SU1731503A2

SU1731503A2 - Welding current regulator

Info

Publication number: SU1731503A2
Application number: SU904834370A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Леонидович Бенедиктов
Original assignee: Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1990-06-04
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Изобретение относитс к сварке и предназначено дл сварки плавлением на посто- нном токе в автоматизированном электросварочном производстве. Цель изобретени - повышение качества сварных соединений за счет обеспечени стабильности сварочного процесса. Изобретение содержит источник посто нного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом инвертора тока (ИТ). Выводы переменного тока ИТ через первый трансформатор и реактор подключены к первому выпр мителю. Отрицательный вывод источника посто нного тока соединен с отрицательным выводом инвертора напр жени (ИН). Отрицательный вывод ИТ соединен с положительным выводом ИН. Выводы переменного тока ИН соединены через второй трансформатор с вторым выпр мителем. Одноименные выводы выпр мителей объединены и соединены с нагрузкой . Система управлени содержит задающий генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом делени , делитель частоты, два распределител импульсов и задатчик тока. Ток в ИН регулируетс путем изменени входного сопротивлени ИТ. Вольтамперна характеристика в области малых токов жестка , а в области рабочих режимов - крутопадающа , что позвол ет улучшить качество сварного шва. 1 ил. (Л СThe invention relates to welding and is intended for fusion welding on direct current in an automated electric welding industry. The purpose of the invention is to improve the quality of welded joints by ensuring the stability of the welding process. The invention comprises a DC source, the positive terminal of which is connected to the positive terminal of the current inverter (IT). The outputs of the alternating current IT through the first transformer and the reactor are connected to the first rectifier. The negative terminal of the DC source is connected to the negative terminal of the voltage inverter (IN). Negative IT output is connected to positive IN. The AC leads IN are connected via a second transformer with a second rectifier. The rectifiers of the same name are combined and connected to the load. The control system contains a master oscillator, a frequency divider with a variable division factor, a frequency divider, two pulse distributors and a current setter. The current in the IN is regulated by changing the input resistance of the IT. The volt-ampere characteristic in the area of small currents is rigid, and in the area of operating modes it is steeply dipping, which allows to improve the quality of the weld. 1 il. (Ls

Description

Изобретение относитс к сварочному производству, предназначено дл сварки плавлением посто нным током в автоматизированном сварочном производстве и вл етс усовершенствованием авт. св. N 1296337.The invention relates to welding production, is intended for fusion welding by direct current in automated welding production and is an improvement to the author. St. N 1296337.

Известен регул тор сварочного тока, содержащий источник посто нного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом автономного инвертора тока, выводы переменного тока которого через трансформатор и реактор подсоединены к входу переменного тока первого выпр мител , систему управлени , конденсатор и последовательно соединенные инвертор напр жени , второй трансформатор и второй выпр митель, при этом отрицательный выход последнего соединен с первым выходом регул тора и с отрицательным выходом первого выпр мител , положительный выход которого соединен с вторым выходом регул тора и с положительным выходом второго выпр мител , отрицательный вывод источника посто нного тока соединен с обкладкой конденсатора и отрицательным выводом инвертора напр жени , положительный вывод которого соединен с другой обкладкой конденсатора и отрицательным выводом автономного инвертора тока 1.A welding current controller is known, containing a DC source, the positive terminal of which is connected to the positive terminal of an autonomous current inverter, the AC terminals of which are connected via a transformer and reactor to the AC input of the first rectifier, a control system, a capacitor, and series-connected voltage inverter , the second transformer and the second rectifier, while the negative output of the latter is connected to the first output of the regulator and to the negative output of the first rectifier The ape, the positive output of which is connected to the second output of the regulator and the positive output of the second rectifier, the negative terminal of the DC source is connected to the capacitor plate and the negative terminal of the voltage inverter, the positive terminal of which is connected to the other plate of the capacitor one.

Низка стабильность частоты задающих генераторов частоты, обеспечивающихLow frequency stability of master frequency generators providing

vivi

CJ СПCJ SP

оabout

0000

юYu

работу инверторов тока и напр жени в широком диапазоне частот, приводит к низкой стабильности сварочного процесса. Из-за изменени частоты измен етс значение сварочного тока как в процессе сварки, так и при повторных сварках, что ухудшает качество сварки и вызывает повышенный расход электрической энергии и электродных материалов,the operation of current and voltage inverters in a wide frequency range leads to a low stability of the welding process. Due to the change in frequency, the value of the welding current changes both during the welding process and during repeated welding, which degrades the quality of welding and causes an increased consumption of electrical energy and electrode materials,

Целью изобретени вл етс повышение качества сварных соединений за счет обеспечени стабильности сварочного процесса .The aim of the invention is to improve the quality of welded joints by ensuring the stability of the welding process.

Указанна цель достигаетс тем, что система управлени содержит задающий генератор стабильной частоты, первый делитель частоты с переменным коэффициентом делени , второй делитель частоты с посто нным коэффициентом делени , два распределител импульсов и задатчик тока, при этом выход задающего генератора соединен с входом первого делител частоты и с входом второго делител частоты, а выход первого делител ,частоты соединен с первым распределителем импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом инвертора тока, а выход второго делител частоты соединен с входом второго распределител , выход которого соединен с управл ющим входом инвертора напр жени , при этом выход задатчика тока подключен к второму входу первого делител частоты.This goal is achieved by the fact that the control system contains a stable frequency master oscillator, a first frequency divider with a variable division factor, a second frequency divider with a constant division factor, two pulse distributors and a current setter, while the output of the master oscillator is connected to the input of the first frequency divider and to the input of the second frequency divider, and the output of the first frequency divider, is connected to the first pulse distributor, the output of which is connected to the control input of the current inverter, and the output th frequency divider coupled to an input of said second distributor, an output connected to a control input of the inverter voltage, the output current set point connected to the second input of the first frequency divider.

Предлагаемый регул тор сварочного тока имеет высокую стабильность сварочного процесса и высокую повтор емость значений сварочного тока. Это достигаетс путем выполнени системы управлени регул тора сварочного тока с задающим генератором стабильной частоты, с первым делителем частоты с переменным коэффициентом делени , с вторым делителем частоты с посто нным коэффициентом делени , с двум распределител ми импульсов и с задатчиком тока, при этом выходы задающего генератора соединены с объединенными входами делителей частоты , выход первого делител частоты соединен с входом первого распределител импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом инвертора тока, выход второго делител частоты соединен с входом второго распределител , выход которого соединен с управл ющим входом инвертора напр жени , к второму входу первого делител частоты с переменным коэффициентом делени подключен выход задатчика тока.The proposed welding current controller has a high stability of the welding process and a high repeatability of the welding current values. This is achieved by performing a welding current controller control system with a stable frequency master oscillator, with a first frequency divider with a variable division factor, with a second frequency divider with a constant division factor, with two pulse distributors and with a current master, and the master oscillator outputs connected to the combined inputs of the frequency dividers, the output of the first frequency splitter is connected to the input of the first pulse distributor, the output of which is connected to the control input of the inverter current, the output of the second frequency divider is connected to the input of the second distributor, the output of which is connected to the control input of the voltage inverter, to the second input of the first frequency divider with a variable division factor, the output of the current setting device is connected.

Применение задающего генератора стабильной частоты и делител с переменным коэффициентом делени позвол ет работать в широком диапазоне фиксированных частот. Высокочастотный задающий генератор и делитель с посто нным коэффициентом делени обеспечивают высокую стабильность частоты инвертора на пр жени и стабильность его выходных характеристик, Задатчик тока, соединенный с делителем частоты, обеспечивают высокую степень дискретности изменени коэф0 фициента делени и, следовательно, большое число фиксированных значений токов в сварочной нагрузке.The use of a master oscillator of stable frequency and a divider with a variable division factor allows operation in a wide range of fixed frequencies. A high-frequency master oscillator and a divider with a constant division factor provide a high frequency stability of the inverter to the voltage and stability of its output characteristics. The current unit connected to the frequency divider provides a high degree of discreteness of the variation of the division factor and, therefore, a large number of fixed values of currents in welding load.

На чертеже представлена структурна электрическа регул тора сварочногоThe drawing shows a structural electrical welding controller

5 тока.5 current.

Регул тор содержит источник 1 посто нного тока, положительный вывод которого соединен с положительным выводом посто нного тока инвертора 2 тока. ВыводыThe controller contains a source of direct current 1, the positive terminal of which is connected to the positive terminal of the direct current of the inverter 2 current. findings

0 переменного тока инвертора 2 тока подключены к первичной обмотке трансформатора 3. К вторичной обмотке трансформатора 3 через реактор 4 подключен выпр митель 5. Положительный вывод инвертора 6 напр 5 жени подключен к отрицательному выводу инвертора 2 тока, К объединенным выводам инверторов подключен конденсатор 7. Выводы переменного тока инвертора 6 напр жени соединены с первичной обмоткой0 AC current inverter 2 is connected to the primary winding of the transformer 3. The secondary winding of the transformer 3 through the reactor 4 is connected rectifier 5. The positive output of the inverter 6 voltage 5 is connected to the negative output of the inverter 2 current, to the combined outputs of the inverters connected capacitor 7. Conclusions AC voltage inverter 6 is connected to the primary winding

0 второго трансформатора 8, вторична обмотка которого соединена с входными выводами переменного тока второго выпр мител 8. Положительный вывод выпр мител 5 соединен с положительным вы5 водом второго выпр мител 9 и подключен к первому выводу регул тора 10. Отрицательный вывод выпр мител 5 соединен с отрицательным выводом второго выпр мител 9 и подключен к второму выводу регу0 л тора 11, К выводам регул торов 10 и 11 подключена сварочна нагрузка 12. Система управлени содержит задающий генератор 13, первый делитель 14 частоты, второй делитель 15 частоты. К выходу делител 140 of the second transformer 8, the secondary winding of which is connected to the input terminals of the alternating current of the second rectifier 8. The positive output of the rectifier 5 is connected to the positive output of the second rectifier 9 and connected to the first output of the regulator 10. The negative output of the rectifier 5 is connected to the negative the output of the second rectifier 9 and connected to the second output of the controller 11; A welding load 12 is connected to the outputs of the regulators 10 and 11. The control system contains the master oscillator 13, the first frequency divider 14, the second divisor Tel 15 frequency. To exit divider 14

5 подключен первый распределитель 16 импульсов , выход которого соединен с управл ющим входом инвертора 2. К выходу делител 15 подключен второй распределитель 17 импульсов, выход которого соеди0 нен с управл ющим входом инвертора 6 напр жени , Второй вход делител 14 частоты соединен с выходом задатчика 18 тока. Регул тор сварочного тока работает следующим образом.5 the first pulse distributor 16 is connected, the output of which is connected to the control input of the inverter 2. A second pulse distributor 17 is connected to the output of the divider 15, the output of which is connected to the control input of the voltage inverter 6, the second input of the frequency divider 14 is connected to the output of the setpoint 18 current. The welding current controller operates as follows.

5 В режиме холостого хода инвертора 2 тока входное сопротивление его определ етс уравнением5 In the idling mode of the inverter 2 current, its input resistance is determined by the equation

Rm aX2c/(X2c/Rn + Rn), где Хс - реактивное сопротивление коммутирующего конденсатора инвертора тока;Rm aX2c / (X2c / Rn + Rn), where Xc is the reactance of the switching capacitor of the current inverter;

Rn - сопротивление, определ емое потер ми в трансформаторе;Rn is the resistance determined by the losses in the transformer;

а - схемный коэффициент.and - circuit coefficient.

В режимах нагрузки входное сопротивление определ етс соотношениемIn load modes, the input resistance is determined by the ratio

Нит а2Хс/(п2{В со5(р (1 - В sin p } 2/(В cos p )),Nit a2Xc / (n2 {B co5 (p (1 - B sin p} 2 / (B cos p)),

где п - коэффициент трансформации трансформатора 3;where p is the transformation ratio of the transformer 3;

В - степень загрузки инвертора; tp - угол сдвига фазы тока выпр мител 5.B - degree of inverter loading; tp is the phase angle of the rectifier current 5.

