CS196854B1 - Zapojení zpětnovazební regulační smyčky - Google Patents

Description

(54) Zapojení zpětnovazební regulační smyčky

Vynález se týká zapojení zpětnovazební regulační smyčky s vysokofrekvenčním přenosem regulační odchylky v obvodu vysokonapěťového zdroje pro elektronovou trysku elektronové svářečky k řízení svařovacího proudu.

U elektronových trysek je velikost proudu vycházejícího svazku elektronů všeobecně řízena velikostí napětí řídicí elektrody — Wehneltova válce, vztaženého k potenciálu katody. Závislost mezi proudem svazku elektronů a řídicím předpětím je jednoznačně dána původní charakteristikou daného systému. Způsob provozu, tj. například různé urychlovací napětí a mnohdy i konstrukce elektronových trysek (po výměně katody není zaručená zcela přesná její poloha vůči Wehneltovu válci), nezajišťuje neměnnost této charakteristiky. Dále jemnost regulace proudu je závislá na strmosti původní charakteristiky, čili na poloze pracovního bodu — velikosti proudu trysky. U elektronových svářeček, kde anoda systému je uzemněna a katoda a Wehneltův válec jsou na vysokém záporném potenciálu, je praktické provedení regulace proudu znesnadněno i touto okolností.

Jeden z dosavadních způsobů regulace bylo zapojení přepínače katodových odporů. Jak již bylo řečeno, pracuje katoda na vysokém záporném potenciálu, je nutno pře2 pínač umístit ve zvláštním vysokonapěťovém dílu a vlastní mechanický ovládací prvek izolovaně vyvést. Kromě mechanické náročnosti konstrukce má tento způsob i další nevýhody: regulace proudu je po skocích, nastavená velikost závisí též na poloze katody a stupni jejího nažhavení, při výbojích v trysce dochází k poškození odporů.

Jiný způsob regulace používá oddělovací transformátor, kde transformované napětí odvozené ze sítě je na vysokonapěťové straně usměrněno. Nevýhodou je opět závislost proudu na stavu katody, značná časová konstanta usměrňovače a okolnost, že regulace je ovlivněna kolísáním napětí sítě.

Tyto dosavadní nevýhody odstraňuje zapojení zpětnovazební regulační smyčky s vysokofrekvenčním přenosem regulační odchylky v obvodu vysokonapěťového zdroje pro elektronovou trysku elektronové svářečky k řízení svařovacího proudu, sestávající ze zdroje žhavícího proudu spojeného s vláknem katody a se zdrojem vysokonapěťového zdroje urychlovacího napětí. Podstatou vynálezu je, že kladná svorka zdroje urychlovacího napětí je spojena jednak přes odpor s nulovým potenciálem a jednak s jedním vstupem rozdílového zesilovače, jehož druhý vstup je spojen s výstupem programátoru, zatímco výstup rozdílového zesilovače je spojen S vysokofrekvenčním ge196 854

196 854 nerátorem spojeným s oscilátorem a s primárním vinutím oddělovacího transformátoru, jehož sekundární vinutí je spojeno přes usměrňovač, filtr s vláknem katody a s řídicí elektrodou.

Zapojení podle vynálezu má tyto hlavní výhody: regulace proudu je praktický zcela lineární. Velikost nastavovaného proudu je nezávislá na urychlovacím napětí, na poloze katody (uvnitř regulačního rozsahu), na teplotě katody, pokud je emisní schopnost ještě dostatečná. Rychlá regulace zabraňuje při přeskocích vysokého napětí v trysce nárůstů proudu elektronového svazku. Zapojení umožňuje doplnit svářečku elektronickým programovým vybavením.

