книги из ГПНТБ / Глебов Л.В. Установка и эксплуатация машин контактной сварки

Г Л А В А Д Е В Я Т А Я

ОБНАРУЖЕНИЕ И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В АППАРАТУРЕ УПРАВЛЕНИЯ МАШИН С ТРЕХФАЗНЫМ ПИТАНИЕМ

9-1. Признаки нормальной работы машины

Аппаратура управления машин с трехфазным питанием, как пра­ вило, размещается в отдельном шкафу, называемом станцией упра­ вления; часть аппаратуры установлена на машине.

На заводе-изготовителе машина со станцией управления проходит первоначальную наладку и регулировку по программе, наиболее полно охватывающей проверку всех узлов и механизмов машины.

При установке и запуске машины в эксплуатацию производится ее наладка, целью которой является проверка правильности работы машины после транспортировки и подключения, и паспортизации машины. При этом наибольшее внимание уделяется проверке соот­ ветствия установленных режимов на станции управления реальным. Проверяются оперативные элементы управления.

В процессе эксплуатации после устранения возникающих в ма­ шине неисправностей также производится наладка машины.

После замены вышедших из строя элементов схемы может воз­ никнуть необходимость наладки и регулировки отдельных узлов и блоков машины, а в отдельных случаях и всей машины по про­ грамме завода-изготовителя.

Основная задача наладчика — как можно полнее проверить все режимы работы машины, выявить и устранить дефекты, как можно точнее настроить машину и станцию управления, чтобы обеспечить высокое качество и стабильность сварки. Для того чтобы квалифи­ цированно наладить машину, необходимо, помимо знания взаимо­ действия отдельных узлов и механизмов машины, принципиальной схемы, пневмосхемы, системы охлаждения, соблюдать последова­ тельность наладки и порядок включения, а также знать признаки нормальной работы машины. Признаки нормальной работы машины с трехфазным питанием в основном те же, что и у машин переменного тока (см. гл. 8); дополнительные признаки будут указаны при рас­ смотрении конкретных машин и станций управления.

9-2. Обнаружение неисправного блока в аппаратуре управления низкочастотных машин

На рис. 9-1 представлена структурная схема машины типа МТПТ-400. Рассмотрим назначение и принцип работы основных блоков машины.

Входной автомат 1 предназначен для подачи напряжения на машину и станцию управления и быстрого отключения выпрями­ теля 12 от сети в случае чрезмерного роста потребляемого тока. Блок питания 2 подает напряжение на всю схему управления. Пе­ даль 3 предназначена для включения машины в работу. Конечный

1 S 8

выключатель 4 служит для блокировки работы диафрагмы; если рабочий ход электродов установлен намного больше допустимого, блокировка срабатывает, загорается сигнальная лампа «диафрагма» в блоке 11 и выключается станция управления. Гидрореле J выклю­

чают станцию управления, если на игнитроны не подана вода. Ко­ нечные выключатели 6 ограничивают дополнительный ход электро­ дов вверх — вниз. Кнопка 7 «пуск» служит для включения станции управления. Блок тиратронов 8 обеспечивает поджигание игнитро­ нов. Блок 9 формирует импульсы синхронизации работы различ­ ных узлов схемы с работой игнитронного выпрямителя. Блок реле 10 выполняет логические функции: через него производится запуск схемы, передаются команды на другие узлы, блоки и на исполни-

199

тельные устройства, вводятся блокировки с машины. Блок 11 слу­ жит для включения станции и сигнализации. Блок игнитронного выпрямителя 12 собран по трехфазной мостовой схеме и пред­ назначен для получения постоянного напряжения, которое затем подается на сварочный трансформатор. Триггер 13 определяет время протекания тока основного импульса. Электропневматические кла­ паны 14, 15, 16, 25 предназначены для управления пневмосхемой

машины.

Двигатель дополнительного хода 17 перемещает сварочную го­ ловку. Блок 18 контролирует пропуски в зажигании игнитронов. При наличии пропусков срабатывает система контроля, которая выдает команду на блок 11.

Реле тока 19 является элементом максимальной защиты, который выключает выпрямитель при превышении уставки тока через пер­ вичную обмотку сварочного трансформатора. При срабатывании реле тока в блоке 11 загорается лампа «увеличение тока» и выключа­ ется станция управления. Блок 20 включает спад тока. Триггер 27 определяет время приложения ковочного усилия. Регулятор вре­ мени 22 предназначен для отсчета времени позиций сварочного цикла. Замыкающие контакты 23 двух электромагнитных контакто­ ров предназначены для смены полярности напряжения, подаваемого с блока 12 на сварочный трансформатор 33. В блок 24 входят узлы формирования управляющих импульсов, стабилизации и усиления. Блок 24 обеспечивает формирование и усиление управляющих им­ пульсов, автоматическое управление фазой импульсов для стабилиза­ ции среднего значения выпрямленного напряжения при колеба­ ниях напряжения сети. Блок «гашения» сварочного тока 26 форми­ рует управляющие импульсы для перевода игнитронного выпрями­ теля 12 в режим инвертора. Блок 27 управляет переключением контакторов через блок 10 в течение каждого сварочного цикла. Переключателем ступеней 28 регулируется величина сварочного тока. Модель 29 служит для контроля правильности настройки стабилизации игнитронного выпрямителя 12. Контроль осуществля­ ется по прибору 30. Блок 21 представляет собой триггер, который управляет клапаном «ковка». Блок 31 предназначен для включения и выключения катушек двух электромагнитных контакторов. Бал­ ластный реостат 32 подключен параллельно первичной обмотке сварочного трансформатора 33 и является нагрузкой для игнитрон­ ного выпрямителя 12 при отключенной первичной обмотке транс­ форматора 33.

Рассмотрим работу машины по структурной схеме рис. 9-1. После подачи напряжения на станцию управления должна за­ гореться сигнальная лампа «сеть», включиться один из контакто­ ров блока 31, включиться электропневматический клапан 14, что приведет к подъему верхнего электрода. После нажатия кнопки 7 получают питание накалы ламп в блоках 8, 13, 29 и других, все цепи подготавливаются для включения. Одновременно в блоке 24 форми­ руются управляющие импульсы, которые подаются на вход усили­ телей того же блока. Поскольку с блоков 13 и 20 на усилители блока

2 0 0

24 не подается напряжение питания, на выходе блока 24 отсутствуют импульсы управления. Через 5 мин после нажатия кнопки 7 долж­ на загореться лампа «готово к сварке».

Включение машины для работы по заданному циклу производится нажатием педали 3. Клапан 14 выключается, и электрод начинает опускаться, одновременно с блока 10 подается команда на включе­

отсчет первой позиции сварочного цикла «опускание электродов», по окончании которого включаются электропневматические клапаны 15 или 16 либо 15 и 16 вместе. После отсчета позиции «опускание электродов» начинается отсчет позиции «предварительное обжатие», а затем позиции «начало тока». После отсчета позиции «начало тока» подается команда на блок реле 10, с которого команда поступает

сти сварочного тока и выдает команду на включение блока 21. Уси­ лители в блоке 24 получают питание от триггера 13, в результате чего на выходе блока 24 появляются импульсы управления, посту­ пающие на вход блока тиратронов 8.

Схема выпрямителя 12 состоит из трех игнитронов с общим анодом (верхний ряд) и трех игнитронов с общим катодом (нижний ряд), поджигание игнитронов осуществляется тиратронами блока 8. Выпрямитель запирается отрицательным напряжением смещения на сетках тиратронов. Включение выпрямителя на время прохожде­ ния импульса тока осуществляется подачей на сетки тиратронов управляющих положительных импульсов.

Чередование горения игнитронов происходит через 120°. Для того чтобы выпрямитель начал работать («взял с места»), импульсы, поступающие на сетки тиратронов нижнего и верхнего рядов, дол­ жны совпадать по фазе, что достигается подачей в первый момент на тиратроны нижнего ряда импульсов, сдвинутых по фазе на 60°.

При появлении напряжения на выходе выпрямителя 12 с него подается сигнал на блок 24 через блок реле 10, который снимает половину импульсов с нижнего ряда, и фаза импульсов нижнего ряда становится равной 120 °С. Одновременно с игнитронного вы­ прямителя подается напряжение на заряд емкости в блоке 27.

По окончании отсчета времени сварочного тока триггер 13 пере­ бросится и выдаст сигналы на блок 20 и блок реле 10.

После основного импульса должен включиться импульс той же полярности, но меньший основного по величине тока, т. е. угол зажигания игнитронов должен быть больше, чем при основном им­ пульсе. Изменение фазы управляющих импульсов достигается за счет изменения величины напряжения смещения на сетках ламп формирователей импульсов в блоке 24 сигналом с блока 10, на ко­ торый подается сигнал после окончания отсчета времени основного импульса в момент переключения триггера 13.

2 0 1

Усилители блока 24 питаются от блока 20, на который также подается сигнал с триггера 13. Время дополнительного импульса отсчитывается регулятором времени 22, после чего командой с регу­ лятора времени выключается дополнительный импульс и начинается спад тока.

Ввиду того что низкочастотные машины имеют большую индук­ тивность вторичного контура, относительно малое сопротивление постоянному току, а следовательно, и большую постоянную времени нарастания и спада первичного тока, во вторичном контуре машины при прохождении тока запасается большая электромагнитная энер­ гия. Вследствие этого после выключения выпрямителя, которое про­ исходит в результате прекращения подачи управляющих импульсов на сетки тиратронов поджигания, первичный ток продолжают про­ водить те два игнитрона, которые горели последними к моменту выключения.

Через эти два игнитрона на первичную обмотку сварочного транс­ форматора подается одно из линейных напряжений сети. При умень­ шении этого напряжения начинается спад тока. Напряжение про­ ходит через нуль (меняет знак) и нарастает. При этом полярность сварочного тока не меняется, ток продолжает падать. Электромагнит­ ная энергия, запасенная в контуре машины, возвращается в сеть. Одной полуволны напряжения обратной полярности недостаточно для спада тока до нуля. Когда напряжение, подаваемое на первичную обмотку через те же самые два игнитрона, снова меняет знак, стано­ вясь положительным, первичный и вторичный токи начинают не­ сколько нарастать, при этом машина потребляет из сети энергию. Затем напряжение снова меняет знак, становясь отрицательным, что приводит к возврату энергии в сеть, и т. д.

Таким образом, ток сварочного трансформатора затухает посте­ пенно, имея периодическую составляющую частотой 50 гц.

Осциллограмма сварочного тока и напряжения U х на первичной обмотке трансформатора без гашения приведена на рис. 1-2, в.

Для уменьшения времени спада тока игнитронный выпрямитель переводится в режим инвертора изменением последовательности зажигания игнитронов за счет импульсов, поступающих с блока 26, который включается командой с регулятора времени 22 после от­ счета дополнительного импульса.

Осциллограмма сварочного тока и напряжения с гашением тока во время спада приведена на рис. 1-2, д.

После отсчета времени «начало ковки» триггер 21 переключится и включит электропневматический клапан 25 ковочного давления.

После отсчета регулятором времени 22 позиции «ковка» с него будет подана команда на блок 10, который в свою очередь выключит электропневматические клапаны 15, 16, 25 и включит клапан 14. Электроды разойдутся, начнется отсчет времени позиции «пауза», после которого будет подана команда на блок 27, где конденсатор, заряженный во время прохождения сварочного тока, будет подклю­ чен к катушке поляризованного реле. Реле, переключившись, вы­ даст команду на блок реле 10, а блок 10 выдаст команду на блок 31,

2 0 2

электромагнитные контакторы переключатся и подготовят цепь для включения игнитронного выпрямителя. Схема будет подгото­ влена к следующему циклу.

