НАЗНАЧЕНИЕ
И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ 6ХГ.367.024
Блок
управления (в дальнейшем "блок") является
основной частью сварочного полуавтомата типа
ПДГ-312-1 (ПДИ-304) и предназначен для организации
сварочного цикла полуавтомата, путем подачи
управляющих сигналов на исполнительные органы
последнего.
Основные параметры блока приведены в таблице
|
Наименование
параметра |
Норма |
1. |
Напряжение
питания, В |
65 |
2. |
Частота
питающей сети, Гц |
50 |
3. |
Коммутируемая
мощность, Вт, не более |
630 |
4. |
кратность
регулирования частоты вращения якоря двигателя,
не менее |
10 |
5. |
Длительность
задержки включения сварочного источника после
включения газового клапана (нерегулируемая), с |
0.5±0.1 |
6. |
Длительность
задержки включения привода после включения
сварочного источника (нерегулируемая), с, не
более |
0.5 |
7. |
Длительность
задержки отключения сварочного источника, после
отключения привода, с |
не более 0,5
не менее 2,5 |
8. |
Длительность
задержки отключения газового клапана после
отключения сварочного источника, с |
не более 0,5
не менее 4,5 |
9. |
Длительность
включения двигателя при сварке "точками", с |
не более 1,0
не менее 5,0 |
10. |
Жесткость
механической характеристики в диапазоне 500-600 при
нормальных климатических условиях по ГОСТ 15150-69
при изменении нагрузки от 0,3
Iн до Iн, |
не
более +10% |
Блок
обеспечивает:
а) динамическое торможение;
б) электронную защиту якоря двигателя от перегрузок;
в) включение продувки газа при наладке;
г) выполнение режимов "сварка", "наладка".
Блок сохраняет работоспособность при изменениях напряжения питания в пределах 0,90 до 1.05 Uн.
В режиме наладки блок обеспечивает выполнение следующих операций:
а) включение подачи защитного газа для настройки его расхода;
б) установку необходимой скорости подачи электродной проволоки;
в) выбор рабочего цикла;
г) сварку длинными швами;
д) сварку короткими швами;
е) сварку точечными швами.
В режиме сварки блок обеспечивает выполнение команд о, начале сварки и ее прекращении.
При подаче команды о начале сварки блок должен:
а) включить подачу защитного газа, источник сварочного тока;
б) с нерегулируемой выдержкой (0,5 с) включить подачу электродной проволоки;
в) обеспечивать стабильность скорости подачи электродной проволоки с точностью ±10% от установленного значения при одновременном значении напряжения питающей сети от плюс 5% до минус 10% номинального напряжения и тока якоря двигателя от 0,3 Iн до Iн.
При подаче
о прекращении сварки блок должен:
а) выключить и затормозить якорь двигателя подачи электродной проволоку;
б) через определенный интервал времени t1 (поддающийся регулировке настройщиком) отключить источник сварочного тока;
в) через определенный интервал времени t2 (поддающийся регулировке настройщиком) отключить подачу защитного газа.
Блок обеспечивает возможность регулирования скорости вращения привода, подачи сварочной проволоки от подающего механизма полуавтомата, а также проведение необходимых работ в режиме "Наладка".
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БЛОКА.
A3 Блок элементов осуществляет управление органами сварочного полуавтомата (электродвигателем, электроклапаном, сварочным источником) для обеспечения полуавтоматической сваркой. Блок элементов (в дальнейшем A3) состоит из;
- группы элементов формирующих напряжение питания;
- схемы управления циклом сварки;
- схемы управления работы электродвигателя.
Группа элементов формирующая напряжение питания состоит:
- VD26-VD29: 62 В питание цепи якоря электродвигателя подающего механизма.
- R27; VD7; C7; R55; C17: 15-18 В питание МС и элементов схемы.
- VD10; VD13; C20 элемента, компенсирующие влияние Э.Д.С. самоиндукции двигателя на коммутацию VS1.
- VD8 - электрическая разводка между источником стабилизированного напряжения 15 В и источников пульсирующего напряжения частотой 100 Гц.
- С8; С16; С21 - фильтр от импульсных помех сварочного источника при работе в режиме сварка.
- R26 - гасящий резистор: 48 В питание обмотки возбуждения электродвигателя подающего механизма.
- R30 - гасящий резистор: 48 В питание обмотки электроклапана.
Схема управления циклом сварки выполнена на микросхемах D2-D4, транзисторах VTЗ–VT6, тиристоре VS4, реле К1 и элементах обеспечивающих их режимы.
Инвертор D2.4 является буферам каскадом, который, управляет состоянием триггера D4.2 в свою очередь триггер определяет длительность работы режимов сварка точками и сварка длинными швами, (в режиме сварка короткими швами триггер D4.2 нe участвует). С выхода 11 инвертора D2. 4 сигнал поступает:
- на инвертор D2. который дает команду на включение схемы управляющей режимом работы электроклапана: D2.З; VT5; D2.3; VT4; S4;
- на схему совпадения D3.1, которая дает разрешение для работы схемы управления электродвигателем подачи электродной проволоки DA1; VT2; VS1; VT1; VS3. С выхода D3.1 сигнал поступает на схему управляющего режимом включения сварочного источника:VT6; D2.1; VT3; K1.
Одновременно, с выхода 8 триггера D4.2 сигнал поступает на схему совпадения D3.2 управляющего динамическим торможением электродвигателя, подачи электродной проволоки: VD22; R39; C19; R28; VS2.
Режим динамического торможения включается после команда "Конец сварки"
Рассмотрим схему управления циклом сварки в режиме сварка точками.
При этом S4 в верхнем по схеме положении, S2 находится в разомкнутом состоянии - режим "работа". При нажатии кнопки на горелке (продолжительность нажатия кнопки не оказывает влияния на работу) положительный потенциал соответствующий логической единице (в дальнейшем "1") подается на вход 12 D2.4 при этом на 13 D2.4 присутствует с 8 вывода D4.2 (исходное состояние триггера D4.2) через скоммутированные контакты переключателя S4.
На входе инвертора D2.4 появляется логический нуль ("0"), который меняет состояние триггера D4.2 с задержкой, длительность которой определяется временем разряда конденсатора C12 через резисторы R36; R35 до напряжения менее 7В.
За время отработки "точки" любые манипуляции с кнопкой на горелке не изменяют состояние схемы, т.к. на 13 выводе D2.4 отсутствует запрещающий (нулевой) сигнал, снимаемый с прямого выхода 8 триггера D4.2.
Одновременно, с выхода 11 инвертора D2.4 сигнал поступает на инвертор D2.2, который дает команду элементам D2.3; VT4; VS4 на включение транзистора VT4. Этот сигнал поступает и на схему совпадения D3.1 с выхода которой через D1.4 поступает - "1" открывающая транзистор VT6 и формирующая на выходе D2.1 "0", который откроет "ключ" VT3. Через обмотку реле K1 потечет ток, реле срабатывает и своими контактами включит сварочный источник.
Через VD25 поступает "1" разрешающая работу схемы управляющей электродвигателем подачи электродной проволоки.
Согласно циклограмме при нажатии кнопки "ПУСК" на горелке: включился электроклапан, затем сварочный источник и электродвигатель подачи электродной проволоки.
Длительность сварки точками задается резистором R35. По окончанию сварки выключается двигатель, включается динамическое торможение, затем, с выдержкой, которая задается резистором R31 выключается, сварочный источник и в конце цикла с выдержкой, которая задается резистором RЗЗ, выключает электроклапан.
Рассмотрим подробно конец цикла сварки точками. По окончанию сварки поступает команда "СТОП" по входу 10 триггера D4.2 (за счет разряда конденсатора C12 до напряжения 7В - ''0") триггер переключается в исходное состояние, т.е. на 8 выводе D4.2 - "1" на 9 выводе D4.2 - "0". С выхода 9 триггера D4.2 через скоммутированные контакты SA "0" поступает на схему совпадения D3.1, которая дает запрет на схему управления двигателем, цепь питания обмотки якоря обесточивается, но двигатель по инерции вращается.
