Устройство для управления тиристорным преобразователем Советский патент 1983 года по МПК B23K9/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ Изобретение относится к сварочному произвоцству, в частности к устройствам пля управления тиристорными преобразова телями, в которых должны собгаодаться условия техники безопасности при производстве сварочных работ. По основному авт. св. № 747646 известно устройство для управления тиристорными преобразователями, содержащее блок обратной связи, формирователь импульсов, релейный элемент, источник напряжения задания и блок сравнения, выход которого соединен со входом релей ного элемента, один вз входов блока сравнения подключен к источнику напряжения, а другой его вход - к выходу блока обратной связи, вход блока обратно связи подключен к выхоцу тиристорного преобразователя, управляющие.входы которого подключены к выходам формирователя импульсов, причем устройство снабжено схемой совпадения, выпрямителем напряжения сети и двумя пороговыми элемснтпми, один из пороговых элеменПгаОБРАЗОВАТЕЛЕМтов своим выходом подключен к одному из входов схемы совпадения, к другому ее входу подсоединен выход релейного элемента,в выходы схемы coBimaetiBH и другого порогового элемента подключены ко входу формирователя импульсов, причем входы обоих пороговых элементов подключены к выпрямителю HanpsoKei кия сети . Однако данное устройство недостаточно обеспечивает условия техники безопасности, так как напряжение холостого хода превьщ1ает безопасную величину. Целью изобретения является обеспечение условий техники безопасности за счет снижения напряжения холостого хода до . безопасной величины., Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления тиристорным преобразователем дополнительно снабжено электронным ключом, причем , вход ключа подключен к выходу блока обратной связи, а выход - к одному иа входов схемы управления. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управлешш тириоторным преобразователем; на фиг. 2 временные диаграммы работы устройства в релейном режиме на -лхолостом ходу и при сварке соответственно; на фиг, 4 то же, в фазовом режиме. Устройство для управления тиристо ным преобразователем содержит элемент 1 сравнения, релейный элемент 2, схему 3 совпадения, формирователь 4 импульсо тиристор1ый преобразователь 5, блок 6 обратной связи, источник 7 напряжения задания, пороговый элемент 8, выпрямю тель 9 напряжения сети, другой пороговый элемент 10, электронный ключ 11, состоящий из транзистора 12, диода 13 и резисторов 14 - 1в. Один из входов элемента 1 сравнения подключен к источнику 7 напряжения задания, другой вход элемента 1 сравнения через блок 6 обратной связи подклю чен к выходу тиристоршго преобразователя 5, который одновременно является выходом устройства. Выход элемента 1 сравнения через релейный элемент 2 подсоединен к одному из входов схемы 3 совпадения, второй вход которой соединен с выходом порогового элемента 8 а третий ее вход - .через электронный ключ 11 с выходом блока 6 обратной связи. Выходы схемы 3 совпадения и порогового элемента 10 подключены ко входу формирювателя 4 импульсов, выход которого соединены с управляющими входами тиристорного преобразователя 5. Выход вьшрямителя 9 напрйжения сети подключен ко входам пороговых элементов 8 и 1О; Выход блока 6 обрат ной связи через резистор 14 подключен к базе транзистора 12, которая через резистор 15 соединена с минусовым зажимом источника питания (не показан) С этим же минусовым зажимом через резистор 16 соединен коллектор транзистора 12, к которому подключен анод диода 13, соединенного катодом с треть входом схемы 3 совпадения, Элемент 1 сравнения предназначен для сравнения мгновенного значения напряжения обратной связи UQC пропорцио нального сварочному току, и напряжения задания Ux с выхода источника 7 напряжения задания. Релейный элемент 2 служит для преобразования разности напря- лжний обратной связи УОСИ задания U-v в последовательность импульсов с частотой и скважностью, определяемой величиной И формой сигнала обратной связи с выхопа блока 6 обратной связи. Схема 3 совпадения предназначена для автоматического перехода с релейного режима управления тиристорным преобразователем на фазовый режим. Формирователь 4 импульсов служит для формирования управляющих импульсов, подаваемых на управляющие электроды тиристоров преобразователя 5. Пороговые элементы 8 и 1О