Материал: Модуляторы тока для импульсно-дуговой сварки. Зайцев А.И., Чуриков И.А

Процессы в зарядном и перезарядном контурах описываются следующими уравнениями, представленными в операторной форме.

Решением этих уравнений будут выражения

При переходе к оригиналу имеем

В выражениях (4-50), (4-51)

88

Третий этап заканчивается в момент времени, когда i4(t)=0. В этот момент в зарядной цепи скачком появляется напряжение конденсатора и начинается четвертый этап, в течение которого зарядный дроссель L3 отдает свою энергию конденсатору.

При условии i4(t)=0 решить уравнение (4-51) в общем виде невозможно, так как оно трансцендентно относительно искомой величины t. Поэтому длительность третьего этапа обозначим r3 и в дальнейшем будем оперировать этим выражением.

Напряжение на конденсаторе С и ток в дросселе L3 в конце третьего этапа является начальным для четвертого этапа. Ток в конце третьего этапа определяется выражением

На четвертом этапе процесс в зарядном контуре описывается следующим выражением, пред-

ставленным в операторной форме

Решением этого уравнения будет выражение

89

При переходе к оригиналу имеем:

На четвертом этапе напряжение конденсатора определяется следующим выражением

Напряжение на конденсаторе в конце четвертого этапа определится при подстановке (4-60) в (4-59)

Выражение (4-61) справедливо и для режима нагрузки, но при этом начальное напряжение конденсатора на четвертом этапе будет определяться следующим выражением

90

где, в свою очередь, t3 должно определиться из выражения (4-51). Решить уравнение (4-61) для установившегося значения напряжения на конденсаторе в режиме холостого хода и нагрузки не представляется возможным, так как выражение (4-51), из которого должна определиться продолжительность третьего этапа,

является трансцендентной относительно нее.

4.2.2. Исследование электромагнитных процессов.

Исследования проведены в реальном диапазоне параметров

элементов схемы по выражениям, полученным выше.

На рис. 4-11, 4-12 приведены кривые квазиустановившегося значения начального напряжения на коммутирующем конденсаторе в режиме холостого хода. Напряжение на конденсаторе мало зависит от общей величины индуктивности зарядного дросселя L3, но с увеличением ее при сохранении соотношения K между индуктивностью перезарядной части дросселя и индуктивностью всего дросселя, напряжение несколько снижается. Это можно объяснить тем, что при большей величине L3 нарастание тока через верхнюю часть дросселя происходит медленнее, и к началу четвертого этапа конденсатор успевает в большей мере перезарядиться, а ток в дросселе будет иметь меньшую величину и добавка энергии от источника будет меньше. Увеличение активного

91

сопротивления зарядного контура смещает все кривые в сторону меньших напряжений.

Напряжение на конденсаторе сильно зависит от коэффициента K, определяющего соотношение между индуктивностью нижней части и всего дросселя L3. При помощи этого соотношения можно в широких пределах изменять напряжение на конденсаторе в установившемся режиме холостого хода, которое является начальным для первого цикла коммутации в режиме нагрузки.

Действие диода VD3, ограничивающего возрастание напряжения на конденсаторе, проявляется до значения коэффициента К, лежащего в пределах 4<K<5. При дальнейшем увеличении К диод не проводит ток. Это объясняется тем, что ток в зарядном контуре возрастает по экспоненциальному закону более круто,

чем синусоидальный ток в перезарядном контуре, и поэтому они не имеют общей точки. Э.д.с. самоиндукции в нижней части дросселя превышает начальное напряжение конденсатора, что препятствует протеканию тока через диод VD3.

На рис. 4-13, 4-14 представлены кривые напряжения на конденсаторе в функции тока нагрузки. С увеличением нагрузки напряжение на конденсаторе возрастает за счет энергии, получаемой от дросселя L1. С увеличением коэффициента К

раскачка напряжения уменьшается. Уменьшение возрастания напряжения происходит также и при увеличении сопротивления за-

92