Добавил:

mihail1000 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Воронежский государственный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Методическое пособие 472

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

30.04.2022

Размер:

1.7 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

ходе источника, так и при горении дуги в любой момент времени и исключать или ограничивать до допустимого уровня раскачку напряжения за счет энергии, запасаемой в коммутирующем дросселе L1 от тока нагрузки.

С учетом изложенного на основе устройства для сварки разработан вариант модулятора сварочного тока, принципиальная схема которого приведена на рис. 3-8. Схема отличается наличием диода VD3, шунтирующего коммутирующий конденсатор С и часть

зарядного дросселя L3 в обратном направлении. На рис. 3-9 представлена схема с импульсно-регулируемым сопротивлением в сварочной цепи, а на рис. 3-10 временная диаграмма. Работа схемы происходит следующим образом.

Для запирания главного тиристора VS1 включается вспомогательный тиристор VS2. Конденсатор С перезаряжается по цепи VS2 - L1. Первый и второй этапы протекают также, как в предыдущей схеме. В конце второго этапа конденсатор сменит полярность напряжения на противоположную, плюс будет на нижней обкладке , а минус на верхней. На третьем этапе происходит перезаряд

конденсатора по цепи VD3 - L3 и одно-

временно по цепи (+) источника - VD2

- L3 - C - (-) источника. Напряжение на

нижней части зарядного дросселя L3, в пренебрежении активным сопротивлением цепи, равно напряжению на конденсаторе С и направлено встречно, пока через диод VD3 протекает ток. Таким образом, на третьем этапе заряд происходит только под действием на-

пряжения самого источника независимо от напряжения на конденсаторе. Третий этап заканчивается в момент времени, когда зарядный ток, потребляемый от источника, становится равным току в перезарядном контуре VS3 - L3 - C. В этот момент в цепи заряда конденсатора скачком появляется напряжение конденсатора, направленное встречно и большее по величине, поэтому на четвертом этапе ( интервал t6 - t7) дроссель L3 отдает свою энергию конденсатору, и на этом процесс заканчивается.

3.4. Исследование и расчет элементов коммутирующего

контура

Процессы в коммутирующем контуре протекают одинаково для обоих вариантов модуляторов независимо от формы внешней характеристики источника питания.

Рассмотрение процессов начнем со второго этапа. Процесс перезарядки конденсатора С через дроссель L1 описывается уравнением

	di	1	t	(3-27)
0 L1 dt		R1i1 C	i1 dt U C 0 .	(3-27)
1
			0

Решение этого уравнения при начальных условиях: Uco=Uc2(0), i1(0)=0 известно [90] и в случае колебательного процесса будет:

		U C2 0		t
i	1 t		Sinw	1 te 1 ,	(3-28)
i	1 t	1 L1	Sinw	1 te 1 ,	(3-28)
		1 L1


U L1	U C2 0	01		e	1t Sin 1 t	1 ,	(3-29)
		1

U C	U C2 0		01		e 1 t Sin 1 t	1 ,	(3-30)
		1

В этих выражениях

	R1			1
	R1	;		1	;		2		2	;		arcsin	1	,
1	2L1		01			1	01	1			1		1

				LC

												01

где - декремент затухания,

-угловая частота незатухающих колебаний,

-угловая частота затухающих колебаний,

- угол сдвига между током и напряжением, R1 - сопротивление потерь контура коммутации.

Поскольку контур коммутации обычно обладает высокой добротностью (Q1 = 10-20 ), то можно принять, что

. (3-31)

При таком допущении время перезаряда конденсатора равно полупериоду незатухающих колебаний контура коммутации

			(3-32)
t2	L1 C	.