вырабатывают прямоугольные импульсы при сравнении выпрямленного двухполупериодного напряжения с выхода выпрямителя 9 напряжения сети с фиксированным пороговым напряжением каждого из пороговых элементов 8 и 10. Вьшрямитель 9 напряжения сети позволяет синхронизировать во времени работу пороговьпс, элементов 8 и 10, а также тиристорного преобразователя 5. Электронный ключ 11 служит для снижения выхо/аного напряжения тиристорного преобразователя 5 на холостом ходу до безопасной величины и повьйиает выходное напряжение до рабочей величины при сварке. Устройство работает следующим образом. К выходно 1у зажиму устройства подсоединен сварочный электрод и устройство подключено к сети. В зависимости от соотнощения величин напряжения обратной связи Upc вы- ходе блока 6 и напряжения задания f на выходе источника 7 устройства для управления тиристорным преобразователем может работать в релейном режиме (UQC Ux или в фазовом режиме) при Uoc7/a. в процессе возбуждения и нарастания сварочного тока до установившегося значения устройство работает в релейном режиме. При Upj. Ог релейный элемент 2 выключен, т.е. на его выходе имеется постоянное напряжение (фиг. 2), а при UQ. и релейный элемент 2 включен, т.е. на его выходе нет напряжения (фиг. 4). При разомкнутой сварочной цепи, т.е, на холостом ходу, напряжение обратной связи DOC на выходе блока 6 равно нулю. Этот нулевой сигнал с выхода блока 6 обратной связи поступает на вход электронного ключа 11 и далее через резистор 14 на базу транзистора 12. При этом на цепи (+Ек, эмиттерно-базовый переход транзистора 12, резистор 15, -Ек) протекает ток, который обеспечивает насыщение транзистора 12, на коллекторе 59б транзистора нулевой потенциал, который поступает ,на odwH из входов схемы 3 совпацения. Этот же нулевой сигнал с выхода блока 6 обратной связи поступает на один из входов элемента 1 сравнения, на другой вход которого подается напряжение задания U- от источника 7. Релейный элемент 2 находится в состоянии Вььключено и постоянное напряжение с его выхода поступает на второй вход схемы 3 совпадения. Одновременно с выпрямителя 9 напряжения сети поступает двухполупериодное выпрямленное напряжение сети на входы пороговьк элементов 8 и Ю, имеющих фиксированные значения пороговых напряжений и UH соответственно. На выходах пороговых элементов 8 и 1О появляются прямоугольные импульсы, длительность которых определяется величиной пороговьк напряжений. Длительност прямоугольных импульсов на выходе порогового элемента 8 близка к полупери- оду напряжения сети и соответствует величине порогового напряжения (Jjn г Импульсы с выхода порогового элемента 8 поступают на третий вход схемы 3 совпадения, на втором входе которой имеется постоянное напряжение с выхода релейного элемента .2, а на первом ее . входе - нулевое напряжение. Поэтому на выходе схемы 3 совпадения нулевой сиг нал. На вход формирователя 4 импульсов поступают прямоугольные импульсы с вы хода порогового элемента 1О, длительност которых меньше длительности импульсов с выхода порогового элемента 8. По 1 OCAAVHa C9JICJVlCniCl (). I заднему фронту приходящих прямоугольных импульсов в формирователе 4 формируются запускающие импульсы, поступа ющие на управляющие электроды тиристо 7 преобразомтё я 5 й ограничивающие максимальный угол зажигания тиристоров в пределах 160-17О для достижения устойчивой- работы преобразователя 5 при изменении нагрузки вплоть до короткого замыкания. Причем на холостом ходу на выходе преобразователя 5. появляются импульсы со средней величиной напряжений 1,5-2 В (фиг. 2). При возбуждении дуги касанием электродом свариваемых конструкций в сварочной цепи под действием напряжения 1,5-2 В начинает протекать ток. На выходе блока 6 обратной связи появляется напряжение обратной связи U QC . про7порциональное мгновенному значению тока. При этом электронный ключ. 11 запирается поступившим на его вход положительным напряжением обратной вязи U ос и на коллекторе транзистора появляется потенциал Ек. подаваемый вход схемы 3 совпадения. При этом схема 3 совпадения отпирается и через нее проходит последовательность импульсов с выхода порогового элемента на вход формирователя 4 импульсов. По переднему фронту этих импульсов формируются запускающие импульсы, подаваемые на управляющие электроды тиристоров преобразователя 5 и ограничивающие минимальный угол зажигания тиристоров. В результате чего