Контрольные вопросы

1. Может ли многопостовой сварочный выпрямитель иметь крутопадающую форму внешней характеристики?

2. Какова функция балластного реостата в цепи сварочного поста многопостовой системы?

3. Напряжение сети увеличивалось (уменьшалось) до значения, большего (меньшего) номинальной величины. Как это возмущение повлияет на величину тока дуги, питаемой от выпрямителя ВКСМ-1000? Приведите обоснование своего ответа.

4. Как в многопостовой системе осуществляется регулировка режима сварки?

5. В каких режимах может работать выпрямитель ВКСМ-1000?

6. Какие преимущества имеет многопостовая система питания сварочных постов по сравнению с однопостовой?

7. Какой физический смысл коэффициента одновременности работы сварочных постов?

Лабораторная работа 8 изучение конструкции и исследование работы сварочного выпрямителя всж-303-уз.1

Цель работы: изучить конструкцию и принцип работы выпрямителя, освоить методику испытания и порядок снятия его внешних характеристик.

Основные сведения об устройстве и принципе работы выпрямителя всж-303-у3.1

Выпрямитель ВСЖ-303-УЗ.1 предназначен для работы в качестве источника питания при механизированной сварке плавящимся электродом в среде углекислого газа. Его основные технические характеристики приведены в табл. 8.1.

Т а б л и ц а 8.1

Технические данные выпрямителя ВСЖ-303-УЗ.1

Наименование параметра	Значение параметра
Напряжение питания  трехфазное переменное, частота 50 Гц, В	380
Номинальный сварочный ток при ПН = 60% , А	315
Номинальное рабочее напряжение, В	32
Продолжительность цикла сварки, мин.	10
Пределы регулирования сварочного тока, А	50…315
Стабилизация выходного напряжения:
- при повышенном (на 5 %) напряжении питающей сети, %	 2,5
- при пониженном (на 10 %) напряжении питающей сети, %	 5
Потребляемая мощность, кВА, не более	19,5
Коэффициент полезного действия, не менее	0,7

Выпрямитель состоит из следующих функциональных частей (рис. 8.1):

1. Регулируемого силового трансформатора с магнитной комутацией ТI.

2. Силового выпрямительного моста VД2-VД7.

3. Сварочного дросселя LI.

4. Трансформатора тока ТАI.

5. Двигателя вентилятора принудительного охлаждения М.

6. Блока управления, состоящего из:

а) узла задания (RI,R2,R3,R6,R7,R8,SАI) и узла измерения напряжения (VД1);

б) бесконтактного выключателя обмотки подмагничивания среднего ярма на транзисторах VT1…VT3 и обмотки подмагничивания верхнего ярма на транзистореVT4 и тиристорахVД21 иVД23;

в) цепей питания и смещения.

г) пускорегулирующей аппаратуры (SB1,SB2,KMI,KM2,KCC1).

Включение выпрямителя производится нажатием кнопки SB1 ПУСК. При этом срабатывает пускательKM1, контакты силовой цепи замыкаются и включается двигательMвентилятора. Одновременно в цепи управления закрывается замыкающий блок-контактKM1, блокирующий кнопкуSB1 ПУСК. Цепь пускателяKM1 остается замкнутой.

Рис. 8.1. Принципиальная электрическая схема выпрямителя ВСЖ-303-У3.1

После набора оборотов вентилятором срабатывает воздушной выключатель KCCI, контакты которого замыкают цепь питания магнитного пускателя КМ2, а он в свою очередь подключает к сети первичную обмоткуWIтрансформатораT1. При этом возбуждается основной магнитный поток трансформатора, который создает напряжение во вторичной цепи трансформатораT1 на обмоткахW2 иW3.

Трансформатор T1 служит для понижения сетевого напряжения до напряжения, необходимого для проведения процесса сварки, а также для регулирования и стабилизации выходного напряжения выпрямителя. Грубое регулирование выходного напряжения выпрямителя осуществляется ступенчатым переключением отпаек вторичной обмотки трансформатора Т1, плавное регулирование – магнитной коммутацией обмоток.

