CN102091847B - 用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法及设备，包括步骤：可变更地给定或采样焊接电流，计算得到相应的燃弧端与工件之间的电压；采样弧焊设备的实际输出电压即实际推力电压；所述实际推力电压经过延时，与电弧压降相减得到所述缆线上损耗的电压即线损电压；将线损电压加上推力初始设定电压得到推力判定电压；将所述推力判定电压与步骤②得到的实际推力电压Uca比较，如果所述实际推力电压Uca的模拟量uca低于所述推力判定电压，则所述比较电路输出推力脉冲，控制所述弧焊设备增加焊接电流。本发明的技术效果在于：电弧的推力点电压随线损变化而改变，在有线损的情况下，使得在工件与焊条之间能得到正常燃弧，并能保持电弧稳定。

Description

用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法及设备
技术领域本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及用于焊机具有加长电缆时的推力补偿技术。
背景技术现有的逆变直流焊条电弧焊机，在焊接时，为了解决焊条与工件容易粘连造成熄弧，在控制电路设计时增加了电弧推力电路，即在焊条与工件的电压低到18V-22V时，根据焊条的直径增加一定大小的焊接电流，加快焊条的熔化速度，保持一定的弧距。这种方案的弧压检测设在焊机的输出端，在焊接输出电缆线较短时，有很好的效果，但在输出电缆线加长时，因电缆线有一定的电阻，焊接电流流过时会在电缆线上产生几伏到十几伏的压降(线损)。在输出端为18V-22V时，焊条与工件之间的电压可能只有几伏到十几伏，造成焊条与工件容易粘连而熄弧；另外在正常焊接时也因为线损，造成电弧不稳，电弧力度不够。
发明内容本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种保持电弧稳定，电弧的推力电压随线损变化而改变的用于焊机的加长线动态推力补偿方法及电路。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：
使用一种用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，包括步骤，
①可变更地给定或采样焊接电流，计算得到相应的燃弧端与工件之间的电压，即电弧压降Uoa；
②采样弧焊设备的实际输出电压即实际推力电压Uca；
③所述实际推力电压Uca经过设定的延时时间后，与电弧压降Uoa相减得到所述缆线上损耗的电压即线损电压；
④将线损电压加上推力初始设定电压得到推力判定电压；
⑤将所述推力判定电压与步骤②得到的实际推力电压Uca比较，如果所述实际推力电压Uca的模拟量uca低于所述推力判定电压，则所述比较电路输出推力脉冲，控制所述弧焊设备增加焊接电流。
或者，使用一种用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，包括步骤，
①可变更地给定或采样焊接电流I，所述焊接电流I乘以等效电阻系数r，获得电弧压降增量ΔU，ΔU乘以采样比例系数n，获得代表所述电弧压降增量ΔU的模拟量Δu＝n·rI，所述采样比例系数n≤1.0；
②将电弧压降的基准电压乘以同一采样比例系数n，获得代表所述电弧压降基准电压Uo的模拟量uo；
③将所述电弧压降增量ΔU的模拟量Δu和所述电弧压降基准电压Uo的模拟量uo相加，得到燃弧端与工件之间电压，即电弧压降Uoa的模拟量uoa；
④采样所述弧焊设备的实际输出电压，即推力电压Uca，乘以同一所述采样比例系数n，获得代表所述弧焊设备实际推力电压Uca的模拟量uca＝n·Uca；
⑤经延时电路，获得延时后的实际推力电压模拟量uca′；
⑥将所述实际推力电压模拟量uca′减去动态给定的所述电弧压降Uoa的模拟量uoa，得到在所述缆线上损耗的电压模拟量usa＝uca′-uoa；
⑦设置初始推力电压Uta的模拟量uta＝n·Uta；
⑧将所述缆线上损耗的电压模拟量usa和初始推力电压Uta的模拟量uta相加，得到代表补偿后的推力判定电压的模拟量；
