SU1123802A1 - Устройство дл управлени электродуговой сваркой - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКОЙ, содержащее выпр митель, выход которого св зан с входами двух пороговых элементов, задатчик и последовательно Ьключенные блок Сравнени , релейный элемент, схему совпадени ,первый формирователь импульсов, тиристорный преобразователь , выход которого св зан со сварочной горелкой и через блок обратной св зи с первым входом блока сравнени , причем выход первого порогового элемента св зан с вторым входом схемы совпадени , а выход второго порогового, элемента св зан с вторым входом формировател  импульсов , о тлич ающее с   тем. что, с целью расширени  технологических возможностей устройства, оно дополнительно снабжено сумматором, переключателем режимов работы, генератором импульсов, двум  блоками временной задержки, вторым формирователем импульсов и третьим пороговым элементом, выход которого подключен к входам блоков временной задержки , выходы которых соединены с входами второго формировател  импуль (/) сов , один из входов переключател  режимов работы подключен к выходу С второго формировател  импульсов, а другой его вход к выходу генератора § импульсов, при этом выходы переключател  режимов работы и источника напр  жени  задани  подключены; -,входам сумматора напр жени , выход которого соединен с вторым ходом блока орав 09 00 нени .

Description

Изобретение относитс  к сварочной технике, в частности к устройствам управлени  электродуговой сваркой тонколистовых конструкций. Известно устройство дл  дуговой сварки с короткими замыкани ми дугового промежутка, содержащее свароч ный вьшр митель, индуктивность, сопротивление , конденсатор, коммутирую щий и вспомогательный тиристоры, схе му управлени , датчик непрерывного контрол  размеров перемычки жидкого металла, сварочную головку, дополнительную индуктивность, дополнительны тиристор и схему управлени  дополни тельным тиристором C13. Недостатком известного устройства  вл етс  ограничение амплитуды тока короткого замыкани  за счет включени  балластного сопротивлени , на котором неоправданно тер етс  мощность . Кроме того, схемное исполнени не позвол ет использовать устройство дл  полуавтоматической сварки тонколистных конструкций, где необходимо осуществл ть коммутацию тока в начал короткого замыкани . Устройство не может быть использовано дл  ручной электродуговой сварки. Известно устройство дл  управлени  тиристсрным преобразователем, со держащее блок обратной св зи, формирователь импульсов, релейный элемент задатчики блок сравнени ,выход которого соединен со входом релейного элемента, оДин из входов блока срав нени  подключен к задатчику, а друго его вход - к выходу блока обратной св зи, вход блока обратной св зи подключен к выходу тиристорного преобразовател  .управл ющие входы которого подключены к выходам формировател  импульсов. Устройство снабжено схемой совпадени , вьтр мителем напр жени  сети и двум  пороговыми элементами . Устройство за счет автоматического регулировани  и ограничени  минимального и максимального углов зажигани  тиристоров преобразовател  позвол ет достичь устойчивой работы преобразовател  при изменении нагрузки от холостого хода до короткого замыкани  в диапазоне углов регулировани  О - (160-170} и обеспечивает высокую точность регулироврни  тока в заданных пределах С23. Однако устройство предназначено дл  ручной электродуговой сварки штучными электродами i не может быть использовано дл  импульсно-дуговой сварки как щтучным, так и плав; щимс  электродами в защитных газах. Цель изобретени  - расщирение технологических возможностей Устройства . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  электродуговой сваркой, содержащее выпр митель, выход которого Лз зан с входом двух пороговых элементов, задатчик и последовательно включенные блок сравнени , релейный элемент, схему совпадени , первый формирователь импульсов, тиристорный преобразователь , выход которого св зан со сварочной горелкой и через блок обратной св зи с первым входом блока сравнени , причем выход первого порогового элемента св зан с вторым входом схемы совпадени , а выход второго порогового элемента св зан с вторым входом формировател  импульсов , дополнительно снабжено сумматором , переключателем режимов работы, генератором импульсов, вторым формирователем импульсов, двум  блоками временной задержки и третьим пороговым элементом, выход которого подключен к входам блоков временной задержки , выходы которых соединены с входами второго формировател  импуль сов, один из входов переключател  режимов работы подключен к выходу второго формировател  импульсов, а другой его вход - к выходу генератора импульсов, при этом выходы переключател  режимов работы и источника напр жени  задани  подключены к входам сумматора напр жени , выход которого соединен с вторым входом блока сравнени  . г. .. , ..- - -. На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства дл  управлени  тиристорным преобразователем; на фиг.2-4временные диаграммы, характеризующие работу устройства при различных режимах . Устройство дл  управлени  электродуговой сваркой содержит блок -1 сравнени , релейный элемент 2, схему 3 совпадени , первый формирователь 4 импульсов , тиристорный преобразователь 5, блок 6 обратной св зи, задатчик 7, пороговый элемент 8, выпр митель 9 напр жени  сети, ПОРОГОВЫЙ элемент ТО, сварочную

орелку 11, пороговьй элемент 12, локи 13 и 14 временной задержки, тброй формирователь 15 импульсов, енератор 16 импульсов, переключатель

17режимов работы и сумматор 18 на- 5 пр жений. Один из входов блока 1 сравнени  подк пючён к выходу блока 6, обратной св зи,вход которого соединен с выходом тиристорного преобразовател  5, управл ющие входы которого подключе- 10 ны к выходам формировател  4 импульсов . Пороговый элемент 8 своим выходом подключен к одному из входов

схемы 3 совпадени , к другому входу которой подсоединен выхоЗч релейного fs элемента 2. Выходы схемы 3 совпадени  и порогового элемента 10 подключены к входу формировател  4 импульсов. Ко входам пороговых элементов 8 и 10 подсоединены выпр митель 9 напр жени 20 сети. Выход порогового элемента по напр жению на дуге подключен ко входам блоков 13 и 14 временной задержки , выходы которых соединены со входами формировател  15 импульсов. Один25 из входов переключател  17 режимов работы подсоединен к выходу формировател  15 импульсов, другой его вход - к выходу генератора 16 импульсов . Выходы переключател  17 режимов зо работы и источника 7 напр жени  задани  подключены ко входу сумматора

18напр жений, выход которого соединен со входом блока 1 сравнени . ;

Блок 1 сравнени  предназначен дл  35 сравнени  мгновенного значени  напр жени  обратной св зи , пропорционального сварочному току, и напр жени  задани  Uг-с выхода сумматора 1 8 напр жений;

Релейный элемент 2 служит дл  преобразовани  разности напр жений обраной св зи UQJS и напр жени  задани  в последовательность импульсов с частотой и скважностью, определ й мой величиной и формой сигнала обратной св зи с выхода блока 6 обратной св зи.

Схема 3 совпадени  предназначена дл  автоматического перехода с репейного режима управлени  тиристорным преобразователем 5 на фазозьй режим.

Первый формирователь 4 импульсов служит дл  формировани  управл ющих импульсов на тиристоры преобразовател  5.

Пороговые элементы 8 и 10 формируют пр моугольные импульсы при превьшении выпр мленного двухполупе-риодного напр жени , поступающего с выхода вьшр мител  9 напр жени / сети, фиксированного порогового напр жени  каждого из пороговых элементов.8 и 10.

Выпр митель 9 напр жени  сети позвол ет синхронизировать во времени работу пороговых элементов 8 и 10, а также тиристорного преобразовател  5.

Пороговый элемент 12 вьфабатывает пр моугольные импульсы при превышени напр жени  на дуге 11 фиксированного порогового напр жений, определ   начало и конец коротких замыканий дугового промежутка.

коротких замыканий дугового промежутка .

Блок 13 временной задержки служит дл  задержки информации о начале коротких замыканий и запуска формировateл  15 импульсов.

Блок 14 временной задержки предназначен дл  задержки информации о конце коротких замыканий и запирани  формировател  -15 импульсов.

Второй формирователь 15 импульсов служит дл  формировани  пр моугольных импульсов напр жени  задани  Uj

Генератор 16 импульсов вырабатыва ет пр моугольные импульсы напр жени  задани  U, регулируемой длительност частоты и амплитуды.

