Лабораторная работа №1

Наладка, диагностика и ремонт универсального тиристорного сварочного выпрямителя

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

1.1 Изучить особенности конструктивного исполнения и устройство универсального сварочного выпрямителя типа ВДУ для ручной и механизированной дуговой сварки.

1.2 Овладеть навыками технического обслуживания, ремонта и безопасной эксплуатации универсального сварочного выпрямителя типа ВДУ

1.3 Произвести пуск и настройку сварочного выпрямителя типа ВДУ на заданный режим сварки

2.ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ.

2.1 Универсальный сварочный выпрямитель типа ВДУ-506;

2.2. Балластный реостат типа РБ-301;

2.3. Измерительные приборы.

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

3.1. Структур­ная схемауниверсального тиристорного выпрямителя серии ВДУ

Однопостовые универсальные сварочные выпрямители, имеющие тиристорные блоки, благодаря которым осуществляют переключе­ния для работы с жесткими или падающими ВАХ, находят широкое применение в свароч­ном производстве. Тиристорные сварочные вы­прямители осуществляют функции и вы­прямления, и регулирования сварочного тока, и стабилизации режима ду­говой сварки. Они дают возможность дистанционного регулирования и программного управления процессами сварки. Создание тиристорных выпрямителей с блока­ми регулирования и управления на аналоговых и логических элементах с применением интег­ральных микросхем позволило повысить надеж­ность их работы и ремонтоспособность.

На рис. 1 представлена типовая структур­ная схема однопостового универсального сва­рочного тиристорного выпрямителя. Схема изображает замкнутую систему автоматичес­кого регулирования за счет введения обратных связей по току ОСТ и напряжению ОСН. Сердцем этой системы является блок СТВ (си­ловой тиристорный выпрямитель), питающий сварочную дугу постоянным током, но мозг ее — САР и СИФУ, которые командуют СТВ путем подачи на него управляющих импульсов. От них зависят сварочный ток, напряжение и фор­ма внешней ВАХ. С целью получения выпрям­ленного тока каждый тиристор в СТВ необхо­димо открыть на некоторый угол в поло­жительной полуволне синусоиды переменного тока. Для этого СИФУ формирует определен­ной формы (например, прямоугольной) сигна­лы и в нужное время импульсно их подает на управляющие электроды тиристоров.

СИФУ в основном состоит из трех устройств: элемента сравнения (ЭС), фазосдвигающего (ФУ) и выходного (ВУ) устройств. ЭС может быть транзистором, который сравнивает сигналы с блока задания БЗ и датчика обратной связи ДТ; разность их подается на ФУ, которое работает синхронно с напряжением питающей сети. ФУ суммирует поступающие на него сигналы и результаты подает на ВУ. ВУ со­стоит из схем формирования импульсов и усили­телей, которые необходимы для устойчивой работы тиристоров. Сформированные и уси­ленные в ВУ импульсы подаются на управляю­щие электроды тиристоров блока СТВ.

	Т– силовой трансформатор; СТВ– силовой тиристорный выпрямитель; ДТ– датчик тока; СД– сварочная дуга; САР– система автоматического регулирования; СИФУ– система импульсно-фазового управления; БЗ– блок задания; L – дроссель; КОСТ – обратная связь по току; КОCН – обратная связь по напряжению
Рис. 1. Типовая структурная схема тиристорного свароч­ного выпрямителя с универсальными внешними ВАХ

Рассмотрим работу ВУ, выполненного на интегральных микросхемах серии К511. На рис. 2 дана функциональная электрическая схема формирователя импульсов и усилителя одного канала ВУ из существующих шести данной системы фазового управления (ВДУ-505, ВДУ- 506, ВДУ-601). На рис. 2 также приведен шестифазный сварочный выпрямитель (с урав­нительным реактором Lyp), состоящий из транс­форматора Т1, СТВ, собранного на шести тиристорах VS1—VS6 и дросселя L.

