SU824395A1 - Устройство дл управлени тирис-ТОРНыМ пРЕОбРАзОВАТЕлЕМ - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

1

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно к области сварочного производства , в частности к устройствам дл  управлени  тиристорными преобразовател ми сварочных выпр мителей, в которых предусмотрено снижение напр жени  холостого хода дл  защиты человека от поражени  электрическим током при выполнении сварочных работ.

Известно устройство дл  ограничени  напр жени  холостого хода, содержащее сварочный выпр митель или источник посто нного тока, коммутатор (контактор) и схему управлени  коммутатором }.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что оно не обеспечивает высокий уровень электробезопасности вследствие применени  контактора в качестве коммутатора, включенного в сварочную цепь, через контакты которого в рабочем режиме протекает большой ток короткого замыкани , при многократном включении и выключении контактора его контакты могут залипать, в результате этого сварщик попасть под высокое напр жение холостого хоДа сварочного выпр мител .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройст- . во дл  управлени  тиристорным преобразователем , содержащее тиристорный преобразователь ., блок обратной св зи, формирователь импульсов, релейный элемент, источник напр жени  задани , элемент сравнени , элемент совпадени  два пороговых блока и выпр митель напр жени  сети, подключенный ко входам первого и второго пороговых блоков, выход первого порогового блока подсоединен к одному из входов элемента совпадени , а выход второго порогового блока И выход элемента совпадени  соединены со входом формировател  импульсов, выходы которого подключены к управл ющим входам тиристорного преобразовател , выход

которого через блок обратной св зи подключен к одному из входов элемента сравнени , другой вход которого соединен с источником напр жени  задани , а выход элемента сравнени  - со входом релейного элемента, выход которого подключен к другому входу элемента совпадени  2.

Недостатком известного устройства дл  управлени  тиристорным преобразователем  вл етс  то, что оно не обеспечивает условий техники безопасности, так как в нем не переключаетс  выходное напр жение тиристорного преобразовател  до безопасной величины на холостом ходу и до рабочей величины при сварке.

Цель изобретени  - повышение электробезопасности заи:чет автоматического переключени  выходного напр жени  тиристорного преобразовател  до безопасной величины на холостом ходу и до рабочей величины при сварке.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что данное устройство дл  управлени  тиристорным преобразователем, содержащее выпр митель напр жени  сети, выход которого подключен ко входам первого и второго пороговых блоков, выход второго порогового блока и выход элемента совпадени  подсоединены ко входу формировател  импульсов, выходы которого служат дл  подключени  к управл ющим входам тиристорного преобразовател , соединенного выходом через блок обратной св зи с одним из входов элемента сравнени , другой вход которого подключен к источнику напр жени  задани , выход элемента сравнени  соединен со входом релейного элемента, соединенного ..выходом с одним из входов элемента совпадени , снабжено элементом ИЛИ, двум  инверторами , двум  элементами И, источником порогового напр жени , электронным коммутатором и датчиком нул  тока, вход которого служит дл  подключени  к выходу тиристорного преобразовател , а выход его через электронный коммутатор подключен ко входу источника порогового напр жени , соединенного выходом с другим входом первого порогового блока, выход которого подключен ко входу первого инвертора и к одному из входов первого элемента И, подключенного другим входом к выходу датчика нул  тока и ко входу второго инвертора , выход которого соединен с одним из входов второго элемента И, подключенного другим входом к выходу первого инвертора, а выход его соединен с одним из .входов элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход элемента ИЛИ соединен с другим входом элемента совпадени .

Наличие цепи, содержащей последовательно соединённые выпр митель напр жени  сети, пороговое устройство, первый инвертор , второго элемента И, второй инвертор, электронный коммутатор, источник порогового напр жени , выход которого подключен к другому входу пордгового устройства, в совокупности с другой цепью, содержащей датчик нул  тока, выход которого соединен со входом электронного коммутатора, а вход его - с выходом тиристорного преобразовател  и входом блока обратной св зи, соединенного выходом с одним из входов эле,мента сравнени , другой вход которого соединен с источником напр жени  задани , а

ВЫХОД элемента сравнени  - со входом релейного элемента, подсоединенного выходом к одному из входов элемента совпадени , выход которого через формирователь импульсов подсоединен к управл ющим входам тиристорного преобразовател , а другой вход элемента совпадени  подключен, к выходу элемента ИЛИ, один из входов которой подключен к выходу второго элемента И, позвол ет получить на выходе тиристорного Преобразовател  в релейном режиме на холостом ходу напр жение безопасное дл  работы обслуживающего персонала (12в).

