены ко входам дополнительных усилительных ключей, входу триггера знака и первым входам сумматора, выходы основных и дополнительных ключей через соответствующие диоды подключены к выходу генератора пилообразного напряжения и ко входу 5 соответствующих выходных усилителей, выходы триггера знака соединены со вторыми входами сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выходы - со входами соответствующих выходных усилителей, выход датчика тока через первый нуль-орган соединен со входом первого усилителя и первым входом первого элемента совпадения, второй

5 вход которого через второй нуль-орган соединен с выходом датчика напряжения, выход первого элемента совпадения через второй усилитель и выход первого усилителя подключен соответственно к первым входам второго и третьего элементов совпадения, вторые входы которых соединены с выхо- , дом задающего генератора, выходы указанных элементов совпадения соединены

5 со входами триггера, первый и второй выходы которого через третий и четвертый усилители подключены к выходам дополнительных и основных усилительных ключей соответственно.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит задаюи й генератор 1, генератор 2 пилообразного напряжения, формирователь 3 импульсов, распределитель импульсов, триггер 5 знака, основные 6 и дополнительные 7 усилительные ключи, диоды 8 и 9, выходные усилители 10с оптронными тиристорами 11, сумматор 12, усилители 13-16, триггер 17, элементы 18-20 совпадения, нуль-органы 21 и 22, датчик 23 тока и датчик 24 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 генерирует импульсы определенной частоты, кратной числу ступеней в полуволне выходного напряжения преобразователя. Импульсы с генератора 1 поступают на генератор 2. Сигнал с выхода генератора 2 поступает через разделительные диоды 8 и 9 на выход основных и дополнительных ключей 6 и 7 и на вход формирователя 3, где происходит формирование сигнала по амплитуде и длительности. Сигнал с формирователя 3 поступает на вход распределителя , число триггеров которого соответствует числу ступеней в полуволне выходного напряжения преобразователя, причем выход последнего триггера распределителя k подключен на счетный вход триггера 5. осуществляющего формирование при первом поступившем импульсе положительной полуволны выходного напряжения, а следу щем - отрицательной. Одновременно сигнал с последнего триггера распределителя поступает на вход одного из усилительных ключей 6 и определяет минимальную длительность ступеней полуволны выходного напряж ния, соответствующему значению мини мально допустимого напряжения преобразователя (12 В) в режиме холост го хода. Сигнал с выхода триггера 5 поступает на один с входов сумматора 12, выходы которого через усилитель 10 с оптронами 11 связаны-с ти ристорами преобразователя и осущест ляют управление элементами, формиру щими знак полуволны выходного напряжения . Выходные сигналы распределителя поступают на входы ключей 6 и 7. пр чем коэффициент передачи указанных ключей определяет длительность ступеней , формирующих полуволну выходного напряжения преобразователя, при этом передним и задним фронтами осуществляется включение соответствующих тиристоров. Программа настройки коэффициента преобразователя передачи основнцх усилительных ключей 6 соответствует низкому и режиму повышенной вoзбyдимoctи дуги, а программа наст ройки дополнительных усилительных ключей 7 о пределяет работу преобраз вателя с улучшенными энергетическим показателями и ограничением пульсации дуги. Причем переключение программ усилительных ключей происходи при наличии сигналов с датчиков тока 23 и напряжения 2, выполняющих совместно функции датчика замыкания сварочной цепи и датчика cosf. Указанное переключение происходи следующим образом. При замыкании сварочной цепи в момент наличия напряжения начинает протекать ток, приводящий к появлению на выходе датчика 23 тока импул са, который включает нуль-сфган 21, на выходе которого появляется сигнал, поступающий на выходы усилителя ТЗ и элемента 20. Сигнал с усили теля 13 поступает на сумматор 12, разрешает формирование полуволны выходного напряжения преобразователя и перевести его с режима холостого хода в режим сварки. Триггер 17 при этом находится в одном из своих устойчивых состояний, соответствующего режиму повышенной возбудимости дуги. Сигнал с триггера 17 через усилитель 1б поступает на диод 9, блокируя тем самым подклк)чение дополнительных усилительных ключей 7. С возбуждением дуги и появлением на выходе преобразователя переменного напряжения, срабатывает датчик 2 напряжения. Сигнал с датчика 2j через нуль-орган 22, элемент 20 совпадения , на другой выход которого подан сигнал с элемента 21, промежуточный усилитель Ц и элемент 19 совпадения поступает в момент наличия токового импульса на вход триггера 17, последний переключается во второе устойчивое состояние и его выходной импульс через промежуточный усилитель 15 блокирует (запирает) диод 8 и основные усилительные ключи 6, осуществляя переключение преобразователя на программу, определяемую коэффициентами передачи.усилительных ключей 7. При этом преобразователь за счет смещения основной гармоники тока в сторону напряжения, достигаемого изменением порядка следования ступеней напряжения, работает с улучшенными энергетическими, показателями. Кроме того, вносимое искажение формы выходного напряжения преобразователя форсирует переход его через ноль и исключает (ограничивает) пульсации дуги, что способствует улучшению качества сварки. При разрыве сварочной цепи пропадает сигнал с датчика 23 В результате запрещается формирование полуволны напряжения преобразователя. Одновременно через элементы 23i 21 и 20 подготавливается переход на режим повьяиенной возбудимости дуги. С поступлением тактового импульса от генератора 1 на элемент 18 три тер. 17 переходит в исходное состояние и блокирует диод 9. При этом преобразователь работает в режиме холостого хода, а устройство управления готово к последующей работе.

