Материал: Модуляторы тока для импульсно-дуговой сварки. Зайцев А.И., Чуриков И.А
|
|
|
U XX |
|
RЭin 1 K 1 |
K 1H K 2 ICB |
|
|
L1 |
|
|
1 K |
|
1H K |
2 Ki |
n |
|
|||||||||||
U CO n |
|
|
|
C |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4-44) |
||
|
|
|
|
|
|
1 K 1H K 2 KI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
U XX |
1 |
|
K 2 |
|
K 1H K 2 Ki |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 K |
1 K |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В установившемся режиме (n |
|
) начальное напряжение конден- |
||||||||||||||||||||||||||
сатора на втором этапе определяется выражением |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
U XX R |
d RЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
1 K |
|
|
|
K |
|
K |
|
I |
|
|
L1 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1H |
2 |
CB |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
RЭ |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|||||||||
|
|
|
U CO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
(4-45) |
|||||||||
|
|
|
|
1 |
K 1H K |
2 Ki |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Из выражения (4-45) видно, что при постоянстве параметров схемы принудительной коммутации, амплитуда напряжения на конденсаторе в квазиустановившемся режиме, а, следовательно, и отключающая способность схемы принудительной коммутации являются функциями параметров UXX, RЭ, R , которые служат для настройки режимов сварки и д, которое может при нормальном процессе скачкообразно меняться от некоторого значения, определяемого видом, режимом сварки, материалом электрода и тому подобным до нуля. Поэтому является необходимым исследование изменения амплитуды напряжения на конденсаторе и отключающей способности схемы принудительной коммутации во всем реальном диапазоне регулирования режима сварки.
4.1.3. Исследование работы схемы принудительной коммутации при регулировании режима сварки
Все источники питания для сварки с крутопадающей внешней характеристикой имеют регулировку тока либо за счет изменения напряжения холостого хода, либо за счет изменения сопротивления сварочной цепи. Причем в последнем случае это может быть как омическое сопротивление балластного реостата, так и эквивалентное сопротивление источника питания. Поэтому важно знать, как будет изменяться отключающая способность тиристорного ключа при регулировании этих параметров.
83
В соответствии с выражениями, полученными выше, был проведен анализ отключающей способности тиристорного ключа в реальном диапазоне изменения параметров.
На рис. 4-3, 4-4 заштрихованы области, в которых находится значение времени tВ, предоставляемого схемой для выключения силового тиристора при регулировании сопротивлений RЭ и R
и различных сочетаний остальных параметров, в случае питания от многопостового источника через балластное сопротивление в режиме короткого замыкания (рис. 4-3) и в режиме горения дуги (рис. 4-4). На рис. 4-5, 4-6 заштрихованы области соответственно при горении дуги и коротком замыкании, в которых находится время tв при регулировании режима при помощи сопротивления Rб и напряжения холостого хода источника при номинальном сопротивлении Rэ = 0,123 Ом и различных сочетаниях остальных параметров, которые выражены в относительных единицах. При этом остальные параметры выражаются как:
|
p |
2 |
; |
Q |
Q1 |
; R |
|
R2 |
; |
R |
R |
; R |
|
RЭ |
2 |
|
|
2 |
|
|
Э |
|
|||||||
R |
|
|
1 |
RЭН |
|
RЭН |
|
|
RЭН |
|
RЭН |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ЭH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
84
Анализ областей значений tВ показывает, что при регулировании режима сварки путем изменения омического или эквивалентного сопротивления источника RЭ и сопротивления Rб время tВ может значительно уменьшаться с уменьшением сварочного тока, когда Rэ максимально, а Rб - минимально, и для определенного типа тиристоров оказаться недостаточным для выключения. Однако следует отметить, что такой режим не явояется рабочим, Кроме того, если даже при таком сочетании сопротивлений RЭ и Rб силовой тиристор не будет выключаться, то это не представляет опасности ни для источника, ни для изделия, так как сварочный ток составляет 1/16 от его номинального значения.
Для расчета параметров схемы принудительной коммутации, обеспечивающей выключение силового тиристора при любом сочетании сопротивлений RЭ и Rб, необходимо иметь зависимость tв= (I) из справочных данных или определенную экспериментально для данного класса тиристоров, которая будет являться нижней границей области допустимых значений tВ на рис. 4-3, 4-4.
При регулировании режима сварки путем изменения напряжения холостого хода источника и сопротивления Rб значение времени tВ всегда остается выше паспортного, по которому выбираются параметры схемы принудительной коммутации. Поэтому при этом способе регулирования режима сварки нет необходимо-
85
сти в проверке отключающей способности схемы принудительной коммутации при измененмм напряжения холостого хода ниже номинального.
Сравнения областей значений tВ на рис. 4-3, 4-4 показывает, что в области рабочих режимов ( Rэ
) tВ выше при горении дуги, поэтому расчет параметров схемы принудительной коммутации нужно производить для режима короткого замыкания.
При изменении сопротивления Rб от минимального значения до максимального напряжение на коммутирующем конденсаторе также увеличивается. И если при Rэ >Rэн установившееся амплитудное значение напряжения на конденсаторе представляет интерес только с точки зрения обеспечения отключающей способности, то при Rэ=Rэн это напряжение не должно
86
превышать допустимое для данного класса тиристоров. На рис. 4- 7, 4-8, 4-9 построены области напряжений на коммутирующем конденсаторе в режиме нагрузки (Rэ =1) в установившемся режиме для крайних значений Rб.
Анализ областей значений показывает, что с уменьшением активного сопротивления зарядного контура, увеличением его волнового сопротивления и увеличением добротности коммутирующего контура раскачка напряжения на коммутирующем конденсаторе увеличивается. Можно выделить области значений параметров, в которых раскачка минимальна:
Q1=5; |
R2=0,05-0,2 |
2=1,2-4,2 |
2=1,2 |
R2=0,05-0,2 |
Q1=5-15 . |
4.2. Модулятор для работы с источником, обладающим жесткой внешней характеристикой
Поскольку напряжение на коммутирующем конденсаторе, достигнутое в режиме холостого хода, является начальным для первого цикла отключения тока нагрузки, необходимо получить выражение для определения этого напряжения.
4.2.1. Режим холостого хода
На втором этапе работы процессы в коммутирующем контуре описываются выражениями (3-28) - (3-30). Напряжение в конце второго этапа, являющееся начальным для третьего этапа, определяется выражением (3-33).
Для третьего этапа расчетная схема представлена на рис. 4-10.
87