Регулятор енергетичного циклу зварювання

Изобретение относится к сварочному оборудованию и может быть использовано для управления тиристорными контакторами силовых агрегатов для контактной сварки. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет повышения температурной стабильности процесса свар ки. Регулятор энергетического цикла сварки содержит сварочный трансфор- (1 матор, датчики начала сварки, сварочного тока и напряжения, фазовый регулятор, тиристорный контактор, узел вычисления действующего значения сварочного тока, интегра'тор, блок выборки и хранения, компаратор, узел синхронизации, задатчик среднего времени сварки. В регулятор дополнительно введены RS-триггер, задатчик необходимого количества энергии, узел вычисления действующего значения напряжения и четырехквадрантныи перемножитель. Стабильность процесса сварки повышается по конечному результату, т.е. по выделенной энергии в свариваемую зону заготовки, независимо от проводимости к ее температурному изменению. Регулятор не требует стабилизации напряжения, тока или мощности сварочного контура. 6 ил. Изобретение относится к сварочному оборудованию и может быть использовано для управления тиристорными контакторами силовых агрегатов сварочного оборудования, реализующего контактные методы сварки. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет повышения температурной стабильности процесса сварки. На фиг.1 изображена блок-схема регулятора; на фиг.2 - блок-схема узла вычисления действующего значения падения напряжения на свариваемой за готовке; на фиг.З - блок-схема узла вычисления действующего значения сварочного тока; на фиг.4 - блок-схема блока выборки и хранения; на фиг.5 - блокгсхема блока синхронизации; на фиг.,6 - временные диаграммы работы устройства. Регулятор содержит датчик 1 падения напряжения на свариваемом участке заготовки» соединенный с входом узла 2 вычисления действующего значения падения напряжения на свариваемом участке заготовки 3, датчик сварочного тока kt соединенный со вхо і -Л 4 З "1512736 * дом узла 5 вычисления действующего ного на элементах 33-36, при этом значения сварочного тока), сбрасываювход входного интегратора является .щие входы узлов 2 и 5 соединены между входом узла 5, выход входного интегсобой и с синхронизирующим узлом 6, ратора соединен с входами X и Y певыход узла 2 соединен с входом X черемножителя 32. Выход последнего соетырехквадрантного перемножителя 7, динен с входом второго интегратора, выход узла 5 соединен с входом Y певыход которого соединён с входом Z ремножителя 7. Выход последнего соеперемножителя-делителя 32 и является динен с сигнальным входом блока 8 вы-jg выходом узла 5, управляющие входы борки и хранений, управляющим входом сбрасывающих ключей 29 и 34 соединесоединенного с узлом 6 синхронизации, ны между собой и являются сбрасываюа выходом * с входом сбрасываемого щим входом узла 5. инвертирующего интегратора (включаюБлок 8 выборки и хранения состоит щего резисторы 9-11', конденсатор 12,15 из входного ключа 37, накопительного усилитель 13, ключ Й ) , выход интегконденсатора 38, буферного усилитератора соединен с инвертирующим вхоля 39, инвертора 40 и выходного клюдом компаратора 15» неинвертирующий ча 41, при этом вход входного ключа вход которого соединен с задатчиком является входом блока 8, выход клю16 необходимого количества энергии, 20 ча 37 соединен с входом буферного а выход - с S-входом RS-триггера 17, усилителя 39 и первой обкладкой конR-вход RS-триггера 17 соединен с датденсатора 38, вторая обкладка коточиком начала сварки (не показан). Вырого соединена с общим проводом, выход триггера 17 соединено управляющим ход буферного усилителя 39 соединен входом фазового регулятора 18 и с уп-25 с сигнальным входом ключа 41, выход равлящим входом ключа 14, сбрасываюпоследнего является выходом блока 8, щего интегратор, фазовый регулятор 18 управляющий вход ключа 37 соединен связан с тиристорным контактором 19 с выходом инвертора 39, вход инвери задатчиком 20 среднего времени тора 40 соединен с управляющим вхосварки (угла отпирания тиристоров, 30 дом ключа 41 и является управляющим ,входящих в состав тиристорного конвходом блока 8 выборки и хранения. 