Почти одновременно включается схема динамического торможения. Длительность задержки 40 мс t= 0,5 (R53,C15) "1" c 9 вывода D4.2 через контакты S4 поступает на вход схемы совпадения D3.2, которая включает тиристор динамического торможения VS2, происходит замыкание обмотки якоря, двигатель резко останавливается.
С выхода D3.1 через VB14 поступает "0", который дает команду на выключение сварочного источника. Выключение идет с задержкой, длительность которой определяется величиной R31,"0" закрывает транзистор. VT6, формирующий на выходе D2.1 "1", которая закроет "ключ" VT3 и обесточит реле K1. Сварочный источник отключится.
"1" на выходе D2.1 дает команду и на выключение злектроклапана. Заряжаясь, C13 через RЗЗ, R34 (t=0,5 (R33-R34) C13) откроет транзистор VT5. на «входе D2.3 появится "1", "0" сформированный на выходе инвертора D2.3 отключит транзистор VТ4 и тиристор VS4, обмотка электроклапана обесточится. Длительность выключения клапана газоотсекателя определяется величиной RЗЗ.
При работе "КОРОТКИМИ ШВАМИ" положительный потенциал через кнопку "ПУСК" расположенную на держателе горелки поступает на вход инвертора D2.4 на выходе формируется "1", которая через скоммутированные контакты переключателя S4 поступает на схему управления циклом в режиме "СВАРКА ТОЧКАМИ". Продолжительность сварки определяется длительностью включенного состояния кнопки "ПУСК" при ее отпускании схема возвращается в исходное состояние при этом триггер D4 в работе не участвует.
При сварке "ДЛИННЫМИ ШВАМИ" продолжительность сварки определяется интервалом времени между первыми и последующим нажатием кнопки "ПУСК" на держателе горелки.
При подаче положительного потенциала через копку "ПУСК" буферный каскад D2.4 переключат триггер D4 и триггер запоминает это состояние посредством самоблокировки но входу 13 - D4.2 через инвертор D2.4.
Сигналы, снимаемые с триггера D4 и инвертора D2.4 через скоммутированные контакты перключателя S4 поступает на схему управления циклом сварки и схему управления электроприводом, аналогично в режиме "СВАРКА ТОЧКАМИ".
Схема управления электроприводом подачи электродной проволоки состоит из следующих функциональных узлов:
суммирующего, усилителя DA1, генератора импульсов управления VT2; R17; R18; C4; усилителя мощности собранного на тиристоре VS3, схемы токовой защиты (R3; R5; VT1, VD4), тиристора динамического торможения VS2, оптотиристора VS1, питающего обмотку якоря электродвигателя.
На резистор, регулирующий скорость подачи электродной проволоки, который находится на подающем механизме подается стабилизированное напряжение с VD8, а с движка этого резистора снимается и подается на вход суммирующего усилителя DA1 напряжения задания U3.
Делитель из резистора R2; R7 подключен параллельно якорю двигателя, а с вывода резистора R2 снимается напряжение обратной связи Uос. и подается на инвертирующий вход усилителя DA1. Это напряжение пропорционально напряжению на якоре двигателя.
С резистора R9 снимается напряжение Uос. пропорциональное току; протекающему через якорь двигателя я резистор R29. Это напряжение через резисторы R11; R12 суммируется с напряжением задания на неинвертарующий вход суммирующего усилителя D1.
Следовательно, на выходе усилителя получим напряжение рассогласования Up равное:
Uр=Uз-Uос.
Напряжение рассогласования подается на вход компаратора, выполненного на однопереходном транзисторе VT2. При достижении напряжения на конденсаторе С4 равного порогу включения транзистора VT2 последний открывается и на резисторе R18 появляется импульс управления, который открывает тиристор VS3 включающий тиристор VS1. В связи с тем, что база 2 транзистора VT2 питается напряжением, синфазным с напряжением питающей сети, передний фронт импульса управления перемещается по фазе в зависимости от величины Up.
