Методическое пособие 472
.pdf
Величина волнового сопротивления зарядного контура определится из выражения
|
3,14 0,11 |
|
0,125 |
|
2,2 . |
(4-20) |
|
2 |
|
|
|
|
|
||
370 |
75 |
|
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 0,733 |
370 |
|
|
|
||
Значения индуктивности коммутирующего дросселя и емкости коммутирующего конденсатора определяются из выражения (3-52), (3-53). Для этого предварительно нужно задать значение 1 или Кi. На основе накопленных опытных данных можно реко-
мендовать Кi = 2. Тогда
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UCO |
|
RÝÍ |
|
370 |
|
|
0,125 |
|
0,31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
KiU XX |
|
|
2 |
|
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
R1 |
|
p1 |
|
|
0,31 |
|
0,062 Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q1 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
С учетом полученных значений |
|
1 |
и R1 получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,25 |
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
370 |
0,125 |
arccos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
arctg |
|
|
370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2 |
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
0,062 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
75 |
0,062 |
|
2 |
75 |
|
370 |
|
0,125 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
370 |
|
|
|
|
2 370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,125 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0,125 |
2 |
|
|
0,125 |
2 |
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
7,1мкГн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,25 |
25 |
370 |
0,125 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
370 |
0,125 |
arccos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
arctg |
|
370 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2 |
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
|
0,062 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
75 |
0,062 |
2 |
75 |
370 |
|
0,125 |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,125 |
2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
0,125 |
2 |
|
0,125 |
|
2 |
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
75мкФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
При известном значении С определится величина индуктив- |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ности зарядного дросселя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
L = |
|
|
2C = (2,2)2 75 = 363 мкГн. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
103
Сравнение напряжений на конденсаторе фильтра С1 (С1 = 500 мкФ) и силовом тиристоре на интервале выключения, когда к тиристору приложено отрицательное напряжение, показывает, что за это время напряжение на конденсаторе возрастает незначительно, что подтверждает правомерность принятого допущения
UC1 (0) = d.
Максимальное значение амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе в квазиустановившемся режиме нагрузки определится из выражения (4-45) при Rб = 2,4 Ом. Для этого необходимо предварительно определить следующие величины: коэффициент затухания зарядного контура, определяемый выражением:
|
|
|
|
|
|
|
RЭН RЭ |
|
3,14( 0,125 0,1) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
(RЭН R2 )2 |
|
|
|
2 ( 0,125 0,1)2 |
|
||
K 2 |
e |
2 |
w2 |
e |
2 P2 |
|
4 |
e |
2 ( 2m2) |
|
4 |
0,84 |
||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
и коэффициент
|
|
|
|
|
|
|
|
arctg |
1 |
|
|
|
arctg |
1 |
|
1 |
|
Ki |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
w1 |
Ki |
|
|
2Q1 |
|||
K |
1H e |
|
Sin arctg |
|
e |
||||
|
|
|
Ki |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,14 |
arctg |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
1 |
0,342 . |
||
|
|
|
|
|
||||
Sin arctg |
e |
2 |
5 |
|
Sinarctg |
|||
Ki |
|
2 |
С учетом полученных значений Кб2 и КБ1Н получим
|
75 2,4 |
1 |
0,84 |
0,342 |
0,84 |
75 |
|
7,1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,125 2,4 |
0,125 |
75 |
|
|
425B . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
UCO max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
0,342 |
0,84 |
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Минимальная амплитуда напряжения в режиме нагрузки определится при Rб = 0,3 Ом
|
75 2,4 |
1 |
0,84 |
0,342 |
0,84 |
75 |
|
7,1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,125 0,3 |
0,125 |
75 |
|
|
368B . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
UCO min |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
0,342 |
0,84 |
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Минимальное значение амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе в режиме нагрузки незначительно отличается от расчетного, по которому определялись параметры элемен-
104
тов схемы, поэтому сохраняется ее отключающая способность. Максимальное же значение напряжения больше расчетного, следовательно нужно увеличить класс силового тиристора по напряжению на единицу и взять его с номинальным напряжением
500 В.
Для проверки отключающей способности схемы во всем диапазоне режимов сварки таким же образом были рассчитаны напряжения при изменении сопротивления в пределах 0,125-2 Ом
для крайних значений Rб min =
0,3 Ом и Rб min = 2,4 Ом и зна-
чения времени tв, предоставляемого схемой силовому тиристору для выключения по выражению (3-50).
На рис. 5-8 сплошными линиями нанесены кривые для амплитуды напряжений, полученные расчетным путем и пунктирными линиями - кривые, полученные опытным путем: 1 - для холостого
хода, 2 - в режиме нагрузки при Rб = 0,3 Ом. На рис. 5-9 построены зависимости tВ(RЭ,Rб). Пунктирными линиями нанесены кривые по расчетным данным, сплошными линиями - по данным, полученным опытным путем.
Расхождение расчетных и опытных характеристик не превышает 15 %. Отключающая способность сохраняется во всем диапазоне регулирования.
105
5.3.3. Модулятор при питании от источника с жесткой внешней характеристикой
Силовая часть схемы модулятора приведена на рис. 3-8, для управления использована схема на рис. 5-7.
