Устройство для управления тиристорным прерывателем для слойно-периодной электрошлаковой сварки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 М 5/257/H 02 Н 7/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „„, 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767199/07. (22) 11.12,89 (46) 07.01.93. Бюл. N- 1 ,(71) Чувашский государственный университет им, И,Н.Ульянова (72) А.В.Абрамов, С.П.Игнатьев, А.Н,Ильгачев, А.Б.Шеин и В,Ю.Федоров (56) Дудко Д.А, Сидорчук В.С„Горбенко

Н,В„Слойно-периодная электрошлаковая сварка. новое прогрессивное направление развития метода электрошлаковой сварки.

Информ. письмо 39 (1333), 1982 г. ИЭС им.

Е.О.Патона. Сидорчук В.С., Шигаев Т,Г., Арцибасов

А.Г., Попадьин А,И., Приставка к сварочному трансформатору для модуляции сварочного тока. Сварочное производство, М 9, 1975, с. 49.

Хакимов А.Н., Дарьяваш Н,Г„Захаров

В.А, Устройство для модуляции тока при электрошлаковой сварке.. Автоматическая сварка, N. 11, 1986. с. 75-76.

Авторское свидетельство СССР

М 1462431, кл. Н 02 М 5/257, 1986.,. 5U, 1786617 А I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕРЫВАТЕЛЕМ ДЛЯ

СЛОЙНО-ПЕРИОДНОЙ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ (57) Сущность изобретения: устройство управления тиристорным прерывателем для слойно-периодной электрошлаковой сварки содержит 1 датчик (1) фазы напряжения, вырабатывающий прямоугольные импульсы, передние фронты которых соответствуют положительному и отрицательному перехо. дам сетевого напряжения через нуль, и короткие импульсы в моменты времени, соответствующие фазе сетевого напряже- ния 90 и 270 эл.град, 1 генератор (2) пилообразного напряжения ступенчатой формы, 1 триггер (3) управления, 1 блок (4) формирования напряжения треугольно-ступенчатой формы, 1 нуль-орган (5), 1 формирователь (6) импульсов по фронту входного сигнала, 3 элемента ЗИ-НЕ (7, 8, 9) и 1 усилитель импульсов (10). 1-2-3-4-5-6-8 — IO. 2 ил, 1786617

Изобретение относится к области электросварки и может быть использовано в ти,ристорных прерывателях, которые применяются для слойно-периодной электрошлаковой сварки.

Известны устройства для слойно-периодной электрошлэковой сварки, которые обеспечивают снижение бросков тока намагничивания сварочного трансформатора зэ счет последовательного подключения тиристорного прерывателя со вторичной обмоткой. Недостатком известных устройств является увеличение установленной мощности tèðèñòoðíoão прерывателя, что отрицательно сказывается на стоимости тиристорного прерывателя.

Наиболее.близким по технической сущности"к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство управления тиристорным регулятором переменного напряжения с трансформаторной нагрузкой. содержащее датчик фазы ггапряжеййя C первым выходом коротких импульсов в моменты времени, соответствующие фазе сетевого напряжения 90 и 270 эл,град ., вторым и третьим выходами прямоугольных импульсов, передние фронтй которых соответствуют положительному и отрицательному переходам сетевого напря жения через нуль ичетвертым выходом синхронизации генератора пилообразного

Напряжения ступенчатой формы, генератор напряжения ступенчатой формы, нуль-орган, одйн йз двух входов которого предназначен для подключения. сигнала задания, формирователь импульсов по фронту входного сигнала, блок фазирования и усилитель импульсов, Устройство позволяет модулировать режим электрошлаковой сварки и управлять структурой металла шва.

