Регулирование действующего значения тока
Кроме коммутации электрической цепи, тиристоры используются для регулирования сварочного тока. Тиристоры включаются по встречно-параллельной схеме (см. рис. П1.3). Регулирование действующего значения тока осуществляется за счет изменения угла включения α работающих тиристоров.
|
Рис. П1.3. Схема включения тиристоров в тиристорном контакторе |
На рис. П1.4, а и б показаны характерные случаи регулирования тока, проходящего через активную нагрузку (cosφ.=.1).
а
б |
Рис. П1.4. Регулирование тока, проходящего через активную нагрузку: а) α =0 (угол проводимости λ около 180°); б) α>0 (угол проводимости λ < 180°) |
Синусоидальное напряжение и вызванный им ток совпадают по фазе. Включение вентиля около нуля напряжения (угол включения α = 0°, угол проводимости λ чуть меньше 180° за счет того, что тиристор открывается только при наличии некоторого напряжения между анодом и катодом) соответствует наибольшему значению тока (полнофазное состояние). Увеличение угла включения α ведет к уменьшению угла проводимости λ и, соответственно, к уменьшению действующего значения напряжения, подаваемого на нагрузку и, следовательно, к уменьшению тока через нагрузку. В предельном случае (α = 180°) ток может быть уменьшен практически до нуля.
Сварочная цепь контактной машины представляет собой активно-индуктивную нагрузку. Ток отстает по фазе от питающего напряжения на угол φ, определяемый параметрами нагрузки. При регулировании тока путем изменения угла включения возможны три режима:
α < φ; α = φ; α > φ.
Уравнение электрической цепи, состоящей из активного сопротивления R, индуктивности L, управляемого вентиля (тиристора) и источника напряжения питания u=Um·sin(ω·t+α) имеет вид:
|
.Мгновенное значение тока в течение времени проводимости вентиля представляет собой сумму свободной и установившейся составляющих решения дифференциального уравнения цепи:
|
.Здесь отсчет времени ведется с момента включения вентиля:
|
;
.Из полученного выражения видно, что при α = φ переходный процесс отсутствует, ток сразу принимает установившееся наибольшее значение (рис. П1.5, а).
При α > φ ток принимает прерывистый характер, действующее значение тока снижается (рис. П1.5, б).
|
Рис. П1.5. Регулирование тока при индуктивном характере нагрузки |
При α < φ (фазовое регулирование) в случае импульсного управления вентилем (включение вентилей производится с помощью импульсов малой длительности) ток проходит только через один вентиль. Противоположный вентиль не сможет включаться во время появления импульса управления, так как через первый вентиль еще проходит ток. Когда ток через первый вентиль спадает до нуля, то импульс управления уже отсутствует. Вентильный прерыватель переходит в режим однополупериодного выпрямления (рис.. П1.5,.в). Это приводит к тяжелому режиму для всех элементов, участвующих в работе силовой части схемы. Сердечник сварочного трансформатора периодически подмагничивается постоянной составляющей тока, переходит в режим насыщения, что приводит к резкому повышению тока в его первичной обмотке и к выходу из строя вентиля.
Таким образом, угол включения вентилей в прерывателях контактных машин должен изменяться в пределах: φ ≤ α ≤ π.
Приложение2