Способ стабилизации сварочного тока при контактной сварке с тиристорным управлением

Способ стабилизации сварочного тока при контактной сварке с тиристорным управлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к контактной сварке переменным током с тиристорным управлением. Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения. Цель достигается тем, что стабилизация тока производится в каждом полупериоде, начиная с второго, путем установления угла включения тиристоров ot в соответствии с выражением «t be Uc-b, b, где U - напряжение сети; N - заданное на этот полупериод значение сварочного тока, отнесенное к току полнофазного включения при напряжении сети, равном УОП bg,, bj-параметры регулировочной ® характеристики. При этом значение вб в первом полупериоде задают фиксированным . Величины Ьд и Ь, зависят только от коэффициента мощности полнофазного вкгпочения сварочной цепи coscp. 2 ил,, 2 табл. сл со СП сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (511 4 B 23 К 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЬ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4038170/24-27 (22) 08.01.86 (46) 30.11.87. Бюл. У 44 (71) Всесоюзный научно-исследбвательский, проектно-конструкторский-и технологический институт электросварочного оборудования (72) Ф.А.Аксельрод, У.У.Ибрагимов, Ю.Е.Иоффе, Ю.И.Филиппов и Е.Н.Холмянский (53) 621.791.762 (088.8 (56) Авторское свидетельство СССР

9 1281358, кл. ° В 23 К 11/24, 1985.

Патент США N 4493040, кл. В 23 К 11/24, 1985.

Сварка в машиностроении / Под ред. Ю.Н.Зорина, М.: Машиностроение, т. 4, с. 205-207з (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО

ТОКА ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ С ТИРИСТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к сварочному производству, в частности к контактной сварке переменным током а с тиристорным управлением. Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения. Цель достигается тем, что стабилизация тока производится в каждом полупериоде, начиная с второго, путем установления угла включения тиристоров сс в соответствии

N U n bo с выражением Ы = — - " — — —, где

П Ъ, b

U — напряжение сети N — заданное на с

Ф этот полупериод значение сварочного тока, отнесенное к току полнофазного включения при напряжении сети, равном

U», Ъ „ Ъ,- параметры регулировочной характеристики. При этом значение а в первом полупериоде задают фиксированным. Величины Ъс и b, зависят только от коэффициента мощности полнофазного включения сварочной цепи

cos(p. 2 ил., 2 табл.

bo + b< g, угол включения тиристоров; коэффициенты регулировоч.ной характеристики, зависящей от коэффициента мощности полнофазного включения сварочной цепи coscp; 25 где с

Ъ Ь о

I тп — отношение действующего значения сварочного тока к току полнофазного включения npe oL = Q .

В соответствии с законом Ома для цепи переменного тока действующее значение сварочного тока при полнофазном включении определяется как

U кк

30 где U — действующее значение сетевого напряжения;

K — коэффициент трансформации;

Z — полное сопротивление сварочной цепи, т.е. для действующего значения сварочного тока справедливо выражение т = — — (Ь +Ь<)

Uñ о °

Стабилизация сварочного тока должна обеспечивать равенство сварочного тока при различных величинах 50 сетевого напряжения, т.е. (b + b „) — 0-(b +b с,) (2) кк кк

55 — опорное напряжение сети, произвольно выбранное иэ разрешенного диапазона сетевых напряжений;

1 13554

Изобретение относится к сварочному производству. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения, 5

На фиг.1 показаны регулировочные характеристики сварочной машины; на фиг.2 — схема устройства для реализации предложенного способа..

Стабилизация тока по способу осу" ществляется следующим образом.

Известно, что регулировочная характеристика контактной машины переменного тока при фазовом регулировании может быть представлена в виде

09 сс,„ — угол включения, при кстором в случае сетевого напряжения, равного опорному, получают сварочный ток величины т

Для задания величины сварочного тока принято использовать уровень нагрева, который представляет собой отношение заданного тока к току полнофазного включения при некотором опорном напряжении, т.е. (3) N реп

KZ тес (Ь + Ьм) = — -N

1-1 ой с откуда

Uofl 1 Ьо

g. =

Бс ь1 ь, (.4) Таким образом, при известных

Ь, и b, и У, можно поддерживать заданный уровень нагрева N путем эадания в каждом полупериоде угла включения в соответствии с форму-. лой (4) .

Известно, что величины Ь и Ь, зависят только от коэффициента мощности полнофазного включения сварочной цепи cos g, который может быть определен по величинам углов включения и проводимости oC v 9

Величины Ь и Ъ, известны при дискре*ных значениях cosip, однако для целей стабилизации тока при условии колебаний сетевого напряжения по формуле (4) необходимо иметь возможность определять bo и Ь, при любом значении сов(ю . Для этого определяют аппроксимирующие полиномы:

b, =2,562-2,189cosg+0,9642cos с „

Ь, =-1,029+0,9184cos((-0,3631cos (p (5) которые в диапазоне изменения cosg

6(0,2; 0,8) обеспечивают высокую точность соответствия (см.табл.1), Таким образом, измерив Я в предшествующем полупериоде и зная о в этом же полупериоде, можно определить коэффициент мощности сos(g по котороСопоставляя (3) и правую часть равенства (2), получаем условие стабилизации в виде

1355

Способ стабилизации сварочного тока при контактной сварке с тиристорным управлением, заключающийся в изменении угла включения тиристоров в каждом полупериоде переменного тока для компенсации колебаний сетевого напряжения в соответствии с регулировочной характеристикой в зависимости от угла включения и проводимости тиристоров в предыдущем полупериоде сетевого напряжения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, угол включения тиристоров и задают в соответствии с выражением

NU aa

FL = — ——

Uñ Ь, Ь, Ià где N =Уая

KZ му рассчитывают текущие значения

Ь, и Ь, . Далее в соответствии с измеряемой величиной сетевого напряжения на очередной полупериод угол

5 включения Ы определяют из формулы (4) .

