Источник постоянного тока для дуговой сварки

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в качестве источника питания для дуговой сварки, для электротермии, в электроприводе. Цель изобретения - улучшение качества сварки. Устройство содержит последовательно соединенные высоковольтный выпрямитель, первый фильтр, последовательный тиристорный инвертор, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, низковольтный выпрямитель, второй фильтр и систему управления инвертором. Уменьшение разбрызгивания металла и устранение эффекта примерзания электрода обеспечиваются за счет автоматического переключения характеристик устройства в зависимости от сопротивления нагрузки с режима постоянного тока на режим постоянной мощности. Устройство позволяет исключить повторные операции по зажиганию дуги, спязэмные с ее нестабильностью (обрывы дуги и примерзания электродов). 5 ил. со С

СОГ03 COBETCKNX

СОЦ 1АЛйСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК (si)s В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕ Н ЫИ КОМИТЕ)

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГГЛСАНАЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4789138/27 (22) 08.02. - 0 (46) 15.01.92. Gen. М 2 (71) Ленинградский электротехнический институт им, В.И.Ульянова (Ленина) (72) П.А.Кошелев, С.В.Пономарев и С.А.Ермолин (53) 621.791,75(088.8) (56) Оборудование для дуговой сварки. Под ред. В.В.Смирнова. Л.: Энергоатомиздат, 1986, с.482-519.

Гладков Э.А., Фетисов Г.П. и Синельников H.Ã. Совершенствование управления процессами дуговой ссарки на базе высокочастотных преобразователей энергии. Обзор. Сварочное производство, 1984, М 3, с.13-16, рис.5.

Авторское свидетельство СССР

hk 1260131, кл. В 23 К 9/10, 1985. (54) ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ

ДУГОВОЙ СВАРКИ

Изобре; е относится к электротехнике, а именно к статическим преобразователям электрической энергии, и может найти применение в электросварке.

Известы источники постоянного тока для yroaoA сварки, содержащие последовательно соединенные и питающиеся от сети переменного тока трансформатор. управляемый выпрямитель, фильтр и нагрузку, а также систему управления управляемым лып рямителсм, Эти устройства не лягут обеспечить оптимальнис параметры сварочного процесса из-за ни-.к их динами -: =ских показателей, RTQ, в сво;-о очередь. объясняется низкой чаSU 170ЮЯ А) (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в качестве источника питания для дуговой сварки, для электротермии, в электроприводс. Цель изобретения — улучшение качества сварки.

Устройство содержит последовательно соединенные высоковольтный выпрямитель, первый фильтр, последовательный тиристорный инвертор, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, низковольтный выпрямитель, второй фильтр и систему управления инвертором, Уменьшение разбрызгивания металла и устранение эффекта "примерзания" электрода обеспечиваются эа счет автоматического переключения характеристик устройства в зависимости от сопротивления нагрузки с режима постоянного тока на режим постоянной мощности.

Устройство позволяет исключить повторные операции по зажиганию дуги, связанные с ее нестабильностью (обрывы дуги и "примерзания" электродов). 5 ил. стотой преобразования (50-300 Гц), обязательным присугствием сглаживающего дросселя (фильтра) со значительной индуктивностью (200-500 мкГн). В этих устройствах невозможно управлять энергией в процессе капельного переноса металла электрода или присадочного л стэлла. К тому же из-за низких энергетических показателей (низкий коэффициент лощности), значительной л1ассы трансформатора и фильтра эти устройства нс являются перспсктивныл и.

От перечисленных недостатков в принципе свободно устройство, содержащее послсдоватсльно включенные высокооольт1707979

25

IIt, и выпрял(и«аль, парный фильтр, инвертор, трансформатор, низковольтный выпрямитель, второй фильтр и нагрузку («c«o««((1«и питания с г(рол«а>(; j«o (((Liüt звеном floнышанной частоты), Устройство содержит посладова«сль«(о ссади«(снные высоковольтный вы (рлмитель пс1иы« фильтр, автономный иивар1op, трансформатор с первичной и вторичной обмоткал«и, низковольтный ныпрлмитсль, второй фильтр и нагрузку, а тэ«жс систему упраелан(«я иннсртором. содер;"„".Ltgio усилитсли, электро(н(ыс коммутаторы, компарагор, широтно-импульсный модулятор, ждущий мультивибратор. датчики тока и напряжения и цепь обрап(ой связи Ilo току.

13 устройс1ве с целью повышения качеc1DD сварки предус (OTpGI(o переключение вне(аних характеристик источника тока по

cL1f нэпу датчика сопротиола«!ил нагpL!3êlt; при нормальном горении дуги включена характеристика стабилизатора тока. при капсльных коротких замыканиях и при растяжке дуги — характеристика стабилизатора мощности.

УСтрсйСтВО НЕ МОжет ОбЕСПЕго1тЬ ОПтИма ILI(ofo режима сварки по следующим п рич(в (ам.

Существование явления неоднозначности характеристик: одному и тому KQ сопротивлению нагрузки могут соответствооэть 2 рабочис токи, расположенные на раэ«1ыххарактсристиках. Устранение этого явления части п(о достигаатсл искусстве(н(ым путем; перскг«очением на характеристику источника тока по истечении времени, заданного ждущим мультивибрэтором. Процесс может носить колебательный характер, что ухудшает стабильность горения дуги.

Измерение сопротивленил ((эгрузки непосредственно на ае зажимах пр» помощи л«остовой схемы. Процесс горения дуги сопровождаатсл флуктуац((лми злск«ричаских парэмс1poD, что создаст силы(ыс помехи 0 измерительных цепях. Длл подавления помех приходится использовать фильтры, что вносит запаздывание в цепи рс(улированил. сш(жает точность измерения, н результате чего стабильность процесса ухудшается.

Устройство-прототип содержит после. Довательно соединенные высоковольтный выпрямитель, перный фильтр, последовательный TL1pitcTop«II (Ll иннсртор, «ра«(сфорл(а ар с перви («(ой it втори шой об, (а«кал(и, низковольтный выпрямитель, второй фильтр и нагрузку, а так;ке систему упранла((ия,III GDðòîðîì. содаржащу (о два 1 j!Ltiгарэ, кол(параторы, источники опорного напряжСНИЛ, rDà УСИЛИтЕЛЛ ИМПУЛЬСОВ, Дат-В(КИ напря:кс«(и» и тока, L(Dill, обратной связи, («ye(;otIoe ус грг («стог» дифферснциру«сщие це(и, генсрагор пи looGI, Jlio«o ((апрм!,анил, погичг.скис схемы И, ИЛИ, схал«у сitt(((стр(«(ронэни(«, причем выход датчика аокэ

L1IInopTopD (iра«(с(«орм !«ора Ioi(D) соад(«нан с входами liopLого три! гера, i"ыходы к,l ãopîГо чсраэ ди (фарс«iциpу (ощl(с ц(. f1l«L« I«а(!ну Iо схему ИНК («од«л(оча««((v. первому D õoäó второгo «рш гера и к парным входам нарвой( и второй схем И, Dh(xone ге:(ар: .ора пилообразного I(aг(ряжения подкл(очан к парным входам первого и второго компара«оров, вторыа входы которых подключены к ис«очнику опорного нэпрлжolIL«$(, логи Iocvillt (установочный) вход roi(ops«opD г(илообразного напря>.:ения сoед((нен с вторым Dvoäofh второго триггера и с выхода;1 второй схемы

ИЛИ, линейный вход генератора — с выходом цаии обрап(ой солэи, выходы компараторов соеди.(сны с вторыми входами схем И

cooTDQTcTDQIIío, выходы последних — с Dxoдами усилителей импульсов lt с доумл оходэми второй схемы ИЛИ, третий вход которой — с выходом пускового устройства, а выходы усилителей импульсов — с управляющими цепями тиристоров L1iiUDpTopQ, входы цепей обратной связи подключены: первый — к выходу датчика тока нагрузки, второй — к выходу второго (регулируемого) источника опорного напряжения, информационный вход схемы симметрирооа(н«я иодкл«очсн к выходу низковольтного выпрямителя, упраалл«ощис входы — к о((xoAav схел(И, выходы — к вгорым нходал1 компараторов, Устройство IIQ может обеспечить оптимальный режим сварки, так как стат «ласкал внешняя характеристика формируетсл инерционной цепью обрап(ой связи (ст;IG«лизации действу«ощего значения тока) и не

L(3fte«IsIeTC5t в зависимос(и от стадии nepcIIoc3 металла (от сопрс тиопсни» нагрузки), 11 режиме cTB.Dtf.èçàöLILI тока при малых со противлениях нагруэ«и зто !to.кет принести к "f(pLtfhep3a«(L»o" электрода при коро«колi замыкании или к floDLIUJQI(i(of. раэбрыэгивэн(но металг J при слил«ии кэпли со сварочной D JI(«(ой, à о режиме больших сопротиолс«ий — к ирожогу иэделия.

Цепы(зобрстснил — улу ((((а«(.«е YD (c(LTDD сварки путем c«;IE)L«flL«3ot(LILI проц сса горен(.я jL, (и, у(1 l(hl(! C Itfi р;3.",opi(3(LI((Q(IL«ll fho«алла б! ус1раilc i;!:. ". ((«>ак г ! ::. QO3;Il(LI

;лсктрода эа сч1«DD«otto«LI (сс«;ого парок! ю (ан (л Bi!i !!(н (х хаj)аl 1(.", .Icl (к уc«po(tcT

DB о зависимости от conpo«Ltftfio>(L«5( нагрузки с po::.;Lt«(э посто.tiiного «ока «(а раж((Л1 ((аo«<. ". « II i(,! I,О(((((ОС1, I, 1704979

30

45

Поставленная цель достигается тем, что о устройство, содержащее последовательно включенные высоковольтный выпрямитель, первый фильтр, последовательный тиристорный иноертор, трансформатор с первичной и втогшчной обмотками, низковольтный выпрямитель, второй фильтр и нагрузку, а также систему управления иноертором, содержащую доа триггера, компвратор, источники опорного напряжения, доа усилителя мощности, датчики тока, цепь обратной связи, пусковое устройство, дифференцирующие цепи, генератор пилообразного напряжения, логические схемы

И, ИЛИ, дополнительно введены 5 ключей, 4 регулируемых двигателя, 2 управляемых одновибратора, 2 схемы сраьч aния по длительности и схема ИЛИ-НЕ, причем выход регулируемого источника опорного напряжения через первые два регулируемых делителя и первые два ключа подключен к линейному входу генератора пилообразного напряжения, а также через третий и четвертый регулируемые делители — к управляющим входам первого и второго управляемых одновибраторов соответственно, выходы которых подключены к вторым входам соответствующих схем сравнения по длительности. а выходы последних — к входам схемы ИЛИ-НЕ и к упраоляющим входам первого 11 второго ключей, а выход схе1лы ИЛИ-НŠ— к управляющему входу третьего ключа, включенного между выходогл цепи обратной связи и линейным входом генератора пилообразного напряжения. ьторой вход второго триггера подключен к входам синхронизации однооибратороо, входы первого триггера заземлены через четвертый и пятый ключи, упраоляющие сходы которых обьединены с выходом второго триггера и с первыми входами схем сраанепия по длительности.

Устройство содержит отличительные признаки. совокупность которых позволяет осуществлять автоматическое переключение внешних характеристик. Переключение происходит по закону. обеспечивающему уменьшение раэбрыз иоания и рисадочного металла, исключение явлений "примерзания" электрода и прожога иэделия. Процесс переключения упраоляется сопротивлением нагрузки, а значит зависит от режимов илп стадии сварки.

На фиг.1 изооражено устройство: на фиг.2 — диаграл.глы: на фиг.3 — эао..симость мех;ду током LL «впряжен ем; !!а фиг.4— диагpa, л1ьl, поясняющие работу измерительной цсп 1; нз фиг.5 — гариант реализа(1L1Ll схсм ы сра о н о н и я.

Устройство (фиг,1) содержит последовательно соединенные и питающиеся от сети переменного тока высоковольтный оыпрял1итель 1, первый фильтр 2, последовательный тиристорный инвертор 3. трансформпор 4 с первичной 5 и вторичной б обл1отками, низковольтный выпрямитель 7, второй фильтр 0 и нагрузку {сварочную цепь)

9, а такх(е систему управления иноертором, содержащую цепь 10 обратной связи, (lepвый вход которой подключен v выходу включенного о разрыв цепи нагрузки дагчика 11 тока нагрузки, второй ее вход — к выходу второго источника 12 опорного напряжения, а выход через третий ключ 13 — к линейному входу генератора 14 пилообразного напряжения.

В разрыв первичной обмотки 5 трансформатора 4 включен датчик тока инвертора (трансформатор тока) 15, выходы которого через резисторы 16 и 17 подключ "íû к.оходам первого триггера 18, а выходы этого триггера через дифференцирующие цепи 19 и 20 и первую схему ИЛИ 21 — к первому входу второго 1риггера 22, а также к первым входам первой 23 и второй 24 схем И.

Вы од генератора 14 пилообразного напряжения подключен к первому входу voMпаратора 25, второй вход которого — к первому источнику 26 опорного напряжения, а выход — r, вторым входам схем И 23 и

24, выходы схем И вЂ” к двум входал1 второй схеглы ТЛТ 27 и к exogav усилителей 28 и 29 импульсов. Третий вход соединен с выходом пускового устройства 30. Выход схемы ИЛИ

27 соединен с логическим (установочным) входом генератора 14, с вторым входом второго триггера 22 и с входами синхронизации первого 31 и второго 32 сдновибраторов.

Входы первого триггера заземлены через четвертый 33 и пятьlA 34 ключи, управляющие цепи которых объединены и соединены с выходом второго триггера 22, а также с первыми входами первой 35 и второй Зб схем сравнения по длительности. оыходы которых подключены к управляющим цепям первого 37 и второго 30 ключей соответственно, а через схему ИЛИ-НЕ 39 — к упраоля ощей цепи третьего ключа 13. Выход второго источника 12 опорного напряжения соединен через первый р.гулируемий делитель 40 и первый ключ 37, а также чер 3 второй регулируемый делитель

41 и второй ключ 30 с л нейным вхсдол гснеоатор 14, а тэ .ке чер= ý тр,:и.й рог,лируел ый д.! èòL.ль 42 — с yes aanL.-!a!LLL» входом первого идновг брагора 31, чер 3 четверть и регулируе;.;ый делитель 43 — с управ" :«:. им входом отсрсго однао;.бр=тора 32, 17049/9

Вь!ходы одновибрэторов 31 и 32 соответственно соединены с вторыми входами схем 35 и Зб сравнения по дли1ельности.

Выходы усилителей 28 и 29 импульсов подключены к управляющим цепям тиристоров инвсртора 3.

Устройство работает следующим образом.

Б исходном сос гол нии пусковое устройство 30 вырабатывает сигнал "1". На выходе схемы ИЛИ 27, на установочном входе генератора 14 и на втором входе триггера 22 также присутствует "1", генератор 14 заперт, цэ выходе триггера 22 уровень "0".

Тр;rrcp 18 может находиться в любом состоянии. Если, например, это "1", то на перлом входе схемы И 23 — "1", а на первом входе схемы И 24 — "0". Таким образом, формирование управляющего импульса возможно только усилителем 28 при условии появления единичного импульса на выходе компаратора 25.

ПГи ручном или автоматическом пуске устройство 30 генерирует сигнал "0". Генератор 14, представляющий собой. например, интегратор с разрядным ключом, может вирэбатывать нарастающее во времени напряжение при наличии нэ линейном входе положительного напряжения. Схемы

35 и 36 сравнения по длительности и схема

ИЛИ-.НГ 37 управляют ключами 37, 38 и 13 таким образом. что один из ключей всегда оказывается во включенном состоянии и линейный вход генератора 14 оказывается подключенным к источнику опорного положительного напряжения 12 через один иэ делпгелей 40 и 41, либо к выходу цепи 10 обратной связи. Последняя, будучи построена flo традиционному принципу (сравнение эталонного сигнала источника 12 опорного напряжения с напряжением, вырабатываемым датчиком 11 тока) при отсутствии в первый момент тока нагрузки также вырабатывает положительное напряжение.

Еогда в процессе нарастания выходное напрлжение генератора 14 достигает порога срабатывания компэратора 25 (равного напряжению источника 26 опорного нэпряженил), компаратор генерирует единич, ый сигнал, который усиливается элементом 28 и попадает в управляющую цепь тиристорэ.инвертора 3, приводя к его отпиранию.

Ток нагрузки инверторэ (первичной обмотки 5 трэпсформатоира 4) имеет колсбательный характер (диаграмма 44 на фиг.2) и изображается отрезками синусоиды с час.тотой

1 iR2

2л LC 4L2 где L — индуктивность коммутирующего контура;

С вЂ” его емкость;

R — активное сопротивление нагрузки инвертора, В момент t>, отстающий от начала управляющего импульса на время

10

Л t 1/2fо, (на один полупериод резонансной частоты) полярность тока инвертора изменяется, что приводит к изменению полярности напряжения на выходе датчика 15 тока инвертора

15 и к изменению состояния первого триггера

18 с "1" на "0" (диаграмма 45 на фиг.2).

Положительный перепад с выхода триггера попадает на вход дифференцирующей цепи

20 и на второй вход второй схемы И 24.

Последнее обстоятельство обеспечивает чередование включаемых тиристоров и нор25 мальную работу инвертора 3. так как очередной импульс управления может быть подан только на вход второго усилителя 29.

С выхода дифференцирующей цепи 20 через схему ИЛИ 21 импульс попадает на

30 первый вход триггера 22. Состояние его меняется с "0" на "1" (диаграмма 46 на фиг.2), С этого момента N до момента l2 формирования следующего импульса управления (диаграмма 47 на фиг.2) открыты ключи 33 и

35 34. входы первого триггера 18 отключаются от датчика 15 тока. Во время действия импульсов управления генератор 14 обнуляется. Временной интервал тз-tz (фиг.2), а следовательно, частота включения тиристо40 ров инвертора 3 (частота управления fy) определяются скоростью нарастания пилообразного напряжения генератора 14 (диаграмма 48), а эта скорость прямо пропорциональна напряжению на его линейном вхо45 де

В устройстве использовано частотноимпульсное регулирование мощности в нагрузке. ппи котором мощность зависит от соотношения fy/fo. чем больше эта величина

50 (в пределе равная 1). тем больше мощность, отдаваемая инвертором в нагрузку. В процессе уменьшения fy/4 включение тиристоров происходит реже, в токе инвертора образуются бестоковые паузы, мощность нагрузки снижается.

В первом приближении можно считать. что при постоянной величине активной составляющей сопротивления нагрузки 9 (фиг.1), а следовательно, величины Р, мощ1704979

10 ность нагрузки пропорциональна напряжению на линейно л входе генератора 14, При постоянном напря<же«ии на входе генератора 14 (постоянной fy) и изменении сспротивления нагрузки зависимость между током lg u напряжением Uq нагрузки (внешняя характеристика устройства) имеет падающий характер (фиг.3), соответствуя приблизительно п п"рболе,постов <ной мощности, ° В моменты появления импульсои на выход схемы ИпИ 27, соответствующие моментам включения тиристоров, происходит запуск одновибраторов 31 и 32 по входа л синхронизации. Одновибраторы формируют отрицательные импульсы постоянной длительности. Диаграмма 49 на фиг.2 изображает выходной сигнал первого одновибратора 31, диаграмма 50 — второго одновибратора 32.