В установившемся режиме при неизменном положении движка резистора задания скорости подачи электродной проволоки якорь двигателя вращается с постоянной скоростью; напряжение на якорных клеммах и на резисторе R29 не меняется и поэтому, величина Uр постоянная.
В случае, если нагрузка на валу двигателя увеличилась, то частота вращения его якоря и напряжение на нем уменьшается, а ток якорный цепи увеличивается. Соответственно уменьшается напряжение отрицательной обратной связи Uос, и увеличивается напряжение положительной обратной связи Uос.
Из приведенного выше напряжения (I) очевидно, что напряжение Up увеличивается. Увеличение Up вызывает соответствующий фазовый сдвиг импульса управления на выходе компаратора и тиристор включается раньше, что приводит к увеличению напряжения на якоре двигателя, а следовательно, и частоты вращения до прежнего уровня.
Действие положительной обратной связи Uос наиболее эффективно при малых частотах вращения якоря т.е. когда абсолютная величина этого напряжения соизмерима с величиной напряжения задания, а напряжение на якоре двигателя мало.
В качестве суммирующего усилителя применены усилитель постоянного тока КР140УД1Б (DA1). Усилитель охвачен частотно-зависимой обратной связью (С5, С6, R16).
На неинвертарущий вход 11 усилителя через резистор R14 подается напряжение задания скорости подачи электродной проволоки, а через резистор R12 - интегрированный сигнал, пропорциональный току якоря. На инвертирующий вход 10 усилителя подается с делителя R2; R7 сигнал, пропорциональный напряжению на якоре двигателя.
На этот же вход через резисторы R15; R20 подается стабилизированное напряжение для установки на выходе 5 усилителя, напряжения равного порогу включения однопереходного транзистора VT2 при нулевом значении задающего напряжения.
Резистором R20 устанавливается минимальная частота вращения якоря двигателя.
Для компенсации разброса параметров однопереходных транзисторов и обеспечение идентичности выходных характеристик приводов база 2 транзистора VТ2 подключена к параметрическому стабилизатору R24, VD9 через делитель R25.
Перемещение движка резистора R25, в каждом экземпляре привода на базе 2 транзистора VТ2 устанавливается такое напряжение, при котором напряжение на эмиттере измеренное осциллографом будет равно 3,5 В.
Напряжение обратной связи по току в цепи якоря снимается с делителя R9. Параллельно делителю подключен диодный ограничитель VD1, VD2, R4 для ограничения максимального значения напряжения обратной связи.
Движком резистора R3 устанавливается необходимый порог включения токовой защиты.
Диоды VD3, VD4 служат для ограничения сигнала в цепи базы транзистора VT1 и для температурной компенсации режима работы этого транзистора.
Реле К2 включается тумблером, расположенным на механизме подачи в режиме "НАЛАДКА" для подачи электродной проволоки в канал сварочной горелки.
Контакты реле К2 включают привод и отключают динамическое торможение и сварочный источник.
При нагрузке на валу двигателя, не превышающей допустимую, транзистор токовой отсечки VT1 закрыт. Напряжение с коллектора этого транзистора и выхода 9 - DD4.2 поступает через S4 на вход схемы совпадения D3.1. При увеличении тока якоря растет напряжение на резисторе R29 и на параллельно подключенном к нему резисторе R3. Движок резистора R3 подключен к базе транзистора VT1 и установлен таким образом, что при достижений тока якоря значения 1,5 Iн транзистор VT1 открывается.
Напряжение по одному из входов схемы элемента D3.1 становится близким к нулю, следовательно, закрывается выходной каскад усилителя D3.1, сигнал по входу 11DA1 аннулируется, генератор на VT2 выключается и тиристор VS1 выключает основной тиристор, управляющий двигателем, при этом ток в цепи якоря двигателя отсутствует, транзистор VT1 закрывается, на выходе D3.1 появляется "1", разрешающая включение двигателя - привод снова включается.
Таким образом, в цепи якоря поддерживается некоторое среднее значение тока, не превышающее допустимое.
Заказать полное описание, со спецификацией элементов (стоимость 5$) можно по адресу: