SU778704A3 - Способ управлени мощностью при контактной шовной сварке и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Напитывать через управл емый выпр митель от распределительной электрической сети переменного тока и приводить в действие генератор с помощью электродвигател , запнтанного от этой же сети. Таким образом, любое изменение скорости сварки влечет за собой соответствующее равнонаправленное изменение электрической мощности сварочного тока и, следовательно , подводима  к свариваемым ю издели м сварочна  энерги  па каждом участке образующегос  сварного шва будет приблизительно одинаковой. Сигнал дл  корректировки сварочного тока, соответствующий скорости сварки, можно на- 15 ложить на выдаваемый задатчиком сигнал заданного значени , который автоматически управл ет сварочным током. На фиг. 1 представлен первый пример выполнени  устройства дл  управлени  20 сварочной мощностью путем изменени  амплитуды переменного сварочного напр жени ; на фиг. 2 - временна  диаграмма напр жени  и тока в первичной цепи сварочного трансформатора при различных 25 сварочных мощност х, формируемых с помощью устройства, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 - второй пример выполнени  устройства унравлени  сварочной мощностью путем изменени  амплитуды перемен- 3J ного напр жени  на первичной обмотке сварочного трансформатора; на фиг. 4- пример выполнени  устройства с автома .тической стабилизацией предварительно выбранной сварочной энергии в зависимо- 35 сти от изменени  скорости подачи свариваемых изделий; на фиг. 5 - пример выполнени  устройства с управлением скоростью сварки и стабилизации сварочной энергии в зависимости от программного 40 управл ющего устройства или вычислительного устройства. Устройства, реализующие способ, содержат сварочный трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, вторичной обмоткой 3. 45 Вторична  обмотка 3 низкого напр жени  сварочного трансформатора электрически соединена с одним нижним роликовым сварочным электродом 4 и с одним верхним роликовым сварочным электродом 5, меж- 50 ду которыми должны проходить свариваемые друг с другом части изделий- 6 и 7. Дл  осуществлени  подачи частей изделий 6 и 7 между роликовыми сварочными электродами 4 и 5 в процессе сварки один из 55 роликовых сварочных электродов приводитс  в движение с помощью двигател  с регулируемой скоростью вращени  (не показан). В первичной цепи трансформатора 1 известным образом расположено 60 электронное управл ющее устройство 8, например тиристорное, которое служит лишь дл  того, чтобы замкнуть контур тока , когда начинаетс  сварка, или же разомкнуть его, когда сварка будет закон- 65 чена, при этом включение и выключение токовой цепи целесообразно синхронизировать с прохождением через нуль питающего неременного напр жени . Управл ющее устройство 9, предусмотренное АЛЯ управлени  сварочной мощностью , имеет управл емый выпр митель 10, занитанный от распределительной электрической сети переменного тока. Выпр митель 10 может быть трехфазной полууправл емой мостовой схемой с тиристорами и диодами. Вынр митель 10 по двум проводникам И и 12 подает посто нное напр жение , которое сглаживаетс  дросселем 13. Величина получаемого посто нного напр жени  между проводниками 11 и 12 может измен тьс  с помощью служащей в качестве регул тора напр жени  схемы 14, котора  в выпр митель 10 подает сипхронизированные с сетью импульсы зажиганн  и тем самым обеспечивает изменение момента зажигани  тиристоров в пределах каждой полуволны переменного напр жени  сети в зависимости от управл ющего посто нного тока. Управл ющий посто нный ток включает в себ  две составл ющих . Одна составл юща  управл ющего тока служит в качестве сигнала заданной величины и выдаетс  перенастраиваемым задатчиком 15, который может быть, например, потенциометром, подсоединенным к стабилизированному источнику посто нного напр жени . Друга  составл юща  управл ющего тока служит в качестве сигнала действующей величины и получаетс  с помощью образуемого резисторами 16 и 17 делител  напр жени , включаемого между проводниками И и 12. Задаваемый сигнал по линии 18, а фактический сигнал по линии обратной св зи подаютс  на суммирующий усилитель 19, где обе составл ющие унравл ющего тока алгебраически суммируютс , затем вместе подаютс  на регул тор напр жени  схемы 14 по соединительному проводу 20. Вход суммирующего усилител  19 с помощью проводника 21 дополнительно соединен с выводным зажимом 22. Два проводника И и 12 подсоединены ко входу статического нреобразовател  23 посто нного тока в переменный известной конструкции, выход которого через проводники 24 и 25 и управл ющее устройство 8 питает первичную обмотку 2 сварочного трансформатора 1 переменным напр жением , по меньшей Miepe приближающимс  к синусоидальной форме. Амплитуда переменного напр жени , получаемого от нреобразовател  23, пропорциональна величине посто нного напр жени  между проводниками И и 12. Частота сварочного переменного напр жени , полученна  с помощью преобразовател  23, может быть значительно выше частоты переменного