На фиг. I приведена функциональна  схема устройства дл  управлени  тиристорным преобразователем; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы устройства в релейном режиме на холостом ходу и при сварке соответственно; на фиг. 4 - то же, в фазовом режиме.

Устройство дл  управлени  тиристорным преобразователем содержит элемент 1 сравнени , релейный элемент 2, элемент 3 совпадени , формирователь 4 импульсов, тиристорный преобразователь 5, блок 6 обратной св зи, источник 7 напр жени  задани , первый пороговый блок 8, выпр митель 9 напр жени  сети, второй пороговый блок 10, первый инвертор 11, первый элемент И 12, второй элемент И 13, второй инвертор 14, элемент ИЛИ 15, датчик 16 нул  тока, электронный коммутатор 17, источник 18 порогового напр жени . Выход выпр мител  9 напр жени  сети подключен ко входам первого порогового блока 8 и второго порогового блока 10. Выход второго порогового блока 10 и выход схемы 3 совпадени  подключены ко входу формировател  4 импульсов, выходы которого подключены к управл ющим входам тиристорного преобразовате л  5, выход которого одновременно  вл етс  выходом устройства.

К выходу тиристорного преобразовател  5 подключен вход датчика 16 нул  тока, а также блок 6 обратной св зи, подсоединенное выходом к одному из входов элемента 1 сравнени , к другому входу которого подключен источник 7 напр жени  задани , а выход элемента 1 сравнени  через релейный элемент 2 подсоединен к одному из входов элемента 3 совпадени , к другому входу которого подсоединен выход элемента. 15 ИЛИ. Один из входов элемента 15 ИЛИ соединен с выходом второго элемента 13 И, один из входов которого подсоединен к выходу второго инвертора 14, а другой вход - к выходу первого инвертора 11. Вход первого инвертора 11 подключен к одному из входов элемента 12 И, а также к выходу первого порогового блока 8. Выход датчика 16 нул  тока подключен ко входу электронного коммутатора 17, ко входу второго инвертора 14, а также к другому входу первого элемента 12 И, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ. К выходу

электронного коммутатора 17 подсоединен вход источника 18 порогового напр жени , соединенного выходом с другим входом первого порогового блока 8.

Элемент 1 сравнени  предназначен дл  сравнени  мгновенного значени  напр жени  обратной св зи Uocc выхода блока 6 обратной св зи, пропорционального сварочному току и напр жени  задани  Uj с выхода источника 7 напр жени  задани . Релейный элемент 2 служит дл  преобразовани  разности напр жений обратной св зи Uee и задани  Uj в последовательность импульсов с частотой и скважностью, определ емой величиной и формой сигнала обратной св зи с выхода блока б обратной св зи. Элемент 3 совпадени  предназначен дл  автоматического перехода с релейного режима управлени  тиристорным преобразователем на фазовый режим.

Формирователь 4 импульсов служит дл  формировани  импульсов, управл ющих углами зажигани  тиристоров преобразовател  5.

Пороговьш блоки 8.и 10 выдают пр моугольные импульсы при сравнении выпр мленного двухполупериодного напр жени  с выхода выпр мител  ,9 напр жени  сети с фиксированным пороговым напр жением каждого из пороговых блоков. Выпр митель 9 напр жени  сети позвол ет синхронизировать во времени работу пороговых блоков 8 и 10, а также тиристорного преобразовател  5. Датчик 16 нул  тока позвол ет различать холостой ход (при разомкнутой сварочной цепи, т.е. при нулевом токе в цепи) и процесс сварки (при наличии тока в цепи). Электронный коммутатор 17 служит дл  переключени  по сигналу датчика 16 нул  тока порогового напр жени  источника 18. Источник 18 порогового напр жени  предназначен дл  подачи на один из входов поporoBolo блока 8 определенной величины порогового напр жени , соответствующего или холостому ходу или процессу сварки.

Первый инвертор 11 служит дл  инвертировани  последовательности импульсов, поступающих на его вход с выхода первого порогового блока 8 дл  задани  угла зажигани  тиристоров преобразовател  5 на холостом ходу.

Второй инвертор 14 служит дл  инвертировани  сигнала с выхода датчика 16 нул  тока и ДЛЯ подачи на один из входов второго элемента 13 И разрешающего сигнадг на холостом ходу.

Первый элемент 12 И предназначен дл  пропускани  последовательности пр моугольных импульсов, поступающих на один из ее входов с выхода первого порогового элемента 8, при наличии на другом из ее входов разрешающего (единичного) сигнала с выхода датчика 16 нул  тока при сварке. Второй элемент 13 И служит дл  пропускани  на. один из входов элемента 15

ИЛИ инвертированной последовательности пр моугольных импульсов, поступающих на один из ее входов с выхода первого инвертора 11, при наличии на другом из ее входов разрешающего (единичного) сигнала с выхода второго инвертора 14 на холостом ходу.

Элемент 15 ИЛИ предназначен дл  передачи инвертированной последовательности пр моугольных импульсов с выхода второго элемента 14 И на один из входов элемента 3 совпадени  на холостом ходу или неинвертированной последовательности импульсов

0 с выхода первого элемента 12 И на один из входов элемента. 3 совпадени  в процессе сварки.

Устройство работает следующим образом .

К выходному зажиму устройства подсое5 дин ют сварочный электрод, и устройство подклю 1ают,в сети.

В зависимости от соотношени  величин напр жени  обратной св зи Uoe на выходе блока 6 и напр жени  задани  Оз на выхо0 де источника 7 устройство дл  управлени  тиристорным преобразователем может работать в релейном режиме (при Uoe Ua) или в фазовом режиме (при Uee Ua).

В процессе возбуждени  дуги и нарастани  сварочного тока до установившегос 

5 значени , устройство работает в релейном режиме. При Uoe Jl релейный элемент 2 «выключен, т.е. на его выходе имеетс  посто нное напр жение (см. фиг. 2), а при релейным элемент 2 «включен, т.е. на его выходе нет напр жени  (см. фиг. 4).

При разомкнутой сварочной цепи, т.е. на холостом ходу, напр жение обратной св зи Uoe на выходе блока б равно нулю. При

J этом на элемент 1 сравнени  только напр жение задани  Uj от источника 7, релейный элемент 2 находитс  в состо нии «В1ыключено и посто нное напр жение с его выхода поступает на один из входов схемы 3 совпадени .

0 Одновременно с выпр мител  9 напр жени  сети поступает двух пол упериодное выпр мленное напр жение сети на входы пороговых блоков 8 и 10, имеющих фиксированные значени  пороговых напр жений и Um соответственно, причем величина порогового напр жени  и1ц автоматически задаетс  источником 18 порогового напр жени , который переключаетс  электронным коммутатором 17 по сигналу с датчика 16 нул  тока. На выходах пороговых элементов

0 по вл ютс  пр моугольные импульсы, длительность которых определ етс  величинами пороговых напр жений Ц, и U, (фиг. 2 и 4). На выходе датчика 161 нулевого тока на холостом ходу имеетс  «нулевой си-гнал, а в процессе сварки - «единичный сигнал.

«Нулевой сигнал поступает на один из входов первого элемента 12 Л и на вход второго инвертора 14, где он инвертируетс .

становитс  «единичным сигналом и поступает далее на один из уходов второго элемента 13 И. На другой .из входов второго элемента 13 И поступает инвертированна  последовательность пр моугольных импульсов с выхода первого инвертора 11. Эта последовательность импульсов проходит на выход второго элемента 13 И и через элемент 15 ИЛИ поступает на один из входов элемента 3 совпадени , на другом входе которой имеетс  посто нное напр жение с выхода релейного элемента 2. Далее инвертированна  последовательность импульсов проходит через элемент 3 совпадени  на вход формировател  4 импульсов.