Недостатком известного устройства является конструктивная сложность блока фазирования из-за большого количества элементов, что снижает надежность работы тиристорного прерывателя.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Указанная цель достигается тем, что устройство управления тиристорным прерывателем для;слойно-периодной электрошлаковой сварки, содержащее датчик фазы напряжения с первым выходом коротких импульсов в моменты времени, соответствующие фазе сетевого напряжения

90 и 270 эл,град., вторым и третьим выходами прямоугольных импульсов, передние фронты которых соответствуют положительному и отрицательному переходам сетевого напря>кения через нуль и четвертым выходом синхронизации генератора пилообразного напряжения ступенчатой формы, нуль-орган, первый вход которого предназначен для подключения сигнала .задания, формирователь импульсов по фронту входного сигнала, усилитель импульсов, введены триггер управления, три элемента

ЗИ вЂ” НЕ и блок формирования напряжения треугольно-ступенчатой формы, а генератор

10 пилообразного напряжения ступенчатой формы дополнительно снабжен выходом ступенчато-убывающего напряжения и выходом коротких импульсов, передние фронты которых соответствуют моменту формирования пилообразного -напряжения

15 ступенчатой формы, причем первый и второй информационные входы блока формирования напряжения треугольно-ступенчатой формы подключены, соответственно, к выхо20 ду ступенчато-возрастающего и выходу ступенчато-убывающего напряжения генератора пилообразного .напряжения ступенчатой формы, а первый и второй управляющие входы подключены к соответствующим выходам триггера управ25 ления, вход управления которого подключен к выходу коротких импульсов генератора пилообразного напряжения ступенчатой формы, при этом первые обьедиля импульсов по фронту входного сигнала вторые объединенные входы первого и второго элементов ЗИ вЂ” HE подключены к первому выходу коротких импульсов датчика фазы

35 напряжения, а третьи входы первого и второго элементов ЗИ-НЕ подключены, соогветСтвенно, ко второму и третьему выходам прямоугольных импульсов датчика фазы напряжения, при этом первый вход третьего элемента ЗИ-НЕ подключен ко входу формирователя импульсов по фронту входного

40 сигнала и выходу нуль-органа, второй вход которого подключен к выходу блока формирования напряжения треугольно-ступенчатой формы, второй и третий входы третьего элемента ЗИ вЂ” HE подключены к выходам первого и второго элементов ЗИ- НЕ, а вы-. ходтретьего элемента ЗИ вЂ” НЕ подключен ко входу усилителя импульсов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа наличием новых узлов. триггера управления, блока формирования напряжения треугольно-ступенчатой формы и трех элементов ЗИ вЂ” НЕ, Таким образом, заявляемое устройство cooTBetcTBóет критерию изобретения "Новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что

ЗО ненные входы первого и второго элементов

ЗИ вЂ” НЁ соединены с выходом формировате1786617 признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию "Существенные отличия", На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления; на фиг. 2 временные диаграммы, Устройство управления тиристорным прерывателем для слойно-периодной элекTpoUJllBKoBoA сварки содержит датчик 1 фазы напряжения, вырабатывающий прямоугольные импульсы, передние фронты которых соответствуют положительному и отрицательному переходам сетевого напряжения через нуль, и короткие импульсы в моменты времени, соответствующие фазе сетевого напряжения 90 и 270 эл,град„генератор 2 пилообразного напряжения ступенчатой формы, триггер 3 управления, блок 4 формирования напряжения треугольно-ступенчатой формы, нуль-орган 5, формирователь 6 импульсов по фронту входного сигнала, три элемента ЗИ вЂ” НЕ 7, 8 и 9 и усилитель импульсов 10.

На представленных диаграммах напряжения (фиг. 2) напря>кения на элементах схемы имеют индекс этого элемента, так

01о — напряжение на выходе элемента 10, С четвертого выхода датчика 1 фазы напряжения импульсы синхронизации поступают на вход генератора 2 пилообразного напряжения ступенчатой формы, синхронизируя его с частотой питающей сети. С третьего выхода генератора 2 пилообразного напряжения ступенчатой формы короткие импульсы, задние фронты которых соответствуют моменту формирования пилообразного напряжения ступенчатой формы, поступают на вход триггера 3 управления. С первого и второго выходов генератора 2 ступенчато-возрастающее и ступенчато-убывающее напряжение поступают на информационные входы блока 4 формирования напряжения треугольно-ступенчатой формы, а на управляющие входы

-сигналы с прямого и инверсного выходов триггера 3 управления.