тока распределительной электрической сети , к которой подсоединены зажимы 26.

Описанное устройство, реализующее способ управлени  сварочной мощностью, работает следующим образом.

С помощью задатчика 15 задаетс  сигнал необходимой величины, который в качестве первой составл ющей управл ющего тока подаетс  на регул тор 14 напр жени  через суммирующий усилитель 19. В соответствии с этим сигналом необходимой величины устанавливают момент зажигани  тир1 сторов выпр мител  10 внутри каждой полуволны напр жени , подаваемого на выпр митель сетевого переменного тока, следовательно, выпр мленное напр жение на проводниках И и 12 принимает значение, соответствующее сигналу заданной величины. Преобразователь 23 подает в проводники 24 и 25 и, следовательно, в первичную обмотку 2 сварочного трансформатора 1 переменное напр жение приблизительно синусоидальной формы, амплитуда которого пропорциональна величине вынр мленного напр жени  на проводниках 11 и 12. Таким образом, амплитуда переменного напр жени  на первичной обмотке 2 сварочного трансформатора 1 соответствует сигналу заданной величины, устанавливаемому с помощью задатчика 15. Путем изменени  этого сигнала заданной величины можно непрерывно измен ть амплитуду перемениого напр жени , что влечет за собой также соответствующее изменение эффективного значени  практически синусоидального сварочного переменного тока и, следовательно, непрерывное изменение сварочной мощности.

С помощью делител  напр жени  создают сигнал заданной величины, пропорциональный величине выпр мленного напр жени , который подают на суммирующий усилитель 19 по цепи обратной св зи 27. В суммирующем усилителе 19 выдаваемый задатчиком 15 сигнал заданной величины и сигнал действительной величины выпр мленного напр жени  от заданной величины влечет за собой такое изменение управл ющего посто нного тока в линии 20, что с помощью регул тора напр л ени  схемы 14 осуществл етс  соответствующее изменение момента зажигани  тиристоров в выпр мителе 10, благодар  чему, по меньшей мере, приблизительно компенсируетс  по вившеес  отклонение выпр мленного напр жени  от желаемой заданной величины . Таким образом, выпр мленное напр жение автоматически стабилизируетс  на установленном заданном значении. Это приводит к тому, что и амплитуда полученного с помощью статического преобразовател  23 переменного напр жени  и эффективное значение сварочного переменного тока, а также результирующа  сварочна  мощность практически стабилизируютс . Следовательно, установленное на задатчике 15 заданное значение автоматически сохран етс , если, например, нанр жение переменного тока сети или нагрузка на выходе преобразовател  23 измен ютс .

Па фиг. 2 изображена временна  характеристика напр жени  в первичной обмотке 2 сварочного трансформатора I, а также времеина  характеристика тока, проход щего через первичную обмотку при различпых сварочных мощност х. Амплитуда переменного напр жени  измен етс  при полых полуволнах синусоидальной формы,

в результате чего по вл ютс , например, кривые напр жени  U, U, t/a, которые влекут за собой соответствующие кривые токов гь /2. з с полными полуволнами при сдвиге фаз ф.