⑨将所述推力判定电压的模拟量送入比较电路一输入端，将所述弧焊设备实际推力电压Uca的模拟量uca送入所述同一比较电路的另一输入端进行比较；
⑩如果所述弧焊设备实际推力电压Uca的模拟量uca低于所述推力判定电压，则所述比较电路输出推力脉冲，控制所述弧焊设备增加焊接电流。
步骤⑨中所述比较电路输出端接有R-C积分电路，并经二极管和电阻反馈至一个输入端，使焊接电流有一个缓升过程。
上述用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法中，延时时间为200ms。
上述用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法中，所述采样比例系数n＝0.1。
提出一种有推力电压动态补偿电路的加长缆线弧焊设备，包括加长缆线的弧焊设备本身，以及为该设备提供推力电压动态补偿的电路，所述电路包括：
电弧压降增量获取电路，以获得与焊接电流I对应电弧压降增量的模拟量Δu；
电弧压降的基准电压给定电路，获得电弧压降的基准电压模拟量uo；
电弧压降获取电路，用于将所述电弧压降增量的模拟量Δu与所述电弧压降的基准电压模拟量uo相加，得到电弧压降的模拟量uoa；
实际推力电压获取电路，用于采样弧焊设备的实际推力电压的模拟量uca；
延时电路，用于获得延时后的实际推力电压模拟量uca′；
线损电压计算电路，用于将延时后的所述实际推力电压的模拟量uca′减去动态给定的所述电弧压降的模拟量uoa，得到在所述缆线上损耗的电压模拟量usa；
推力判定电压获取电路，用于将所述缆线上损耗的电压模拟量usa和初始推力电压的模拟量uta相加，得到代表补偿后的推力判定电压的模拟量；
比较电路，用于将延时前的所述实际推力电压的模拟量uca与所述推力判定电压的模拟量比较，如果所述实际推力电压的模拟量uca低于所述推力判定电压的模拟量，则所述比较电路输出推力脉冲，控制所述弧焊设备增加焊接电流。
同现有技术相比较，本发明的技术效果在于：电弧的推力点电压随线损变化而改变，例如短线推力点电压为25V，加长线线损电压为6V，则使用加长线后推力点电压自动改变为31V；在有线损的情况下，使得在工件与焊条之间能得到正常燃弧，并能保持电弧稳定。在焊接酸性焊条、碱性焊条、特别是纤维素焊条焊接时不会因为粘糊工件而熄弧，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明加长线动态推力补偿电路实施例的电路框图；
图2是本发明加长线动态推力补偿电路实施例的电原理图。
具体实施方式以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述。
如图1所示，具有弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿电路的弧焊设备，其弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿电路包括：电弧压降增量获取电路1、电弧压降的基准电压给定电路2、电弧压降获取电路3、实际推力电压获取电路4、延时电路5、线损电压计算电路6、推力判定电压获取电路7和比较电路8。
所述弧焊设备所采用的加长缆线的推力电压动态补偿方法，如图1、图2所示，具体包括以下步骤：
A、可变更地给定或采样焊接电流I；
B、由所述电弧压降增量获取电路1将所述焊接电流I乘以等效电阻系数r，获得电弧压降增量ΔU＝rI，式中通常取r＝0.04；ΔU乘以采样比例系数n，获得代表所述电弧压降增量ΔU的模拟量Δu＝n·rI，式中通常取n≤1.0；
C、由所述电弧压降的基准电压给定电路2给出所述电弧压降的基准电压Uo＝20V，并乘以同一采样比例系数n，获得代表所述电弧压降基准电压Uo的模拟量uo＝n·Uo；
D、经电弧压降获取电路3相加所述电弧压降增量ΔU的模拟量Δu和所述电弧压降基准电压Uo的模拟量uo，得到燃弧端与工件之间电压，即电弧压降Uoa的模拟量uoa＝uo+Δu＝nUo+nrI；
E、由所述实际推力电压获取电路4采样所述弧焊设备的实际输出电压，即推力电压Uca，并乘以同一采样比例系数n，获得代表所述弧焊设备实际推力电压Uca的模拟量uca＝n·Uca；