Напряжение на коммутирующем конденсаторе в конце второго этапа, являющееся начальным для третьего этапа, определится при подстановке (3-31) и (3-32) в (3-30)


U C 2 k U C 3 0 e 2Q1 .			(3-33)

В режиме отключения тока нагрузки процесс перезаряда конденсатора С через дроссель L1 на втором этапе описывается

выражением (3-27), но имеется дополнительное начальное условие

i1	0 I CB	U XX	Ed	,
		RЭ

где Iсв - ток нагрузки;

Uхх - напряжение холостого хода источника; Еd - пассивная противо-э.д.с. сварочной дуги; Rэ - суммарное сопротивление сварочной цепи.

Решением уравнения ( 3-27 ) в этом случае будет:

e 1 t

UC2 0

ICB

Sinw

Cosw

;

w1L1

2Q1

1 t

ICB R1

Sin

Cos

1 t

ICB R1

Sin

Cos

(3-34)

(3-35)

1 ; (3-36)

. (3-37)

Продолжительность второго этапа определится из выражения (3-35) при условии i1=0.

1 t

I CB

1 L1 .

(3-38)

U C2

I CB

U C2 0

1 L1

2Q1

Поскольку tg 1t2 имеет отрицательное значение, угол w1t2 лежит во второй четверти и длительность второго этапа определится как

t 2

arctg

(3-39)

k i

где

k i

U C2 0

U C2

0 R Э

(3-40)

1 L1 I CB

I CB 1

U XX 1

Напряжение на конденсаторе в конце второго этапа, являющееся начальным для третьего этапа, в режиме нагрузки найдем, подставив (3-39) в (3-37)

U C 2 k

U C 3

K 1H

U C 2 0 Ki

ICB

(3-41)

arctg

где

K 1H

Sinarctg

(3-42)

Время, предоставляемое схемой для выключения силового тиристора, определится из выражения (3-36) с учетом (3-31) и при условии UL1=Uxx при работе модулятора с источником, обладающим жесткой характеристикой. При питании от источника с падающей внешней характеристикой время, предоставляемое схемой для выключения, определится при условии UC1=UL1. Напряжение UC1(0) в момент времени t=0 равно UC 1(0)= д, а затем возрастает. Однако время выключения силового тиристора на много

меньше времени заряда конденсаторов С1	и С, поэтому для ин-
тервала выключения можно допустить, что
UC1(tвыкл) = d .	(3-43)

Для доказательства правомерности такого допущения получим выражение для UC1(t) и построим кривые для реальных параметров схемы. Расчетная схема представлена на рис. 3-11. При выключении силового тиристора вводится сопротивление R.

Переходные процессы в схеме, возникающие в этот момент, описываются следуюшим выражением в операторной форме:

U XX	RЭi1 p LИ pi1 p LИi1 0	d	R i1 0 RЭi3 p LИ pi3 p ,	(3-44)
U XX		d
P		p

U XX

RЭi3

LИ pi3

i3 p

UC1 0

RЭi1

LИ pi1 p LИi1 0 , (3-45)

pC1

Начальные условия определяются следующими выражения-

ми:

i1 0

U XX

;

i2(0)=0;

UC2(0)= d .

RЭ

Решением системы уравнений (3- 44), (3-45) относи-

тельно изображения тока i2(p) будет:

				i2	p	U XX	UC1 0 LИ pi1		0		,		(3-46)
				i2	p	L	p2 2 p	2			,		(3-46)
						L	p2 2 p	2
						И		0
		RЭ
где	1	RЭ	1		;					1		1	RЭ	.
где		LИ		R C1	;			0	LИ C1			1		.
	2	LИ		R C1					LИ C1				R

Используя теорему разложения, найдем решение для ориги-

нала

t e

U XX

UC1

LИ

i1 0

Sin

0 Cos

t .