В примере выполнени  устройства, изображенного на фиг. 3, первична  обмотка 2 сварочного трансформатора 1 питаетс  от сиихронного генератора 28 по цеп м 24 и 25, в одну из которых включено электронное управл ющее устройство 8. Ротор синхронного генератора 28 с помощью вала 29 соединен с ротором электродвигател  30, который через клеммы 31 запитан от распределительной электрической сети

неременного тока. Генератор 28 имеет обмотку возбуждени  32, питание которой осуществл етс  от управл ющего устройства 33. Управл ющее устройство 33 содержит

управл емый выпр митель 34, вход которого спомощью линии 35 соединен с распределительной электрической сетью переменного тока через клеммы 31, а его выход по линии 36 и 37 подключен непосредственно к обмотке возбуждени  32 генератора 28. Выпр митель содержит, преимуществеино , тиристоры, зажиганием которых управл ют внутри каждой полуволны переменного нанр лгени . Дл  управлени 

моментом зажигани  имеютс  две интегрирующие схемы 38 и 39, которые включены последовательно. Вход первой интегрирующей схемы 38 с помощью линии 40 соединен с задатчиком 41, служащим дл  получени  устанавливаемого сигнала заданной величины посто нного тока. Кроме того, на вход этой же интегрирующей схемы 38 по линии 42 подаетс  сигнал действительной величины посто нного тока, который образуетс  из истинного значени  переменного напр жени  между проводниками 24 н 25. Дл  этой цели к проводникам 24 и 25 подсоединена первична  обмотка измерительного трансформатора 43, вторична  обмотка КОТОРОГО соединена с линией 42 через выпр  титель 44. К проводнику 25 подсоетинен также измерительный трансформатор тока 45, чьи измерительна  обмотка через вьmp миfёJrь 46 выдает последующий

сигнал действительной величины посто нного тока, который поступает на вход второй интегрирующей схемы 39.

Устройство согласно фиг. 3, реализующее способ управлени  сварочной мощностью , работает следующим образом.

Задатчиком 41 устанавливают сигнал заданной величины. В соответствии с этим заданным сигналом с помощью интегрирующих схем 38 и 39 управл ют моментом зажигани  тиристоров выпр мител  34 внутри каждой полуволны переменного напр жени , следовательно, протекающий по обмотке возбуждени  32 генератора 28 посто нный ток принимает определенное значение, которое влечет за собой определенную амплитуду выдаваемого генератором 28 переменного напр жени  между проводниками 24 и 25. Если сигнал заданной величины измен етс , то измен етс  также возбуждение генератора и амплитуда выдаваемого генератором переменного напр жени , при этом полуволны переменного напр жени  всегда остаютс  невредимыми , как показано на фиг. 2. При достижении описанным способом изменени  амплитуды неременного напр жени  между проводниками 24 и 25 измен етс  также и эффективное значение протекающего по первичной обмотке 2 сварочного трансформатора I переменного тока, что также представлено на фиг. 2. Изменение тока влечет за собой соответствующее изменение результирующей сварочной мощности . Следовательно, силу сварочного тока или же сварочную мощность можно выбирать и устанавливать с помощью задатчика 15.

Первый сигнал действительной величины , полученный посредством измерительного трансформатора 43 и выпр мител  44, пропорционален амплитуде получаемого от генератора 28 переменного напр женни , при этом второй сигнал действительной величины, полученный с помощью трансформатора тока 45 и выпр мител  46, пропорционален силе сварочного тока, протекающего в первичной цепи сварочного трансформатора 1. Если амплитуда переменного напр жени  между проводниками 24 и 25 отклон етс  от заданного значени , установленного задатчиком 41, то тогда первый сигнал действительной величины автоматически обеспечивает такой сдвиг момента зажигани  тиристоров в выпр мителе 34, чтобы было компенсировано отклонение напр жени . Если ток в первичной цепи сварочного трансформатора I измен етс , например, вследствие колебаний нагрузки во вторичной цепи сварочного трансформатора, то второй сигнал действительной величины автоматически обеспечивает сдвиг момента зажигани  тиристоров таким образом, что соответственно измен етс  и возбул дение генератора 28, чтобы снова устранить по вившеес  изменение тока. Изменени  силы тока в первичной цепи сварочного трансформатора 1 влекут за собой также соответствующие изменени  амплитуды напр жени , поэтому дл  осуществлени  желаемой стабилизации было бы достаточно регулировки с помощью первого сигнала действительной величины, пропорционального амплитз де напр жени .

