Влияние параметров питающей сети на стабильность фазового регулирования при контактной сварке

Контактная сварка в условиях массового производства выполняется при значительном количестве возмущений, совокупное действие которых может превышать возможности современной аппаратуры управления. Большинство систем управления контактной сваркой, применяемых в промышленности для компенсации действующих возмущений, предусматривает фазовое регулирование сварочного тока в зависимости от измеренных параметров, характеризующих процесс формирования сварного соединения. Эффективность работы таких регуляторов в значительной мере определяется точностью измерения и задания параметров фазового регулирования, к которым относят углы открытия и проводимости сварочных тиристоров. В работе показано, что при включении контактной машины происходит фазовый сдвиг напряжения сети в режиме нагрузки относительно напряжения сети в режиме холостого хода. С использованием упрощенной электрической схемы замещения контактной сварочной машины в работе описана природа фазового сдвига напряжения сети. В качестве паразитных параметров сети выделены активное сопротивление и индуктивность сети. Моделирование электрических процессов в контактной машине выполнено согласно трехконтурной схеме замещения. Показано влияние паразитных параметров сети на стабильность фазового регулирования, особенности получаемых осциллограмм тока и напряжения. В зависимости от параметров сети и контактной сварочной машины, величина фазового сдвига составляет от долей до единиц электрического градуса. При параметрической стабилизации сварочного тока по напряжению сети влиянием паразитных параметров сети можно пренебречь. При работе регулятора в режиме поддержания численного значения вторичного тока наблюдается уменьшение создаваемого тока относительно заданного. Предложена и апробирована методика определения паразитных параметров питающей сети по результатам опыта короткого замыкания.

1. Ertas A.H., Akbulut M. Experimental Study on Fatigue Performance of Resistance Spot-Welded Sheet Metals // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 114. P. 1205–1218. DOI: 10.1007/s00170-021-06822-z.

2. Kang M., Choi W.H., Kim C. Statistical Analysis of Korean Welding Industry // Journal of Welding and Joining. 2023. Vol. 41. № 2. P. 107–111. DOI: 10.5781/JWJ.2023.41.2.4.

3. Ощепков Ф.Н. Современный рынок сварочного оборудования: проблемы и перспективы // Сварка и диагностика. 2013. № 5. С. 62–63. EDN: RDYYHT.

4. Лукин М.А. Научно-технический уровень сварочного производства в современной России // Сварочное производство. 2015. № 12. С. 31–36. EDN: VKSMWL.

5. Zhou B., Pychynski T., Reischl M., Kharlamov E. Machine Learning with Domain Knowledge for Predictive Quality Monitoring in Resistance Spot Welding // Journal of Intelligent Manufacturing. 2022. Vol. 33. № 4. P. 1139–1163. DOI: 10.1007/s10845-021-01892-y.

6. Cho Y., Rhee S. Experimental study of nugget formation in resistance spot welding // Welding Journal. 2003. Vol. 82. № 8. P. 195–201.

7. Гладков Э.А., Климов А.С., Анциборов А.Н. Опыт применения регуляторов контактной сварки в массовом производстве // Сварка и диагностика. 2021. № 1. С. 47–53. DOI: 10.52177/2071-5234_2021_01_47.

8. Wei D., Li D., Tang D., Jiang Q. Deep Learning Assisted Vision Inspection of Resistance Spot Welds // Journal of Manufacturing Processes. 2021. Vol. 62. № 8. P. 262–274. DOI: 10.1016/j.jmapro.2020.12.015.

9. Klimov A.S., Kudinov A.K., Klimov V.S. Influence of Grid Parameters on Control and Diagnostics in Resistance Spot Welding // Russian Engineering Research. 2021. № 9. P. 813–819. DOI: 10.3103/S1068798X2109015X.

10. Dong J., Hu J., Luo Z. Quality Monitoring of Resistance Spot Welding Based on a Digital Twin // Metals. 2023. Vol. 13. № 4. Article number 697. DOI: 10.3390/met13040697.

11. Martin O., Ahedo V., Santos J.I., Galan J.M. Comparative Study of Classification Algorithms for Quality Assessment of Resistance Spot Welding Joints From Pre- and Post-Welding Inputs // IEEE Access. 2022. № 10. P. 6518–6527. DOI: 10.21203/rs.3.rs-645372/v2.

12. Zhao D., Wang Y., Zhang P., Liang D. Modeling and Experimental Research on Resistance Spot Welded Joints for Dual-Phase Steel // Materials. 2019. Vol. 12. № 7. Article number 1108. DOI: 10.3390/ma12071108.

13. Xia Y.J., Shen Y., Zhou L., Li Y.B. Expulsion intensity monitoring and modeling in resistance spot welding based on electrode displacement signals // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2020. Vol. 143. № 3. P. 1–26. DOI: 10.1115/1.4048441.

14. Yang W.R., Wang C.S. Current Measurement of Resistance Spot Welding Using DSP // Tamkang Journal of Science and Engineering. 2011. Vol. 14. № 1. P. 33–38.

15. Matsushita M., Ikeda R., Oi K. Development of a new program control setting of welding current and electrode force for single-side resistance spot welding // Welding in the World. 2015. Vol. 59. P. 533–543. DOI: 10.1007/s40194-015-0228-1.

16. Klimov A.S., Kudinov A.K., Komirenko A.V., Antsiborov A.N. A method for measuring current in resistance welding // Welding International. 2013. Vol. 27. P. 830–833. DOI: 10.1080/09507116.2013.796636.

17. Klimov A.S., Antsiborov A.N., Klimov V.S., Kudinov A.K. Current regulation in contact welding // Russian Engineering Research. 2019. Vol. 39. P. 766–771. DOI: 10.3103/S1068798X19090119.

18. Zhou M., Zhang H., Hu S.J. Relationships between Quality and Attributes of Spot Welds // Welding Journal. 2003. Vol. 82. № 4. P. 72S–77S.

19. Martin O., De Tiedra P. Advances in the Control and Improvement of Quality in the Resistance Spot Welding Process // Metals. 2022. Vol. 12. № 11. Article number 1810. DOI: 10.3390/met12111810.

20. Ziyad K., Manohar D. Adaptive control of resistance spot welding based on a dynamic resistance model // Mathematical and Computation Applications. 2019. Vol. 24. № 4. Article number 86. DOI: 10.3390/mca24040086.