Импульсы с выхода второго триггера и с выхода первого одновибратора поступают на входы первой схемы 35 сравнения по длительности. Последняя фу11кционирует следующим образом. Если длительность отрицательных импульсов. поступающих на первый вход схемы 35, превышает длительность отрицательных импульсов. поступающих на второй вход, на выходе схемы— нулевой сигнал, в противном случае — единичный. При равенстве длительностей в обеих последовательностях состояние выхода схемы 35 неизменно и определяется последним режимом при неравенстве длительностей, Импульсы с выхода второго триггера 22 и с выхода второго одновибратора 32 поступают на входы второй схемы 36 сравнения по дЛительности. которая функц;1онирует следующим образом. Если длительность отрицательных импульсов, поступа<ощих на первый вход схемы 36, превышает длительность отрицательных импульсов, поступающих на второй вход. на выходе схемы— единичный сигнал. в противнол» случае— нулевой. При равенстве длительностей состояние выхода неизменно. Длительности импульсов одновибраторов постоянны, а длительность импульса на выходе триггера

22 равна длительности полупериода волны тока тиристора инвертора (диаграммы 44 и

46 на фиг.2), и как следует из приведенного выражения для fy при постоя1<ных параметрах ко л --..1утирующего колебательного кон гура зависит от сопро1ивления нагрузки: с уаеличе«ием этого сопротивления 13ctoTB

fo уменьшается. длительнссть Л t растет, Пусть, например, ведется процесс сварки D реж11ме. соотвеTcTH)úçù<=ì ном<1нальной точке 1 (фиг,3). Пр<1 этом сопротивление

55 нагрузки, изображенной прямой, проходящей через начало координат зависимости

Ug = 1(<о), лежит в секторе, ограниченном линиили 52 и 51 на фиг.3, Длительность импульсов триггера 22 (фиг.1) больше длительности импульсов одновибратора 31 и меньше длительности импульсов одновибратора 32. На выходах схем 35 и 36 уровень

"0", схемы 39 — "1". Ключи 37 и 38 разомкнуты, ключ 13 замкнут, Частота включения тиристоров определяется выход>1ым напряжением цепи 10 обратной связи, а устройство работает в режиме стабилизатора тока.

Регулируя длину дуги в пределах вертикального участка 53 (фиг.3) внешней характеристики, сварщик управляет процессо л прогрева изделия и плавления присадочного металла. По мере плавления из-за образования капли сопротивление дугового промежутка уменьшается. Под действием давления дуги и силы тяжести процесс этот протекает лавинообразно, вплоть до момента короткого замыкания промежутка каплей и слияния ее с металлом ванны. Сопрогивление нагрузки минимально (точка 2 на фиг.3). Собственная частота 4 инвер1ора растет, длительность Л t уменьшается. Длительносмть импульса первого одновибрзтора 31 выбрана такой, что при уменьшении сопротивления нагрузки ниже критического, изображаемого на фиг.3 линией 52, она начинает превышать величину ht, сигнал нэ выходе схемы 35 (фиг.1) становится "1, на выходе схемы 39 — "0", Ключ 13 размыкается, замыкается ключ 37. Внешняя характеристика устройства приближается к характеристике стабилизатора мощности (пунктирные линии 54, 55, 56 на фиг.3), Конкретное положение характеристики опр.деляется выходным напряжением источника

12 и коэффициентом передачи первого делителя 40. Оптимальное его значение выбирается так, чтобы, с одной стороны, исключить эффект "примерзания" электрода. что возможно при малой мощности (например, на характеристике 56. фиг.3). с другой — не допустить сильного разбрызгивания при черезмерно большой мощности (например, на характеристике 54). По мере слияния капли с ванной дуговой промежуток вогстанаг<ливаетсв, сопротивление нагрузки расгет. изображающая точка из положения 2 перемещается в направлении

При увеличении напряжен<1я на луговом промежутке возрастает Gt.ðîÿtíoñtü возникновения дугового разряда и когда дуга

1704979

55 вссстанавл)гв.-)ется устройство BHoB) переходит о режим стабилизатора гока.

При чрсзмсрно)л увеличении дугового промежутка и сохранении стабильного тока возрастает всроятвость прожога иэделия.

