книги из ГПНТБ / Комаров, А. Ф. Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих станков

ное выходному напряжению предыдущего каскада, по­ дают на вход последнего каскада, отключив его предвари­ тельно от остальной схемы. При нормальной работе вы­ ходного каскада на предвыходной каскад подают напря­ жение, равное входному напряжению этого каскада, и проверяют его работу и т. д.

Величины регулируемых резисторов, конденсаторов, отпайки дросселей и трансформаторов выбирают такими, чтобы токи и напряжения во всех участках усилителя не превышали максимально допустимых значений. После прогрева ламп и работы усилителя в режиме максималь­ ной нагрузки при помощи карт напряжений подбирают номинальный режим работы усилителя, проверяют вели­ чину выходного сигнала при отсутствии входного.

В процессе эксплуатации электронных усилителей возможны различные неисправности. В первую очередь к таким неисправностям следует отнести так называемый фон переменного тока, когда при отсутствии входного си­ гнала на выходе имеется переменное напряжение неко­ торой частоты. При наличии такой неисправности на вы­ ход схемы включают электронный осциллограф и ориен­ тировочно определяют частоту выходного напряжения.

Чаще всего эта частота равна частоте источника питаю­ щего напряжения, что объясняется или неисправностями в выпрямительном блоке (большими пульсациями напря­ жения на выходе выпрямителя) или в монтаже (нарушение контактов, короткое замыкание и т. д.). В других случаях фон возникает из-за самовозбуждения схемы. В этом случае применяют меры по развязке каскадов.

К другим часто встречающимся неисправностям отно­ сятся дефекты монтажа, неисправности электронных ламп, выход из строя резисторов, конденсаторов, выпрямите­ лей, трансформаторов, дросселей и т. д. Для анализа причины неисправности проверяют напряжение в кон­ трольных точках схемы, которые обычно указывают в карте напряжений. Например, в усилителях на триодах кон­ трольными точками могут быть анод или катод, в усили­ телях на пентодах и тетродах — анод, катод, экранная и

По величине напряжений в контрольных точках усили­ теля можно судить о причине неисправности. Так, если напряжение на аноде значительно больше номинального и равно напряжению источника питания, то или лампа

210

заперта увеличенным смещением, или нет накала из-за отсутствия контакта в цепи накала, или лампой частично

потеряна эмиссия.

При напряжении на аноде, значительно меньше номи­ нального, причинами неисправности могут быть: утечки в конденсаторе фильтра или в переходном конденсаторе («+» на управляющей сетке), межэлектродное замыкание, отсутствие или недостаточное смещение на управляющей сетке, большая величина анодного сопротивления.

При напряжении на сетке, значительно меньшем номи­ нального, неисправности объясняются увеличенным со­ противлением в цепи экранирующей сетки или утечкой в конденсаторе фильтра, а при напряжении на катоде, значительно меньшем номинального, — уменьшением со­ противления в цепи катода и утечкой в конденсаторе катодного фильтра.

Когда напряжение на аноде близко к нулю, причинами неисправности могут быть: обрыв в анодной цепи, замы­ кание внутри лампы, замыкание на землю конденсаторов фильтра в каскаде или анода; если напряжение на сетке равно нулю, то это указывает на обрыв резистора в цепи экранной сетки или на замыкание блокировочного кон­ денсатора; если напряжение на катоде равно нулю, то причиной неисправности могут быть или неисправность лампы, или замыкание катода на корпус или нить накала, или обрыв в анодной цепи, или пробой катодного конден­ сатора.

После определения и устранения дефектов в усилителе проверяют его работу в реальной схеме.

4. Транзисторные усилители

Принцип работы полупроводникового усилителя основан на использовании свойства полупроводниковых приборов изменять свою проводимость в зависимости от полярности приложенного напряжения. В схемах управления метал­ лорежущими станками применяют три типа схем полу­ проводниковых усилителей, приведенных на рис. 142.