При расчете модулятора были приняты следующие исход-
ные данные: |
|
|
|
IСВ = 1500 А; |
UXX = 75 В; |
UТ1ОБР = 225 В; |
|
tВПАСП = 20 мксек; |
KЗАП = 1,25. |
||
По выражениям (3-52), (3-53) при |
1 = 0,1 определены сле- |
||
дующие значения L1 и С: |
|
|
|
L1 = 3 мкГн; |
C = 300 мкф. |
||
Точка присоединения неуправляемого вентиля VD3 определялась по кривым на рис. 4-14 с целью получения расчетного значения напряжения Uc(0) = 300 В. Величина индуктивности зарядного дросселя L3 при этом равнялась 900 мкГн, сопротивление зарядного контура R3 = 0,1 Ом. Расчетное значение амплитуды напряжения достигается при значении К равном 0,4.
На третьем этапе, благодаря наличию неуправляемого вентиля VD3, исключается влияние напряжения на коммутируюшем конденсаторе на величину зарядного тока, потребляемого от источника и обеспечивается способностью схемы ограничивать раскачку напряжения на нем при включении нагрузки. Рост напряжения происходит только за счет энергии, запасаемой в дросселе L1 от тока нагрузки. А напряжение на конденсаторе С в конце третьего этапа, являющееся начальным для четвертого этапа, препятствует протеканию зарядного тока на четвертом этапе от источника и тем в большей степени, чем больше возросло напряжение на конденсаторе от энергии, запасенной в дросселе L1 от тока нагрузки. На рис. 5-12 построена расчетная характеристика для амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе в режиме нагрузки - сплошная линия и характеристика, полученная опытным путем - пунктирная линия. С увеличением нагрузки увеличивается расхождение расчетных и опытных величин. Это объясняется не учетом индуктивности обмоток трансформатора,
106
питающего выпрямители. Наибольшая ошибка не превышает
15%.
107
Содержание |
|
Введение |
3 |
1. Особенности импульсного питания сварочной дуги |
|
с плавящимся электродом |
5 |
1.1. Анализ факторов, влияющих на плавление и перенос |
|
электродного металла |
5 |
1.1.1. Влияние полярности на плавление электрода |
7 |
1.1.2. Виды переноса и основные факторы, влияющие на него |
9 |
1.1.3. Влияние переноса на кинетику плавления электрода |
14 |
1.1.4. Влияние дугового напряжения (длины дуги) на перенос |
14 |
1.2.Принципиальная возможность импульсного управления плавлением и переносом при сварке порошковой
проволокой и проволокой сплошного сечения в СО2 |
15 |
1.3. Влияние параметров импульсного питания |
20 |
1.3.1. Амплитуда импульсов тока |
21 |
1.3.2. Длительность импульсов тока |
21 |
1.3.3. Ток в паузе |
22 |
1.3.4. Частота следования импульсов |
22 |
1.3.5. Форма импульсов |
23 |
1.4. Разработка способов импульсно-дуговой сварки |
24 |
2. Плавление электродной проволоки |
29 |
2.1. Постановка задачи и выбор метода ее решения |
29 |
2.2. Выводы основных расчетных соотношений |
33 |
2.3. Динамика плавления |
38 |
3. Принципиальные схемы модуляторов сварочного тока |
|
и исследование процессов в коммутирующем контуре |
46 |
3.1. Системы с накоплением энергии |
46 |
3.1.1. Устройство с накоплением энергии для |
|
импульсно-дуговой сварки |
47 |
3.1.2. Импульсный источник питания с искусственной |
|
формирующей линией |
48 |
3.1.3. Расчет параметров импульсного источника |
50 |
3.2. Система с непосредственным преобразованием |
|
энергии электрической сети |
55 |
3.2.1. Характеристика специфики работы схемы принуди- |
|
108
тельной коммутации тиристора в сварочной цепи |
56 |
3.3. Разработка принципиальных схем модуляторов |
58 |
3.3.1. Модулятор тока для работы с источником, имеющим |
|
крутопадающую характеристику |
59 |
3.3.2. Модулятор тока для работы с источником, имеющим |
|
жесткую внешнюю характеристику |
61 |
3.4. Исследование и расчет элементов коммутирующего |
|
контура |
63 |
3.5. Рекомендации по выбору параметров элементов |
|
коммутирующего контура |
70 |
4. Исследование режимов работы модуляторов |
73 |
4.1. Модуляторы для работы с источником, обладающим |
|
крутопадающей характеристикой |
73 |
4.1.1. Режим холостого хода |
73 |
4.1.2. Режим отключения тока нагрузки |
77 |
4.1.3. Исследование работы схемы принудительной |
|
коммутации при регулировании режима сварки |
81 |
4.2. Модулятор для работы с источником, обладающим |
|
жесткой внешней характеристикой |
85 |
4.2.1. Режим холостого хода |
85 |
4.2.2. Исследование электромагнитных процессов |
89 |
5. Практические результаты и техническая характеристика |
|
устройств для импульсно-дуговой сварки |
93 |
5.1.Исследование управляемости плавлением и переносом электродного металла при импульсном питании
сварочной дуги |
93 |
5.2. Исследование свойств сварного соединения |
94 |
5.3. Описание силовой части установки |
96 |
5.3.1. Схемы управления модуляторами |
97 |
5.3.2. Модулятор при питании от источника с |
|
крутопадающей характеристикой |
100 |
5.3.3. Модулятор при питании от источника с |
|
крутопадающей характеристикой |
104 |
Заключение |
105 |
Литература |
107 |
109
110