'тактора 19)- Последний входит в состав Узел 6 синхронизации состоит из силового агрегата сварочной машины, компаратора 42, узла 43 задержки, состоящего из сварочного трансформатора 21 и электродов 22, между кото- 3 5 первого одновибратора 44 и второго одновибратора 45, при этом неинвертирыми находится свариваемая заготоврующий вход компаратора является ка 3, параллельно интегрирующему конвходом узла 6, инвертирующий соединен 'денсатору 12 установлена разрядная с общим проводом, выход - с входами цепочка, состоящая из резисторов 9 и 10. Узел 2 вычисления действующего 40 узла 43 задержки и первым одновибратором, выход узла 43 задержки соедизначения падения напряжения на сваринен с входом второго одновибратора ваемом участке заготовки состоит из 45, выход первого одновибратора 44 четырехквадрантного перемножителясоединяется с управляющим входом блоделителя 23 и сбрасываемого неинвертирующего интегратора, собранного на ^ ка 8 выборки и хранения, выход второго одновибратора 45 соединяется со элементах 24-27, при этом входы X и сбрасывающими входами узлов 2 и 5. Y перемножителя-делителя 23 соединены Приводятся следующие диаграммы, между собой и являются входом узла, отражающие работу устройства: "а- • выход соединен с входом интегратора, сетевое синусоидальное синхронизируа вход Z - с выходом интегратора и ющее напряжение, « - импульсы управ5 является выходом узла, управляющий вход ключа 25 является сбрасывающим 50 ления выходным ключом блока 8 выборки и хранения; Й - импульсы управления входом узла. входным ключом блока 8 выборки и хранения; г - импульсы сброса узлов 2 Узел 5 вычисления действующего и 5 ' з - сигнал на выходе блока 8 вы, значения сварочного тока состоит из входного интегратора, собранного на 55 борки и хранения; е - сигнал на выходе интегратора и инвертирующем вхоэлементах 28-31, четырехквадрантного де компаратора 15, там же прямая липеремножителя-делителя 32, второго ния - напряжение на неинвертирующем неинвертирующего интегратора, собран 5 1512736 * входе компаратора 15; * * сигнал одновибратора 44, выбирается в прена выходе RS-триггера 17; и - сигделах 5~7 мс и является достаточно нал на выходе фазового регулятора 18 5 стабильной величиной. Пока ключ 41 (импульсы отпирания тиристоров тирисоткрыт, на выходе интегратора устройторного контактора 19). ства напряжение линейно падает от Устройство работает следующим обначальной величины на величину, проразом. порциональную времени открытого сосВ начале энергетического цикла тояния ключа 41 и напряжению, зафиксварки с датчика начала сварки на сированному блоком 8 выборки и храR-вход RS-триггера 17 подается имнения , пульс, который переводит названный Так как время открытого состояния триггер в нулевое состояние. При этом ключа постоянная величина, то призапирается ключ 14 интегратора, что рост модуля выходного напряжения инпереводит интегратор в режим готовt5 тегратора устройства' пропорциональности, а также запускается фазовый ный действующему значению мощности регулятор 18. Последнее приводит к за прошлый полупериод, умноженному появлению сварочного тока. С выходов на длительность сетевого полулериода узлов 2 и 5 снимается сигнал, пропор(10 мс ± 0,5%), или количеству энерциональный по амплитуде действующегии, отданной в нагрузку (сваривае20 му значению падения напряжения на мую заготовку) в течение прошлого свариваемом участке заготовки и дейполупериода. Каждый полупериод опиствующему значению сварочного тока санный процесс повторяется и через (соответственно), С помощью перемноопределенное время (определенное кожителя 7 названные сигналы перемноличество полупериодов) напряжение на жаются и их произведение подается на 25 выходе интегратора и входе (инвертивход блока 8 выборки и хранения. В рующем) компаратора 15 сравнивается конце каждого полупериода на выходе с напряжением задания, поданным с перемножителя 5 присутствует напрявыхода задатчика 16 на неинвёртируюжение, пропорциональное действующему 30 Щий вход компаратора 15. Последнее значению активной мощности, подведенприводит к появлению высокого уровня ной к свариваемой заготовке 3 за исна выходе триггера 17 как следствие текший полупериод сети. В момент нак блокировке фазового регулятора 18 чала следующего полупериода входной и сбросу интегратора устройства. ключ 37 блока 8 выборки и хранения Устройство переходит в режим паузы, запирается и запоминает это напряже- 35 сварочный ток прекращается. Среднее