Наиболее часто применяют схему с общим эмиттером, так как она имеет ряд преимуществ. Ее коэффициент усиления мощности гораздо больше, чем у других схем, входное сопротивление достаточно велико, оптимальная нагрузка примерно равна входному сопротивлению схемы, и поэтому возможно последовательное включение одно-

211

Рис. 142. Основные схемы полупроводниковых усилителей:

ас общим эмиттером; б — с общей базой; в — с общим коллектором

типных усилителей для получения большого общего коэффициента усиления. На металлорежущих станках разных моделей установлено несколько типов промышлен­ ных полупроводниковых усилителей. Рассмотрим неко­ торые из них.

Усилитель УПП-1 однотактный, двухкаскадный с не­ посредственной связью между каскадами. В первом каскаде применен транзистор Т1 типа П14, во втором Т2 типа ПЗ (рис. 143). Для устранения зависимости выход­ ных параметров усилителей от темлературы окружающей среды, режима и длительности работы схемы отдельных каскадов и соединения их между собой выполнены так, чтобы одинаковые по знаку изменения параметров тран­ зисторов разных каскадов вызывали противоположные по знаку изменения выходных параметров усилителей. Усилитель УПП-1 работает следующим образом. При отсутствии напряжения на входе усилителя потенциалы эмиттера и базы транзистора Т1 равны, а ток коллектора наименьший. Вследствие этого при отсутствии входного сигнала эмиттер транзистора Т2 имеет положительный потенциал относительно базы, а ток его коллектора имеет

Рис. 143. Схемы полупроводникового усилителя УПП-1

212

Рис. 144. Схема полупроводникового усилителя УПП-2

максимальное значение. При подаче входного сигнала потенциал эмиттера относительно базы транзистора 77 становится более положительным, ток коллектора уве­

уменьшаются. Для защиты усилителя от чрезмерно больших сигналов на входе установлены диоды Д1 и Д2, которые шунтируют вход усилителя при поступлении большого сигнала.

Усилитель УПП-2 (рис. 144) предназначен, в отличие от УПП-1, для управления реверсивным двигателем. Усилитель УПП-2 собран по балансной схеме, каждое плечо усилителя построено аналогично усилителю УПП-1. Усилитель УПП-2 балансируют подбором резистора R7 таким образом, чтобы при ивх = 0 токи в обоих плечах усилителя были равны. При подаче на вход усилителя напряжения той или иной полярности ток в одном плече усилителя увеличивается, а в другом — уменьшается. Для обеспечения надежной и четкой работы схемы УПП-2 необходимо тщательно подобрать транзисторы Т1 и Т2, ТЗ и 77. Их характеристики должны быть идентичными.

Наладка полупроводниковых усилителей может быть выполнена по следующей программе: внешний осмотр усилителя; снятие характеристик транзисторов; проверка элементов усилителя (выпрямителей, резисторов, конден­ саторов, катушек индуктивности и трансформаторов);

213

проверка работы полупроводникового усилителя под нагрузкой.

При внешнем осмотре полупроводникового усилителя особое внимание обращают на правильность выполнения монтажа, отсутствие следов нагара на транзисторах, ре­ зисторах и других элементах усилителя, на целость паек монтажа и выводов триодов, трансформаторов, выпрями­ телей, на соответствие установленных элементов усили­ теля его паспортным данным. При внешнем осмотре транзистора обращают внимание на правильность его подключения, отсутствие следов механических поврежде­ ний паек, выводов и корпуса транзистора.

После внешнего осмотра приступают к снятию харак­ теристик и параметров транзисторов: зависимости напря­ жения перехода эмиттер—база от тока коллектора при различных напряжениях перехода база—коллектор; за­ висимости тока коллектора от напряжения перехода коллектор—база при различных значениях тока эмит­ тера; ky — коэффициента усиления и обратного тока коллектора.