Однако дополнительна  регулировка посредством второго сигнала действительной величины, пропорционального силе тока, обеспечивает ускорение коррекции с помощью предварительной регулировки возбуладени  генератора. Частоту сварочного переменного тока, создаваемую генератором 28, можно брать большей частоты сети , если это окажетс  целесообразным дл  обеспечени  качества и скорости сварки

при сварке роликовыми электродами. Ясно, что путем изменени  скорости вращени  приводного двигател  20 можно измен ть частоту сварочного переменного тока.

Оба описанных примера выполнени  согласно фиг. 1 и 3 позвол ют обеспечивать непрерывное управление сварочной мощностью между максимальным ее значением и практически нулевым при полных полуволпах сварочного переменного напр жени  и сварочного переменного тока. Поэтому нет необходимости использовать сварочный трансформатор с отводами. Но так как при сварке роликовыми электродами зачастую

приходитс  работать с более высокой частотой сварочного тока по сравнению с частотой распределительной электрической сети переменного тока, то в этих случа х дл  повышени  частоты уже и раньше использовали или статический преобразователь частоты или вращающийс . Поэтому описанное согласно изобретению устройство дл  управлени  сварочной мощностью путем изменени  амплитуды сварочного

переменного напр жени , примен емое вместо устройства дл  управлени  фазовой отсечкой, не требует дополнительных затрат , его можно реализовать с помощью весьма скромных дополнительных средств,

которые  вл ютс  стандартными.

Сварочный трансформатор, нижний и вепхний сварочные электроды, свариваемые друг с другом части деталей, а также электронное управл ющее устройство дл 

включени  и выключени  сварочного тока на фиг. 4 обозначены теми же позици ми, что и соответствующие элементы на фиг. I. Управл ющее устройство 9. служащее дл  управлени  CBaj504Hon мощностью, на

фиг. 4 обозначено лишь в виде блока, так как оно полностью совпадает с выполнением , описанным на фиг. 1.

Дл  осуществлени  подлети частей изделий б и 7 между сварочными роликовыми

электродами 4 и 5 в процессе сварки верхНИИ сварочный электрод 5, как показано на фиг. 4, закреплен на валу, который с помощью двигател  47 приводитс  во вращение с желаемой скоростью. Целесообразно между ротором двигател  47 и валом 48 иметь редуктор. Ротор двигател  47 с помощью вала 49 соединен с тахогеператором 50, который на выходе 51 обеспечивает посто нное напр жение, пропорпиональное действительному значению скорости вращени  двигател  47. Это посто нное напр жение подаетс  на потенциометр 52, с него можно отводить любую устанавливаемую часть напр жени , выдаваемого генератором 50. К отводу потенциометра 52 подсоединен вход 53 усилител  54, выход которого 55 соединен с зажимом 56 управл ющего устройства 9 и, следовательно, с входом суммирующего усилител  19 управл ющего устройства 9 (см. фиг. 1). Сигнал с выхода 55 усилител  54, корректирующий сварочный ток, соответствующий скорости вращени  двигател  47, поступает в виде посто нного тока измен ющейс  величины.

В суммирующем усилителе 19 сигнал заданной величины, устанавливаемый задатчиком 15, и сигнал дл  корректировки сварочного тока, выход щий из усплнтел  54, суммируютс , а следовательно, с помощью схемы 14 и управл емого выпр мител  10 эффективное значение сварочного переменного тока зависит не только от установки задатчика 15, но и дополнительно от возможного действительного значени  скорости вращени  двигател  47 и, следовательно, от скорости сварки. Если скорость вращени  двигател  47 повышаетс , то соответственно возрастает и сигнал дл  корректировки сварочного тока на входе суммирующего усилител  10, что вызывает соответствующее повышение эффективного значени  сварочного тока.

И наоборот, снижение скорости вращени  двигател  47 влечет за собой соответствующее уменьшение сварочного тока. С помощью потенциометра 52 можно регулировать вли ние изменени  скорости вращени  двигател  на силу сварочного тока таким образЬм, чтобы к свариваемым друг с другом част м деталей в каждой точке вдоль образующегос  сварного шва подводилось одинаковое количество сварочной энергии независимо от мгновенной скорости сварки.