Как следует из уравнений, сопротивление имеет малое значение при широком изменении Хс при Rn - °° , т.е. на любой частоте. Одновременно сопротивление RMT имеет большое значение при малых значени х частоты и загрузки В-п-1. При изменении частоты переключени тиристоров инвертора 2 тока обеспечиваетс изменение значени тока в сварочной нагрузке 12, Ток регулируетс около заданного значени за счет изменени значений загрузки В, угла сдвига (р и активного сопротивлени конденсатора инвертора тока Хс.As follows from the equations, the resistance is of little importance with a wide variation of Xc at Rn - °°, i.e. at any frequency. At the same time, the resistance of RMT is of great importance at low values of frequency and Bp-1 load. When the switching frequency of the thyristors of the current inverter 2 is changed, the current value in the welding load 12 is changed. The current is regulated around the set value by changing the load values B, the shear angle (p, and the resistance of the current inverter capacitor Xc.

Частота переключени тиристоров инвертора 2 определ етс работой распределител 16 импульсов, который соединен с выходом делител 14 частоты с переменным коэффициентом делени , Коэффициент делени частоты импульсов делител 14 определ етс сигналом, который подаетс на второй вход делител 14 с выхода задатчика 18 тока. Делитель 14 частоты делит частоту импульсов от задающего генератора 13 на фиксированные целые значени , которые определ ют фиксированные значени токов в сварочной нагрузке при стабильном значении напр жени источника 1. Делитель 15 частоты и распределитель 17 обеспечивают переключение тиристоров инвертора напр жени 6 с посто нной частотой. Инвертор 6 работает на частоте, при которой трансформатор 8 и выпр митель 9 имеют максимальный КПД.The switching frequency of the thyristors of the inverter 2 is determined by the operation of the pulse distributor 16, which is connected to the output of the frequency divider 14 with a variable division factor. The frequency division ratio of the pulses of the divider 14 is determined by a signal that is fed to the second input of the divider 14 from the output of the current setpoint 18. Frequency divider 14 divides the frequency of the pulses from master oscillator 13 into fixed integer values that determine the fixed values of the currents in the welding load at a stable value of source voltage 1. Frequency divider 15 and distributor 17 provide switching of the inverter 6 thyristors with a constant frequency. Inverter 6 operates at a frequency at which the transformer 8 and rectifier 9 have the maximum efficiency.

Таким образом, по сравнению с известным в предлагаемом устройстве применение делител 14 с переменным коэффициентом делени , задающего генератора 13 стабильной частоты и задатчика 18 тока позвол ет с высокой точностью и высокой повтор емостью обеспечивать заданные значени сварочного тока. Все основные элементы устройства выполн ютс Thus, in comparison with the known in the proposed device, the use of a divider 14 with a variable division factor, a master oscillator 13 of stable frequency and a current setting unit 18 allows to provide the specified values of welding current with high accuracy and high repeatability. All basic elements of the device are performed.

на цифровых элементах, которые при функционировании не имеют многозначности и не завис т от температуры и других факторов окружающей среды.on digital elements that, when functioning, have no ambiguity and are not dependent on temperature and other environmental factors.

Экспериментальна проверка устройства показала, что применение 8- и 16-разр дных стандартных микросхем обеспечивает точность поддержани заданного значени тока на уровне ± (1-2)% при изменении значений тока в (7-10) раз.An experimental verification of the device has shown that the use of 8-bit and 16-bit standard microcircuits ensures the accuracy of maintaining the current setpoint at ± (1-2)% when the current values change (7-10) times.

Claims

Invention Formula

Welding current controller auth.St. No. 1296337, characterized in that, in order to improve the quality of welded joints by ensuring the stability of the welding process / and high repeatability of welding current values, it is equipped with a control system containing a stable frequency master oscillator, a first frequency divider with a variable division factor, a second frequency divider with a constant division factor, two pulse distributors and a current setting device, while the output of the master oscillator is connected to the first input of the first divider

frequency and to the input of the second divider, and the output of the first frequency divider is connected to the input of the first pulse distributor, the output of which is connected to the control input of the current inverter, and the output of the second frequency divider is connected to the input of the second distributor, whose output is connected to the control input of the voltage inverter , while the output of the current setting device is connected to the second input of the first divider

frequencies.