Характеристики транзисторов снимают с большой предосторожностью, так как в отличие от характеристик электронных ламп характеристики и параметры транзи­ сторов зависят не только от температуры, но и от электри­ ческого режима, частоты и времени. При превышениях максимальных значений токов и напряжений, даже кратковременных, транзистор может выйти из строя.

Важнейшими параметрами, определяющими надеж­ ность и температурную стабильность транзистора, является обратный ток коллектора i0 K и коэффициент усиления ky. Первый при его увеличении вызывает рост тока коллектора и тепловой пробой транзистора. Второй характеризуется изменением своей величины в 5—6 раз в интервале изменения внешней температуры от —70 до 60° G. Поэтому применяют меры по уменьшению дрейфа выходных параметров транзисторов. Остальные элементы транзисторного усилителя (резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, катушки) проверяют анало­ гично подобным элементам в электронных усилителях и дополнительных пояснений не требуют. При наладке полупроводниковых усилителей имеют в виду следующее.

i 1. Пайку транзисторов проводят осторожно, чтобы избежать теплового пробоя. Для этого гибкие выводы паяют на расстоянии не ближе 10 мм, а изгибы выводов

214

на расстоянии 3—5 мм от корпуса транзистора, причем вывод между корпусом и местом пайки зажимают плоско­ губцами для отвода тепла. Пайку проводят низкотемпе­ ратурным припоем и как можно быстрее.

2.Применяют меры защиты от изменения полярности источника питания, так как один из переходов транзи­ стора при изменении полярности может быть пробит. Одной из таких мер является последовательное включение

вцепи питания полупроводникового диода.

3.Корпус измерительных приборов с питанием от сети переменного тока надежно соединяют с общим проводом схемы. При отсутствии такого соединения транзисторы могут быть выведены из строя разрядом сетевых филь­ тров прибора.

4.При измерениях применяют ламповые вольтметры. Приборы другого типа имеют внутреннее сопротивление, сравнимое с сопротивлениями поврежденных цепей. Под­ ключение их может сильно изменить ток через транзистор

ивывести его из строя.

5. Тиристорные усилители и преобразователи

Тиристорные усилители и преобразователи широко при­ меняют во всех новых станках. В отличие от ЭМУ эти усилители и преобразователи не содержат вращающихся частей и не шумят, от МУ их выгодно отличает отсутствие громоздких конструкций с обмотками на стальных сер­ дечниках и меньшие потери, от электронных усилителей — большая надежность, а от транзисторных — значительно большие токи и коэффициенты усиления.

Тиристорные усилители и преобразователи могут быть использованы в приводах постоянного тока (на них строят управляемые выпрямители по однополупериодной, одно­ фазной и трехфазной мостовым и другими схемам) и в приводах переменного тока (на них строят устройства импульсного и фазового управления, а также преобразо­ ватели частоты).

Рассмотрим простейшие схемы о использованием ти­ ристоров. На рис. 145, а представлена схема регулиро­ вания среднего значения тока нагрузки, которая работает следующим образом. При положительной полуволне на­ пряжения, когда на аноде тиристора будет положитель­ ный потенциал, а на катоде — отрицательный, происхо-

215

0

/

Рис. 145. Регулирование среднего значения тока на­ грузки с помощью тиристора:

а — принципиальная электрическая схема; б — кривая тока нагрузки

Когда на обкладках конденсатора напряжение достигает величины, достаточной для открывания тиристора 7, последний откроется и через нагрузку RH потечет ток, форма кривой которого повторяет форму кривой анодного напряжения.

Изменяя величины резисторов R1 и R2, а следова­ тельно, и постоянную времени заряда конденсатора T-RC, мы можем изменять момент открывания тиристора отно­ сительно полуволны анодного напряжения, т. е. регули­ ровать среднее значение тока, протекающего через на­ грузку. Среднее значение тока пропорционально площади заштрихованной области на рис. 145, б.

Тиристоры нашли применение в качестве основного элемента бесконтактных контакторов (рис. 146, а). При замыкании управляющего контакта УК во вторичных обмотках трансформатора, включенных встречно, наво­ дятся электродвижущие силы. Если в некоторый момент времени напряжение сети такое, что на аноде тири­ стора Т1 «+» и потенциал начала нижней обмотки транс­ форматора также положительный, то тиристор 77 от­ кроется и пропустит йерез нагрузку полуволну питающего напряжения. В следующий полупериод полярность кон­ цов вторичных обмоток трансформатора изменится на противоположную, тиристор Т1 окажется закрыт напря­ жением отрицательной.полярности (на аноде и управля­ ющем электроде), но тиристор 72 в этот момент откроется,

216

сети. Контактор на тиристорах находится во включенном положении до тех пор, пока замкнут управляющий кон­

«бесконтактный пускатель», и «комплектное тиристорное устройство» для управления асинхронными двигателями показаны на рис. 146, б. Существует несколько серий: ПТ, ПТУ, ТСУ, КТУ. Устройства серии КТУ позволяют, кроме включения и отключения, осуществить также торможение, шаговый режим и получать скорость, соста­ вляющую 10—15% от номинальной для реализации крат­ ковременных вспомогательных движений (рис. 147).

Аналогичные принципы заложены в схему автомати­ ческого регулирования частоты вращения двигателя по­ стоянного тока небольшой мощности (0,5—2 кВт, рис. 148). Тиристор Т выполняет функцию однополуперйодного выпрямителя. Угол открытия тиристора изменяется спе­ циальным блоком управления, состоящим из формирова­ теля прямоугольных импульсов, рабочей обмотки магнит­ ного усилителя и выходного трансформатора. Формиро­ ватель импульсов состоит из трансформатора Тр1, ра­ ботающего в режиме насыщения, и конденсатора С1. Конденсатор преобразует синусоидальное напряжение сети в прямоугольные импульсы (положительные и отри­ цательные), которые снимаются со вторичной обмотки трансформатора. На рабочую обмотку магнитного усили-

6)

в)

Рис. 147. Комплектные тиристорные уст­ ройства серии КТУ:

218

Рис. 148. Схема автоматического регулирования частоты враще­ ния двигателя постоянного тока с помощью тиристора

теля и на первичную обмотку трансформатора Тр2 по­ ступают только положительные импульсы напряжения, так как диод Д1 не пропускает отрицательные импульсы.

Со вторичной обмотки трансформатора Тр2 импульсы поступают на управляющий электрод тиристора и, если на аноде тиристора в этот момент положительный потен­ циал, открывает его. Через обмотку двигателя начинает протекать ток, двигатель разгоняется до частоты, опреде­ ляемой величиной тока в обмотке управления магнитного усилителя. Направление вращения двигателя зависит от направления тока в обмотке управления магнитного усилителя. В отрицательный полупериод питающего на­ пряжения тиристор закрывается отрицательным потен­ циалом на аноде, но ток по обмотке двигателя продолжает протекать в том же направлении за счет э. д. с. самоин­ дукции обмотки якоря двигателя и дросселя Др.

В схеме использованы обратные связи по току и на­ пряжению, позволяющие получить более жесткие харак­ теристики двигателя постоянного тока. Рассмотрим дей­ ствие обратных связей при увеличении частоты вращения двигателя (это может быть, например, при сбросе на­ грузки). В этом случае магнитный поток в обмотке отри­ цательной обратной связи по напряжению увеличится, а в обмотке положительной обратной связи по току — уменьшится. В результате суммарного действия обмоток обратных связей изменится насыщение магнитного уси­ лителя таким образом, что сопротивление рабочей об­ мотки возрастет, угол открытия тиристора также возра­ стет, а следовательно, уменьшится среднее значение вы-

219