Переход с режима . повышенной возбудимости дуги на режим повышенных энергетических показателей осуществляется за счет дополнительных элементов устройства и их взаимосвязи в моменты между ступенями напряжения. Последнее позволяет исключить сбои в работе преобразователей, так как все переключения производятся в межкоммутационную паузу.

Формула изобретения

Устройство для управления сваромным преобразователем, содержащее задающий генератор, подключенный к генератору пилообразного напряжения, распределитель импульсов, выходы которого подключены к входам И основных усилительных ключей, число которых соответствует количеству ступене в полуволне выходного напряжения преобразователя, сумматор, выходные усилители и нуль-орган, о т л и чающееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей прео азователя и повышения надежности, оно снабжено формирователем импульсов, триггером знака, Ю дополнительными усилительными ключ1ми, двумя диодами, четырьмя усилителями, триггером, тремя элементами совпадения, вторым нуль-органом, датчиком тока и датчиком напряжения, причем выход генератора пилообразного напряжения через формирователь импульсов подключен ко входу распределителя импульсов, выходы которого

подключены ко входам дополнительных усилительных ключей, входу триггера знака и первым входам сумматора, выходы основных и дополнительных усилительных ключей через соответствующие диоды подключены к выходу генератора пилообразного напряжения и ко входу соответствующих выходных усилителей, выходы Триггера знака соединены со вторыми входами сумматора, третий вход которого соединен с выходом пер0ОГО усилителя, а выходы - со входами соответствующих выходных усилителей , выход датчика тока через первый нуль-орган соединен со входом первого усилителя и первым входом первого элемента совпадения, второй вход которого через второй нуль-орган соединен с выходом датчика напряжения, выход первого элемента совпадения через второй усилитель и выход первого усилителя подключен соответственно к первым входам второго и третьего элементов совпадения, вторые входы которых соединены с выходом задающего генератора, выходы указанных элементов совпадения подключены ко входам триггера, первый и-второй выходы которого через третий и четвертый усилители подключены к выходам дополнительных и основных усилительных ключей соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР If 576651, кл. Н 02 Р 13/16.

2.Авторское свидетельство СССР № 576653, кл. Н 02 Р 13/16.

Xtffim Mwem -ж 9«1Ч1в