Устройство для измерения активного сопротивления сварочного контура Советский патент 1983 года по МПК B23K11/24 

(54 ) УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СВАРОЧНОГО КОНТУРА

Изобретение относится к контактно сварке и может быть использовано для контроля сопротивления сварочного . контура, для определения параметров мгоиины переменного и постоянного тока при испытаниях, для контроля реактивного сопротивления при его изменении от вносилв х в контур магни ных масс, для определения запаса эне гни В момент отключения машин постоянного тока по первичной стороне. По основному авт. св. № 852475 известен датчик тока, выход которого соединен с первым ВХОДОМ блока . умножения,, с входом квадратора и с ВХОДОМ блока синхронизации, датчик напряжения, выход которого соединен с вторым ВХОДОМ блока умножения, ВЫХОД которого через последовательно соединеннее первый и второй интег раторы подключен к входу блока запоминания и индикации/ ВЫХОД квадратора через последовательно соединенные третий И четвертый интеграторы соединен с первым входом блока сравнения,, выход которого подключен к управляющим входам второго и четвертого интеграторов, второй вх блока сравнения соединен с выходом источника опорного напряжения Сtl. Недостатком датчика являются огра ниченшле функциональные возможности, так как измеряется толькр активное сопротивление сварочного контура. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения реактивного сопротивления. Поставленная цель достигается тем, что В устройство для Измерения активного сопротивления сварочного контура введены второй блок сравнения, второй источник опорного напряжения и последовательно соединенные блок масштабирования и сумматор, при этом ВЫХОД последнего соединен с блоком запоминания и индикации, второй вход сумматора соединен с выходом второго интегратора первый и второй входы второго блока сравнения сое;щ1нены соответственно с ВЫХОДОМ третьего интегратора и выходами второго, источ-г ника опорного напряжения, а вход блока масштабирования соединен с выходом четвертого интегратора. На фиг. 1 изображена схема предложенного устройства для измерения сварочного контура; на фиг. 2 -. эквивалентная схема вторичного контура сварочной маьшны. где l(t) - сигнал, пропорциональный мгновенному значению сварочного тока; U(t) сигнал, пропорциональный мгновенному значению напряжения на зажимах сваррч ного контура; R - активное сопротивление .сварочного контура; L - реактивное сопротивление сварочного контура. Устройство содержит датчик тока 1 датчик напряжения 2, блок умножения 3, квадратор 4, первый интегратор 5, второй интегратор б, третий интегратор 7, четвертый интеграторе блок синхронизации 9, первый блок сравнения 10, второй- блок сравнения блок масштабирования 12, сумматор 1 блок запоминания и индикации 14 и ис точники опорного напряжения: первый 15 и второй 16. Устройство выполнено на стандартных блоках, не требукхдих дополнительных разработок. Датчик тока 1 предназначен для формирования сигнала, пропорционального сварочному тока. Датчик напряжения 2 подключается к участку сварочной цепи, сопротивление которого измеряется предложенным устройством При подключении датчика напряжения 2 к входным зажимам сварочного контура (выходные зажимы вторичной обмотки сварочного трансформатора ) измеряются активное и реактивное сопроти ление сварочного контура. Блок умножения 3 служит для вычисления мгновенной мощности путем перемножения сигналов тока и напряжения, а квадратор 4 - для вычисления квадратичного значения тока. Первый интегратор 5 формирует сигнал, пропорциональный активной энергии, выделяющей ся в сварочном контуре за один перио тока, а второй интегратор 6 служит для интегрирования .сигнала, пропорционального энергии за один период. Третий интегратор 7 предназначен для формирования сигнала, пропорционального интегралу от квадратичного зна.чения тока за один период тока, а четвертый интегратор 8 служит для интегрирования сигнала с выхода интегратора 7 в конце периода. Блок синхронизации 9 осуществляет синхронизацию режима работы всех интеграторов. Первый блок сравнения 10 предназначен для выработки сигнала прекращения интегрирования при достижении сигналом, пропорциональным интегралу от выходного сигнала интегратора 7, заранее установленного постоянного уровня A const. Второй блок сравнения 11 предназначен для выработки сигнала прекращения интегрирования при достижении сигналом, пропорциональным йнте ралу от выходного сигнала квадратора 4, заранее установленного постоянного уровня B const. Блок масштабирования 12 предназначен для установки постоянного множитэля, равного активному сопротивлению данного сварочного контура. Сумматор 13 предназначен для суммирования сигнала, пропорционального энергии за один период, и сигнала, пропорционального двойному интегралу от квадратичного значения тока в конце периода с весовым коэффициентом, установленным для данного сварочного контура. Блок запоминания и индикации 14 предназначен для запоминания и индикации величины измеряемого сопротивления. Элементы устройства соединены следующим образом: выход датчика тока 1 соединен с первым входом блока умножения 3, с входом квадратора 4 и с первым входом блока синхрониза-. ции 9, выход датчика напряжения 2 подключен к второму входу блока умножения 3, выход которого через последовательно соединенные первый 5 и второй 6 интеграторы подключен к первому входу блока запоминания и индикации 14, выход квадратора 4 через .последовательно соединенные третий 7 и четвертый 8 интеграторысоединен с первым входом первого блока сравнения 10, выход которого подключен к вторым входам второго б и четвертого 8 интеграторов, выходы блока синхронизации 9 соединены с вторыми входами интеграторов, второй вход первого блока сравнения 10 соединен с выходом первого источника опорного напряжения 15, первый вход второго блока сравнения 11 соединен с выходом третьего интегратора 7, а второй вход - с выходом второго источника опорного напряжения 16, выход второго блока сравнения 11 соединен с вторым входом блока синхронизации 9, выход четвертого интегратора 8 через блок масштабирования 12 соединен с первым входом сумматора 13, выход которого соединен с вторым входом блока запоминания и индикации 14, причем второй вход сумматора 13 соединен с выходом второго интегратора б . Устройство работает следукидим образом. При включении сварочной машины на выходе датчика тока 1 формируется сигнал I(t ), пропорциональный мгновенному значению сварочного тока, протекающему по сварочному контуру, а на выходе датчика напряжения 2 сигнал и (t ) , пропорциональный мгновенному значению напряжения на зажимах сварочного контура. В блоке умножения 3 вычисляется мгновенная мощность Р icBLI а на выходе квадратора 45 i г