ние. Одновременно с запиранием клювремя сварки зависит от угла отпирача 37 отпирается выходной ключ 41 ния тиристоров тиристорного контакблока 8 выборки и хранения, через тора 19 и устанавливается задатчипромежуток времени порядка 50 мкс, ком 20, Так как тепло, выделенное в задаваемый узлом 43 задержки, происзоне сварки, рассеивается по объему ходит сброс интеграторов, входящих заготовки, а также отводится в атв состав узлов 2 и 5. мосферу, то стабилизация количества, выделенной энергии может быть недоИмпульс сброса узлов 2 и 5 формируется одновибратором 45 узла 6 син- _ статочной для стабилизации температухронизации. Длительность сбрасываюры в зоне сварки по окончании цикла щего импульса выбирается такой, чтобы сварки а различных экземплярах одноименных заготовок. Это объясняется обеспечить надежный сброс интегратонекоторым варьированием времени сварров и не выйти из "запретной зоны" ен ки для различных экземпляров одиофазового регулирования (последняя определяется углом отпирания тиристоименных заготовок и особенно заметно ров, соответствующим полнофазному при большом среднем времени сварки режиму сварочного трансформатора при и (или) плохо очищенных заготовках. коротком замыкании вторичной обмотки) Для компенсации этого явления и дос целью получения минимальной погрешполнительного повышения качества станости вычисления действующих значе- 55 билизации температурного режима уста1 ний. Длительность импульса управленовлены резисторы 9 и 10, медленно ния выходным ключом 41 блока 8 выборразряжающие накопительный конденсаки и хранения зависит от параметров тор 12. Резистор 9 регулирует глубин> 1512736 8 компенсации, а резистор 10 ограничивает диапазон данной регулировки. Как видно из описания работы регулятора достигается стабилизация энергетического процесса сварки по конечному результату, т.е. по выделенной энергии в свариваемую зону заготовки, независимо от проводимости И Температурного Изменения ЗаГОТОвКИ. fg При стабилизации действующего значения сварочного тока задается недостаточно условий для стабилизации температурного режима сварки - основная погрешность обусловлена не\$ стабильностью проводимостей (в том числе и переходных) в различных э к земплярах заготовок. При стабилизации мощности накапливается ошибка регулирования (етатизм, перерегулирова20 ние). Поэтому такой принцип работы регулятора обеспечивает значительное повышение стабильности температурного режима сварки одноименных заготовок и повышение качества сварного 25 соединения. на вход узла вычисления действующего значения сварочного тока, датчик напряжения, блок выбооки и хранения, интегратор, компаратор, узел синхронизации, на первый вход фазового регулятора подключен задатчик среднего времени сварки, датчик начала сварки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет повышения темпера-' турной стабильности процесса сварки, в него введены RS-триггер, задатчик необходимого количества энергии и последовательно соединенные узел вычисления действующего значения напряжения и четырехквадрантныи перемножитель, выход которого через блок выборки и хранения, интегратор и компаратор соединен с S-входом RS-триггера, R-вход которого соединен с датчиком начала сварки, а выход RS-триггера соединен с вторым входом фазового регулятора и управляющим входом и н тегратора, прямой вход компаратора соединен с выходом задатчика необходимого количества энергии, первый и второй выходы узла синхронизации подФ о р м у л а и з о б р е т е н и я ключены соответственно к управляющему входу блока выборки и хранения и Регулятор энергетического цикла 30 управляющим входам узлов вычисления сварки, содержащий фазовый регулятор, действующего значения тока и напряжевыход которого соединен с тиристорния, вход узла вычисления действуюным контактором, включенным в первичщего значения напряжения соединен с ную обмотку сварочного трансформатовыходом датчика напряжения. ра, датчик сварочного тока подключен Риг! К датчику начала сбарт 1512736 Фаг. 2 . с Ярое Вход Фиг, Ъ к уму синхронизации Вход выход Фиг Л К Ячейке Є выборка и хранения л* Сеть (синхр.) а с:\ г \ Фиг. 5 /9ІЇ 5/с д L п п п п П П, _ — — ~ ж а Редактор А.МОТЫЛЬ II 1\ . Составитель Г.Чайковский Техред А.Кравчук Корректор В.Кабаций Заказ 6021/13 Тираж 89^ Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101