ЭСО / Ремонт и наладка сварочных выпрямителей ВДУ2

4. Ремонт и наладка сварочных выпрямителей ВДУ

Универсальные сварочные выпрямители на­шли широкое применение в ручной, механизи­рованной и автоматической сварке открытой дугой, в углекислом газе и под флюсом. Они состоят из силовых понижающих трансформа­торов с нормальным магнитным рассеянием, тиристорных выпрямителей блоков и систем управления (табл. 13).

Сварочный выпрямитель, поступивший в текущий ремонт, отключают от сети и разме­щают на ремонтной площадке. Затем выпол­няют работы технического обслуживания: очищают от пыли и грязи; продувают сухим сжатым воздухом и протирают снаружи и внут­ри чистой мягкой ветошью; осматривают с целью выявления механических повреждений и других дефектов; проверяют электрические кон­такты и соединения на клеммниках; измеряют сопротивление изоляции токоведущих частей (допускается не ниже 5 МОм); проверяют конденсаторы фильтра защиты от радиопомех; заменяют смазку ЦИАТИМ-201 в подшипниках электродвигателя вентилятора; очищают и ос­матривают контактные поверхности автомати­ческого выключателя, магнитного пускателя и переключателя диапазона. В процессе осмот­ра обнаруженные дефекты устраняют.

Текущий ремонт силового трансформатора сварочного выпрямителя проводят согласно п. 4.2.

Проверяют исправность измерительных при­боров, защитных RС-цепей, автоматических выключателей и пускателей.

При осмотре автоматического выключателя все доступные места очищают от копоти и грязи чистой тряпкой, увлажненной бензином. Очищают пластины дугогасительной камеры от копоти и брызг металла. Проверяют провалы контактов на толщину их металлокерами­ческого слоя; если она окажется менее 0,5 мм, выключатель заменяют. Контакты очищают хлопчатобумажной салфеткой, смоченной в бен­зине. Измеряют сопротивление изоляции, кото­рое должно быть не ниже 1 МОм.

Электрическую прочность изоляции испыты­вают напряжением 1000 В в течение 1 мин, при этом не должно произойти пробоя и перекры­тия скользящим разрядом. При испытании напряжение поднимают плавно от 0 до 1000 В, выдерживают 1 мин и плавно снижают до 0. Силу тока уставки расцепителей автомати­ческих выключателей не регулируют. После калибровки расцепителей на заводе-изготовителе их крышки опечатывают. С целью выявле­ния пригодности выключателя к эксплуата­ции проверяют соответствие уставок-расцепителей паспортным данным. При проверке электромагнитных расцепителей автоматичес­кий выключатель вручную включают, присое­динив к одному из полюсов нагрузочный рео­стат (например, РБ-301).

Реостатом, включенным последовательно с катушкой проверяемого электромагнитного эле­мента, и амперметром устанавливают такую силу испытательного тока (на 30 % ниже силы тока уставки), при которой выключатель не отключается. Затем силу испытательного тока повышают до отключения выключателя, при этом сила тока срабатывания не должна превы­шать номинальную силу тока уставок более чем на 30 %. После отключения автомати­ческого выключателя силу испытательного тока снижают до нуля и в указанном порядке проверяют электромагнитные элементы других полюсов. Если автоматический выключатель соответствует заводской калибровке, то он го­ден к эксплуатации.

Пускатель, установленный в сварочном вы­прямителе, осматривают, очищают от пыли и грязи. Проверяют работу втягивающих кату­шек пускателя: они должны надежно работать при напряжении не выше 85 % номинального и выключаться при снижении напряжения до 35—40 % номинального. Измеряют сопротив­ление изоляции пускателя мегаомметром напряжением 500 В, оно должно быть не ниже 1 МОм. Если вал пускателя вращается с зае­даниями, его снимают, промывают бензином, зачищают, смазывают техническим вазелином и вновь устанавливают. Измеряют зазор между средними выступами якоря и магнитопроводом пускателя, он должен быть 0,15—0,20 мм.