Затем сигналы Р и S подвергаютс интегрированию в пределах одного периода сварочного тока в интеграторах 5 и 7 соответственно,

В результате интегрирования в интеграторе 5 формируется сигнал, пропорциональный активной энергии выделяющейся в сварочном контуре

1

(3)

р at.

где Т - период сварочного тока.

На выходе интегратора 7 формируется интегральное значение квадратичного тока за один период

.1

G V S at. С)

Результаты интегрирования (3 )и Ci ) в конце периода тока запоминаются в интеграторах 5 и 7 соответственноF Q (Т) ; F, G (Т), где F . и F,, - постоянные уровни си налов. В конце периода тока включаются одновременно интеграторы 6 и 8,.на входы которых поданы сигналы F и F соответственно. В результате интегрирования на выходах интеграторов бив формируются линейно изменяюсциеся сигналы 3 и 3 соответственно . t , , lF2at-F,T. (8) процессы интегрирования (7) и (8 производятся до моьданта времени Т , при котором величина сигнала 32 ие достигнет зарайее установленного по тоянного уровня A-const. При условии 32 А(9) на выходе блока сравнения 10 формиру ется сигнал , переводящий интеграторы 6 и 8 из режима интегрирования в режим хранения. Тогда величин интеграла 3 в момент времени v будет равна активному сопротивлению сварочного контура R. Действительно величина интеграла (3 ), соответствующая активной энергии за .один период может быть выражена в другой извест ной форме .

Но так как величина R, соответствующая измеряемому активному сопротивлению, изменяется в дяйсувительности незначительно за период сварочного тока/ то можно записать 2

(11).

выражений С) и (11) следует, что

10

(12)

За леняя в выражении (12) Q и G интегралами 3 иЗ, получим

li.

(13)

at Проведенная замена является справедливой, так как величины 3 и Э являются прямо пропорциональными величинам Q и 6 соответственно. Таким образрм, величина сопротивления R в глзмёнт времени С прямо пропорциоНсшьна величине F и обратно пропорциональна F . Но так как при t IT выполняется условие (9), то , то из выражения (13) следует, что , где-К -j- -т- - коэффициент пропор2. циональности. Отсюда следует, что величина актлвного сопротивления пропорциональна величине . Блок синхронизации 9 осуществляет синхронизацию режимов работы интеграторов 5-6 синхронно с периодами сварочного тока. При измерении активного сопротивления в начале периода тока сигналы блока синхронизации 9 переводят интегратс« ы 5 и 7 в режим интегрирования, в конце периода тока интеграторы 6 и 8 после предварительного обнуления переводятся в режим интегрирования. К началу следующего периода сварочного тока сигналы с блока синхронизации обнулят- интеграторы 5 и 6. В блоке запоминания и индикации 14 происходит хранение измеряемой величины R и ее индикация. После этого величина активного сопротивления R устанавливается на блоке масштабирования 12, / блок синхронизации 9 переключается в режим измерения активного сопротивления. Для эквивалентной схемы фиг. 2 u(.t).R 1 (t) , (15) гкв I - реактивное сопротивл рочного контура. Умножим обе части уравнен величину мгновенного значени ного тока u.ttb (t)RCjt)Ui, св dt Подставим (1)и(2) в(1б) интегрируем полученное выраж / Pdt-.R|sat L|i gdi,,(n) о о ев се гле L .Проинтегрируем (17) с учетом Pdt RfF5olt + ice«i. (19) Pdt Рз(1); (t;-, (24) CB«3 P2(J (22) . «екгналы F2(t), Рз(1)и F(t) выходах интеграторов т второго и четвертого соответ Интегрирование производится та времени , при котором сигнала f(e) Достигает зара тановленного постоянного уро В сур/1маторе происходит операция вычитания сигналов T-(Q) и Р(в) с коэффициентом масштабирования ft. Из (19) - (23) получим L k(F3(e) - R-F4(9)). (25) где k -g- - коэффициент пропорциональности . Полученная величина реактивного сопротивления L подается на второй вход блока запоминания и индикации. Следует отметить, что предложенное устройство может быть использовано для измерения активного и реактивного сопротивлений сварочного контура на сварочных машинах контактной и стыковой сварки. Формула изобретения Устройство для измерения активного сопротивления сварочного контура по авт. св. № 852475, о. т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения реактивного сопротивления, в него введены второй блок сравнения, второй источник опорного напряжения и последовательно соединенные блок маа.атабирования и сумматор, при этом выход последнего соединен с блоком запоминания и индикации, второй вход сумматора соединен с выходом второго интегратора, первый и второй BXOjDffj второго блока сравнения соединены соответственно с выходом третьего интегратора и выходом второго источника опорного напряжения, а вход блока масштабирования соединен с выходом четвертого интегратора. Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 852475, кл. В 23 К 11/24, 16,07,79 (прототип ).

г./

,

AК

l/ii)

ifflJ