Вместо тахогенератора 50 можно также успешно использовать таходатчик импульсов , который при каждом повороте валов 48 и 49 выдает определенное количество электрических импульсов, при этом частота следовани  импульсов служит в качестве сигнала действующей величины дл  сварочной скорости. Из полученной таким образом последовател.ности импульсов пзвестным способом образуетс  посто нное

напр жение, пропорциональное частоте следовани  импульсов, которое подаетс  на потенциометр 52. Принцип действи  остальных узлов управл ющего устройства такой же, как и в устройстве, изображенном на фиг. 4.

Представленный на фиг. 5 вариант выполнепи  отличаетс  от изображенного на фиг. 4 лишь тем, что сигнал дл  корректировки сварочного тока получают другим способом, а именно, с помощью программного управл ющего устройства или вьтчислительного устройства 57, задача которых в первую очередь состоит в том, чтобы

управл ть скоростьк) вращени  двигател  47 в функции заданных критериев. Вычислительное устройство 57 имеет два выхода 58 и 59 и на выходе 59 выдает цифровой или аналоговый сигнал, соответствующий

заданной скорости вращени  дл  управлени  двигател  47. К выходу 59 подсоединен вход 60 электронного регул тора скорости вращени  61, выход 62 которого соединен с двигателем 47. Регул тор скорости вращени  61 имеет второй вход 63, соединенный с выходом 51 тахогенератора 50 или соответствующего таходатчика импульсов. Таким образом, на регул тор скорости вращени  61 через его вход 60 подают сигнал , соответствующий заданной скорости вращени , а через другой его вход 63 - сигнал, соответствующий действующей скорости вращени . Регул тор скорости вращени  61 автоматически следит за тем,

чтобы скорость вращени  двигател  47 соответствовала сигналу заданной величины и чтобы по вившиес  отклонени  действительного значени  скорости вращени  от заданного автоматически корректировались .

На второй выход 58 устройства 57 подаетс  посто нное напр жение, соответствующее заданному сигналу дл  скорости вращени , которое подаетс  на потенциометр

52. Таким образом, в этом случае на выходе усилител  54 также возникает сигнал в виде измен ющегос  посто нного тока, корректирующий сварочный ток и соответствз ющий скорости вращени  двигател  47

и, следовательно, скорбсти сварки.

Если устройство 57 выдает измененный сигнал, соответствующий заданной скорости вращени , на вход 60 регул тора 61 скорости вращени  подаетс  сигнал в виде

команды таким образом, что соответственно измен етс  и скорость вращени  двигател  47. В этом случае устройство 57 одновременно вызывает также соответствующее изменение силы сварочного тока, а следовательно , несмотр  на изменение скорости сварки к каждой точке вдоль образующегос  сварного шва подаетс  одинакова  сварочна  энерги . Устройство 57 быть, например,

вычислительным устройством, которое приИ

мен етс  в устройстве дл  управлени  началом сварки и окончанием ее при непрерывной сварке сопротивлением по патенту Швейцарии № 572375.

Описанные согласно фиг. 4 и 5 средства получени  сигнала дл  корректировки сварочного тока можно комбинировать также с устройством, представленным на фиг. 3.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Г. Способ управлени  мощностью при контактной сварке на переменном токе, основанный на выпр млении переменного тока, поступающего из распределительной электрической сети переменного тока, регулировании выпр мленного напр жени  по сигналу обратной св зи, преобразовании частоты в более высокую частоту , чем частота распределительной сети переменного тока и управлении эффективным значением свароч ного тока, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сварки, дл  управлени  эффек12

   тивным значением сварочного тока измер ют скорость сварки и по электрическому сигналу, соответствующему измеренной скорости сварки, измен ют сварочный ток, сохран   посто нство сварочной энергии, вводимой в калсдую точку сварного шва.
2. 2. Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, содержащее преобразователь частоты, выпр митель, сварочный трансформатор , цепь обратной св зи и привод перемещени  издели , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества сварки, привод перемещени  издели  снабжен соединенным с ним тахогенератором, регул тором скорости и программным устройством , управл ющим скоростью сварки.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 238036, кл. В 23 К 11/24, 14.12.67.

   2.Исаков Ю. А. Тиристорные системы электропитани . Киев, «Техника, 1974, с. 95.

   JJ

   7