(3-47)

LИ

Напряжение на конденсаторе С1

определяется выражением

e T

U XX

U C

t dt

U C1

Sin t

RЭ

RЭ C1

(3-48)

U C1

0 U XX

R U

0 R

Cos

RЭ

В выражениях (3-47) и (3-48)

			RЭ	1		2
			RЭ	1
1	1	R	LU		R C1	;
	1	Э				;
		Э
LИ C1		R		4

arcsin		.
	0

На рис. 3-13, 3-14, 3-15, 3-16, 3-17, 3-18 изображены кривые

UC1(t), построенные в соответствии с выражением (3-48). На этих же рисунках нанесены кривые напряжения на коммутирующем дросселе UL1 для наихудшего случая, то есть когда напряжение на коммутирующем конденсаторе имеет наименьшее значение. Анализ кривых показывает, что на втором этапе работы схемы напряжение на конденсаторе фильтра при питании от источника с крутопадающей характеристикой может быть принято постоянным и равным начальному значению. Используя это и заменив в выражении (3-36) сумму отрезков синусоиды и косинусоиды только отрезком косинусоиды с начальной фазой [74] при допущении e 1t 1.

U C2

I CB R1

Cos w

arctg

0 , (3-49)

I CB

определим время, предоставляемое схемой для выключения силового тиристора

										I CB		L1
				U C1		0				I CB			C	.	(3-50)
tB	L1 C arccos			U C1		0			arctg				C
													I CB R1
					I CB R1		2	L!
							2
							2			U C2	0
		U C2	0				I CB					2
		U C2	0	2			I CB	C				2
				2				C

При замене UC1(0) на Uxx выражение (3-50) справедливо и в случае питания от источника с жесткой внешней характеристикой.

3.5. Рекомендации по выбору параметров элементов коммутирующего контура

Ввиду того, что раскачка напряжения на коммутирующем конденсаторе ограничивается специальным устройством (рис.3-9) или подбором добротности зарядного контура, добротность коммутируюшего контура, как отмечалось выше, высокая (Q1=5-15), поэтому R1 0. С учетом сказанного выражение (3-50) приводится к виду

t B			U XX			arctg	ICB	1	.	(3-51)
t B	L1C arccos					arctg			.	(3-51)

							UC2	0
	2			2	2		UC2	0
		UC2	0	ICB	1

Считая все параметры постоянными, проанализируем, как будет изменяться время tв при изменении 1, причем имеется ввиду, что L1 C = const. Для удобства будем измерять время в угловых единицах.

	На рис.			3-12, 3-19, 3-20 построены зависимости
		U XX
t B f	1;		.	Анализ кривых показывает, что с уменьшением
		U C 2 0

1 и, следовательно, увеличением кi, время, предоставленное схемой для выключения силового тиристора, возрастает и тем сильнее, чем меньше 1 (больше кi ). Однако нельзя беспредельно увеличивать амплитуду тока в колебательном контуре. При

меньшей величине	U XX	время tв увеличивается.
меньшей величине		время tв увеличивается.
	U C 2 0
При выборе	1 и кi могут быть приняты следующие сообра-
жения. Минимальное значение					1 ограничивается в первую оче-
редь добротностью контура, то есть условием
						R1
			L			R1	.
			C	2			.
			C	2

С другой стороны при меньшем значении 1 меньше раскачка напряжения на коммутирующем конденсаторе за счет энергии, запасаемой в дросселе L1 от тока нагрузки, меньше необходимое напряжение на конденсаторе и, как следствие, ниже класс тиристоров и конденсаторов по напряжению. Однако при этом

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
30.04.20221.67 Mб5Методическое пособие 469.pdf
#
30.04.2022788.99 Кб4Методическое пособие 47.doc
#
30.04.2022307.56 Кб4Методическое пособие 47.pdf
#
30.04.20221.69 Mб4Методическое пособие 470.pdf
#
30.04.20221.7 Mб22Методическое пособие 471.pdf
#
30.04.20221.7 Mб2Методическое пособие 472.pdf
#
30.04.20221.7 Mб3Методическое пособие 473.pdf
#
30.04.20221.72 Mб4Методическое пособие 474.pdf
#
30.04.20221.76 Mб2Методическое пособие 475.pdf
#
30.04.20221.76 Mб2Методическое пособие 476.pdf
#
30.04.20221.76 Mб3Методическое пособие 477.pdf