Для измерения скорости вращения вала электропривода использован тахогенератор тг, так же как в схеме, которая приведена на рис. 24.

Величина скорости N двигателя М устанавливается с помощью движка потенциометра R1, при перемещении которого изменяется опорное (задающее) напряжение Uо. Увеличению этого напряжения соответствует увеличение скорости, и наоборот. В процессе сварки опорное напряжение остается неизменным, если технология не требует иного, и на вход усилителя подается определенное значение напряжения U, которое равно разности напряжений Uо и Uтг, т.е. U = Uо – Uтг, а на якорь двигателя М при этом подается напряжение Uя с выхода усилителя.

Если скорость N двигателя изменится, например, уменьшится из-за увеличения момента нагрузки Мнагр, то уменьшится и напряжение Uтг. При уменьшении Uтг и при неизменном опорном

53

напряжении увеличится значение U, что приведет к увеличению Uя, и в конечном итоге к увеличению скорости N. Таким образом, уменьшение скорости, обусловленное увеличением момента нагрузки, компенсируется с заданной точностью системой автоматического регулирования.

Другой вариант системы, который тоже находит применение в сварочном оборудовании, представлен на рис. 27.

В этой системе в качестве усилителя мощности использован электромашинный усилитель (ЭМУ). Такие усилители применяют, как правило, для привода средней и большой мощности. ЭМУ представляет собой электрический генератор, специально предназначенный для усиления мощности в системах автоматического регулирования электропривода. В отдельных конструкциях этих усилителей коэффициент усиления достигает значения 10⁵. Обмотки возбуждения этих генераторов называют обмотками управления. Таких обмоток ЭМУ может иметь несколько (две и более), что делает этот элемент автоматики очень удобным для решения ряда задач по повышению качества работы систем управления и по использованию нескольких информационных каналов, контролирующих течение тех или иных процессов.

Рис. 27. Система автоматического регулирования электропривода

с электромашинным усилителем

ЭМУ обычно выпускаются промышленностью вместе с приводным двигателем (на рис. 27 это асинхронный двигатель М2 с короткозамкнутым ротором).

В системе, представленной на рис. 27, ЭМУ имеет две обмотки управления. Одна из них – обмотка Wо – является задающей. На эту обмотку подается опорное (задающее) напряжение Uо с потенциометра R. На другую обмотку – обмотка обратной связи Wос – подается напряжение Uтг с тахогенератора ТГ. Обмотки

54

включены встречно так, что общий поток возбуждения ЭМУ

Ф = Фо – Фос.

Значение Ф определяет величину напряжения Uя и в конечном итоге скорость вращения вала двигателя М1. Каждому конкретному значению Uо соответствуют конкретные значения скорости вала двигателя и разности Ф = Фо – Фос. Скорость тем выше, чем больше значение Ф, и наоборот.

Если по какой-либо причине скорость двигателя изменится, например уменьшится, то уменьшится и напряжение Uтг, что вызовет уменьшение Фос и, следовательно, увеличение Ф. При увеличении Ф напряжение Uя возрастет и скорость увеличится до первоначального значения, от которого будет обязательно отличаться (система статическая), но в пределах заданной точности.

В заключение следует обратить внимание на следующее.

Во-первых, построение систем автоматического регулирования электропривода в принципе не зависит ни от способа сварки, ни от физической природы механизированных технологических операций, и поэтому нет нужды возвращаться к этому вопросу в дальнейшем при обсуждении вопросов автоматизации других способов сварки.

Во-вторых, в системах, представленных на рис. 26 и 27, измеряется, контролируется и регулируется скорость вращения вала электродвигателя, а не скорость перемещения объекта (сварочного трактора, манипулятора, электродной проволоки), для которого функционально предназначен электропривод и с которым он связан определенным механическим устройством (редуктором, фрикционом, цепью и т.п.). В тех случаях, когда устройства, помещенные между валом двигателя и объектом, допускают пробуксовку, стабилизация скорости вала двигателя может не обеспечить стабилизацию скорости объекта, для чего, собственно, и создаются системы автоматики. Это замечание прежде всего следует отнести к механизму подачи присадочной (электродной) проволоки, имеющей приводной ролик и ролик прижимной. Если, например, пружина, создающая прижимное усилие, ослабнет или лопнет, момент нагрузки на валу двигателя уменьшится, и скорость вала увеличится. Система регулирования уменьшит скорость вала до заданного значения, но проволока при этом будет подаваться или с меньшей скоростью, или рывками при пробуксовке, или не будет подаваться вовсе, т.е. скорость самого объекта будет равна нулю. Поэтому, применяя системы автоматического регулирования, следует понимать не только принцип их работы, но и их возможности, обусловленные конструктивными особенностями механических узлов привода в целом.

55

3.2.8. Автоматическое регулирование проплава при сварке стыковых соединений

Системы, в которых регулируемым параметром является непосредственно проплав, не нашли сколько-нибудь широкого применения в промышленном сварочном оборудовании из-за технической и эксплуатационной сложности, которые возникают при размещении датчика с обратной стороны свариваемого соединения (сварка навесу) для контроля за величиной проплава и значительных возмущений, оказывающих влияние на работу датчика.

Контроль величины проплава осуществляется по интенсивности его светового излучения, когда свариваемый металл находится в расплавленном состоянии. Измеряется излучение датчиком, чувствительным элементом которого является фоторезистор. Величина сопротивления фоторезистора изменяется при изменении светового потока, падающего на его фоточувствительный слой, обратно пропорционально интенсивности излучения, что приводит к изменению тока в той цепи, куда включен фоторезистор. Если проплав, например, увеличился, интенсивность излучения увеличивается, сопротивление фоторезистора уменьшается, и ток в измерительной цепи увеличивается. Это изменение служит сигналом для уменьшения величины погонной энергии, например, за счет уменьшения тока сварки или за счет увеличения скорости сварки. Уменьшение погонной энергии влечет за собой уменьшение проплава до тех пор, пока интенсивность его излучения не достигнет начального (заданного) значения.

Таким образом, изменение величины проплава при сварке навесу может возникнуть, как правило, из-за изменения величины какого-либо параметра режима, которое приходится компенсировать изменением или другого параметра, или того, который явился причиной изменения величины проплава. В такой ситуации представляется более целесообразным использовать рассмотренные выше системы автоматической стабилизации параметров режима сварки. Этого принципа, собственно, и придерживаются разработчики систем автоматического регулирования процесса дуговой сварки.