Когда изображающая точка, двигаясь вверх, пересекает лини)о критического сопротиолсния нагрузки 51 (фиг.3) длительность импульса триггера 22 (фиг,1) превышает длительность импульсов одновибратора 32, на выходе схемы 36 появляется сигнал "1", на оыходах схсм 35 и 39 — нулевые уровни, В таком рсжимс замкнут только ключ 38, через который на линейный вход генератора 14 поступает напряжс))ие источника 12, ))рсобразова))))ое делителегл 41.

Козффиц )снт передачи последнего следует выбирать так, чтобы новой внешней характеристикой устройства стала. например, линия 57 (фиг.3), а изображающая точка последователы)о занимала положения 3. 4, 5. Выбор такой характеристики, у которой точка 4 пересечения с вольт-амперной характеристикой дуги 50 соответствует величине сопротивления, большей критического (линия 51), обусловлен, с одной стороны, соображе);иями стабильности параметроо дуги (устргне))ием колебательности, возможной при выборе более "правой" характеристики), с другой — соображениями надежности и безопасности устройства (снижением напряжения холостого хода).

Элементы 22, 31 и 35. а также 22, 32 и

35 образуют илгпульсиые пороговые датчики сопрот)гвлс))ил нагруэ "l. Последнее с помощью элсмснтов 15. 18-22 преобразуется о длительность илгпульса, которая сравнивается с зада)п)ой, оь)рабатыоаемой элементами 31 и 32, В моменты сравнения на выходах элементов 35 и 36 формируется логический сигнал. Частота иэ)лсре1гия сопротивления рав) га частоте включения тиристоров инвсртора fy, т.е. обеспечивается максимальное быстродействие г)злгсрительно 1 цепи.

Точность измерения сопротивления нагрузки определяется стабильностью однооибратороо 3 1 и 32, которая при использовании современных элементов (интегральных таймеров) достаточно высока, а также погрсш)гостью цепи измерения . интервала At, состоящсйг иэ датчика тока иноертора 15 и первого триггера 18.

На фиг.4 представлены диаграммы, поясняющие р боту излгерггтсл),))ой цепи, На д))агралглгс 59 изображен выходной сигнал датчика 15 тска, на диаграмме 60 — импульсы на втором входе второго триггера 22, соотоетстоуащие молгентагл включения ти5

45 ристоров инвсртора 3, на диаграмме 61 выходной сигнал второго триггера 22, на диаграмме 62 выходной сигнал первого трлггера

18.

В течение и)гтероала At, когда тиристор проводит ток, ключи 33 и 34 разомкнуты.

Сигнал датчика 15 попадает на вход первого триггсра (сплошная линия на диаграмме 59).

Когда этот сигнал, изменив знак, достигает в момент t1 (фиг.4) порога срабатывания первого триггера 18 (горизонтальные линии на диаграюле 59), триггер изменяет состояние (диаграмма 62). Перепад напряжения с его выхода через цепи 19 или 20 и 21 попадает на первый вход второго триггера 22.

Последний устанаолиоается в "1". Поэтому ключи 33 и 34 заглыкаются. С момента tt до момента t2 (фиг,4) входы первого тириггера заземлены, напряжение на них мало (меньше порога срабатывания) и равно падению напряжения на замкнутых ключах 33 и 34 (пунктирная линия на диаграмме 59), благодаря чему сигнал помехи, наиболее вероятной по окончании периода колебания тока, когда тиристоры инвертора заперты и первичная обмотка трансформатора тока 15 оказывается разомкнутой, не может привести к ложному срабатыванию первого триггера 18.

Это позволяет угленьшить порог срабатывания триггера 18, увеличить амплитуду сигнала на его входе, а следовательно, свести к минимуму погрешность тиэмерения временного интервала At.

На фиг,5 представлен вариант реализации схемы сравнения по длительности 35 (фиг.1) на ИС ТТЛ, например, серии К155.

Если на входы поступают синхронные последовательности импульсов, на выходе устанавливается урооень 0" при условии, что длительность отрицательного импульса на входе 1 превышает длительность импульса входа 2, В противном случае на выходе устройства уровень "1". Если длительности равны, выходной урооень не изменяется и определяется состоянием выходного триггера.