Блок 4 формирования интервала времени задает период регулирования, и на заданном периоде осуществляет формирование напряжения треугольно-ступенчатой формы, которое поступает на один из двух входов нуль-органа 5, на другой вход которого поступает напряжение задания, С выхода нуль-органа 5 сигнал поступает на вход формирователя 6 импульсов по фронту входного сигнала и первый вход элемента

ЗИ вЂ” НЕ 9, Сигнал с выхода формирователя 6 импульсов поступает на один из двух объединенных входов элементов ЗИ вЂ” НЕ 7 и 8, на другой объединенный вход которого поступает сигнал с первого выхода датчика 1 фазы напряжения, со второго и третьего выходов которого прямоугольные импульсы, передние фронты которых соответствуют положительному и отрицательному переходам сетевого напряжения через нуль, поступают соответственно на третьи входы элементов ЗИ вЂ” НЕ 7 и 8, выход которых соединен соответственно со вторым и третьим входами элемента ЗИ вЂ” НЕ 9, выход которого управляет работой усилителя импульсов 10.

С выхода последнего управляющие импульсы поступают на вход тиристорного прерывателя, Устройство управления работает следующим образом.

Допустим, что в момент времени t1(см, фиг. 2) срабатывает нуль- орган 5. По фронту сигнала с выхода нуль-органа 5 формирователь 6 импульсов по фронту входного сигнала формирует импульс с длительностью tn15 мс (интервал времени t1-t4), который поступает на объединенные первые входы элементов ЗИ вЂ” НЕ 7 и 8. На объединенные вторые входы и третьи входы последних поступают соответственно импульсы с первого, второго и третьего выходов датчика 1 фазы напряжения, При этом высокий логический уровень устанавливается одновременно на всех входах элемента ЗИ вЂ” НЕ 8, На выходе элемента ЗИ вЂ” НЕ 8 устанавливается низкий логический уровень. В момент времени 12 элемент ЗИ вЂ” НЕ 8 закрывается уровнем логического нуля, поступающим с первого и третьего выходов датчика 1 фазы напряжения, и на его выходе устанавливается уровень логической единицы, При этом. сигнал с выхода элемента ЗИ-НЕ 9 запрещает работу усилителя импульсов 10, В момент з высокий логический уровень устанавливается одновременно на всех входах логического элемента ЗИ вЂ” НЕ 7, поступающий с первого и второго выходов датчика

1 фазы напряжения и с выхода формирователя 6 импульсов, При этом на выходе элемента ЗИ вЂ” НЕ 7 появляется уровень логического нуля, который поступает на второй вход элемента ЗИ вЂ” НЕ 9, с выхода которого высокий логический уровень разрешает кратковременную работу усилителя импульсов 10 с фазовым углом 90 эл,град. В момент времени t4 одновременно на всех входах элемента ЗИ-НЕ 7 устанавливается низкий логический уровень, и на его выходе появляется уровень логической I

1786617 единицы. При этом элементЗИ вЂ” НЕ9запрещает работу усилителя импульсов 10, В МоМВНТ времени tg нуль-орган 5 возвращается в исходное состояние, т.е. на его выходе устанавливается низкий логический уровень, который поступает на первый вход элемента ЗИ-НЕ 9, а на второй и третий входы которого поступает уровень логической единицы, При этом сигнал с выхода элемента ЗИ вЂ” НЕ 9 разрешает работу усилителя импульсов 10 с фазовым углом 270 эл.град.

В момент 1е срабатывает нуль-орган 5.

По фронту сигнала с выхода последнего формирователь 6 имйульсов формирует очередной импульс с длительностью гп = 15 мс.

