<p>756566A1_1-2.png" style="width:16pt;height:21pt;"/>
<p>н</p>
<p>0¾</p>
<p>Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано, например, для питания сварочной дуги от контактной сети.</p>
<p>Известны устройства аналогичного назначения, содержащие тиристорный преобразователь и систему управления</p>
<p>;и , с [зз.</p>
<p>недостатком известных устройств является отсутствие защиты "от срыва коммутации силового тиристора широтно-импульсного регулятора. Вследствие этого, в случае упомянутого нарушения в широтно-импульсном регуля- 15 торе известных устройств, ток достигает величин, значительно превышающих допустимый, что приводит к прожогу изделия. Кроме того, недостатком известных устройств является отсутст-20 вие ограничителя напряжения холостого хода до безопасного уровня, что может привести к поражению обслуживающего персонала электрическим током.</p>
<p>Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, состоящее из тиристорного широтно-импульсного регулятора, содержащего главный (силовой) и вспомогательный (коммутирующий) тиристоры, коммутирующие катуш- . ку (индуктивность) и конденсатор, перезарядный диод, подключенного к 5 питающей сети через предохранитель, а также индуктивного аккумулирующего контура, образованного накопительной катушкой (индуктивностью), дуговым промежутком электрод-изделие,</p>
<p>Ю обратным диодом и подключенного к выходу тиристорного широтно-импульсного регулятора через выключатель, системы управления, содержащей задающий генератор и электронный узел управления, связанный с управляющими электродами главного (силового) и вспомогательного (коммутирующего) тиристоров и с датчиком тока, включенным в цепь индуктивного аккумулирующего контура, причем параллельно дуговому промежутку электрод-изделие подключен измерительный узел,'содержащий релейный элемент, управляющий упомянутым выключателем и соединенный 25 с делителем напряжения, подключенным к питающей сети и ограничивающим напряжение холостого хода до безопасного уровня [4] .</p>
<p>Упомянутый выключатель соединяет .30 .индуктивный аккумулирующий контур с</p>
<p>756566</p>
<p>выходом тиристорного широтно-импульсного регулятора при замыкании дугового промежутка электрод-изделие и рассоединяет указанные узлы устройства при превышении напряжения на дуговом промежутке выше допустимого для сварочных комплексов, в частности, при</p>
<p>срыве коммутации главного (силового) тиристора.</p>
<p>Недостатком известного устройствая является его низкая надежность, обусловленная подключением измерительного узла параллельно дуговому промежутку электрод-изделие. Известно, что при проведении сварочных работ часто происходит залипание электрода, В этом случае сопротивление дугового промежутка электрод-изделие резко уменьшается и становится пренебрежительно мало. Поэтому, если в указанный момент произойдет срыв коммутации главного (силового )тиристора широтно-импульсного регулятора известного устройства, то все напряжение сети прикладывается к накопительной катушке (индуктивности), а напряжение на дуговом промежутке электрод-изделие практически равно нулю, в силу чего релейный элемент измерительного- узла не срабатывает и устройство остается в аварийном режиме . В подобном аварийном режиме известное устройство отключается от сети предохранителем в момент, когда ток достигает уставки его срабатывания. Однако для обеспечения работоспособности во всем диапазоне регулирования, уставка срабатывания предохранителя рассчитывается на максимальные сварочные токи. В результате этого при сварке минимальными сварочными токами (сварка листовых изделий и пр.), ток к моменту отключения достигает величины, значительно превышающей допустимый ток для свариваемого изделия, что приводит к его непоправимому браку. Кроме того, недостатком известного устройства является его низкая электробезопасность, обусловленная применением делителя напряжения, гальванически связанного с сетью и используемого для ограничения напряжения холостого хода до безопасного уровня. Отрыв цепи делителя напряжения от свариваемого изделия приводит к резкому увеличению напряжения на дуговом промежутке электрод-цзделие до напряжения питающей сети. В этом случае срабатывает релейный элемент измерительного узла и разрывает цепь между выходом широтно-импульсного регулятора и индуктивным аккумулирующим контуром, однако напряжение на дуговом промежутке электрод-изделие остается равным напряжению питающей сети, что может ' привести к поражению обслуживающего персонала электрическим током.</p>
<p>Цель изобретения - повышение надежности и электробеэопасности устройства</p>
<p>Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем тиристорный преобразователь, выключатель, коммутирующий элемент которого включен последовательно с выходом преобразователя, датчик зажигания дуги и блок управления, введены дополнительно тиристор и релейный элемент, выход которого включен последовательно со входом управления выключателя в цепь питания, а вход - последовательно с силовой цепью упомянутого дополнительного тиристора, подключенного к выходу преобразователя, причем управляющий электрод указанного тиристора связан с дополнительным выходом блока управления.</p>
<p>На чертеже дана схема устройства для регулирования постоянного тока.</p>
<p>Устройство содержит тиристорный (широтно-импульсный) преобразователь, включающий силовой 1 и коммутирующий 2 тиристоры, перезарядные диоды 3 и 4, коммутирующие емкость 5 и индуктивность 6, выход которого через коммутирующий элемент (замыкающий контакт) выключателя 7 подключается к контуру, образованному датчиком 8 тока, накопительной индуктивностью 9, электродом 10, дуговым промежутком электрод-изделие, свариваемым изделием 11 и обратным диодом 12, блок 13 управления, а также дополнительный тиристор 14, подключенный к выходу широтно-импульсного преобразователя через релейный элемент 15, выход которого (размыкающий контакт) подключает вход управления выключателя 7 к питающей сети. Параллельно дуговому промежутку электрод-изделие подключен датчик зажигания дуги, выполненной в виде последовательно включенных релейного элемента 16, собственного источника 17 питания и отсекающего диода 18.</p>
<p>В свою очередь блок 13 управления содержит последовательно соединенные задающий генератор 19 и оконечный усилитель 20, выход которого соединен с управляющим электродом силового тиристора 1, пороговый элемент 21, соединяющий выход датчика 8 тока с одним из входов оконечного усилителя 20, элемент 22 задержки, выход которого подсоединен к выходу "задающего генератора 19, а выход через оконечный усилитель 23 - к управляющему электроду коммутирующего тиристора 2, элемент задержки 24, вход которого соединен с выходом элемента 22 задержки, а выход через оконечный усилитель 25 - с управляющим электродом дополнительного тиристора 14, пусковое устройство 26, оба входа которого соединены по логической схеме ИЛИ,</p>
<p>5</p>
<p>756566</p>
<p>6</p>
<p>при этом один вход подключен к релейному элементу 16, второй - к выходу <sup>! </sup>датчика 8 тока через нуль-орган 27, а выход - к входу оконечного усилителя 23 и через элемент 28 задержки к входу оконечного усилителя 20.</p>
<p>Для исключения замыкания токов от собственного источника 17 датчика зажигания дуги на внутренние контуры схемы между выходом тиристорного широтно-импульсного регулятора и индуктивным аккумулирующим контуром включен отсекающий диод (позиция не обозначена) , который одновременно позволяет повысить коммутационную способность тиристорного широтно-импульсного регулятора.</p>
<p>Устройство работает следующим образом.</p>
<p>После присоединения устройства к питающей сети задающий генератор 19 системы 13 управления начинает генерировать импульсы необходимой формы, частотой 200-500 Гц и длительностью 100 мкс. В режиме холостого хода промежуток электрод-изделие разомкнут ток в индуктивном аккумулирующем контуре отсутствует, сигналы на выходе датчика 8 тока и соответственно на выходе нуль-органа 27 равны нулю, релейный элемент* 16 находится в исходном состоянии, следовательно запускающий сигнал на входе пускового устройства 26 отсутствует. В этом режиме с выходов пускового устройства 26 и элемента 28 задержки времени поступают сигналы соответственно на