Переключатель 17 режимов работы служит дл  перехода от одного вида сварки, реализуемого устройством, на другой в соответствии с требовани ми технологии.

Сумматор 18 напр жени  предназначен дл  суммировани  напр жени  задани  и а С

выхода задатчика 7 с напр жением U 3 от второго формировател

15 импульсов или

с напр жением задагенератора 16 имни  Uf, с выхода пульсов.

Устройство работает следую1цим образом.

В положении переключател  17 режимов работы устройство реализует процесс ручной электродуговой сварки стационарной дугой. При этом на сумматор 18 напр жени  и блок 1 сравнени  подаетс  только посто нное по величине напр жение U от задатчика 7. В зависимости от соотношени  I gj. н  выходе величины напр жени  блока 6 обратной св зи и напр жени  задани . U на выходе сумматора 18 напр жений устройство управлени  тири торным преобразователем может работать в релейном ( ) или в фазо вом (Ug(. Uj) режимах. В процессе возбуждени  дуги и при нарастаний сварочного тока до установившегос  значени  устройство работает в релей ном режиме. При . л релейный элемент 2 Выключен, т.е. на его выходе имеетс  посто нное напр жение , при релейный элемент 2 Включен, т.е. на его выходе нет напр жени  (фиг.2). При разомкнутой сварочной цепи напр жение обратной св зи 1) а выходе блока 6 обра1тной св зи равно нулю, релейный элемент 2 находитс  в состо нии Выключено, а посто нно напр жение с его выхода поступает на один из входов схемы 3 совпадени . Одновременно с выпр мител  9 напр Ж6ШИЯ сети поступает двухполупериодное выпр мленное напр жение сети на входы пороговых элементов 8 и 10, им ющих фиксированные значени  пороговы напр жений U и U соответственно. На выходах пороговых элементов по вл ютс  пр моугольные импульсы, дли тельность которых определ етс  величинами пороговых напр жений. Длитель ность импульсов на .выходе порогового элемента 8 близка к полупериоду напр жени  сети и соответствует величине порогового напр жени  iJf, . Эти импульсы поступают на один из входов схемы 3 совпадени , на другой вход которой подаетс  посто нное напр жение с выхода релейного элемента 2 , и проход т на вход формировате 4 импульсов. Одновременно на вход фо мировател  4 импульсов подаютс  пр моугольные импульсы с выхода порогового элемента 10, длительность которых меньше длительности импульсов, посту пающих с выхода порогового элемента 8 В соответствии с импульсами, поступающими с выхода пороговых элемен тов 8 и 10, формирователь 4 импульсо подает на управл ющие электроды тири торов преобразовател  5 импульсы,огра ничивающие минимальный и максимальный углы открывани  тиристоров. При этом по переднему фронту импульсов, пришедших с выхода порогового элемента 8, формируютс  импульсы управлени , ограничивающие минимальньп угол зажигани  тиристоров. При поступлении этих импульсов на управл ющие электроды тиристоров преобразовател  5 на его выходы по вл етс  практически полное выпр мленное напр жение. По заднему фронту пр моугольных импульсов , пришедших с выхода порогового элемента 10,формируютс  запускающие импульсы, ограничивающие ма ссимальный угол открывани  тиристоровв пределах 160-170 дл  достижени  устойчивой работы преобразовател  при изменении нагрузки вплоть до короткого замыкани . При возбуждении дуги касанием электродом свариваемых изделий в сварочной цепи начинает протекать сварочный ток. На выходе блока 6 обратной св зи по вл етс  напр жение U., пропорциональное мгновенному значению . сварочного тока. По мере увеличени  сварочного тока в переходном режиме увеличиваетс  и напр жение обратной св зи UQ(- , которое в блоке 1 сравниваетс  с напр жением задани  Uj, поступающим с выхода сумматора 18 напр жений . Разность между мгновенными значени ми напр жени  обратной св зи и напр жени  задани  подаетс  на релейный элемент 2, и далее схема работает как описано до тех пор, пока сварочный ток не достигнет установившегос  значени , т.е. в течение i2-3 периодов питающего напр жени . При и„ 7/ (Jj устройство переходит в режим, фазового управлени  преобразователем 5 (фиг.З)-. Б установившемс  режиме релейный элемент 2 периодически переключаетс  с частотой пульсаций сварочного тока, В моменты равенства напр жений обратной св зи U и (Jj на выходе релейного элемента 2 формирзпотс  пр моугольные импульсы, которые поступают на один из входов схемы 3 совпадени . На другой вход схемы 3 совпадени  поступают пр моугольные импульсы с выхода порогового элемента 8. В результате совпадени  импульсов, поступивших на оба входа схемы 3 совпадени , на ее выход проход т импульсы с выхода релейного элемента 2. Эти импульсы поступают на вход формировател  4 импульсов, который формирует запускающие импульсы, подаваемые на управл ющие электроды тиристоров преобразовател  5. При этом устанавливаетс  угол зажигани  тиристоров , соответствующий заданию по току. Случайное изменение сварочного тока, например в сторону уменьшени , вызывает- уменьшение напр жени  ной св зи DO. Момент равенства U 113 и по вление импульсов на выход релейного элемента 2 наступает раньше , чем приводит к уменьшению угла открьгоани  тиристоров и увеличению напр жени  на выходе тиристорного преобразовател  5. При этом сварочны ток практически за 2-3 периода питающего напр жени  вновь достигает заданной величины, В фазовом режиме также, как и в релейном режиме, на тиристоры поступают запускгиощие импульсы , сформированные формирователе импульсов 4 по заднему фронту импульсов , пришедших с выхода порогового элемента 10, причем эти запускающие импульсы ограничивают максимальный угол зажигани  тиристоров в пределах 160-170. В положении И переключател  17 режимов работы устройство реализует процессы ручной дуговой и полуавтома тической сварки с наложением на зада ный посто нный ток дуги импульсов .