Рис. 2. Функциональная электрическая схема канала выходного устройства СИФУ:

БП — блок питания; ФИ — формирователь импульсов; У — усилитель; СТВ — силовой тиристорный выпрямитель; Т1 — силовой трансформатор; Т2 — трансформатор БП; VS1—VS6 — тиристоры СТВ; VD1, VD2 — диоды БП; VT — транзистор У; D1, D2 — логические элементы ИС серии К511ЛА1; D3 — логический элемент ИС серии К511ЛИ1; Lyp — уравнительный реактор; L —дроссель

Для управления тиристором VS1, включенным в фазе А, используют два напря­жения:иUс, синхронизированные с фазамиСиВ соответственно, причемнаходится в противофазе с напряжением фазыВпитающей сети. НапряженияUсипоступают на диоды VD1 и VD2, которые пропускают напряжения положительной полярности. Положительные пульсирующие напряжения, сдвинутые между собой на угол 60°, поступают на входы х1 и х2 триггера, собранного на двух логических элементах D1 и D2 серии К511ЛА1. Пороговое напряжение срабатывания этих элементовU_ПОР= 8B. Поэтому сигнал на входе элемента, меньшийU_ПОР, соответствует логическому «0», больший — логической «1». В первый период времени (I) (рис. 3), когда оба напряжения (Uси) еще не достиглиU_ПОР, на входах триггера будет «0», на выходе будет «1» (табл. 1).

	Таблица 1. Работа триггера в канале формирования импульсов Периоды времени Значения сигналов Значения истинности для триггера И—НЕ x1 x2 x1 x2 y I Uс < UПОР < UПОР «0» «0» «1» II Uс > UПОР < UПОР «1» «0» «1» III Uс < UПОР > UПОР «0» «1» «0» IV Uс < UПОР < UПОР «0» «0» «1»
Рис. 3. Диаграмма работы одного канала ВУ

Во второй период времени (II) через 60° (точка А) напряжение UспревыситU_ПОР, но состоя­ние триггера при этом не изменится — на выхо­де остается «1». В третьем периоде времени (III), т. е. еще через 60° (точка В), напряжениеUсстанет меньшеU_ПОР, aдостигнетU_ПОРи триггер опрокинется; на его выходе появится «0». Это состояние триггера сохранится до четвертого периода времени (IV), когдаста­нет меньшеU_ПОР(точка С) и триггер опроки­нется вновь: на выходе его будет «1». И цикл повторяется. Таким образом, нулевой уровень на выходе триггера продолжается всего 60°.

Управляющие импульсы на выходе триггера (см. рис. 2) поступают на вход логического элемента D3 (К511ЛИ1), работающего в схеме согласующим усилителем. Усиленные импульсы поступают на транзисторный каскад VT, где они инвертируются (импульсы «нулевые» становят­ся «единичными»), дополнительно усиливаются и подаются на управляющий электрод тиристо­ра VS1, который сразу же открывается. При угле регулирования = 0, что соответствует рассматриваемому примеру (для случая, когда напряжение управления Uy = 0), будет макси­мальное значение выпрямленного напряжения (угол проводимости тиристора= 180°). С уве­личением Uу интервал нулевого сигнала на вы­ходе триггера смещается вправо, а выпрямлен­ное напряжение уменьшается. Продолжитель­ность открытия тиристора будет составлять 180° –.

Управление остальными тиристорами СТВ осуществляют другие пять каналов ФИ выход­ного устройства СИФУ, собранные по рассмот­ренной схеме и работающие аналогично ей. По этой схеме смонтированы СИФУ в сварочных выпрямителях ВДУ-505, ВДУ-506.

В структурной схеме уни­версального сварочного выпрямителя (см. рис. 1) датчиками тока (ДТ) могут быть измерительные шунты, магнит­ные усилители, трансформаторы тока и др. В качестве индуктивности L применяют дроссели с воз­душным зазором, снабженные обмотками уп­равления и диодами; основную рабочую обмот­ку включают последовательно в сварочную цепь, а две другие — через диоды подключают к зажиму выпрямителя со знаком минус. Эти дроссели обеспечивают автоматическое изме­нение индуктивности при сварке, их применяют в сварочных выпрямителях ВДУ-505, ВДУ-506.