При этом неинвертированна  последовательность пр моугольных импульсов с выхода первого порогового блока 8 поступает на один из входов первого элемента 13 И, на другом входе которой имеетс  «нулевой сигнал , в результате чего первый элемент 12 И запираетс , и неинвертированна  последовательность импульсов на вход элемента 15 ИЛИ не проходит (фиг. 2).

Одновременно с инвертированной последовательностью импульсов, пришедших с выхода элемента 15 ИЛИ, на вход формировател  4 импульсов поступает последовательность пр моугольных импульсов с выхода второго порогового блока 10.

В соответствии с импульсами, поступающими с выхода пороговых элементов 8 и. 10, формирователь 4 формирует импульсы, поступающие на управл ющие электроды тиристоров преобразовател  5 и ограничивающие минимальный и максимальный углы зажигани  тиристоров. Причем, по переднему фронту пр моугольных импульсов инвертированной последовательности, пришедших с выхода инвертора 11, формируютс  запускаюш ,ие импульсы, которые ограничивают минимальный угол зажигани  тиристоров. При поступлении этих импульсов на управл ющие электроды тиристоров преобразовател  5 на его выходе по вл етс  напр жение холостого хода безопасной величины {12 В) (фиг. 2).

По заданному фронту пр моугольных импульсов, пришедших с выхода второго порогового устройства 10, формируютс  запускающие импульсы, ограничивающие максимальный угол зажигани  тиристоров в пределах 160.-170° дл  достижени  устойчивой работы преобразовател  при изменении нагрузки вплоть до короткого замыкани .

При возбуждении дуги касанием электродом свариваемых конструкций в сварочвой цепи начинает протекать сварочный ток. При этом на выходе датчика 16 нул  тока по вл етс  «единичный сигнал, который поступает на вход второго инвертора 14, на один из входов первого элемента 12 И и на вход электронного коммутатора 17, переключающего пороговое напр жение источника 18 с величины Ua,, соответствующей безопасной величине напр жени  холостого хода (12 В), на величину U,J, соответствующую максимальному выпр мленному напр жению (55 В) на выходе преобразовател  5, причем U,i Un, (фиг. 3). Второй инвертор 14 инвертирует «единичный сигнал, а с его выхода «нулевой сигнал поступает на один из входов второго элемента 13 И, на другой из входов которой поступает инвертированна  последовательность импульсов с выхода первого инвертора 11, при этом на выход второго элемента 13 И эта последовательность не проходит, т.к. эта схема заперта «нулевым сигналом. Последовательность пр моугольных импульсов, поступающих с выхода первого порогового

блока 8 на один из входов первого элемента 12 И при наличии на другом ее входе «единичного сигнала с выхода датчика 16 нул  тока, проходит на выход этого элемента и через элемент 15 .ИЛИ поступает на

0 один из входов схемы 3 совпадени .

Поскольку в сварочной цепи протекает ток, на выходе блока 6 обратной св зи имеетс  напр жение обратной св зи Ц, пропорциональное мгновенному значению сварочного тока. По мере увеличени  сваS рочного тока в переходном режиме увеличиваетс  и напр жение обратной св зи Uot, которое поступает с блока 6 обратной св зи на вход элемента 1 сравнени , в котором это напр жение сравниваетс  с напр жением задани  Ua, поступающего от источника 7 напр жени  задани . Разность между мгновенными значени ми этих напр жений Uoc и Uj подаетс  на релейный элемент 2, на выходе которого по вл етс  при этом посто нное напр жение, поступающее на другой вход элемента 3 совпадени . Неинвертйрованна  последовательность импульсов, прищедша с выхода первого порогового блока 8 через элементы 12 и 15 и поступивша  на один из входов элемента 3 совпадени , проходит через него на вход формировател  4 импульсов, который формирует по передним фронтам импульсов этой последовательности управл ющие импульсы, подаваемые на управл ющие электроды тиристоров преобразовател  5i при этом на выходе тиристорного преобразовател  по вл етс  максимальное выпр мленное напр жение (55 В) (фиг. 3). Далее схема работает , как описано выше, до тех пор пока сварочный ток не. достигнет установившегос  значени , т.е. в печение двух-трех периодов питающего напр жени .

Claims (2)

1. При UQC Ui, т.е. при достижении напр жением обратной св зи Dot уровн  напр жени  задани  Us, устройство переходит в режим фазового регулировани  тиристор ным преобразователем 5. В фазовом режиме релейный элемент 2 периодически переключаетс  с частотой пульсаций сварочного тока (дл  однофазной схемы тиристорного преобразовател  частота пульсаций 100 Гц) (фиг. 3). В моменты равенства напр жений обратной св зи Uot и задани  Uj на выходе элемента 1 сравнени  по вл етс  сигнал, который поступает на вход релейного элемента 2. В результате на выходе релейного элемента 2 по вл ютс  пр моугольные импульсы , которые поступают на один из входов элемента 3 совпадени , на другой вход которой поступает неинвертированна  последовательность импульсов с выхода первого порогового блока 8 (через первый элемент 12 И и элемент 15 ИЛИ). На выход элемента 3 совпадени  проход т импульсы с выхода релейного элемента 2 и поступают на вход формировател  4 импульсов, который формирует запускающие импульсы, подаваемые на управл ющие электродь тиристоров преобразовател  5 (фиг. 4). При этом устанавливаетс  угол зажигани  тиристоров, соответствующий заданию по току. При плавном изменении напр жени  задани  Us с выхода источника 7 также плавно измен етс  угол открывани  тиристоров , а следовательно, и сварочный ток. Случайное изменение сварочного тока, например , в сторону уменьщени , вызовет уменьщение напр жени  обратной св зи UeeПри этом момент равенства напр жений Uoc и и, т.е. момент по влени  импульсов на выходе релейного элемента 2, наступит раньше , что приведет к уменьщению угла отпирани  тиристоров и увеличению напр жени  на выходе тиристорного-преобразовател  5. Сварочный ток практически через его дватри периода питающего напр жени  вновь достигнет тока задани . В фазовом режиме также, как и в релейном режиме, на тиристоры поступают запускающие импульсы, сформированные формирователем 4 импульсов по заднему фррн-. ту импульсов, пришедших с выхода второго порогового устройства 10 и ограничивающих максимальный угол зажигани  тиристоров в пределах 160-170°, что позвол ет обеспечить устойчивую работу преобразовател  и хорошее качество сварки. Данное устройство дл  управлени  тиристорным преобразователем позвол ет улучшить услови  техники безопасности дл  обслуживающего персонала за счет автоматического переключени  с помощью логических схем в интегральном исполнении, обладающих высокой надежностью, выходного напр жени  тиристорного преобразовател  до безопасной величины (12 В) на холостом ходу и до рабочей величины (55 В) в процессе сварки.- Формула изобретени  Устройство дл  управлени  тиристорным преобразователем, преимущественно дл  сварочного выпр мител , содержащее выпр митель напр жени  сети, выход которого подключен ко входам первого и второго пороговых блоков, выход второго порогового блока и выход элемента совпадени  подсоединены ко входу формировател  импульсов, выходы которого служат дл  подключени  к управл ющим входам тиристорного преобразовател , блок обратной св зи св занный с одним из входов элемента сравнени , другой вход которого подключен к источнику напр жени  задани , а выход элемента сравнени  соединен со входом релейного элемента , соединенного выходом с одним из входов элемента совпадени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  электробезопасности , оно снабжено элементом ИЛИ, двум  инверторами, двум  элементами И, источником порогового напр жени , электронным коммутатором и датчиком нул  тока, вход которого служит дл  подключени  к выходу тиристорного преобразовател , а выход его через электронный коммутатор подключен ко входу источника порогового напр жени , соединенного выходом с другим входом первого порогового блока, выход которого подключен ко входу первого инвертора и к одному из входов первого элемента И, подсоединенного другим входом к выходу датчика нул  тока и ко входу второго инвертора , выход которого соединен с одним из входов второго элемента И, подключенного другим входом к выходу первого инвертора, а выход его соединен с одним из входов элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход элемента ИЛИ соединен с другим входом элемента совпадени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 497108, кл. В 23 К 9/10, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2602574, кл. В 23 К 9/06, 1978.

   Фнг2

   ftui.J

   flx.9

   Вых.З