тока фиксированной величины, начало и конец которых определ етс , соответственно , началом и концом коротких замыканий дугового промежутк Процесс сварки с короткими замыкани ми дугового промежутка характеризуетс  чередованием периодов горени  дуги, в течение которых происходит плавление электрода, и коротких замыканий, во врем  которых осущестрп етс  перенос расплавленного металла в шов. При этом напр жение на дуговом промежутке мен етс , соответственно от напр жени  дуги практически до нул . Пороговый элемент 12 переключаетс  в соответствии с изменением напр жени  на ду ( фиг.4).В начале короткого замыкани  (мо мент t) по заднему фронту импульсов с выхода порогового элемента 12 запускаетс  блок 13 временной задер ки, при этом на выходе формировател 15 импульсов напр жение равно нулю. На один из входов блока 1 сравнени  подаетс  посто нное напр жение задани  Uj от сумматора 18 напр жеНИИ , определ емое источником 7 напр жени  Задани . В соответствии с величи ной Uj в сварочной цепи протекает сваро ный ток. За период короткого замыкани  капл  расплавленного металла перетекает в шов под действием сил поверхностного нат жени  и собственного веса. Происходит разрьге перемычки жидкого металла и возбуждение дуги (момент . При этом по переднему фронту импульса с порогового элемента 12 запускаетс  блок 14 временной задержки. По окончании временной задержки, формируемой блоком 13, запускаетс  формирователь 15 импульсов, от которого напр жение задани  Uj через переключатель 17 режимов работы поступает на вход сумматора 18 напр жений , где складываетс  с посто нным напр жением задани  Uj от источника 7 напр жени  задани ,.Суммарное напр жение 5 1)5+113 с сумматора 18 напр жений подаетс Va один из входов блока 1 сравнени  (момент tj). С этого момента в сварочной цепи протекает сварочный ток, соответствующий напр жению задани  За врем  наложени  импульса тока происходит интенсивное плавление электрода. По окончании временной задержки, формируемой блоком 14 (момент t), . напр жение на выходе формировател  15 импульсов падает до нул . При этом на один из входов блока 1 сравнени  подаетс  напр жение Uj от сумматора 18 напр жений. Ток в дуге падает до значени , соответствующего напр жению задани  Uj . В момент времени tj дуговой промежуток закорачиваетс  каплей расплавленного металла, и цикл работы устройства повтор етс . В установившемс  режиме, в моменты времени, когда ток дуги соответствует напр жени м задани  (J- или Uv Uj + Uj , устройство работает в фазовом режиме. В переходные моменты времени ( tj и i) устройство может работать как в фазовом, так и в релейном режимах в зависимости от величины напр жени  задани  U . Релейнофазовое управление углами открыти  тиристоров преобразовател  описано. Значени  напр жений задани  Uj и и временных задержек, формируемых блоками-13 и 14, устанавливаютс  в зависимости от технологических условий сварки. В положении Ш переключател  17 режимов работы устройство реализует процессы ручной дуговой и полуавтома911 тической сварки с наложением на заданный посто нный ток дуги импульсов то фиксированной частоты, длительности н амплитуды. Лри этом на один из входов блока 1 сравнени  от сумматора 18 напр жений подаетс  напр жение , форма которого определ етс  напр жением задани  1) , пост ттающим на вход сумматора 18 напр жений - от источника 7 напр жени  задани , и по следовательностью импульсов напр жени  фиксированной частоты, длительности и амплитуды, подаваемой через переключатель 17 режимов работы гене ратором 16 импульсов. В установившемс  режиме, когда то дуги соответствует напр жени м задаи из устройство ни  и., или работает в фазовом режиме.При переход задани  U, к напр от напр жени  и и наоборот устройство може жению работать в фазовом или в релейном ре величины на;K -iMax в зависимости от пр жени  задани  U,,a. 2 Значени  напр жений задани  Uj , „ следлительности i и частоты довани  набираютс  в зависимости от технологических условий сварки. Предлагаемое устройство дл  управлени  тиристорным преобразователем дает возможность использовать преобразователь при ручной дуговой сварке стационарной и импульсной дугой, а также при полуавтоматической импульсно-дуговой сварке. В зависимости от .технологических требований, конструктивных особенностей и типа свариваемых изделий устройство реализует наиболее выгодный процесс сварки . Применение устройства при сварке тонколистовых конструкций (особенно при ремонте кузовов автомобилей) позвол ет повысить производительность труда по сравнению с дуговой сваркой. производить качественные сварочные соединени  конструкций из металла толщиной 0,5-0,2 мм без прожогов, . снизить потери металла на раз.брызги вание и.расход электроэнергии.