Одновременно с этим высокий логический уровень устанавливается на всех трех входах логического элемента ЗИ вЂ” НЕ 7. На выходе элемента ЗИ вЂ” НЕ 7 устанавливается низкий логический уровень. В момент перехода напряжения сети через нуль(момент у) элемент ЗИ-НЕ 7 закрывается низким логическим уровнем, поступающим с первого и второго выходов датчика 1 фазы напряжения, и на его выходе устанавливается высокий логический уровень, При этом сигнал с выхода элемента ЗИ вЂ” НЕ 9 запрещает работу усилителя импульсов 10, В момент времени в одновременно íà всех входах элемента

-ЗИ-HE 8 устанавливается высокий логический уровень, поступающий с первого и третьего выходов датчика 1 фазы напряжения и с выхода формирователя 6 импульсов.

При этом на выходе элемента ЗИ-НЕ 8 появляется уровень логического нуля, который поступает на третий вход элемента ЗИ-НЕ

9, с выхода которого высокий логический уровень разрешает кратковременную работу усилителя импульсов 10 с фазовым углом

270 эл.град. В момент тэ одновременно на всех входах элемента ЗИ-HF 8 устанавливается уровень логического нуля. и на его выходе появляется высокий логический уровень. При этом элемент ЗИ-HE 9 запрещает работу усилителя импульсов 10.

Следующий цикл работы тиристорного прерывателя начинается с фазовым углом

90 эл.град. (момент времени t

Формула изобретения

Устройство для управления тиристорным прерывателем для слойно-периодной. электрошлаковой сварки, содержащее датчик фазы напряжения с первым выходом

25 пряжения ступенчатой формы, причем первый и второй информационные входы блока формирования напряжения треугольно-сту30

55 коротких импульсов в моменты времени, соответствующие фазе сетевого напряжения

90 и 270 эл.град., вторым и третьим выходами прямоугольных импульсов, передние фронты которых соответствуют положитель1 ному и отрицательному переходам сетевого напряжения через нуль и четвертым выходом синхронизации генератора пилообразного напряжения ступенчатой формы, нуль-орган, один из входов которого предназначен для подключения сигнала задания, формирователь импульсов по фронту входного сигнала, усилитель импульсов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет упрощения схемы, в него введены триггер управления, три элемента ЗИ вЂ” HE и блок формирования напряжения треугольно-ступенчатой формы, а генератор пилообразного напряжения ступенчатой формы дополнительно снабжен выходом ступенчато-убывающего напряжения и выходом коротких импульсов, передние фронты которых соответствуют моменту формирования пилообразного напенчатой формы подключены соответственно к выходу ступенчато-возрастающего и выходу ступенчато-убывающего напряжения генератора пилообразного напряжения ступенчатой формы, а первый и второй управляющие входы подключены к соответствующим выходам триггера управления, вход управления которого подключен к выходу коротких импульсов генератора пилообразного напряжения ступенчатой формы, при этом первые объединенные входы первого и второго элементов ЗИ-НЕ соединены с вь1ходом формирователя импульсов по фронту входного сигнала, вторые обьединенные входы первого и второго элементов

ЗИ вЂ” НЕ подключены к первому выходу коротких импульсов датчика фазы напряжения, а третьи входы первого и второго элементов ЗИ вЂ” НЕ подключены соответственно к второму и третьему входам прямоугольных импульсов датчика фазы напряжения, при этом первый входтретьего элемента ЗИ вЂ” НЕ подключен к входу формирователя импульсов по фронту входного сигнала и выходу нуль-органа, второй вход которого подключен к выходу блока формирования напряжения треугольно-ступенчатой формы, второй и третий входы третьего элемента ЗИ вЂ” НЕ подключены к выходам первого и второго элементов ЗИ вЂ” НЕ, выход третьего элемента ЗИ вЂ” НЕ подключен к входу усилителя импульсов.

1786617

Р6 иг.2

С оста вител ь А.Аб рамо в

Техред М.Моргентал Корректор О. Юрковецкая

Редактор Л,Пигина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 254 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5