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

фии микроструктуры металла шва х310 при сварке в непрерывном режиме (а) и при сварке в импульсном режиме (б).

Форма шва и характер проплавления при увеличении длительности импульсов (Iср=const ) показаны на рис. 5-5.

Приведенные экспериментальные данные показывают, что импульсное питание улучшает все характеристики сварного соединения и позволяет изменять геометрию шва при неизменном режиме сварки.

5.3. Описание силовой части установки

Экспериментальные исследования модуляторов тока производились с целью проверки исходных положений и точности полученных соотношений для расчета параметров основных элементов схем принудительной коммутации. Исследовались два варианта модулятора, построенные по принципу импульснорегулируемого сопротивления.

Силовая часть модулятора для работы с источником, обладающим крутопадающей внешней характеристикой, собрана на схеме, приведенной на рис. 3-5.

В качестве стандартного источника питания использовался многопостовой сварочный выпрямитель типа ВКСМ-1000 с постовым балластным реостатом, включенным в плюсовую цепь до модулятора. Для регулирования тока в импульсе и тока дежурной дуги использовались стандартные балластные реостаты типа: РБ300 имеющий следующий набор сопротивлений, включаемых па-

и балластный реостат типа РБ-301, имеющий соответственно: R = 0,3; 0,3; 0,6; 1,5; 1,5; 3 Ома.

Силовая часть модулятора для работы с источником, обладающим жесткой внешней характеристикой, собрана по схеме, приведенной на рис. 3-8. Модулятор совмещен в одном корпусе со специальным выпрямителем, собранным по трехфазной мостовой схеме на неуправляемых полупроводниковых вентилях. Обмотки питающего трансформатора соединены по схеме звезда-

98

треугольник. Напряжение холостого хода выпрямителя регулируется ступенчато секционированием первичной обмотки трансформатора в пределах 47-75 В.

Для схем принудительной коммутации использованы силовые управляемые вентили, неуправляемые полупроводниковые вентили, металлобумажные конденсаторы и линейные дроссели в виде воздушных катушек индуктивностей.

5.3.1. Схемы управления модуляторами

Для управления модуляторами использованы два типа схем управления:

1)схема, обеспечивающая раздельное и независимое регулирование длительности импульса и паузы в широком диапазоне их изменения;

2)схема, обеспечивающая регулировку частоты следования импульсов в широких пределах при небольшом диапазоне изменения длительности импульсов.

Схема первого типа, приведенная на рис. 5-6, представляет обычный мультивибратор, выполненный на динисторах. В целях упрощения схемы выходные цепи выполнены в виде цепочек, состоящих из импульсных трансформаторов ТР1 и ТР2, последовательно с которыми включены конденсаторы С1 и С2, зашунтированные резисторами R1 и R2 соответственно, и диоды VD3 и VD4. Выходные цепи подключены параллельно динисторам VD1 и

99

VD2. Благодаря применению таких выходных цепочек для включения силового и вспомогательного тиристоров модулятора используется часть энергии, накопленной на задающем конденсаторе С. Конденсаторы С1 и С2 ограничивают отбор энергии от конденсатора С на уровне, необходимом для запуска тиристоров модулятора. Сопротивления R1 и R2 разряжают конденсаторы С1 и С2 и подготавливают выходные цепочки к следующему срабатыванию.

Работа схемы с момента времени, когда, например, динистор VD1 находится в открытом состоянии, происходит следующим образом. При открытом динисторе VD1 происходит заряд конденсатора С по цепи: плюс источника питания, сопротивления R4,R6, конденсатор С, динисторVD1, минус источника питания. При заряде конденсатора С до напряжения, равного пробивному напряжению динистора VD2, последний переходит в проводящее состояние, а напряжение конденсатора оказывается приложенным в обратном направлении к динистору VD1, в результате чего он запирается. Одновременно происходит заряд конденсатора С1 через первичную обмотку трансформатора ТР1 от конденсатора С. Импульс со вторичной обмотки трансформатора непосредственно или через промежуточный усилитель поступает на управляющий электрод силового тиристора модулятора и включает его. Через дуговой промежуток начинает протекать сварочный ток.

После открытия динистора VD2 и запирания динистора VD1 начинается перезаряд конденсатора С по цепи: плюс источника, сопротивления R3,R5, конденсатор С, динистор VD2, минус источника. При достижении на нем напряжения, равного пробивному напряжению динистора VD1, происходит его открытие и запирание динистора VD2 и так далее. При этом импульсом со вторичной обмотки импульсного трансформатора ТР2 включается вспомогательный тиристор VS2 модулятора. Срабатывает схема принудительного включения силового тиристора и импульс сварочного тока заканчивается.

Длительность импульсов сварочного тока регулируется переменным сопротивлением R5. Для регулировки длительности пауз служит переменное сопротивление R6.

100

Схема второго типа приведена на рис. 5-7. Она состоит из релаксационного генератора, выполненного на двухбазовом диоде и линии задержки, которая получена путем замены одного из динисторов в схеме на рис. 5-6 маломощным тиристором.

Процессы в схеме протекают следующим образом. Конденсатор С3 заряжается от источника питания через сопротивления R7 и R. Когда напряжение на нем превысит напряжение между базами Б1 и Б2 в число раз, обусловленное конструкцией прибора, то первоначально запертый переход между эммитером и базой 1 переходит в открытое состояние. В это время происходит разряд конденсатора С6 через сопротивление R6 на управляющий переход тиристора VS1 линии задержки. Изменением сопротивления R9 можно регулировать частоту срабатывания двухбазового диода, то есть частоту следования импульсов сварочного тока.

В исходном состоянии динистор VD2 линии задержки находится в открытом состоянии. Поэтому конденсатор С заряжен с плюсом на левой обкладке. При приходе импульса с релаксационного генератора на управляющий электрод тиристора VS1, он переходит в открытое состояние. При этом напряжение конденсатора С прикладывается в обратном направлении к динистору VD2 и выключает его. Одновременно происходит заряд конденсатора С2 через первичную обмотку импульсного трансформатора ТР2. Импульс, снимаемый со вторичной обмотки ТР2, подается на включение силового тиристора модулятора. А конденсатор С перезаряжается через открытый тиристор VS1 линии задержки от источника питания положительной полярностью на правой обкладке. Когда напряжение на нем становится равным пробивному напряжению динистора VD2, последний переходит в проводящее состояние. При этом выключается тиристор VS1, а импульс, снимаемый со вторичной обмотки импульсного трансформатора ТР1, подается на включение вспомогательного тиристора VS2 модулятора. Длительность задержки (и длительность импульса сварочного тока) определяется интервалом времени между моментом включения и выключения тиристора VS1. Регулировка длительности задержки осуществляется переменным сопротивлением R5.

Приведенные схемы показали высокую надежность и работоспособность при длительной проверке в лабораторных и произ-

101

водственных условиях. Схема на рис. 5-6 предпочтительнее при режимах сварки, когда длительность импульсов и пауз соизмерима и должна регулироваться в широких пределах, в частности, при сварке покрытыми электродами. В случаях, когда длительность импульсов не превышает 4-6 мсек, а частота регулируется в широких пределах, целесообразно применение схемы, представленной на рис. 5-7, в частности, при автоматической сварке.

5.3.2. Модулятор при питании от источника с крутопадающей характеристикой.

Проверку расчетных соотношений и рекомендаций по выбору параметров модулятора при питании от источника с крутопадающей характеристикой, описанных в главах 3 и 4, произведем путем расчета параметров и характеристик модулятора и сравнением их с характеристиками, полученными опытным путем.

Исходные данные для расчета:

Расчет параметров будем производить для наиболее тяжелого режима - короткого замыкания, то есть UC1(0) = d = 0.

Амплитуда напряжения на коммутирующем конденсаторе, которую необходимо иметь в квазиустановившемся режиме холостого хода, определяется из выражения (4-16)

102