вх 9

6t,(}f.fOk

гтг

t

иъ

1

Bьfж.г( 0bfx.3k с. вых. 5

t/e.Z

i

гтг

U

вх.

из

ос

ae 5 Bbfx.2 АлдгЗА LD дыжЛ LIU, lUL С. выж 5 л

ФиеЛ

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКОЙ, содержащее выпрямитель, выход которого связан с входами двух пороговых элементов, задатчик и последовательно включенные блок Сравнения, релейный элемент, схему совпадения,первый формирователь импульсов, тиристорный преобразователь, выход которого связан со сварочной горелкой и через блок обратной связи с первым входом блока сравнения, причем выход первого порогового элемента связан с вторым входом схемы совпадения, а выход ₍ второго порогового, элемента связан с вторым входом формирователя импульсов, отличающееся тем. что, с целью расширения технологических возможностей устройства, оно дополнительно снабжено сумматором, переключателем режимов работы, генератором импульсов, двумя блоками временной задержки, вторым формирователем импульсов и третьим пороговым элементом, выход которого подключен к входам блоков временной задержки, выходы которых соединены с вхо-‘‘ дами второго формирователя импульсов , один из входов переключателя режимов работы подключен к выходу второго формирователя импульсов, а другой его вход - к выходу генератора импульсов, при этом выходы переключателя режимов работы и источника яапря жения задания подключены.к , входам сумматора напряжения, выход которого соединен с вторым уходом блока срав·. нения.