Схема трансформатора представлена на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Схема трехфазного трансформатора в выпрямителе ВСЖ-303-У3.1

Фазные стержни магнитопровода соединены тремя ярмами ЯI, Я2 и Я3. На верхнем и среднем ярмах Я1 и Я2 расположены обмотки управления Wу1 иWу4, которые являются подмагничивающими. Эти ярма – управляемые. На нижнем ярме Я3 обмоток управления нет, это ярмо – неуправляемое.

Между средним и нижним ярмами находится первичная обмотка W1, часть неуправляемой вторичной обмоткиW2, а также обмотки питанияW4 иW5 блока управления.

Управляемая часть вторичной обмотки W3 находится между верхним и средним ярмами. Обе части вторичной обмоткиW2 иW3 соединены последовательно согласно.

Обмотки управления Wу1…Wу4 питаются постоянным током.

Если подмагничивать только верхнее ярмо Я1, переменный магнитный поток первичной обмотки W1 будет замыкаться через среднее ярмо Я2 и в управляемой части вторичной обмоткиW3 ЭДС наводиться не будет.

Напряжение на выходе трансформатора будет минимальным.

При подмагничивании обоих ярм Я1 и Я2 можно получить любое промежуточное значение выходного напряжения в пределах диапазона регулирования.

Для улучшения магнитных коммутационных процессов в трансформаторе имеются обмотки W^I5 иW^II5. При изменении подмагничивания среднего ярма Я2 изменяется переменный магнитный поток, проходящий через это ярмо, а следовательно и ЭДС, наводимая в обмоткахW^I5 иW^II5.

Таким образом, при изменении подмагничивания среднего ярма Я2 одновременно, но в противоположную сторону происходит изменение подмагничивания верхнего ярма Я1.

При насыщении среднего ярма переменный магнитный поток полностью проходит через верхнее ярмо Я1, ЭДС в катушках W^I5 иW^II5 будет равна нулю. При этом подмагничивание верхнего ярма отсутствует.

Если же верхнее и нижнее ярма ненасыщены, то переменный магнитный поток проходит через оба ярма. Возникает ЭДС в катушках W^I5 иW^II5, что приводит к подмагничиванию верхнего ярма.

При этом переменный магнитный поток вытесняется в среднее ярмо, ЭДС в катушках W^I5 иW^II5 увеличивается, что приводит к дальнейшему увеличению подмагничивания верхнего ярма, вплоть до его насыщения. Переменный магнитный поток полностью замыкается через среднее ярмо.

Плавное регулирование в пределах каждой ступени осуществляется магнитной коммутацией витков вторичной обмотки силового трансформатора и обеспечивает перекрытие напряжений ступени не менее 2В.

Если напряжение во вторичной цепи Т1 (рис. 8.1 ) меньше заданного, то на базу транзистора VТ1 поступает положительный потенциал смещения от выпрямителя на диодахVД30 …VД35. ТранзисторVТ1 будет находиться в закрытом состоянии. На базы транзисторовVТ2 иVТ3 поступает отрицательный потенциал от выпрямительного мостаVД24 …VД29, и они откроются.

В то же время транзистор VТ4 закрывается положительным потенциалом напряжения смещения (VД30 …VД35), цепи управления тиристоровVД21 иVД23, через которые питаются обмотки подмагничивания верхнего ярмаWу1 иWу2, отключаются.

Обмотки подмагничивания среднего ярма Wу3 иWу4 через открытый транзисторVТ3 подключаются к выпрямительному мостуVД24…VД29.

По мере того, как увеличивается ток в обмотках Wу3 иWу4 среднего ярма, увеличивается ЭДС, наводимая на обмотках переменного токаW^I5 иW^II5, питающих обмотки подмагничивания верхнего ярма. Следовательно, уменьшается ток в обмотках подмагничиванияWу1 иWу2 и магнитное сопротивление верхнего ярма, в результате чего переменный магнитный поток будет вытесняться из среднего ярма в верхнее. При этом будет увеличиваться ЭДС в обмоткахW3, расположенных в верхнем окне.

Так как обмотки W2 иW3 соединены последовательно согласно, то начнет увеличиваться выходное напряжение выпрямителя.

Когда напряжение на выходе выпрямителя станет больше заданного, на базу транзистора VТ1 через стабилитронVД1 поступит отрицательный сигнал и он откроется, а на базы транзисторовVТ2 иVТ3 поступит положительный сигнал с источника смещенияVД30 …VД35 (по цепиR14, переход база-эммитерVТ2,R16, переход база-эммитерVТ3, минусVД30 …VД35 ) и они закроются.

Транзистор VТ4 откроется отрицательным потенциалом, поступающим на его базу (по цепи минусVД24 …VД29, обмоткиWу3,Wу4,R18,R17,VД18, переход база-эммитерVТ4, плюсVД24 …VД29).

Когда VТ4 открыт, цепи управления тиристоровVД21 иVД23 подключаются под напряжение, и тиристоры открываются. При этом ЭДС обмотокW^I5 иW^II5 прикладывается через тиристорыVД21,VД23 к обмоткам подмагничивания верхнего ярмаWу1 иWу2.

В то же время при закрывании транзисторов VТ2 иVТ3 ток в обмоткахWу3 иWу4 подмагничивания среднего ярма начнет постепенно уменьшаться за счет ЭДС самоиндукции. Это вызовет уменьшение магнитного сопротивления среднего ярма и соответственно увеличение ЭДС в обмоткахW^I5,W^II5 и тока в обмоткахWу1 иWу2 подмагничивания верхнего ярма. В результате переменный магнитный поток в среднем ярме будет увеличиваться, а в верхнемуменьшаться. Соответственно будет уменьшаться и выходное напряжение выпрямителя до тех пор, пока оно не станет меньше заданного. При этом на базу транзистораVТ1 поступит положительный потенциал и он закроется, а транзисторыVТ2 иVТ3 откроются, получат питание обмоткиWу3 иWу4 подмагничивания среднего ярма. Напряжение на выходе выпрямителя начнет увеличиваться и т.д.

Таким образом, за счет поочередного включения обмоток подмагничивания ток в обмотках изменяется таким образом, чтобы поддержать заданное выходное напряжение выпрямителя.

Переключатель SAC1 ДИАПАЗОНЫ НАПРЯЖЕНИЯ служит для установки требуемого диапазона напряжения – это переключатель грубой регулировки. Он имеет блокировочные контакты для отключения выпрямителя в случае переключения ступеней регулирования под напряжением.

Переключатель SA1 ДИАПАЗОН НАПРЯЖЕНИЯ с набором резисторовR1,R2,R6,R7,R8 служит для обеспечения возможности плавного регулирования напряжения потенциометромR3 РЕГУЛИРОВКА НАПРЯЖЕНИЯ на всех диапазонах. ПереключателиSAC1 иSA1 устанавливаются в одинаковых положениях.

При включении нагрузки сигнал, снимаемый с потенциометра R3, суммируется с сигналом, пропорциональным сварочному току, который снимается с трансформатора тока ТА1, включенного во вторичную цепь силового трансформатора, и через выпрямительный мостVД10…VД13 подается на резисторR9 НАКЛОН ХАРАКТЕРИСТИК, который служит для регулировки наклона внешней характеристики выпрямителя под нагрузкой.

Таким образом, блок управления выпрямителя предназначен для обеспечения плавного регулирования внешних характеристик и стабилизации параметров режима сварки. Выпрямленное напряжение, снимаемое с диодного моста VД2…VД7, суммируется с напряжением, снимаемым с резистораR9, которое пропорционально току нагрузки выпрямителя, и через резисторR3, служащий для установки необходимой величины рабочего напряжения, подается на выход узла сравнения выходного напряжения с заданным. В качества источника опорного напряжения применен стабилитрон Д1.

Для защиты транзистора VТ3 от перенапряжения при его запирании и отключении обмотки управления Wу3 иWу4 и для обеспечения постоянного протекания тока через эти обмотки служит диодVД16. ДиодVД22 служит для создания условий протекания тока через обмоткиWу1 иWу2 при отключении тиристоровVД21,VД23.

Резистор R13 служит для защиты транзисторов от высокочастотной состовляющей тока при переходных процессах в обмотках управления, а конденсатор С2 – для сглаживания пульсаций сигнала, подаваемого на вход транзистораVТ1.

Дроссель L1 снижает скорость нарастания сварочного тока, уменьшая разбрызгивание металла при сварке, а также выполняет роль индуктивного фильтра, сглаживающего пульсации выпрямляемого сварочного тока.