Системы стабилизации сварочного генератора

Системы стабилизации называются автоматические системы управления, поддерживающие регулируемую величину на некотором постоянном уровне, соответствующем определенному постоянному значению задающего воздействия. Цель управления – обеспечить «близость» x(t) к z(t) при z(t) = const, te[t0, To], где x(t) – вектор выходных координат объекта управления, характеризующий степень выполнения задачи его функционирования; z(t) – вектор задающих координат, определяемый системой более высокого ранга.

Для оценки «близости» значений координат хi к значениям zi (качество стабилизации) используют показатель вида

Q1 = |Δ x(t)|          (1.1)

при

Qm = 1/(T0 – t0) ,

где    Dхi(t)=zi(t) — хi(t); хi(t) – вектор выходных координат объекта управления, характеризующий степень выполнения задачи его функционирования;

zi(t) – вектор задающих координат, определяемый системой более высокого ранга.

Критерий качества выполнения задачи:

Qh × Qh0, Vte[t0, T0],

где Qh0 – заданная точность стабилизации.

Помимо основной задачи – стабилизации состояния объекта — в ряде случаев выдвигаются дополнительные требования перевода объекта с одного уровня стабилизации в другой с заданным значением показателя качества.

Ранее рассмотренная система управления скоростью вращения двигателя постоянного тока (см. рис.1.4), является системой стабилизации. В качестве примера рассмотрим систему автоматического управления напряжением сварочного генератора постоянного тока, рис. 1.9 [6].

image0082

Рис. 1.9. Система автоматического управления напряжением генератора:

а – схема принципиальная; б – вольтамперная характеристика (ВАХ) генератора до и после возмущения (1 и 1¢ соответственно)

 

Задающим устройством является потенциометр R1, с которого снимается напряжение уставки UУ (заданное значение) и подается на электромагнит Эм измерительного устройства, состоящего из электромагнита Эм и пружины Пр. Силы, создаваемые электромагнитом Fэм и пружиной Fпp, направлены в противоположные стороны. Необходимо отметить, что система будет находиться в равновесии только при одном и том же положении движка потенциометра R2, когда Fэм = Fпp (подвижный движок потенциометра R2 находится против неподвижного отвода). В то же время движок реостата R может занимать различное положение.

При увеличении нагрузки на генераторе (изменение тока в цепи якоря генератора) происходит отклонение напряжения на генераторе, так как генератор с параллельным возбуждением имеет падающую ВАХ (рис.1.9, б). Это приводит к уменьшению тока в электромагните и Fэм. Нарушается равенство сил Fэм и Fпp в измерительном устройстве. Подвижный движок потенциометра R2 перемещается вниз, и между движком и неподвижным выводом появляется разность потенциалов, которая подается на якорь двигателя М. Двигатель начинает вращаться, передвигая движок резистора R так, чтобы сопротивление в цепи возбуждения генератора уменьшалось. Ток в обмотке возбуждения генератора возрастает, и ВАХ генератора параллельно смещается вверх (в положение 1¢). Возрастают напряжение и сила на электромагните Fэм. Движок R2 начинает возвращаться в исходное положение. При Uг = Uз движок R2 устанавливается напротив неподвижного отвода, и электродвигатель М останавливается. При увеличении напряжения на генераторе Uг движок потенциометра R2 поднимается вверх. Меняется полярность тока на якоре двигателя М. Двигатель меняет направление вращения, и движок реостата R перемещается в противоположную сторону. Таким образом система поддерживает постоянное напряжение на генераторе, равное заданной величине.

На рис.1.10 показана функциональная схема системы автоматического управления (регулирования) напряжения на генераторе Uг, где блок 1 – задающее устройство (задатчик R1); 2 – суммирующее устройство (электромагнит Эм; пружина растяжения Пр.); 3 – преобразователь-усилитель (потенциометр R2 – электромотор Эм); 4 – исполнительный элемент – резистор R; объект регулирования  – генератор Г; 5 – измерительный элемент (преобразователь) – электромагнит Эм, пружина Пр. Задатчик (потенциометр R1) при работе системы в режиме стабилизации величину задающего сигнала поддерживает постоянной, т.е. движок потенциометра R1 занимает неизменное положение.

image0091

Рис. 1.10. Функциональная схема системы

 

Для сопоставления фактического напряжения (определяемого электромагнитом) с заданным (определяемым положением движка потенциометра R1) вход и выход системы связаны и образуют замкнутый контур управления. За счет ОС осуществляется автоматическое поддержание заданного управляемого параметра.

Рассмотренная САР напряжения генератора (рис.1.9) характеризуется тем, что между входными и выходными величинами всех элементов системы существует функциональная непрерывная связь. Системы такого вида называются непрерывными системами автоматического регулирования.

Автоматическая стабилизация параметров сварочных режимов широко распространена, так как позволяет во многих случаях удовлетворительно решать задачу по стабилизации качественных характеристик сварных соединений. Интенсивно разрабатываются системы стабилизации скорости подачи электродной проволоки при дуговой и электрошлаковой сварке, системы автоматической стабилизации проплавления при дуговой и электроннолучевой сварке и т.п. Системы стабилизации широко применяются в различных отраслях машиностроения и различных производственных процессах.

 

Источник:  Автоматизация сварочных процессов: учеб. пособие./ В.А. Ленивкин, А.И Никашин – Ростов-на-Дону: Издателський цетнр ДГТУ 2002.

Be the first to comment on "Системы стабилизации сварочного генератора"

Добавить комментарий

%d такие блоггеры, как: