Материал: Модуляторы тока для импульсно-дуговой сварки. Зайцев А.И., Чуриков И.А
Величина волнового сопротивления зарядного контура определится из выражения
|
3,14 0,11 |
|
0,125 |
|
2,2 . |
(4-20) |
|
2 |
|
|
|
|
|
||
370 |
75 |
|
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 0,733 |
370 |
|
|
|
||
Значения индуктивности коммутирующего дросселя и емкости коммутирующего конденсатора определяются из выражения (3-52), (3-53). Для этого предварительно нужно задать значение 1 или Кi. На основе накопленных опытных данных можно реко-
мендовать Кi = 2. Тогда
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UCO |
|
RÝÍ |
|
370 |
|
|
0,125 |
|
0,31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
KiU XX |
|
|
2 |
|
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
R1 |
|
p1 |
|
|
0,31 |
|
0,062 Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q1 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
С учетом полученных значений |
|
1 |
и R1 получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,25 |
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
370 |
0,125 |
arccos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
arctg |
|
|
370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2 |
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
0,062 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
75 |
0,062 |
|
2 |
75 |
|
370 |
|
0,125 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
370 |
|
|
|
|
2 370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,125 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0,125 |
2 |
|
|
0,125 |
2 |
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
7,1мкГн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,25 |
25 |
370 |
0,125 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
370 |
0,125 |
arccos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
arctg |
|
370 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2 |
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
|
0,062 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
75 |
0,062 |
2 |
75 |
370 |
|
0,125 |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,125 |
2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
0,125 |
2 |
|
0,125 |
|
2 |
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
75мкФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
При известном значении С определится величина индуктив- |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ности зарядного дросселя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
L = |
|
|
2C = (2,2)2 75 = 363 мкГн. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
103
Сравнение напряжений на конденсаторе фильтра С1 (С1 = 500 мкФ) и силовом тиристоре на интервале выключения, когда к тиристору приложено отрицательное напряжение, показывает, что за это время напряжение на конденсаторе возрастает незначительно, что подтверждает правомерность принятого допущения
UC1 (0) = d.
Максимальное значение амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе в квазиустановившемся режиме нагрузки определится из выражения (4-45) при Rб = 2,4 Ом. Для этого необходимо предварительно определить следующие величины: коэффициент затухания зарядного контура, определяемый выражением:
|
|
|
|
|
|
|
RЭН RЭ |
|
3,14( 0,125 0,1) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
(RЭН R2 )2 |
|
|
|
2 ( 0,125 0,1)2 |
|
||
K 2 |
e |
2 |
w2 |
e |
2 P2 |
|
4 |
e |
2 ( 2m2) |
|
4 |
0,84 |
||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
и коэффициент
|
|
|
|
|
|
|
|
arctg |
1 |
|
|
|
arctg |
1 |
|
1 |
|
Ki |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
w1 |
Ki |
|
|
2Q1 |
|||
K |
1H e |
|
Sin arctg |
|
e |
||||
|
|
|
Ki |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,14 |
arctg |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
1 |
0,342 . |
||
|
|
|
|
|
||||
Sin arctg |
e |
2 |
5 |
|
Sinarctg |
|||
Ki |
|
2 |
С учетом полученных значений Кб2 и КБ1Н получим
|
75 2,4 |
1 |
0,84 |
0,342 |
0,84 |
75 |
|
7,1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,125 2,4 |
0,125 |
75 |
|
|
425B . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
UCO max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
0,342 |
0,84 |
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Минимальная амплитуда напряжения в режиме нагрузки определится при Rб = 0,3 Ом
|
75 2,4 |
1 |
0,84 |
0,342 |
0,84 |
75 |
|
7,1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
0,125 0,3 |
0,125 |
75 |
|
|
368B . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
UCO min |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
0,342 |
0,84 |
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Минимальное значение амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе в режиме нагрузки незначительно отличается от расчетного, по которому определялись параметры элемен-
104
тов схемы, поэтому сохраняется ее отключающая способность. Максимальное же значение напряжения больше расчетного, следовательно нужно увеличить класс силового тиристора по напряжению на единицу и взять его с номинальным напряжением
500 В.
Для проверки отключающей способности схемы во всем диапазоне режимов сварки таким же образом были рассчитаны напряжения при изменении сопротивления в пределах 0,125-2 Ом
для крайних значений Rб min =
0,3 Ом и Rб min = 2,4 Ом и зна-
чения времени tв, предоставляемого схемой силовому тиристору для выключения по выражению (3-50).
На рис. 5-8 сплошными линиями нанесены кривые для амплитуды напряжений, полученные расчетным путем и пунктирными линиями - кривые, полученные опытным путем: 1 - для холостого
хода, 2 - в режиме нагрузки при Rб = 0,3 Ом. На рис. 5-9 построены зависимости tВ(RЭ,Rб). Пунктирными линиями нанесены кривые по расчетным данным, сплошными линиями - по данным, полученным опытным путем.
Расхождение расчетных и опытных характеристик не превышает 15 %. Отключающая способность сохраняется во всем диапазоне регулирования.
105
5.3.3. Модулятор при питании от источника с жесткой внешней характеристикой
Силовая часть схемы модулятора приведена на рис. 3-8, для управления использована схема на рис. 5-7.
При расчете модулятора были приняты следующие исход-
ные данные: |
|
|
|
IСВ = 1500 А; |
UXX = 75 В; |
UТ1ОБР = 225 В; |
|
tВПАСП = 20 мксек; |
KЗАП = 1,25. |
||
По выражениям (3-52), (3-53) при |
1 = 0,1 определены сле- |
||
дующие значения L1 и С: |
|
|
|
L1 = 3 мкГн; |
C = 300 мкф. |
||
Точка присоединения неуправляемого вентиля VD3 определялась по кривым на рис. 4-14 с целью получения расчетного значения напряжения Uc(0) = 300 В. Величина индуктивности зарядного дросселя L3 при этом равнялась 900 мкГн, сопротивление зарядного контура R3 = 0,1 Ом. Расчетное значение амплитуды напряжения достигается при значении К равном 0,4.
На третьем этапе, благодаря наличию неуправляемого вентиля VD3, исключается влияние напряжения на коммутируюшем конденсаторе на величину зарядного тока, потребляемого от источника и обеспечивается способностью схемы ограничивать раскачку напряжения на нем при включении нагрузки. Рост напряжения происходит только за счет энергии, запасаемой в дросселе L1 от тока нагрузки. А напряжение на конденсаторе С в конце третьего этапа, являющееся начальным для четвертого этапа, препятствует протеканию зарядного тока на четвертом этапе от источника и тем в большей степени, чем больше возросло напряжение на конденсаторе от энергии, запасенной в дросселе L1 от тока нагрузки. На рис. 5-12 построена расчетная характеристика для амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе в режиме нагрузки - сплошная линия и характеристика, полученная опытным путем - пунктирная линия. С увеличением нагрузки увеличивается расхождение расчетных и опытных величин. Это объясняется не учетом индуктивности обмоток трансформатора,
106
питающего выпрямители. Наибольшая ошибка не превышает
15%.
107