Проводят наладку тепловых реле КSТ, встроенных в магнитный пускатель и пред­назначенных для защиты трансформатора от длительных перегрузок. Проверяют состояние нагревательных элементов и биметаллических пластин. Термоэлемент заменяют новым, если выгорел или деформировался термобиметалл, оборвались жгуты проводов в местах приварки. Измеряют сопротивление изоляции между вхо­дом и выходом каждого полюса при разомк­нутых контактах, оно должно быть не менее 10 МОм. Испытывают электрическую проч­ность изоляции напряжением 2500 В в течение 1 мин. Проверяют время срабатывания реле при I = 1,21 I_Н, которое не должно превышать 20 мин. При необходимости подтягивают крепления автоматического выключателя, пус­кателя, тиристоров и дросселей. Проверяют исправность разъемных и паяных соединений.

Текущий ремонт сварочного выпрямителя выполняют без разборки. В случае необхо­димости его разбирают в такой последова­тельности: снимают переднюю и заднюю решет­ки с жалюзи; снимают рымболты, вывинтив винты, отделяют крышку и боковые листы кожуха; отвернув винты, снимают вилки разъе­мов и извлекают блок управления; демонти­руют двигатель вентилятора с крыльчаткой; снимают блоки аппаратуры защиты и ошиновку выпрямителя; отделяют сглаживающий дрос­сель, уравнительный реактор, трансформатор, автоматический выключатель, пускатель и пере­ключатель диапазона. Сборку ведут в обратной последовательности.

Вопросы наладки рассмотрим на примере выпрямителя ВДУ-505.

Сварочный выпрямитель типа ВДУ-505 (рис. 39) состоит из трехфазного силового транс­форматора стержневого типа Т1М, силового блока тиристоров СТВ, собранного по шести­фазной схеме с уравнительным реактором L1, из дросселя сварочной цепи L2, сетевого авто­матического выключателя QF1М, блока защиты от помех радиоприему А5, вентилятора М1А, блока питания А1, блока СИФУ А2, блока формирователя напряжений управления (U_у) А3, блока обратной связи по току А4 с шунтом RS пульта управления А6.

Наладку начинают с уравнительного реак­тора L1 и дросселя L2, измерения активных сопротивлений (должны соответствовать пас­портным) и проверки правильности их под­ключений согласно электрической схеме. За­тем тщательно осматривают блок СТВ, контро­лируя «прозвонкой» правильность его соедине­ния. Проверяют коммутацию контрольных гнезд.

Сварочный выпрямитель подключают к сети, выполняя последовательно ряд работ: заземля­ют корпус и один из выходных зажимов вторичной цепи («плюс» или «минус»), к кото­рому будут подсоединять обратный провод (от изделия); еще раз проверяют состояние пре­дохранителей, приборов, сигнальной лампы, контактов электрических проводов, паек; конт­ролируют соответствие напряжений сети и вы­прямителя, указанного на заводской табличке; устанавливают рукоятку автоматического вы­ключателя выпрямителя в выключенное поло­жение; подключают выпрямитель к сети прово­дом сечением не менее 10 мм² через трехполюс­ный рубильник с предохранителями или авто­матический выключатель.

Переключатель S4 устанавливают в положе­ние, соответствующее падающим внешним ВАХ (на пульте управления все обозначения указаны в виде символов; расшифровка символов, применяемых в сварочном оборудовании, при­ведена в приложении). Включают трехполюс­ный рубильник и автоматический выключатель сварочного выпрямителя. Пусковой кнопкой включают выпрямитель, при этом воздух дол­жен засасываться вентилятором внутрь со сто­роны лицевой панели; если этого не происхо­дит, необходимо изменить направление его вращения (поменять местами две фазы электро­двигателя вентилятора).

Переключатель сварочного тока S3 на пуль­те управления переводят в положение «вклю­чено». На холостом ходу проверяют правиль­ность чередования фаз сети и правильность ее подключения к СТВ. Эту проверку осуществляют осциллографом непосредственно на входе блока А2 в контрольных гнездах: 1 (фаза U_C ), 2 (фаза ), 3 (фаза U_A), 4 (фаза ), 5 (фаза U_B), 6 (фаза ). Чередование напря­жений фаз должно соответствовать рис. 40.

Проверяют наличие и параметры управ­ляющих импульсов на управляющих электро­дах тиристоров VS1М— VS6М используя конт­рольные гнезда блока А2 (15—20) или непо­средственно на управляющих электродах си­лового блока. Импульсы должны быть сдвинуты между собой на 60°, форма и параметры их должны соответствовать паспортным. Формы импульсов указаны на функциональной схеме (см. рис. 39) у каждого контрольного гнезда. Идентичность амплитуд импульсов всех шести каналов управления характеризует нормаль­ную работу формирователя импульсов.

Рис. 39. Функциональная схема сварочного выпрямителя типа ВДУ-505:

QF1М — автоматический выключатель 4Е-2053-10; К2М — магнитный пус­катель ПМА-4200; К2F — магнитный пускатель ПМА-3202; Т1М — сило­вой трансформатор ТВГ-500-5; Л1 – уравнительный реактор УР-500-1; СТВ — силовой тиристорный выпрямитель VS1М — VS6М; L2— дроссель ДС-500-4; RS — шунт ШС-75-500-0,5; РА— амперметр 0—1000 А; РV — вольтметр 0—100 В; М1А — вентилятор; U — выпрямитель КЦ-402 и защитные RС-цепи; A1— блок питания; А2 — блок СИФУ; АЗ — блок формирования напряжения управления; А4 — блок обратных связей по току; А5 — блок защиты от радиопомех; А6 — пульт управления

Рис. 40. Диаграмма чередования фаз напряжений

Проверяют правильность чередования и фазировку управляющих импульсов. Обычно фазировку осуществляют по анодному напряже­нию, проводят калибровку развертки осцил­лографа синусоидальным напряжением. Для этого на вход осциллографа подают фазное анодное напряжение: например, фазу А (об­мотка IIIА), подключая начало обмотки (анод тиристора VS1М) на вход У, а конец обмотки (общая точка обмоток трансформатора) на зажим «корпус» осциллографа.

Выбирают удобный масштаб (число граду­сов на 1 см развертки), для этого положи­тельная полуволна синусоиды U_A должна занять почти весь экран (корпус осциллографа должен быть заземлен). Проверяют значение начального угла регулирования ₀ (при U_у = 0) по отношению к синусоиде анодного напряже­ния U_А для тиристора VS1М. На экране осцил­лографа отмечают точку перехода напряжения U_А через нуль в положительную область. Затем на вход осциллографа подают управ­ляющие импульсы тиристора VS1М непосред­ственно с управляющего электрода. Импульсы должны располагаться под положительной по­луволной синусоиды U_А . Схема обеспечивает изменение угла включения тиристоров от 0 до 180° при регулировании управляющего напря­жения (U_у) от 2,4 до 11,6 В.

На вход осциллографа поочередно подают управляющие импульсы остальных тиристоров в строгой последовательности их работы (VS1М, VS6М, VS2М, VS4М, VS3М, VS5М) в соответствии с диаграммой напряжений, приведенной на рис. 40. Импульсы должны следовать друг за другом со сдвигом на 60°. Распределение тиристоров по фазам выпрями­теля и соответствующие им каналы управле­ния приведены в табл. 14. Напряжение хо­лостого хода на выходе выпрямителя должно составлять в зоне рабочих режимов 65—78 В.

Таблица 14. Распределение тиристоров по фазам выпрямителя

Фаза силового трансфор­матора	А		B		C
Силовые тиристоры	VS1М	VS6М	VS2М	VS4М	VS3М	VS5М
Фазы обмоток транс­форматора синхрони­зации	С	А	А	B	B	C
Пороговый элемент (триггер)	D1.1 D1.2	D1.3 D1.4	D2.1 D2.2	D2.3 D2.4	D3.1 D3.2	D3.3 D3.4
Согласующий усили­тель	D4.1	D4.2	D5.1	D5.2	D6.1	D6.2
Оконечный усилитель	VЕ4	VЕ5	VЕ6	VЕ7	VЕ8	VЕ9

Проверяют сварочный выпрямитель при рабо­те на нагрузку. Предварительно (при разомк­нутой цепи нагрузки) производят трехкратные кратковременные включения и отключения вы­прямителя с целью проверок элементов защиты от перенапряжения и исправности тиристоров VS1М—VS6М. Выключив выпрямитель, к вы­ходным зажимам подключают активную на­грузку, например, балластный реостат РБ-301.

Пусковой кнопкой включают выпрямитель и переводят переключатель S3 в положение «включено». С помощью балластного реостата нагружают выпрямитель на промежуточный режим (U = 30 В; I = 300 А); подстроечный резистор R20 (блок А3) должен быть в среднем положении. Затем, вращая резистор R7 (блок А4) по часовой стрелке (напряжение задания контролируют в гнездах 5 и 2 блока А3), плавно изменяют напряжение и силу тока от значений, близких к нулевому до максимального. При отсутствии плавного регулирования следует повторно проверить блок А2 (СИФУ).

Наклон внешней ВАХ определяет работа блока А4 обратной связи по току. Движок переменного резистора R38 блока А3 установить в среднее положение и балластным реостатом нагрузить выпрямитель до U_Н = 24В, I_Н = 100 А. Затем, увеличивая балластным реостатом силу тока нагрузки, убеждаемся, что внешняя ВАХ имеет крутой наклон (сила тока короткого замыкания 360—480 А). При отсутствии такого наклона необходимо проверить цепь обратной связи по току, полярность подключения блока А4 к шунту RS.

Если и после этого не удается получить крутопадающую внешнюю ВАХ, то необходимо проверить коэффициент усиления операцион­ного усилителя D1 (микросхема К553 УД2), находящегося в блоке А4. Он равен 32. При изменении силы тока нагрузки от 0 до 500 А напряжение на шунте составляет 0 – 75 мВ, а напряжение на выходе блока А4 (контрольные гнезда 2 и 8 блока А3) 0 – 2,4 В. Это напряже­ние поступает на вход блока А3, предназна­ченного для преобразования напряжения зада­ния, подаваемого с пульта управления (блок А6) и напряжения обратной связи в напряжение управления U_У, определяющее угол регули­рования .

Для снятия жестких внешних ВАХ переклю­чатель S4 переводят в положение, соответст­вующее жестким характеристикам. Пусковой кнопкой включают выпрямитель. Переключа­тель S3 ставят в положение «включено». На­пряжения холостого хода выпрямителя на жестких и падающих внешних ВАХ должны быть примерно равными. Перед снятием харак­теристик движок подстроечного резистора R30 (блока А3) ставят в среднее положение. Выпрямитель нагружают и с помощью резисто­ра R6 устанавливают номинальный режим (U = 50 В; I = 500 А), используя подстроечный резистор R30. Напряжение обратной связи конт­ролируют на гнездах 2 и 9 блока А3.

Блоки СИФУ (A2), формирователя напря­жения управления (А3), обратной связи по току (А4) смонтированы на печатных платах. В них в процессе наладки могут быть обнаружены дефекты, а также неисправности интегральных микросхем. Печатные платы — сложные и до­рогостоящие изделия, поэтому их ремонт в некоторых случаях экономически целесообра­зен. Рассмотрим некоторые дефекты в печатных платах, поддающихся ремонту в условиях цеха сварочного производства.

Наиболее часто встречаются печатные платы с отслоившимися проводниками. Если длина отслоившегося участка не превышает половины длины проводника, то ремонтируют его путем нанесения клея БФ-2 или БФ-4 под проводник кисточкой или специальной лопаточкой. При разрывах или глубоких царапинах на прово­дящем слое целостность проводника восстанав­ливают отрезками фольги. Для этого на место разрыва накладывают облуженную медную фольгу и паяют малогабаритным ручным па­яльником мощностью до 10 Вт (36 В) с исполь­зованием лупы или бинокулярного микроскопа МБС-2.

Технология пайки обычная: печатный про­водник зачищают скальпелем, наносят кисточ­кой спиртоканифольный флюс и обслуживают его на длине 2,5—3,0 мм. Перемычку из фольги также предварительно зачищают, флюсуют и облуживают. Перемычку облуженной стороной накладывают на печатный проводник в месте его разрыва так, чтобы длина нахлестки была 1,5—2,0 мм. Затем перемычку припаивают, а место ремонта зачищают с помощью кисточки и спиртобензиновой смеси, после чего сушат в течение 30—40 мин. Отремонтированное место покрывают клеем.

Восстановление пайкой целостности печат­ных проводников не всегда допустимо, особенно при ремонте многослойных печатных плат, которые весьма чувствительны к перегреву. В этом случае печатную плату заменяют. Новую печатную плату подвергают визуальному конт­ролю с целью выявления пор, трещин, отслое­ний и других дефектов с помощью лупы с увеличением Х7 или микроскопа.