Структурная схема роликовых машин типа МШІДТ отличается от приведенной тем, что вместо одного силового выпрямителя и ком­ мутатора полярности используются два поочередно включаемых выпрямителя.

В роликовых машинах типа МПІШИ устанавливается механиче­ ский коммутатор полярности, который представляет собой враща­ ющийся диск с двумя выступами, замыкающими контакты. Последо­ вательность работы отдельных звеньев обеспечивается вращающи­ мися на том же валу дисками со щеточными съемами команд. Темп работы машины регулируется скоростью вращения механической системы. Длительность включения выпрямителя устанавливается с помощью триггерной схемы, запускаемой от одного из враща­ ющихся дисков. В схеме машины предусмотрена блокировка, не позволяющая два раза пропускать ток в одном направлении.

Ввиду того, что электрические схемы машин типа МТПТ, МШШТ, МШШИ подобны, за исключением перечисленных выше особенностей, обнаружение неисправностей рассматривается только для машины МТПТ-400.

Все элементы схемы управления машиной МТПТ-400 располо­ жены на станции управления типа СУТ-6 X 200. Блок игнитрон­

ного выпрямителя 12, гидрореле 5 находятся на станции питания типа СП-6 X 50.

Сварочный трансформатор 33, балластный реостат 32, переклю­ чатель ступеней 28, контакторы для переключения полярности 31, двигатель дополнительного хода электродов 17, электропневматические клапаны 14, 15, 16, 25, конечные выключатели 6, токовое реле 19, педальная кнопка 3 размещены на машине. Входной автомат 1 устанавливается недалеко от машины.

Перед тем как перейти к рассмотрению неисправностей машины МТПТ-400, укажем дополнительные признаки нормальной работы машины по сравнению с машинами переменного тока.

1. В конце каждого сварочного цикла должно быть переключе­ ние контакторов блока 31. Лампа, сигнализирующая о переключении контакторов, загорается в начале прохождения сварочного тока и должна погаснуть в момент переключения контакторов. Если она продолжает гореть, контакторы не переключились. Переключение контакторов можно также проследить визуально и по звуку.

2.Лампы «пропуск игнитронов», «увеличение тока», «диафрагма» не должны загораться.

3.Стрелка прибора 30, показывающая напряжение на модели 29,

и напряжения первичной обмотки сварочного трансформатора должна иметь вид, показанный на рис. 1-2, д.

Характерные отклонения от приведенной на рис. 1-2, д осцил­ лограммы:

203

а) осциллограмма имеет вид, показанный на рис. 1-2, в. При сравнении двух осциллограмм видно, что не работает блок 26, нет «гашения» сварочного тока;

б) в кривой напряжения имеются провалы, что указывает на пропуски в поджигании игнитронов;

в) время протекания тока по осциллограмме не соответствует установленному на станции управления;

г) амплитуда напряжения дополнительного импульса равна ам­ плитуде основного, что указывает на неправильную настройку до­ полнительного импульса;

д) нет стабильности повторения кривой тока по амплитуде и длительности от цикла к циклу;

е) кривая тока резко загибается вверх, что указывает на то, что время протекания сварочного тока превышает допустимое время данной ступени трансформатора.

Анализируя осциллограммы кривых напряжения и тока, можно определить участок неисправности.

Рассмотрим основные, часто встречающиеся неисправности в ра­ боте машины. При обнаружении неисправностей следует пользо­ ваться структурной и электрической схемами.

1.При прохождении сварочного цикла нет тока. Отсутствие сва­

рочного тока выявляется как по отсутствию сварной точки, так

ипо внешним признакам, указанным в гл. 8.

Вучасток неисправности входят блоки: 1, 2, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 19, 23, 24, 28, 29, 30, 33. После подачи напряжения и включения станции управления необходимо проверить: сигнальные лампы, напряжение сети, напряжение на блоке питания 2, исключив тем самым из участка неисправности блоки 1, 2, 5, 11. Далее надо про­ верить напряжение на модели 29 по показаниям прибора 30. Если стрелка прибора 30 не отклоняется либо показания прибора резко отличаются от значений, отмеченных красной чертой, не следует запускать машину по циклу, а необходимо прежде всего выяснить причину неисправности. Для этого, подключив осциллограф на вход модели 29, следует проверить параметры импульсов управления. Если считать, что причиной неисправности работы модели является отсутствие сигнала на входе (могут быть и другие причины, вызван­ ные неисправностями в самой модели), то в этом случае можно исключить из участка неисправности блоки 29, 30.

С помощью осциллографа надо проверить параметры и частоту следования импульсов управления на входе блока 8. Если импульсов нет или их параметры отличаются от приведенных на схеме, то неисправен блок 24.

Нормальная работа триггера 13 указывает также на исправность тех элементов блоков 9, 10, которые связаны с триггером; таким об­ разом, из участка неисправности можно исключить блоки 9, 10, 13.

По осциллограмме сварочного тока и напряжения, снятой с по­ мощью осциллографа, подключенного соответственно к шунту и на выход выпрямителя, можно судить о работе блоков 8, 12. Если ос­

?04

циллограмма тока и напряжения соответствует эталонной (рис. 1-2, д), следовательно, блоки 8, 12 исправны.

При наличии требуемых напряжений и импульсов управления, поступающих с блоков 1, 2, 24, 26 на вход блоков 8, 12, в случае отклонения осциллограммы тока и напряжения от эталонной, не­ исправны блоки 8, 12.

Если с блока 12 поступает требуемое напряжение, а сва­ рочного тока нет, то в участок неисправности будут входить блоки 23, 19, 28, составляющие силовую цепь; исправность их можно определить гальванической проверкой. При исправности указан­ ных блоков остается неисправным блок 33 — сварочный трансфор­ матор.

2.На станции управления горит сигнальная лампа «пропуск игнитронов». Назначение блока 18 — контролировать работу выпря­ мителя 12, поэтому горящая лампа «пропуск игнитронов» при исправ­ ном блоке 18 указывает на неисправности в блоке 12, причины воз­ никновения которых будут рассмотрены ниже.

3.Не переключаются контакторы. Входным сигналом для блока

27, который через элементы блока 10 переключает контакторы, является напряжение с выпрямителя 12; поэтому в участок неис­ правности входят все блоки, определяющие работу выпрямителя. Кроме того, в участок неисправности входят блоки 27, 31, обнаруже­ ние неисправностей в которых не вызывает затруднений, так как они выполнены на релейных элементах. Наиболее частыми причинами отказов в работе этих блоков являются: нерегулярность профилакти­ ческого ремонта, загрязнение контактов, неправильная регулировка контактов поляризованного реле, которое должно быть отрегулиро­ вано с «преобладанием», т. е. при отсутствии напряжения на катушке

один из контактов реле должен быть замкнут.

4. Во время прохождения сварочного тока выключается входной автомат 1. Основные причины, которые могут вызвать выключение входного автомата, следующие:

1)входной автомат настроен на ток, меньший тока, протекающего по первичной обмотке сварочного трансформатора на данной ступени. Входной автомат должен настраиваться в соответствии с паспорт­ ными данными машины;

2)длительность протекания тока через трансформатор превы­ шает предельно допустимую для данной ступени. Указанная не­ исправность может быть вызвана несоблюдением рекомендованных

режимов сварки или неисправностями в блоках 8, 12, 13, 20, 24;

3)не настроен режим работы игнитронного выпрямителя в режиме инвертора;

4)неисправны блоки 8, 12;

5)напряжение дополнительного испульса равно по величине напряжению основного, в результате чего длительность тока основ­ ного импульса увеличивается на величину, установленную для дополнительного импульса, а суммарная длительность сварочного тока оказывается больше предельно допустимой для данной ступени

205

трансформатора. Подобная неисправность может возникнуть из-за нечеткой работы блока 24;

6) пробой изоляции в блоках 1, 8, 12, 19, 23, 28, 33. При выклю­ ченном автомате необходимо «прозвонить» мегомметром все элементы цепи намеченного участка неисправности и только после обнаруже­ ния и устранения неисправности можно повторно включить автомат.

5. Величина и длительность сварочного тока резко меняются от цикла к циклу. Данная неисправность может быть обнаружена по качеству сварных точек и по осциллограмме тока и напряжения на первичной обмотке сварочного трансформатора. При этом в уча­ сток неисправности войдут блоки 1, 2, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 20, 24, 33. Обнаружение неисправностей в перечисленных блоках рас­ сматривалось выше.

Необходимо отметить, что данная неисправность может воз­ никнуть в результате неправильного выбора сечения кабеля пи­ тающей сети. Вследствие большого падения напряжения в кабеле не работает схема стабилизации сварочного тока. Плохое охлаждение вторичного контура трансформатора 33 также приводит к подобной неисправности.

Как показывает практика наладки низкочастотных машин, наибольшие трудности возникают при обнаружении и устранении неисправностей в блоках 8, 12, 13, 21, 24. Неисправности в триггере, подобном триггерам 13, 24, рассматривались в гл. 8. Обнаружение и устранение неисправностей в блоках 8, 12, 24 приводятся ниже, причем для удобства блоки 8, 12 рассматриваются совместно и име­ нуются в дальнейшем как блок выпрямителя.

9-3. Обнаружение и устранение неисправностей в блоке выпрямителя

Электрическая схема блока выпрямителя приведена на рис. 9-2. В схему блока, помимо игнитронов И1 — И6 и тиратронов Т1 —Тб, входят элементы их анодных, сеточных цепей и цепей поджигания.

Как указывалось выше, включение выпрямителя на время про­ хождения сварочного тока осуществляется подачей на сетки тира­ тронов Т1 — Тб управляющих положительных пиковых импульсов, индуцируемых в трансформаторах ТрІО, Тр12.

Выпрямитель поддерживает на выходе выпрямленное напряжение (390 в) с точностью ± 3 в при изменении напряжения сети в пределах (1,1-г- 0 9) С/н за счет того, что управляющие импульсы автомати­ чески сдвигаются по фазе и благодаря этому изменяется угол зажи­ гания игнитронов.

Выключение выпрямителя происходит путем прекращения по­ дачи управляющих импульсов.

Рассмотрим часто встречающиеся неисправности блока выпря­ мителя.

1. На выходе выпрямителя нет напряжения. Основные причины,

206

2) отсутствие импульсов управления на входе выпрямителя (на вторичных обмотках трансформаторов ТрІО, Тр12).

Проверить наличие импульсов управления и их параметры удобнее, если подключить осциллограф к сетке — катоду тиратро­ нов TI — Тб. Импульсы управления по амплитуде должны превы­

шать запирающее отрицательное напряжение. При этом импульсы управления, поступающие на тиратроны Т4, Т5, Тб, должны сле­ довать через 60°, а поступающие на тиратроны 77, Т2, ТЗ — через

120°;

3)обрыв цепей поджигания игнитронов;

4)неисправности проборов (игнитронов и тиратронов) выпря­ мителя, о которых было указано в гл. 7;

5)не настроена система стабилизации в блоке 24.

2.Самопроизвольное включение выпрямителя. Под самопроиз­ вольным включением выпрямителя подразумевается зажигание иг­ нитронов при отсутствии на входе выпрямителя управляющих

207