входы оконечных усилителей 23 и 20, блокирующие поступление импульсов на управляющие электроды силового 1 и коммутирующего 2 тиристоров. Тиристоры 1 и 2 надежно заперты, поэтому напряжение на дуговом промежутке электрод-изделие равно напряжению собственного источника питания 17 и датчика зажигания дуги (12В), и является безопасным уровнем. Импульсы, генерируемые задающим генератором 19, через элементы 23 и 24 задержки и оконечный усилитель 25 поступают на управняющий электрод дополнительного тиристора 14, обеспечивая тем самым контроль исправности широтно-импульсного тиристорного преобразователя в режиме холостого хода. Если последний исправен и тиристоры надежно заперты, то напряжение на его выходе равно нулю. В этом случае ток по цепи последовательно соединенных дополнительного тиристора 14 и релейного элемента 15 не протекает, последний находится в исходном состоянии. При этом контакт релейного элемента 15 в цепи управления выключателем 7 замкнут, в результате чего к выключателю 7 прикладывается напряжение питающей сети, он срабатывает и замыкает свой контакт .</p>
<p>Устройство готово к работе.</p>
<p>При замыкании дугового промежутка электрод-изделие по цепи 10-11—17-16-18 начинает протекать ток, достаточный для срабатывания релейного элемента 16, последний срабатывает и вырабатывает запускающий сигнал, поступающий на вход пускового устройства 26. В результате этого на выходе пускового устройства 26 исчезает сигнал, блокирующий поступление импульсов на управляющий электрод коммутирующего тиристора 2, последний открывается и по цепи 2-5-6-7-8-9-10-11 начинает протекать ток, осуществляю-,, щий предварительный заряд коммутирующей емкости 5. Благодаря выдержке времени, обеспечиваемой элементом задержки 28,сигнал с его выхода, блокирующий поступление импульсов на управляющий электрод силового тиристора 1,исчезает не сразу, а через время, необходимое для предварительного заряда коммутирующей емкости 5, что исключает срыв коммутации силового тиристора 1. По истечении выдержки времени, задаваемой элементом 28 задержки, его выходной сигнал исчезает и импульс с задающего генератора 19 через оконечный усилитель 20 начинает поступать на управляющий электрод силового тиристора 1, последний открывается и начинается процесс регулирования тока.</p>
<p>В режиме сварки напряжение на дуговом промежутке электрод-изделие равно 40-45В, что превышает напряжение собственного источника питания 17 датчика зажигания дуги. В результате этого отсекающий диод 18 закрывается, исключая тем самым длительное протекание через датчик зажигания дуги больших токов. При этом релейный элемент 16 приходит в исход-., ное состояние и снимает запускающий сигнал со входа пускового устройства 26.Однако, так как его оба входа собраны по логической схеме ИЛИ, в момент появления сварочного тока сигнал с датчика 8 тока поступает на вход нуль-органа 27 и обуславливает появление на его выходе сигнала, поступающего на вход пускового устройства 16, рабочее состояние системы 13 управления сохраняется.</p>
<p>В каждом импульсном цикле регулирования импульс, поступающий на уп-, равняющий электрод коммутирующего тиристора 2, следует эа импульсом, поступающим на управляющий электрод силового тиристора 1, через время, определяющее скважность импульсного цикла рёгулирования, и соответственно, величину регулируемого сварочного тока. Скважность импульсного цикла регулирования задается величиной задержки времени элемента 22 задержки.</p>
<p>756566</p>
<p>8'</p>
<p>Для зашиты широтно-импульсного регулятора от перегрузок потоку, которые могут возникнуть при залипании сварочного электрода, предусмотрена дискретная обратная связь по току, выполненная на пороговом элементе 21. При превышении сварочным током предельно-допустимой величины выходной сигнал с датчика 8 тока достигает порога срабатывания порогового элемента 21, последний срабатывает и на его выходе появляется сигнал, который,поступая на вход 20, блокирует импульсы, поступающие на управляющий электрод силового тиристора 1, скважность регулирования становится равной нулю, регулирование тока прекращается. При этом сварочный ток замыкается в индуктивном аккумулирующем контуре и поддерживается за счет электромагнитной энергии, накопленной индуктивностью 9. При уменьшении сварочного тока ниже предельно допустимого значения.пороговый элемент 21 возвращается в исходное состояние, его выходной сигнал, блокирующий импульсы; поступающие на управляющий электрод силового тиристора 1, исчезает, импульсы начинают поступать на управляющий электрод силового тиристора 1 с заранее заданной скважностью импульсного цикла регулирования; регулирование сварочного тока продолжается</p>