В качестве опорного напряжения лучше всего выбрать наименьшее из возможных сетевых напряжений, т.е.

"номинальное значение" — 10K. При любом другом напряжении сети из допустимого диапазона имеет физический смысл величина N = 1. Так, при номинальном напряжении питания 380 В выбирают U ® = 340 В.

Математическое моделирование и экспериментальная проверка (см.табл,2) показали,что предложенный способ позволяет проводить стабилизацию сварочного тока при допустимых колебаниях сетевого напряжения с погрешностью, не превышающей 1Х где N —заданный процент нагрева.

Способ может быть реализован с 25 помощью устройства, блок-схема которого показана на фиг.2. В состав устройства входят блок 1 синхронизации,, датчик 2 угла проводимости; три арифметических блока 3, 5, 6; аналоговоцифровой преобразователь (АЦП) 4; регистр 7 уставки, тиристорный контактор 8, схема 9 сравнения, двоичный счетчик 10, генератор 11 импульсов.

I 35

Датчик 2 угла проводимости выдает на арифметический блок 3 величину угла проводимости в цифровом виде, в котором по этой величине, а также углу К, поступающего от арифмети- 4Q ческого блока 6, вычисляется значение коэффициента мощности сварочной цепи

cosg, поступающее на вход арифметического блока 5. Здесь по величине

cos(g в соответствии с формулами (5) 45 вычисляются значения Ьо и b, кото- . рые затем подаются на входы арифметического блока 6. Блок 1 синхронизации вырабатывает два сигнала. Один из них представляет собой импульс, вырабаты- Sp ваемый в момент перехода сетевого напряжения через нуль. Второй сигнал— аналоговый, соответствующий по.своей величине действующему значению сетевого напряжения. Этот сигнал попадает 55 на, ЦП 4, на выходе которого вырабатывается цифровое значение сетевого напряжения. Последнее поступает на третий вход арифметического блока 6, 409 который по Ь,, Ь,, U вычисляет новое значение угла о и выдает его на выход.Эта величина поступает на арифметический блок 3 и цифровой фазовращатель, состоящий из блоков 7, 9, 10, 11. Параллельный регистр уставки-хранит поступающую с арифметического блока 6 величину угла м . Двоичный счетчик 10 считает импульсы, поступающие с генератора 11, при этом счет начинается каждый раз с нулевого значения в момент начала очередного полупериода, что обеспечивается подачей на сбросовый вход счетчика имнульса, вырабатываемого блоком 1 синхронизации. Величина, выставленная в регистр 7, и текущее значение счетчика 10 сравниваются в схеме 9 сравнения, которая вырабатывает импульс в случае равенства этих значений, т.е. в момент времени, соответствующий о . Этот импульс включает один из тиристоров в тиристорном контакторе 8.

Особенно просто реализуется: способ, если блоки 3, 4, 5, 6 представляют собой однокристалльную микроЭВМ, например "Электроника С5-31М".

Применение способа позволяет повысить качество сварного соединения за счет повышения точности стабилизации и упрощения аппаратуры управления.

Формула изобретения

Ь и b о лица 1

Ь» (расч.) Таб

t b (расч.) b», cos P b, 0,86

2,16

2,15

0,2

0,79

1,99

2,01

0,3

1,84

1,84

-0,72

-0,66

0,4

0,5

1,71

-0,66

0,6

1,59

1,58

1,50

0,56

-0,53

1,49

0,7

1,43

1,44

0,8

Таблица 2

Йап- cosy 0,2

cosg= 0,4 cos(g = 0,6 cosg = 0,8

100% 70% 50% 100% 70% 50% 100% 70% 50% ряже" — "-"ние, 100Х 70Х 50%

133 227 165 1,17 168 126 090

340 2,92 2,00 1;49 2„62 1,81

380 2,92 2,01 1,50 2,62 1,82 1,35 2,30 1,65 1,18 1,70 1,26 0,90

400 2 90 2 02 1 50 2 62 1 81. 1 Зб 2 30 1 65 1,18 1 70 1 26 О 90

5 1355409

U, - опорное напряжение сети, выбранное из разрешенного диапазона сетевых напряжений;, I - действующее значение сварочного тока при напряжении сети, рав HoM Ug»»

U - напряжение сети;

К вЂ” коэффициент трансформации;

Z — полное сопротивление сварочной сети;

-0,85

-0,79

-0,72

-О,бб

-0,60

-0,56

-0,53 коэффициенты регулировочной характеристики, зависящей от коэффициента мощности полнофазного включения сварочной цепи, определяемой по величинам углов включения и проводимости, вычисленным в предыдущем полупериоде, при этом Ф. в первом полупериоде задают фиксированным.

1355409

06 07 РР йчf

Составитель В.Грибова

Техред Л.Олейник

Корректор И.Эрдейи

Редактор M.Êåëåìåø

Заказ 5745/14 Тираж 970

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская:яаб.; д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4