Моделювання системи живлення електротехнічного комплексу машини контактного зварювання

Autor: Podnebenna, S. K.
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Вісник Приазовського Державного Технічного Університету. Серія: Технічні науки; № 39 (2019): Вісник ПДТУ. Серія: Технічні науки; 142-150
Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки; № 39 (2019): Вестник ПГТУ. Серия: Технические науки; 142-150
Reporter of the Priazovskyi State Technical University. Section: Technical sciences; № 39 (2019): Reporter of the Priazovskyi State Technical University. Section: Technical sciences; 142-150
ISSN: 2225-6733
2519-271X
Popis: The article has investigated the operation of the electrical complex of a resistance welding machine with thyristor current regulation. The model of the resistance welding process is presented as a control object with known input parameters, output parameters and external disturbances. The input parameters are the following: the preset welding current, a mode parameter (hard, soft), the prearranged welding time, the preset compression force, etc. The output parameters related to welding quality are the following: welding current, electrodes voltage, welding energy, resistance of the section «electrode-the part-electrode». The output parameters related to the indicators of ensuring electromagnetic compatibility of the electrotechnical complex with the electrical network are the following: the current consumed from the electrical network, reactive power consumed from the network, PF (power factor), THDI (current’s total harmonic distortion), load asymmetry coefficient. The external disturbing factors, the effect of which leads to the deterioration of the quality of welded joints are the following: fluctuations of the supply voltage, change of resistance of the welding circuit caused by the ferromagnetic masses, change of the welding circuit resistance due to its heating and/or wear, wear of the electrodes, change of the state of the welding parts surfaces, welding current bypass. The influence of disturbing factors on the welding process has been analyzed and it has been confirmed that in order to ensure a high-quality welded joint, it is necessary to stabilize the energy released in the welding contact. A model has been developed that simulates a change in the resistance of the welding circuit during the welding cycle. A model of the energy stabilization subsystem has been developed; it calculates the energy that is released in the welding contact and, when it reaches the preset value, the machine is turned off. To calculate the required energy, the heat balance equation was used, that takes into account both the useful energy, spent on the creation of the welded joint and the energy losses due to heat removal to the electrodes, to the welded parts, and convective heat transfer (which is usually neglected). The obtained results of the useful energy calculation take into account the latent heat of fusion. As a result of the simulation, it has been shown that the release of the necessary amount of energy, given welding current, results in an increase in the welding duration: taking into account the changes in resistance during welding, the welding duration grows up to 20%, taking into account the voltage fluctuations (-15%) the welding duration grows up to 30%. Under the influence of both disturbing factors, the welding duration can increase up to 60%, provided that the necessary welding quality is ensured. Thus, it has been shown that besides the magnitude of the welding current, it is possible to adjust the duration of welding, providing the necessary energy in the welding contact (taking into account the restrictions on the duration of current)
В статье исследована работа электротехнического комплекса машины контактной сварки с тиристорным регулированием тока. Модель процесса контактной сварки представлена в виде объекта управления с известными входными параметрами, выходными параметрами и внешними возмущениями. Проанализировано влияние возмущающих факторов на процесс сварки и подтверждено, что для обеспечения качественного сварного соединения необходимо стабилизировать энергию, выделяющуюся в сварочном контакте. Разработана модель, которая имитирует изменение сопротивления сварочной цепи в течение сварочного цикла. Разработанная модель подсистемы стабилизации энергии вычисляет энергию, которая выделяется в сварочном контакте, и при достижении им заданного значения отключает машину. Для расчета необходимой энергии использовано уравнение теплового баланса, учитывающее как полезную энергию, расходуемую на создание сварного соединения, так и потери энергии на теплоотвод в электроды, в свариваемые детали, и конвективный теплообмен (которым обычно пренебрегают). Полученные результаты расчета полезной энергии учитывают скрытую теплоту плавления. В результате имитационного моделирования показано, что обеспечение выделения необходимого количества энергии приводит при заданном сварочном токе к увеличению продолжительности сварки: при учете изменения сопротивления при сварке – до 20%, при учете колебаний напряжения (-15%) – до 30%. При действии обоих возмущающих факторов продолжительность сварки может в пределе возрасти до 60% при условии обеспечения необходимого качества сварки. Таким образом, показано, что кроме величины сварочного тока можно регулировать продолжительность сварки, обеспечивая нужную энергию в сварочном контакте (с учетом ограничений на продолжительность тока)
У статті досліджена робота електротехнічного комплексу машини контактного зварювання з тиристорним регулюванням струму. Модель процесу контактного зварювання представлена у вигляді об’єкту керування з відомими вхідними параметрами, вихідними параметрами та зовнішніми збуреннями. Проаналізовано вплив збурюючих факторів на процес зварювання та підтверджено, що для забезпечення якісного зварного з’єднання необхідно стабілізувати енергію, що виділяється у зварювальному контакті. Розроблено модель, яка імітує зміну опору зварювального кола впродовж зварювального циклу. Розроблено модель підсистеми стабілізації енергії, що обчислює енергію, яка виділяється в зварювальному контакті, та при досягненні нею заданого значення відключає машину. Для розрахунку необхідної енергії використане рівняння теплового балансу, що враховує як корисну енергію, що витрачається на створення зварного з’єднання, так і втрати енергії на тепловідвід у електроди, у деталі, що зварюються, та конвективний теплообмін (яким зазвичай нехтують). Отримані результати розрахунку корисної енергії враховують приховану теплоту плавлення. В результаті імітаційного моделювання показано, що забезпечення виділення необхідної кількості енергії призводить до збільшення тривалості зварювання: при врахуванні зміни опору під час зварювання – до 20%, при врахуванні коливань напруги (-15%) – до 30%. При дії обох збурюючих факторів тривалість зварювання може в межі зростати до 60% за умови забезпечення необхідної якості зварювання. Таким чином, показано, що окрім величини зварювального струму можна регулювати тривалість зварювання, забезпечуючи потрібну енергію у зварювальному контакті (з урахуванням обмежень на тривалість струму)
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: