Инверторный источник сварочного тока с управлением параметрами сварки

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ИНВЕРТОРНЫЙ ИСТОЧНИК СВАРОЧНОГО ТОКА С УПРАВЛЕНИЕМ ПАРАМЕТРАМИ СВАРКИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Татур Вадим Георгиевич Поболь Игорь Леонидович Радченко Александр Адамович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Инверторный источник сварочного тока с управлением параметрами сварки, состоящий из сетевого фильтра, сетевого выпрямителя, инвертора сварочного тока, сварочного трансформатора, сварочного выпрямителя, сварочного дросселя, выходного адаптера и управляющего микроконтроллера с пультом управления, отличающийся тем, что пульт управления представляет собой сенсорный графический дисплей. Полезная модель относится к электродуговой сварке и управлению процессами электродуговой сварки. Повышение требований к качеству технологических процессов электродуговой сварки диктует необходимость совершенствования систем регулирования режимов источников сварочного тока с учетом того, что при механизированной сварке плавящимся электродом изменения тока и напряжения дуги обусловлены неравномерностью продвижения проволоки через токопроводящий наконечник, непостоянством места подвода тока к проволоке,69782011.02.28 нестабильностью переноса металла, колебаниями вылета электрода и скорости его перемещения вдоль изделия и другими случайными процессами. Необходимость решения перечисленных выше проблем привела к созданию нового поколения сварочного оборудования, основанного на технологии импульсной дуговой сварки 1. В настоящее время ведущими производителями сварочного оборудования разработаны и выпускаются новые аппараты для ручной дуговой сварки, а также полуавтоматы для дуговой импульсной сварки с программируемыми алгоритмами управления импульсами в зависимости от условий сварочного процесса. Это существенно повышает стабильность процесса при сварке неплавящимся электродом в аргоне, плазменной сварке в среде СО 2, инертных газов и смесей на их основе. Дальнейшее совершенствование технологии электродуговой сварки при условии использования имеющегося сварочного оборудования возможно за счет применения алгоритмов управления импульсным процессом сварки, корректирующим параметры дуги в соответствии с заданной зависимостью от состояния сложной электродинамической системы источник сварочного тока - дуга - сварочная ванна по текущим измеренным значениям основных (прямых и производных) энергетических параметров процесса сварки. Наиболее близким техническим решением является источник питания для дуговой сварки с пультом управления, на экране которого в декартовой системе координат строят внешнюю характеристику из трех составляющих, соответствующих средней мощности на нагрузке, снижению и повышению сопротивления нагрузки, определяющих свойства источника питания в области медленных и быстрых процессов сварки и перемещаемых по экрану монитора для получения требуемой формы этой характеристики 2. Для метода адаптивного управления процессами сварки данный источник питания с пультом управления, на экране которого строят внешнюю характеристику параметров,малоприменим, так как выходная характеристика при адаптивном управлении меняется динамически по вычисленным значениям в зависимости от текущей фазы состояния сварочного процесса. Задачей полезной модели является улучшение эргономических параметров задания режимов сварки применительно к источникам сварочного тока с адаптивным управлением, а следовательно, увеличение производительности сварочного процесса, улучшение качества сварных швов и уменьшение материалоемкости и эксплуатационных расходов за счет энергосбережения. Для решения поставленной задачи предлагается инверторный источник сварочного тока с управлением параметрами сварки, состоящий из сетевого фильтра, сетевого выпрямителя, инвертора сварочного тока, сварочного трансформатора, сварочного выпрямителя, сварочного дросселя, выходного адаптера и управляющего микроконтроллера с пультом управления, в котором для отображения текущей информации и задания режимов и энергетических параметров сварки применен графический дисплей с сенсорным экраном. На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема инверторного источника сварочного тока с адаптивным управлением (1 - сетевой фильтр, 2 - сетевой выпрямитель, 3 - инвертор сварочного тока, 4 - сварочный трансформатор, 5 - сварочный выпрямитель, 6 дисплей с сенсорным экраном, 7 - микроконтроллер, 8 - сварочный дроссель, 9 - выходной адаптер). На фиг. 2 изображен графический дисплей с сенсорным экраном. Сетевое напряжение промышленной сети 380 В, частотой 50 Гц поступает через сетевой фильтр 1, препятствующий проникновению высокочастотных помех из источника в сеть, на сетевой выпрямитель 2. Выпрямленное сетевое напряжение поступаетна силовые ключи инвертора 3, управляемые микроконтроллером 7 в соответствии с записанной в нем программой, в зависимости от сигналов обратной связи, поступающих с адаптера 9. Ввод параметров управления сварочным процессом и отображение текущих параметров процесса осуществляются посредством дисплея с сенсорным экраном 6. С помощью ото 2 69782011.02.28 бражаемых на дисплее виртуальных органов управления и сенсорного экрана устанавливаются значения пикового и базового тока, его включение и выключение, вызов строки меню и выбор команд меню. На экране графического дисплея программно нарисованы виртуальные органы управления инверторным источником сварочного тока с адаптивным управлением (ИИСТАУ). Факт нажатия на соответствующую кнопку регистрируется посредством сенсорного поля ( ), расположенного на поверхности экрана. Задание пикового ( пк, на фиг. 2 - 300 А) и базового ( бз, на фиг. 2 - 100 ) токов, величины которых необходимы для адаптивного расчета текущих значений сварочного тока в зависимости от текущей фазы сварочного процесса, отображается на дисплее. Эти величины можно увеличивать или уменьшать нажатиями на соответствующие кнопки, расположенные справа от выбранного параметра. Кнопкойвключается сварочный ток и запускается процесс адаптивного управления, при этом надпись на этой кнопке меняется наи эта кнопка теперь, при ее нажатии, отключает источник. На экране дисплея отображаются установленные значения сварочного тока и строка состояния системы. Силовые ключи инвертора 3 нагружены на сварочный трансформатор 4, вторичные обмотки которого питают сварочный выпрямитель 5. Выпрямленное сварочным трансформатором напряжение через сварочный дроссель 8 подается на выходной адаптер 9, содержащий датчики обратной связи и клеммы для подключения нагрузки - сварочных электродов или устройства подачи сварочной проволоки. Использование принципа адаптивного управления импульсными процессами позволило реализовать корректировку выбранного алгоритма через каналы обратных связей по мгновенным значениям основных энергетических параметров сварочного процесса в зависимости от состояния объекта управления источник питания - дуга - сварочная ванна. Это обеспечило качественную сварку соединений с неравномерными и повышенными зазорами в различных пространственных положениях, возможность точного регулирования глубины проплавления, стабильность возбуждения и горения дуги, повышение производительности процесса и уменьшение разбрызгивания расплавленного металла путем управления капельным переносом металла в дуге, особенно при сварке в СО 2. Использование ИИСТАУ улучшит качество и производительность сварочных работ, существенно уменьшит материалоемкость и эксплуатационные расходы за счет энергосбережения. Разработанный ИИСТАУ освоен на производстве ОАО Сморгонский завод оптического станкостроения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3