Интегральную микросхему при выходе ее из строя заменяют. Демонтаж интегральной мик­росхемы с печатной платы вызывает определен­ные трудности. Во-первых; недопустим пере­грев самой печатной платы. Во-вторых, время воздействия температуры 250 °С (температура плавления припоя) одновременно на все выводы ИС не должно превышать 3 с на рас­стоянии не менее 1 мм от корпуса. И, в-третьих, интервал между двумя повторными пайками одной микросхемы не должен быть менее 5 мин.

При работе обычным паяльником сущест­вуют трудности в распайке микросхемы, особен­но при наличии большого количества выводов. Поэтому для одновременной пайки или распай­ки всех выводов микросхемы используют паяль­ники со специальными насадками. Такие насад­ки изготовляют для различных конструкций микросхем. На рис. 41 показана насадка к па­яльнику для пайки одновременно всех 14 выво­дов ИС серии К155. Насадки изготовляют из меди и крепят к наконечнику паяльника под тре­буемым углом. Необходимо отметить, что суще­ствуют микросхемы, в которых паспортом пред­усмотрена обязательная очередность распайки выводов, и применение групповых паяльников в этих случаях исключается.

Работу устройства предварительной наст­ройки режима проверяют переводом тумблера S5 (на лицевой панели) в положение, соот­ветствующее жестким внешним ВАХ с ограни­ченным напряжением холостого хода. Напряжение холостого хода при этом должно умень­шиться.

Проверенный на работоспособность свароч­ный выпрямитель подвергают настройке, для чего переключатель S4 ставят в положение, соответствующее падающим внешним ВАХ. После работы выпрямителя на холостом ходу в течение 5 мин его нагружают на активную нагрузку. Движок разистора R6 на пульте уп­равления устанавливают на деление 8. При этом на выходе выпрямителя должно быть U_Н = 46 В, I_Н = 500 А. Если выпрямитель не обеспечивает этих значений, то их устанавливают подстроечным резистором R20 блока А3. При этом режиме сила тока короткого замыкания должна состав­лять 700—750 А. Силу тока короткого замыка­ния подстраивают резистором R38 блока А3. Переключатель S4 переводят в положение, соответствующее жестким внешним ВАХ. На­гружают выпрямитель на активную нагрузку и устанавливают резистором R6, используя подcтроечный резистор R30 (блока А3), но­минальный режим U_Н = 50 В; I_Н = 500 А.

Далее сварочный выпрямитель готовят для испытаний под нагрузкой в технологическом режиме. К заземленной клемме выпрямителя (например, «минусовой») с помощью наконеч­ника и зажимной гайки подключают сварочный кабель (обратный привод) от изделия. Наконеч­ник второго сварочного кабеля подсоединяют ко второй клемме (например, «плюсовой»). Се­чение сварочных кабелей должно быть 95 мм². Проверяют заземление стола сварщика. Пере­ключатель S4 устанавливают на падающую характеристику. Подсоединяют пульт управле­ния к разъему Х5.

Включением рубильника подают напряже­ние на выпрямитель. Рукоятку автоматического выключателя QF1М устанавливают во вклю­ченное состояние. При этом загорается сиг­нальная лампа НL на лицевой панели блока управления. Нажатием на кнопку S2Q произво­дят пуск выпрямителя, включается вентилятор. Рукоятку резистора R6 пульта управления устанавливают в нулевое положение. Пере­ключателем S3 включают выпрямитель под нагрузку. Необходимую силу сварочного тока устанавливают резистором R6. Электродами для постоянного тока выполняют наплавку ва­ликов на стальные пластины согласно табл. 11. Проверяют работу сварочного выпрямителя на всех диапазонах регулирования в соответствии с табл. 13, сначала на падающих характеристи­ках ручной сваркой, затем на жестких — автоматической.

При легком возбуждении сварочной дуги, устойчивом ее горении, хорошем формирова­нии наплавленных валиков, незначительном разбрызгивании металла при сварке на жестких и падающих характеристиках с выполнением указанных в табл. 13 пределах регулирования и отсутствии перегревов в узлах и элементах оборудования сварочный выпрямитель может быть передан в эксплуатацию.