Vynález blíže objasní výkres, na kterém je uveden příklad zapojení podle vynálezu.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněna vakuová komora 15 elektronové svářečky se svařovaným předmětem 16. Ve zúžené části vakuové komory 15 je umístěna anoda 14, za ní řídicí elektroda 13 a katoda 12, jejíž vlákno je spojeno se sekundárním vinutím žhavícího transformátoru 11 ve vysokonapěťovém obvodu 10. Se sekundárním vinutím žhavícího transformátoru 11 je spojen jeden vývod vysokonapěťového zdroje 1 urychlovacího napětí. Jeho druhý vývod je spojen přes odpor 2 s nulovým potenciálem a ještě s jedním vstupem rozdílového zesilovače 3. Jeho druhý vstup Je spojen s programátorem 4, který je druhým výstupem spojen se zemí. Vysokofrekvenční generátor 5 je spojen s výstupem rozdílového zesilovače 3 a dále s oscilátorem 6. Výstup vysokofrekvenčního generátoru je spojen s primárním vinutím oddělovacího transformátoru 7, jehož sekundární vinutí je spojeno se vstupem usměrňovače 8. Výstup usměrňovače je spojen přes filtr 9 do uzlu s vláknem katody 12 a druhým vývodem s řídicí elektrodou 13.

Zapojení pracuje za provozu svářečky takto: přímožhavená katoda 12 emituje proud svazku elektronů, který dopadá na svařovaný předmět 16 ve vakuové komoře 15 elek-

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Zapojení zpětnovazební regulační smyčky s vysokofrekvenčním přenosem regulační odchylky v obvodu vysokonapěťového zdroje pro elektronovou trysku elektronové svářečky k řízení svařovacího proudu, sestávající ze zdroje žhavícího proudu spojeného s vláknem katody a se zdrojem vysokonapěťového urychlovacího napětí, vyznačující se tím, že kladná svorka zdroje (1) urychlovacího napětí je spojena jednak přes odpor (2) s nulovým potenciálem a jednak s tronové svářečky. Energie elektronovému svazku je dodávána vysokonapěťovým zdrojem 1 urychlovacího napětí Uvn. Proud stejné hodnoty protéká i odporem 2, na kterém vytváří úbytek napětí U. Toto napětí je porovnáváno rozdílovým zesilovačem 3 s napětím U_ref, přiváděným z programátoru 4. Výstupní napětí rozdílového zesilovače 3 je úměrné regulační odchylce U—U_ref a moduluje selektivním vysokofrekvenční generátor 5, který je buzen harmonickými kmity z oscilátoru 6. Generované vysokofrekvenční napětí je vedeno do vysokofrekvenčního laděného oddělovacího transformátoru 7. Oddělovací transformátor 7 je umístěn ve vysokonapěťovém obvodu 10 a jeho vinutí musí být spolehlivě izolováno na urychlovací napětí U»n. Střídavé napětí ze sekundárního vinutí oddělovacího transformátoru 7 je usměrněno usměrňovačem 8, vyhlazeno filtrem 9 a takto získané stejnosměrné napětí je přivedeno na řídicí elektrodu 13 trysky. Je-li splněna podmínka, že přenos otevřené smyčky F_o = A.k.p.T.s.Rn>l, kde A je zesílení rozdílového zesilovače 3, k je poměr amplitudy kmitů vysokofrekvenčního generátoru 5 a modulačního napětí, p je převod oddělovacího transformátoru 7, τ je účinnost usměrňovače 8 a filtru 9, s je strmost trysky v daném pracovním bodě a¹

   Rn je velikost odporu 2, rj pak platí pro ustálenou hodnotu: I =-^_·

   Stabilita této zpětnovazební smyčky je dána frekvenční charakteristikou F_o(&>) například podle Nyquistova kritéria, a rovněž na F₀(<y) závisí i rychlost regulace smyčky. Úpravu průběhu F₀(<w) lze provádět změnou frekvenční odezvy zejména rozdílovým zesilovačem 3 a filtrem 9.

   Výstupní napětí U_ret programátoru 4 může mít různý časový průběh a velikost, čímž můžeme do jisté míry zautomatizovat svařovací proces.

   VYNÁLEZU jedním vstupem rozdílového zesilovače (3), jehož druhý vstup je spojen s výstupem programátoru (4), zatímco výstup rozdílového zesilovače (3J je spojen s vysokofrekvenčním generátorem (5) spojeným jednak s oscilátorem (6) a jednak s primárním vinutím oddělovacího transformátoru (7J, jehož sekundární vinutí je spojeno přes usměrňovač (8J, filtr (9) s vláknem katody (12) a s řídicí elektrodou (13).