F、经R-C延时电路5延时，获得延时后的实际推力电压模拟量uca′，确保在推力电压切换前对弧焊设备输出电压的记忆；
G、经线损电压计算电路6即减法电路将所述实际推力电压模拟量uca′减去动态给定的所述电弧压降Uoa的模拟量uoa，得到在所述缆线上损耗的电压模拟量usa＝uca′-uoa；
H、设置初始推力电压Uta的模拟量uta＝n·Uta；
I、经推力判定电压获取电路7即加法电路相加所述缆线上损耗的电压模拟量usa和初始推力电压Uta的模拟量uta的带代表补偿后的推力判定电压的模拟量；
J、将所述推力判定电压的模拟量送入比较电路8一输入端，将所述弧焊设备实际推力电压Uca的模拟量uca送入所述同一比较电路的另一输入端进行比较；
K、如果所述弧焊设备实际推力电压Uca的模拟量uca低于所述推力判定电压，则所述比较电路输出推力脉冲，控制所述弧焊设备增加焊接电流。
本发明的推力判定电压不是固定不变的，其随线损电压的改变而自动调整，确保在焊条的燃弧端与工件之间始终对应足够推力判定电压。
本实施例中，借助电位器给定焊接电流I，且将采样比例系数n设定为0.1。这样，所述电弧压降Uoa、实际推力电压Uca和初始推力电压Uta的模拟量均取其0.1。焊机输出取样电压约200ms的延时，确保在推力切换前对焊机输出电压的记忆，在焊机输出取样电压下降到推力判定电压之下，迅速输出推力脉冲，增加焊机电流给定，避免焊条与工件粘在一起。
本实施例的具体电路图如图2所示：
1、焊接电流给定经U5射随后经R8与R7分压得到0.004I的电压，以ZX7400为列0.004I的值在0-1.6V范围内。
2、电弧压降的基准电压给定电路2
所述电弧压降的基准电压给定电路(2)包括电阻R3和发光二极管D1，由发光二极管D1的管压降提供所述基准电压模拟量uo.。
3、焊接电流所对应的电弧压降获取电路3
R8与R7分压得到0.004I的电压与2V基准相加，在A点得到2.0+0.004I的电压，与焊接电流的弧压所对应。
4、焊机输出取样电路即实际推力电压获取电路4
焊机输出经光耦U2隔离取样，在B点得到十分之一大小的电压，经运算放大器射随，C4、C7为滤波电容，RT3用来调节取样电压与输出电压的符合性。
5、延时电路
取样电压经R11、C8延时约200ms，作为前状态记忆。
6、线损电压计算线损电压计算电路6
将焊机输出取样并延时的信号与焊接电流的弧压对应值通过减法器相减，得到线损电压。减法器由U4A完成。
7、推力判定电压获取电路7
由R9、D2、R13构成分压和基准得到约为2.5V初始推力电压，U4A输出的线损电压与初始推力电压相叠加通过R15加在比较电路的同相输入端。
8、比较电路8
推力判定电压经补偿(其变化具有滞后性)，加在比较电路的正端，焊机输出取样信号加在比较电路的负端，在焊接时低于推力判定电压，U4C输出推力给定，增加焊接电流，避免焊条与工件粘糊。D3、R10、R15形成回差电压，避免频繁翻转。输出推力R16、C9积分后送给给定，使焊接电流有一个缓升过程。

Claims (10)

1.一种用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，包括步骤，
①可变更地给定或采样焊接电流，计算得到相应的燃弧端与工件之间的电压，即电弧压降Uoa；
②采样弧焊设备的实际输出电压即实际推力电压Uca；
③所述实际推力电压Uca经过设定的延时时间后，与电弧压降Uoa相减得到所述缆线上损耗的电压即线损电压；
④将线损电压加上推力初始设定电压得到推力判定电压；
⑤将所述推力判定电压与步骤②得到的实际推力电压Uca比较，如果所述实际推力电压Uca的模拟量uca低于所述推力判定电压，则比较电路输出推力脉冲，控制所述弧焊设备增加焊接电流。
2.如权利要求1所述的一种用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，其特征在于：所述电弧压降Uoa、实际推力电压Uca和推力初始设定电压均取其模拟量，模拟系数即采样比例系数n≤1.0。
3.如权利要求2所述的一种用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，其特征在于：所述采样比例系数n＝0.1。
4.如权利要求1所述的一种用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，其特征在于：步骤③中，所述延时时间为200ms。
5.一种用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，包括步骤，
①可变更地给定或采样焊接电流I，所述焊接电流I乘以等效电阻系数r，获得电弧压降增量ΔU，ΔU乘以采样比例系数n，获得代表所述电弧压降增量ΔU的模拟量Δu＝n·rI，所述采样比例系数n≤1.0；
②将电弧压降的基准电压乘以同一采样比例系数n，获得代表所述电弧压降基准电压Uo的模拟量uo；
③将所述电弧压降增量ΔU的模拟量Δu和所述电弧压降基准电压Uo的模拟量uo相加，得到燃弧端与工件之间电压，即电弧压降Uoa的模拟量uoa；
④采样所述弧焊设备的实际输出电压，即推力电压Uca，乘以同一所述采样比例系数n，获得代表所述弧焊设备实际推力电压Uca的模拟量uca＝n·Uca；
⑤经延时电路，获得延时后的实际推力电压模拟量uca′；
⑥将所述实际推力电压模拟量uca′减去动态给定的所述电弧压降Uoa的模拟量uoa，得到在所述缆线上损耗的电压模拟量usa＝uca′-uoa；
⑦设置初始推力电压Uta的模拟量uta＝n·Uta；
⑧将所述缆线上损耗的电压模拟量usa和初始推力电压Uta的模拟量uta相加，得到代表补偿后的推力判定电压的模拟量；
⑨将所述推力判定电压的模拟量送入比较电路一输入端，将所述弧焊设备实际推力电压Uca的模拟量uca送入所述同一比较电路的另一输入端进行比较；
⑩如果所述弧焊设备实际推力电压Uca的模拟量uca低于所述推力判定电压的模拟量，则所述比较电路输出推力脉冲，控制所述弧焊设备增加焊接电流。
6.如权利要求5所述的用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，其特征在于：所述步骤⑤的延时电路的延时时间为200ms。
7.如权利要求5所述的用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，其特征在于：步骤⑨中所述比较电路输出端接有R-C积分电路，并经二极管和电阻反馈至一个输入端，使焊接电流有一个缓升过程。
8.如权利要求5所述的用于弧焊设备加长缆线的推力电压动态补偿方法，其特征在于：所述采样比例系数n＝0.1。
9.一种有推力电压动态补偿电路的加长缆线弧焊设备，包括加长缆线的弧焊设备本身，以及为该设备提供推力电压动态补偿的电路，其特征在于：所述电路包括：
电弧压降增量获取电路(1)，以获得与焊接电流I对应的电弧压降增量的模拟量Δu；
电弧压降的基准电压给定电路(2)，获得电弧压降的基准电压模拟量uo；
电弧压降获取电路(3)，用于将所述电弧压降增量的模拟量Δu与所述电弧压降的基准电压模拟量uo相加，得到电弧压降的模拟量uoa；
实际推力电压获取电路(4)，用于采样弧焊设备的实际推力电压的模拟量uca；
延时电路(5)，用于获得延时后的实际推力电压模拟量uca′；
线损电压计算电路(6)，用于将延时后的所述实际推力电压的模拟量uca′减去动态给定的所述电弧压降的模拟量uoa，得到在所述加长缆线上损耗的电压模拟量usa；
推力判定电压获取电路(7)，用于将所述加长缆线上损耗的电压模拟量usa和初始推力电压的模拟量uta相加，得到代表补偿后的推力判定电压的模拟量；
比较电路(8)，用于将延时前的所述实际推力电压的模拟量uca与所述推力判定电压的模拟量比较，如果所述实际推力电压的模拟量uca低于所述推力判定电压的模拟量，则所述比较电路输出推力脉冲，控制所述弧焊设备增加焊接电流。
10.按照权利要求9所述的有推力电压动态补偿电路的加长缆线弧焊设备，其特征在于：所述电弧压降的基准电压给定电路(2)包括电阻R3和发光二极管D1，由发光二极管D1的管压降提供所述基准电压模拟量uo。
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