Лекція 10 Джерела плазмової дуги деяких промислових установок
Вимоги, що ставляться до джерел живлення дуги
Джерело живлення дуги вибирають залежно від схеми плазмового напилювання. Найбільш поширені такі схеми: однодугові;
Рис. 10.1. Схема плазмового напилювання
двохструменеві; з трифазним плазмотроном; двоструменевим плазмотроном; з анодом, що обертається (рис 10.1).
Тому джерела живлення можуть бути як постійного так і змінного струму. Так в схемі (рис. 10.1, в) наведено трифазний плазмотрон. Однак найбільш поширеними є схеми, побудовані на постійному струмі. Постійний струм можуть давати як генератори постійного струму, так і випрямлячі. Однак генератори мають цілий ряд недоліків і найбільший з них той, що їхній ККД не перевищує 64 %.
Випрямлячі, що мають більший ККД (~ 80 %), простіші конструктивно і надійніші в експлуатації. Тому вони найчастіше використовуються в плазмових установках. Основною перевагою, джерел живлення (ДЖ) є наявність у них крутопадаючої ВАХ.
10.2. Схема і принцип роботи ДЖ універсальної плазмової установки (УПУ)
Для прикладу розглянемо електричну схему джерела живлення металізаційного ДПМ (рис. 10.2), який використовується на установках УПУ.
Рис. 10.2. Електрична схема ДПМ 160/600 (а); схема ланцюгів управління (б)
Основні характеристики ДПМ 160/600 такі: номінальний робочий струм 600 А, максимальне напруження холостого ходу — 160 В, межа регулювання робочого напруження 40 — 70 В, межі регулювання робочого струму 200 — 600 А, номінальна споживана потужність 45 кВА, ККД — 0.73, маса 915 кг. Трансформатор Т (рис. 10.2) підмикається до мережі через силовий контактор КС. Первинна обмотка трансформатора W, секціонована. Це дає можливість ступінчасто встановлювати необхідні значення напруження холостого ходу, наприклад, у разі застосування різних плазмоутворюючих газів.
На рис. 10.3,а наведені крутопадаючі вольт-амперні характеристики для всіх трьох рівнів. Напруження з вторинної обмотки подається на діодний випрямний блок V, зібраний по трифазною мостовою схемою з кремнієвих вентилів, що водоохолоджуються, ВВ — 500. У вікнах магнітопроводу розташований пересувний шунт. Для переміщення шунта передбачений механізм з електроприводом постійного струму (рис 10.2, б).
Рис. 10.3. Вольт-амперні характеристики ДПН 160/600 (а) і його регулювальна крива (б)
Двигун шунта, як і інші ланцюги управління, живиться джерелом від окремої схеми напруженням 220 В. Якір двигуна шунта – ЯДШ і його обмотка збудження — ОЗДШ підімкнені до понижувального трансформатора Т1 через однофазний випрямляч. Напрям руху, шунта (реверс) встановлюється тумблерами П2 і П2В (виносний). У схемі передбачені кінцеві вимикачі ВК-1 і ВК-2. Управління джерелом здійснюється кнопками через проміжне реле РП.
Зовнішні ВАХ джерела (суцільні лінії) у поєднанні зі статичними ВАХ дуги (пунктирні лінії) відповідно для робочих напружень Uд — 70, 50 і 30 В і струмів дуги Ід 240 — 675, 310 — 780 і 410 — 900 А. Регулювальна характеристика у вигляді якісної залежності показана на рис. 10.4 (Хт- індуктивний опір трансформатора). Основною перевагою ИПН-160/600 є простота конструкції, надійність, довговічність, невисока вартість. При експлуатації легко піддається настройці і ремонту. Недоліком джерела є відсутность системи автоматичного регулювання заданих параметрів режиму горіння дуги.
10.3. Джерело живлення дуги ВПН 630
У ньому застосовується тиристорний випрямляч з крутопадаючим ВАХ (рис.10.4).
Рис. 10.4 Зовнішня вольт-амперна характеристика джерела живлення дуги ВПН — 630
Пунктирами
позначена ВАХ
дуги при
Принципова електрична схема джерела живлення дуги ВПН — 630 (максимальний струм 630 А) наведена на рис 10.5.
В установці застосовують тиристорний випрямляч (рис. 10.5) з крутопадаючими вольт-амперними характеристиками. Силовий трансформатор Т1 стержневого типу. Первинна W1 і вторична W2 обмотки дискові. При паралельному з'єднанні вторичних обмоток (I рівень) джерело прилаштовано на максимальні струми навантаження (630 А). При послідовному з'єднанні W2 реалізовується II рівень, розрахований на невеликі струми (З15 А). З трансформатора Т1 подається напруження на силовий тиристорний блок випрямлення VS. Плюсовий вивід випрямляча через шунт Ш і опір RS подається на анодний вузол плазмового розпилювача. З шунта знімається сигнал зворотного зв'язку: по струму, з опору – по напруженню.
Мінусовий вивід з VS через згладжуючий дросель L1 осцилятора послідовного вмикання ОС, подається на стержневий електрод плазмового розпилювача. Регулювання і стабілізація струму дуги здійснюється схемою управління (на рис. 10.5 не показана), що містить формувач імпульсів, блок регулювання і релейний блок.
Р
ис.
10.5. Принципова схема джерела живлення
дуги ВПН-630