на выходе преобразователя 5 появляется практически полное выпрямленное напряжение, которое прикладывается к сварочным з лектродам (фиг. 3). По мере увеличения сварочного тока увеличивается и напряжение обратной связи и ос I которое поступает с выхода блока 6 обратной связи на вход элемента 1 сравнения, в котором это: напряжение 1)0с Р вн вается с напряжением задания ( поступающим от источника 7 напря- жения задания. Разность между мгновенными значе- ниями напряжения обратной рвяза Uoc напряже щем зада вкяОу подается на релейный элемент 2 и далее схема работает; как описано до тех пор, пока сварочный ток не достигнет установившегося значе- ния, т.е.В течение 2-3 периодов питающего напряжения. При UQj.7Ua , т.е. при достижении напряжением обратной связи OQC УРОвня напряжения задания U-i, устройство пере- Р фазового регулирования тиристорным преобразователем 5. При этом релейный элемент 2 периодически переключается с частотой пульсации сва- рочного тока при однофазной схеме тириоторного преобразователя 5 (частота пульсаций 1ОО Гц). В момент равенства напряжений обратной связи DOC и задания-tJ на выходе элемента 1 сравнения вырабатывается сигнал, который поступает на вход релейного элемента 2. В результате на выходе релейного элемента 2 появляются прямоугольные импульсы, которые поступают на второй вход схемы 3 совпадения, на первом входе которой имеется сигнал Ек с выходаэлектронного ключа .11 (фиг. 4). На третий вход схемы 3 совпацения поступают прямоугольные импульсы с вь хода порогового элемента 8 и 9 в результате совпадения импульсов, поступивших на входы схемы 3 совпадения, на ее выход проходят импульсы с выхода релейного элемента 2. Эти импульсы поступают на вход формирователя 4 импульсов, который формирует запускающие импульсы подаваемые на управляющие электроды тиристоров преобразователя 5. При этом, устанавливается угол зажигания тиристоj ров, соответствующий заданию по току. При пл авном изменении напряжения задания U-j с выхода источника 7 так же плавно изменяется угол открывания тиристоров, а следовательно, и сварочный ток. Случайное изменение сварочного тока, например в сторону уменьшения. вызывает уменьшение напряжения обратной связи UQC . При этом момент равенства GOC и U-j и появления импульсов на выходе релейного элемента 2 наступает раньше, что приводит к уменьшению угла отпирания тиристоров и увеличению напряжения на выходе тиристорного преобразователя 5. Сварочный ток практически через 2-3 периода питающего напряжения вновь достигает тсжа задания. В фазовом режиме также, как и в релейном режиме, на тиристоры поступают запускающие импуль- сы, сформированные формирователем 4 импульсов по заднему фронту импульсов, пришедших с выхода порогового элемента Ю, причем эти запускающие импульсы ограничивают максимальный угол зажигания тиристоров в пределах 160-17О При размыкании сварочной цепи сварочный ток прекращается, на выходе блока ,6 обратной связи поступает нулевой сигнал. который отпирает транзистор 12 электронного ключа 11. На первый вход схемы 3 совпадения с выхода электронного ключа поступает нулевой сигнал, при этом схема 3 совпадения запирается. Напряжение на выходе тиристорного пре- образова теля 5 снижается до 1,5-2 В. Далее цикл работы устройства повторяется. Устройство для управления тиристорным преобразователем позволяет практически мгновенно переключить выходное напряжение тиристорного преобразователя с рабочей величины {55В) в процессе сварки до безопасной величины (1,52В) на холостом ходу и наоборот. Технико-экономический эффект от ис. пользования устройства выражается в обеспечении условий техники безопасности за счет снижения напряжения холостого хода, что позволяет снизить количество случаев электротравматизма при проведении сварочных работ и связанных с ними материальных издержек. Формула изобретения Устройство для управления тиристо{ ным преобразователем по авт. св. № 747646, отличающееся тем, что, с целью обеспечения условий техники безопасности за счет снижения напряжения холостого хода до безопасной величины, оно снабжено электронным ключом, причем вход указанного ключа подключен к выходу блока обратной связи, а выход к одному из входов схемы совпадения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР NO 747646, кл. Б 23 К 9/1О, 1978 (прототип).

f uni / / / .

UnZ

V V

C

nr:

in r i

Bt/xoff/n

Ьыход

дыход

5д/ход5

ht

il П

фиг.