При необходимости увеличить сварочный ток в номинальном режиме, например. при увеличении толщины свариваемого изделия и диаметра электрода, следует увеличить напряжение на выходе регулируелгого источника 12 опорного напряжения (фиг.1).

Управляемые однооибраторы 31 и 32 выполнены таким .бразом, что при увеличении напряжения на их управляющих входах длительность генерируемых импульсов уменьшается; в то же время напряжение на

1704979

14 входах и выходах делителей 40-43 возрастает.

Работа устройства при другом режиме сварки, соответствующем большему току, аналогична: на фиг.3 новому режиму будет соответствовать сдвиг вправо характеристик 53 — 57 и меньший угол наклона к оси абсцисс линий S1 и 52.

Повышение стабильности горения дуги, устранение явления "оримерзания" электрода, уменьшение разбрызгивания металла достигаются за счет автоматического переключения внешних характеристик устройства в зависимости от сопротивления нагрузки с режима постоянного тока на режим постоянной мощности.

Принцип измерения сопротивления нагрузки основан на преобразовании его в длительность импульса и обеспечивает достаточную точность, высокое быстродействие и высокую помехозащищенность.

Формула изобретения

Источник постоянного тока для дуговой сварки, содержащий последовательно соединенные высоковольтный выпрямитель, первый фильтр, последовательный тиристорный инвертор, трансформатор с первичной и вторичной обмотками. низковольтный выпрямитель, второй фильтр и нагрузку, а также систему управления инвертором. содержащую два триггера, компаратор, два источника опорного напряжения, два усилителя импульсов. датчик тока инвертора, датчик тока нагрузки, цепь обратной связи,. пусковое устройство. две дифференцирующие цепи, генератор пилообразного напряжения, две логические схемы И, две логические схемы ИЛИ, причем выход датчика тока инвертора соединен через резисторы с входами первого триггера, выходы которого через дифференцирующие цепи и первую схему ИЛИ подключены к первому входу второго триггера и к первым входам первой и второй схем И, выход генератора пилообразного напряжения подключен к первому входу компаратора, второй

10 l5

1 вход которого подключен к первому исгочнику опорного напряжения, логический вход генератора пилообразного напряжения соединен с вторым входом второго триггера и с выходом второй схемы ИЛИ. выход компаратора соединен с вторыми входами схем И, выходы последних — с входами усилителей импульсов и с первым и вторым входами второй схемы ИЛИ, третий вход которой соединен с выходом пускового устройстса, а выходы усилителей — с управляющими цепями тиристоров инвертора, причем первый вход цепи обратной связи подключен к датчику тока нагрузки, а второй — к выходу второго источника опорного напряжения,от лича ю шийсятем, что, с целью улучшения качества сварки, устройство снабжено пятью ключами. четырьмя регулируемыми делителями, двумя управляемыми одновибраторами. двумя схемами сравнения по длительности и схемой ИЛИНЕ, причем выход второго источника опор- ного напряжения через первый и второй регулируемые делители и первый и второй ключи подключен к линейному входу генератора пилообразного напряжения, а также через третий и четвертый регулируемые делители — к управляющим входам первого и второго управляемых одновибраторов соответственно, выходы которых подключены к вторым входам первой и второй схем сравнения по длительности, а вы-. ходы последних — к входам схемы ИЛИ-НЕ и к управляющим входам первого и второго ключей, а выход схемы ИЛИ-НЕ подключен к управляющему входу третьего ключа, включенные между выходом цепи обратной связи и линейным входом генератора пилообразного напряжения, второй вход второго триггера подключен к входам синхронизации управляемых одновибраторов. входы первого триггера заземлены через четвертый и пятый ключи, управляющие входы которых объединены и соединены с выходом второго триггера и с первыми входами схем сравнения по длительности.

170;979

1704979

Фиг,2

1704979

1704979

Вход /

Фиг. 5

Составитель П.Кошелев

Текред M,Mîðãåíòàë

Корректор О.Кравцова

Редактор И.Касарда

Производст.:еннз-издз ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 153 Тираж Подписное

В11ИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретенилм l1 открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, 1 аушская наб., 4/5