<p>В интервале проводимости силового, тиристора 1 напряжение на выходе тиристорного широтно-импульсного регулятора равно напряжению питающей сети и ток протекает по цепи 1-7-8-9-10-дуга-11. в интервале, когда силовой тирйстор 1 заперт, напряжение на выходе тиристорного широтно-импульсного регулятора равно нулю, при этом открывается обратный диод 12 и ток протекает по индуктивному аккумулирующему контуру 8-9-10-дуга-11-12 за счет энергии накопительной индуктивности 9. В следующем импульсном.цикле регулирования процессы, протекающие в устройстве регулирования* постоянного тока, повторяются. При отрыве электрода 10 от свариваемого изделия 11 и разрыве сварочной дуги протекание сварочного тока прекращается, сигналы на выходе датчика 8 тока и, соответственно, на выходе нуль-органа 27 исчезают. В результате этого на выходе пускового устройства 26 и элемента 28 задержки времени появляются сигналы, поступающие, соответственно, на входы оконечных усилителей 23 и 20 и блокирующие тем самым поступление импульсов на управляющие электроды силового 1 и коммутирующего 2 тиристоров' устройство переходит в режим холостого хода, описанный выше.</p>
<p>В режиме регулирования тока импульсы на управляющий электрод дополнительного тиристора 14 поступают по тому же каналу, что и в режиме холостого хода (описанному выше), причем в каждом импульсном цикле регулирования упомянутые импульсы следуют за импульсами, поступающими на управляющий .электрод коммутирующего тиристора. 2, через интервал времени, достаточный для полного окончания коммутационных процессов в широтно-импульсном регуляторе. Длительность упомянутого интервала (100. ..30 мкс) задается элементом 24 задержки. Поэтому, в случае нормальной работы широтно-импульсного регулятора, импульс на управляющий электрод дополнительного тиристора 14 поступает в тот момент, когда силовой тиристор 1 надежно заперт и напряжение на выходе упомянутого регулятора равно нулю. В этом случае дополнительный тиристор 14 не открывается, релейный элемент 15 не срабатывает· продолжается процесс регулирования тока. Если происходит срыв коммутации силового тиристора 1 или его отказ, то напряжение на выходе широтно-импульсного регулятора становится равным напряжению питающей сети и первый же импульс, поступающий на управляющий электрод .дополнительного тиристора 14, после момента нарушения, приводит к его открытию, в результате чего напряжение питающей сети прикладывается в релейному элементу 15,последний срабатывает и размыкает свой контакт в цепи управления выключателем 7. Выключатель 7 размыкает свой контакт, отсоединяя выход тиристорного широтно-импульсного регулятора от индуктивного аккумулирующего контура. Максимальное время задержки отключения индуктивного аккумулирующего контура от выхода тиристорного широтно-импульсного регулятора равно периоду импульсного цикла регулирования (2-10'<sup>3</sup> ...5-10 <sup>Э</sup>с) и настолько мало, что в течение него ток успевает нарасти незначительно, в силу чего прожог изделия 11 не происходит. После отключения индуктивного аккумулирующего контура от выхода тиристорного широтно-импульсного регулятора напряжение на дуговом промежутке электрод-изделие становится равным напряжению собственного источника 17 питания датчика зажигания дуги (12В).</p>
<p>Если нарушение в тиристорном широтно-импульсном регуляторе происходит на холостом ходу, то в этом случае работа элементов 14, 15 и 7 полностью совпадает с работой в аварийном режиме, возможном во время регулирования тока и описанном выше.</p>
<p>756566</p>
<p>10</p>