ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

второго узла регулирования передаточных характеристик является третьим входом блока формирования сигнала обратной связи и соединен со вторым входом сумматора-усилителя, четвертый вход которого соединен с выходом второго узла регулирования нередаточных характеристик. Кроме того, нервый и второй узлы регулирования передаточных коэффициентов снабжены средствами синхронного регулирования передаточных коэффициентов. При включении известного источника питания перед возбуждением дуги устанавливают выходную характеристику, оптимальную для возбуждения дуги ( например, падаюшую ). После возбуждения дуги устанавливают выходную характеристику источника, необходимую для конкретного технологического процесса. В конце же сварочного цикла осуществляют переход к другой характеристике, оптимальной для окончания процесса.
Однако использование такого источника для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом изделий большой толщины не обеспечивает получение бездефектного сварного шва, так как нет возможности синхронно с перемещением дуги по торцу электрода осуществлять изменение подводимой к дуге энергии, обеспечивающей стабильность процесса сварки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является источник для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом (см. патент РФ N 20696613, МПК  В 23 К 9/173, 9/06, 1996), который содержит управляемый трансформаторно-тиристорный преобразователь энергии, датчики тока и напряжения сварки, управляемый блок формирования сигнала обратной связи, блок формирования управляющего сигнала и задатчик, причем датчики тока и напряжения сварки и задатчик, подключены соответственно к первому, второму и третьему входам управляемого блока формирования сигнала обратной связи, а выход блока формирования управляющего сигнала соединен с управляющим входом преобразователя энергии, согласно изобретению, дополнительно содержит многоканальный амплитудный дискриминатор, вход которого соединен с датчиком напряжения сварки, а каждый его вход соединен с соответствующим управляющим входом блока формирования сигнала обратной связи, выход которого соединен с входом блока формирования управляющего сигнала. Амплитудный дискриминатор выполнен двухканальным, а управляемый блок формирования сигнала обратной связи выполнен в виде трех усилителей с регулируемым коэффициентом усиления, двух вычитающих каскадов, первого нормальноразомнутого управляемого ключа и второго нормальнозамкнутого управляемого ключа, причем вход первого усилителя, соединенные между собой входы второго и третьего усилителей и неинвертирующий вход первого вычитающего каскада являются соответственно первым, вторым и третьим входами управляемого блока формирования сигнала обратной связи, выходом которого является выход второго вычитающего каскада, а управляющими входами - управляющие входы первого и второго ключей, выходы которых соединены с инвертирующим входом второго вычитающего каскада, неинвертирующий вход которого соединен с выходом первого усилителя, выход второго усилителя соединен с входом первого управляемого ключа, а выход третьего усилителя - с инвертирующим входом первого вычитающего каскада, выход которого соединен с входом второго управляемого ключа.
Недостатком такого источника является то, что при движении меняется положение рабочей точки на внешней воль-амперной характеристике источника и изменяется проплавляющая способность. Это приводит к тому, что сварные швы имеют расширяющуюся к верху геометрию, а увеличение размеров сварного шва и зоны термического влияния ухудшает механические свойства сварного соединения.
Технической задачей полезной модели является повышение стабильности дуги, за счёт фиксации положения рабочей точки на вольт-амперной характеристике при движении дуги по дуговому каналу, и улз шение механических свойств сварного соединения.
Поставленная задача решена тем, что в известном источнике питания для дуговой сварки, содержащем управляемый трансформаторнотиристорный преобразователь энергии, датчики тока и напряжения сварки, блок формирования управляющего сигнала, задатчик тока и блок формирования сигнала обратной связи, включающий два вычитающих каскада и усилители с регулируемым коэффициентом усиления, причем датчики тока и напряжения сварки и задатчик тока подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока формирования сигнала обратной связи, а его выход соединен с одним из входов блока формирования управляющего сигнала, другой вход последнего подключён к сети, а его выход соединен с управляющим входом управляемого трансформаторно-тиристорного преобразователя энергии, блок формирования сигнала обратной связи снабжен третьим вычитающим каскадом и задатчиком напряжения и имеет два усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, причем вход первого усилителя соединен с выходом первого вычитающего каскада, инвертирующий и неинвертирующий входы которого являются соответственно первым и третьим входами блока формирования сигнала обратной связи, а выход первого усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего вычитающего каскада, инвертирующий вход второго вычитающего каскада является вторым входом блока формирования сигнала обратной связи, а неинвертирующий вход второго вычитающего каскада соединен с задатчиком напряжения, выход же второго вычитающего каскада подключён к входу второго усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом третьего вычитающего каскада, а выход третьего вычитающего каскада является выходом блока формирования сигнала обратной связи.
Существо полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена блок-схема источника питания для дуговой сварки неподвижным плавящимся электродом, на фиг. 2 показаны формы макрошлифов получаемых сварных соединений при различных внешних вольт-амперных характеристиках источника.
Источник питания для дуговой сварки содержит соединённые последовательно один выход управляемого трансформаторно-тиристорный преобразователя энергии 1, датчик тока 2 и линейный дроссель 3, при этом выход последнего и другой выход транзисторно-тиристорного преобразователя энергии 1 подключены к выходными клеммами 4, параллельно которым включен вход датчика напряжения 5, Вход синхронизации 6 блока формирования управляющего сигнала 7 соединен с сетевым входом преобразователя энергии 1, управляющий вход которого присоединен к выходу блока формирования управляющего сигнала 7. Выходы датчика напряжения 5 и задатчика тока 8 соединены с входами вычитающего каскада 9 блок формирования сигнала обратной связи 10, который состоит из первого 11 и второго 12 усилителей с регулируемым коэффициентом усиления, первого 9, второго 13 и третьего 14 вычитающих каскадов и задатчика напряжения 15. Вход первого усилителя 11 соединен с выходом первого вычитающего каскада 9, инвертирующий и неинвертирующий входы которого является соответственно первым 16 и третьим 17 входами блока формирования сигнала обратной связи 10, выход первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 11 соединен с неинвертирзтощим входом третьего вычитающего каскада 14. Инвертирующий вход второго вычитающего каскада 13 является вторым входом 18 блока формирования сигнала обратной связи 10, а неинвертирующий вход второго вычитающего каскада 13 соединен с задатчиком напряжения 15, выход же второго вычитающего каскада 13 подключен к входу второго усилителя 12 с регулируемым коэффициентом напряжения, выход которого соединен с инвертирующим входом третьего вычитающего каскада 14, выход которого является выходом 19 блока формирования сигнала обратной связи 10. Первый вход 16 управляемого блока формирования сигнала обратной связи 10 соединен с другим выходом датчика тока 2, второй вход 18 - с выходом датчика напряжения 5, третий вход 17с выходом задатчика тока 8, а выход
19блока формирования сигнала обратной связи 10 соединен с входом блока формирования управляющего сигнала 7.
На фиг.2 показаны вид макрошлифа 19 сварного соединения и сечение
20свариваемого соединения.
Источник питания для дуговой сварки работает следующим образом. Управляемый трансформаторно-тиристорный преобразователь энергии 1 преобразует энергию электрической сети в сварочное напряжение и ток, величина которых зависит от сигналов, подаваемых на его управляющий вход с выхода блока формирования управляющего сигнала 7. На вход блока 7 с выхода 19 управляемого блока формирования сигнала обратной связи 10 подается сигнал разности сигнала обратной связи по току и сигнала обратной связи по напряжению. Глубина обратной связи по току регулируется путем изменения коэффициентов усиления усилителя 11. Глубина обратной связи по напряжению регулируется путем изменения коэффициентов усиления усилителя 12 выходного напряжения задатчика 15. Вид же обратной связи ( по току, или по току и напряжению) зависит от того существует ли сигнал ошибки по напряжению. Если напряжение датчика напряжения 5 на дуге соответствует величине напряжения определяемой задатчиком напряжения 15, то сигнал ошибки по напряжению отсутствует и блок формирования сигнала обратной связи 10 формирует сигнал обратной связи по току. Если же существует сигнал ошибки по напряжению, то блоком формирования сигнала обратной связи 10 формирует сигнал обратной связи по току и напряжению.
При включении источника питания напряжение на короткозамыкающей перемычке между электродом и частями изделия малую величину, а следовательно напряжение на выходе датчика напряжения 5 будет меньше напряжения задатчика напряжения 15 и на выходе вычитающего каскада 13 появляется сигнал ошибки, а на выходе 19 управляемого блока формирования сигнала обратной связи 10 будет иметь место первый комплексный сигнал обратной связи по току и напряжению:
ос  001  1 зад.т -и,}- 2(/зад.н - С/н)(1)
где : t/oci™ - комплексный сигнал обратной связи, в случае наличия ошибки по току и напряжению;
/т - сигнал на выходе датчика тока 5; t/зад.т - сигнал на выходе задатчика тока 8 ; t/H - сигнал на выходе датчика 20 напряжения 20; изад.н - сигнал на выходе задатчика напряжения 15; A:i-коэффициент передачи усилителя 11; k2 - коэффициент передачи усилителя 12.
Из (1) следует, что чем меньше напряжение f/н - тем глубже величина обратной связи по напряжению, тем большая величина вычитается из сигнала обратной связи по току - ki (f/зад.)- Иными словами, чем меньше напряжение на дуге тем больше угол открытия тиристоров в преобразователе энергии 1, а следовательно и ток электрической дуги. Поэтому при пуске предложенного источника питания величина выходного тока будет значительно превышать ток уставки (/д.зад), в результате металлическая вставка между электродом и деталями практически мгновенно (10 сек) испарится, а между нижней поверхностью электрода и частями изделия возникнет электрическая дуга. Расплавленный металл с электрода переносится вниз, образуя распределенную сварочную ванну, удерживаемую от вытекания из стыка с помош;ью подкладки.,
ную сварочную ванну . Если в процессе сварки напряжение на дуге соответствует заданному, то сигнал ошибки по напряжению отсутствует и на выходе 19 управляемого блока формирования сигнала обратной связи 10 будет иметь место обратной связи по току:
/ос  /ос  1(/зад.)(2)
В результате жесткой обратной связи по току на выходе источника питания поддерживается неизменным величина сварочного тока /д.зад.
Подстройка формы плавления электрода под распределенную сварочную ванну происходит за счет двух физических явлений в дуговом канале: отбрасывающим действием дуги, приводящим к перебросу расплавленного металла вдоль ванны из мест, где режим по току максимален, и изменение скорости плавления электрода при изменепии величины сварочного тока (при изменении глубины и вида обратной связи).
Качество управления может быть улучшено, если для управления в качестве сигнала управления будет использоваться не только сигнал ошибки С.зад -U, но и производная от сигнала ошибки (см.  Автоматика и автоматизация сварочных процессов, Н.С. Львов, Э.А. Гладков, М. Машиностоение, 1982 г.). В этом случае в блоке формирования сигнала обратной связи 10 сигнал с выхода вычитающего 13 каскада подается как на неинвертирующий вход дополнительного вычитающего каскада, так и на вход дифференцирующей цепи, выход которой подключается к инвертирующему входу дополнительного вычитающего каскада, а выход дополнительного вычитающего каскада соединяется со входом усилителя 12 блока формирования сигнала обратной связи 10. За счёт этого можно улучшить качество регулирования и обеспечить получение сварных швов с оптимальной околошовной зоной, а также получить наилучшие условия горения дуги на сварочную ванну.
ром зоны плавления сварного соединения. При характеристике источника питания, формируемой распределенной сварочной ванной, зона плавления имеет минимальную и одинаковз ю по высоте сварного шва величину. При использовании источника питания сварочные режимы отличаются минимальным тепловложением, а зона плавления и зона термического влияния сварного шва имеют оптимальные размеры.
Источник питания позволяет использовать падение напряжения на дуге как параметр, характеризуюп ;ий мгновенное пространственное положение дуги на торце электрода по отношению к формируемой распределенной сварочной ванне, и осуществлять изменение вида внешней характеристики источника так, чтобы профиль плавления электрода постоянно соответствовал сварочной ванне (