2.6. Блоки управления полуавтоматами и автоматами

2.6.1. Управление скоростью вращения электроприводов

В механизмах подачи электродной проволоки в сварочных полуавтоматах и автоматах и механизмах перемещений автоматов преимущественно применяются электродвигатели постоянного тока.

Напряжение U_я, приложенное к якорю двигателя уравновешивается падением напряжения на обмотке якоря и ЭДС, наводимой в этой обмотке при вращении якоря

U_я = I_я R_я + E , Е = С_еФn откуда

n = U_я /(C_е Ф) - I_яR_я/(С_е Ф),

где U_Я – напряжение на якоре двигателя, В; I_Я – ток якоря, А; R_Я – сопротивление обмотки якоря, Ом; E – ЭДС в обмотке якоря, В; C_е – постоянная двигателя;  -- величина магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения; n – число оборотов двигателя.

Выражение показывает, что управлять скоростью двигателя можно тремя способами: изменением подводимого напряжения U_я, потока Ф , сопротивлением цепи якоря R_я. Включение дополнительного сопротивления в цепь якоря приводит к получению падающей механической характеристики привода (с ростом нагрузки на валу скорость вращения двигателя падает), что неприемлемо в сварочных установках. Управление скоростью изменением величины магнитного потока также в сварочных установках практически не применяется т. к. в этом случае скорость регулируется от номинальной и выше.

В автоматах и п/автоматах электроприводы по своему назначению делятся на два типа (рис. 2.15 и 2.16):

для управления скоростями подачи электродной проволоки и перемещения сварочной каретки и их стабилизации;

для управления напряжением дуги и его стабилизацией — зависимая подача.

Рис. 2.15. Функциональная схема управления приводом независимой подачи электродной проволоки, УС – усилитель разности сигналов задания U_З и обратной связи U_ОС; РН – регулятор напряжения для регулирования напряжения на якоре двигателя U_Я; электродвигатель подачи электродной проволоки; n – число оборотов двигателя; Р – редуктор; V_П – скорость подачи электродной проволоки.

Рис. 2.16. Функциональная схема управления приводом зависимой подачи для регулирования и стабилизации напряжения на дуге. Здесь ИП – источник питания; ДН – датчик напряжения на дуге.

Из приведенных функциональных схем видно, что необходимый закон регулирования напряжения на якоре двигателя обеспечивается сигналом обратной связи ОС, снимаемой с входных зажимов якоря (в схеме с независимой подачей) и с дугового промежутка (в схеме с зависимой подачей). Этот сигнал сравнивается с сигналом задания в устройстве сравнения, а полученная разность через усилитель УС управляет регулятором напряжения РН на якоре двигателя Д.

Устройство сравнения в практических схемах представляет собой схему вычитания двух напряжений и часто реализуется на 3 резисторах.

После сравнения сигналов задания обратной связи требуется усиление разницы сигналов с большим коэффициентом усиления. На практике для этой цели применяются усилители постоянного тока. В более ранних разработках они реализовывались на транзисторах, а в последние годы используются интегральные усилители постоянного тока. Эти усилители, называемые операционными, практически не имеют недостатков, присущих усилителям на дискретных компонентах. Обладая высоким коэффициентом усиления, большим входным сопротивлением и имея два входа (прямой и инвертирующий), они объединяют в себе функции сравнения и усиления сигналов, а также функции коррекции управляющих воздействий. Последнее позволяет простыми средствами формировать требуемые законы регулирования, обеспечивая тем самым необходимые статические и динамические свойства электроприводов.

В качестве регуляторов напряжения используются система генератор – двигатель, тиристорные преобразователи, а также широтно-импульсные преобразователи на транзисторах.