Безкоштовна технічна бібліотека

Електрозварювання. Регулює зварювальний струм у джерелі для напівавтоматичного зварювання з тиристорним регулятором. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / зварювальне обладнання

 Коментарі до статті

Регулювання напруги джерела зі ступінчастим регулюванням зварювальної напруги і струму здійснюється перемиканням відводів зварювального трансформатора за допомогою спеціальних перемичок або перемикачів.

Як показує практика, даний підхід зазвичай не дозволяє підібрати оптимальний режим зварювання, а також не гарантує незмінного результату при зміні параметрів зварювального ланцюга, мережі живлення або при роботі з різними захисними газовими сумішами.

Збільшення кількості ступенів перемикання дозволяє покращити експлуатаційні властивості джерела, але при цьому доводиться використовувати складні та громіздкі багатопозиційні перемикачі, що сильно ускладнюються намотувальні вузли джерела. Це, з одного боку, збільшує його вартість, з другого - сильно знижує його надійність.

Досить давно існують і застосовуються різні способи плавного регулювання зварювальної напруги та струму, що використовують рухомі обмотки, магнітні шунти або магнітні підсилювачі

Але подібні способи не мають принципових переваг, т. до. мають на увазі:

• більш складну та дорогу конструкцію трансформатора;
• наявність спеціальних регулювальних електромагнітних чи механічних вузлів.

До того ж такі варіанти частіше підходять для джерел, що мають зовнішню характеристику, що падає, і не зовсім годяться, якщо зовнішня характеристика повинна бути порожнистою падаючої або жорсткою. Для подібних джерел довгий час не існувало гідної альтернативи джерелам контактних перемикачів.

Забезпечення безперервності зварювального струму

Шанс змінити стан речей, що склався, і замінити контактні перемикачі безконтактними з'явився в 1955 році, коли був виготовлений тиристор, перший перемикаючий напівпровідниковий прилад, що має потужність, достатню для використання в зварювальних джерелах. Використання тиристорів дозволило отримати плавне регулювання напруги та струму, а також відмовитися від рухомих механічних частин, що збільшило надійність зварювальних джерел.

Розглянемо джерело зварювального струму, що має плавне регулювання зварювальної напруги та струму.

Тиристор як ключовий елемент має два стани:

• відкрите;
• закрите.

У закритому стані тиристор не проводить струм, а в відкритому - Проводить. Так як тиристор здатний проводити струм тільки в одному напрямку, його часто називають напівпровідниковим керованим вентилем (Silicon Controlled Rectifier, SCR).

На відміну від діода, тиристор, крім анода та катода, має додатковий керуючий електрод: пропускаючи через нього струм, можна перевести тиристор у відкритий стан. На жаль, щоб тиристор перейшов у закритий стан, недостатньо зняти керуючий сигнал з керуючого електрода. Для цього необхідно знизити до нуля струм, що протікає через тиристор. Це робить його не повністю керованим напівпровідниковим приладом.

Однак подібна обставина не сильно заважає, якщо тиристор використовується у ланцюгах змінного струму. У цьому випадку двічі протягом періоду відбувається обнулення та зміна полярності струму. Тому тиристор може бути замкнений природним чином наприкінці кожного напівперіоду змінного струму.

Оскільки тиристор немає проміжних станів провідності, то регулювання струму чи напруги може здійснюватися лише зміною часу його відкритого стану t_u (Рис. 18,13).

18.13. Принцип регулювання напруги та струму за допомогою тиристора

Подібний спосіб регулювання має свої плюси, так і мінуси. До плюсів відноситься те, що тиристор має дуже високий опір у закритому стані і дуже низький - у відкритому. Тому на ньому розсіюється незначна потужність, що дозволяє будувати високоефективні тиристорні джерела, що регулюються.

К мінусів відноситься те, що наслідком роботи тиристорного регулятора є "викушування" фрагментів синусоїди та збільшення тривалості пауз t_n у вихідній напрузі.

Використання двонапівперіодного керованого випрямляча (рис. 18.14) забезпечує більш ефективне використання трансформатора, усуває одностороннє підмагнічування сердечника трансформатора, а також скорочує тривалість пауз tn між імпульсами.

Мал. 18.14. Регулювання напруги та струму за допомогою двонапівперіодного керованого випрямляча

Однак навіть у цьому випадку, особливо для мінімального зварювального струму, паузи у вихідній напрузі значні. Для підтримки горіння дуги протягом цих пауз доводиться використовувати ефективніший дросель, ніж у зварювальному джерелі з некерованим випрямлячем. І тут ми стикаємося із взаємовиключними вимогами, про які йшлося раніше.

С одного бокуЩоб забезпечити безперервність зварювального струму, потрібно збільшувати індуктивність дроселя. З іншого бокуЩоб отримати необхідну швидкість наростання струму КЗ, індуктивність дроселя не можна збільшувати вище деякого значення, яке гарантовано не забезпечує першу вимогу.

У попередньому розділі для задоволення цих вимог ми використали додаткове джерело підживлювального струму. В даному випадку це рішення не підходить, тому що через роботу керованого випрямляча буде порушено баланс напруги. Тому від джерела живлення буде відбиратися струм, порівнянний за величиною з основним струмом. Т. е. при спробі зменшити струм за допомогою керованого випрямляча недостатній струм буде надходити у зварювальний ланцюг від джерела живлення.

Зазначену проблему можна вирішити, використовуючи двообмотувальний дросель L1, L2 (рис. 18.15). Індуктивності L1 та L2 пов'язані між собою через коефіцієнт трансформації дроселя

Розглянемо докладніше принцип роботи цього дроселя. Припустимо, один із тиристорів керованого мосту відкритий. В цьому випадку струм дуги I(V3), яка імітується джерелом напруги V3 з внутрішнім опором 0,05 Ом, протікає через обмотку дроселя L1, що має незначну індуктивність 0,3 мГн (табл. 18.1).

У момент, коли напруга V3 перевищить миттєву напругу джерела змінної напруги VI, раніше відкритий тиристор моста закриється, і струм навантаження I(V3) почне протікати в контурі D5, L2, L1, V3. Так як магнітозв'язані індуктивності L1 і L2 включені послідовно, то в цьому випадку струм навантаження зменшиться в К = К_ТР + 1 раз, а індуктивність зросте в К² раз.

Висновок. На відміну від струму, що зменшується лінійно, індуктивність зростає квадратично.

Це означає, що результуюча індуктивність дроселя зможе протягом більш тривалого часу підтримувати безперервним струм навантаження. Це підтверджується графіком струму навантаження I(V3) (рис. 18.15). З цього графіка випливає, що струм дуги безперервний і в найгіршому випадку (коли джерело видає мінімальний струм зварювальний 60 А) не опускається нижче 10 А.

Індуктивність дроселя L₁ можна вибрати, використовуючи дані табл. 18.1. У нашому випадку L₂ = 0,3 мГн. У свою чергу, індуктивність L₂ також може мати довільні значення, а визначається коефіцієнтом трансформації, який зазвичай виявляється лише цілим числом.

Мал. 18.15. Використання двообмотувального дроселя для підтримки безперервного струму в паузах напруги

Отже, для коефіцієнтів трансформації_ТР = 1; 2; 3; 4; 5... вторинна обмотка дроселя матиме індуктивність = 0,3; 1,2;

Висновок. Чим більший коефіцієнт трансформації, тим вища індуктивність обмотки L₂ і тим довше дросель зможе підтримувати струм у паузі напруги.

Однак із зростанням коефіцієнта трансформації зростають і габаритні розміри дроселя. Тому необхідно в симуляторі підібрати мінімально можливий коефіцієнт трансформації, що гарантує, що при мінімальному зварювальному струмі струм у паузі напруги не впаде нижче 10 А.

В даному випадку ця умова задовольняється при_ТР = 5. З відповідної часової діаграми струму навантаження I(V3) видно, що мінімальне значення струму навантаження не опускається нижче 10 А, а амплітудне досягає 132 А. Тобто якщо амплітудне значення струму досягає зазначеного значення, то в індуктивності Lx накопичується енергія , достатня підтримки струму в паузі напруги.

Якщо при подальшому збільшенні струму сердечник дроселя буде насичуватися, це не погіршить його роботи в паузі, але дозволить зменшити габаритні розміри. Використання дроселя, що насичується, також дозволить стабілізувати діючий струм у вторинній (L₂) обмотці дроселя на рівні I_L2 = 13 А.

В іншому випадку цей струм був би пропорційний струму навантаження. Максимальний діючий струм первинної (L₁) обмотки дроселя відповідає максимальному зварювальному струму I_L1 = Я_{св max} = 180 А.

Дросель намотується на Ш-подібному стрічковому сердечнику зі сталі 3411 (Е310). Первинна обмотка дроселя містить 18 витків ізольованої мідної шини перетином 36 мм2. Вторинна обмотка дроселя містить 90 витків мідного дроту в емалевій ізоляції діаметром 1,81 мм. У зазори сердечника дроселя необхідно вставити немагнітні прокладки завтовшки 1 мм (сумарний немагнітний зазор 2 мм).

Puc. 18.16. Тимчасові діаграми струму в обмотках двообмотувального дроселя

Мал. 18.17. Модель джерела, призначена для зняття траєкторії перемагнічування нелінійного дроселя

Скориставшись тим, що SwCad може моделювати нелінійну індуктивність, створимо модель джерела з нелінійним дроселем (рис. 18.17). Згідно з результатами розрахунку, рядок налаштування нелінійної індуктивності виглядає так:

Тестовий вузол зняття петлі перемагнічування побудований на двох джерелах струму - G1 і G2, керованих напругою, які використовуються для вимірювання та нормування параметрів, що відображаються.

Коефіцієнт передачі керованого джерела струму G1, що забезпечує вихідну напругу інтегратора, що дорівнює індукції, можна обчислити за формулою:

Обчислене значення коефіцієнта передачі необхідно записати у рядку Value меню налаштування керованого джерела струму G1.

Коефіцієнт передачі керованого джерела струму G2, Що забезпечує вихідний струм, рівний напруженості в осерді нелінійного трансформатора, можна обчислити за формулою:

Обчислене значення коефіцієнта передачі необхідно записати, у рядку Value меню налаштування керованого джерела струму G2.

У налаштуваннях горизонтальної осі, у рядку Quantity Plotted, замість параметра time, впишемо параметр I(G2). По вертикалі виводимо напругу на виході інтегратора, клацнувши з правого виведення конденсатора С1 (рис. 18.18).

Мал. 18.18. Траєкторії перемагнічування сердечника дроселя для мінімального (а) та максимального (б) зварювального струму.

На рис. 18.18 показані траєкторії перемагнічування сердечника нелінійного дроселя. При мінімальному зварювальному струмі (рис. 18.18 а) сердечник дроселя знаходиться на межі насичення. При збільшенні струму осердя насичується (рис. 18.18, б).

Автор: Корякін-Черняк С.Л.

Дивіться інші статті розділу зварювальне обладнання.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем ​​з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву Ліки проти старості 03.07.2016 Речовина під назвою нікотинамідмононуклеотид (НМН) відома тим, що уповільнює процес старіння у мишей. Тепер його збираються випробувати на людях. Фахівці з Вашингтонського університету та японського університету Кейо збираються протестувати ефективність та безпеку нової речовини. Вже з наступного місяця 10 здорових людей прийматимуть НМН, і якщо той покращить тілесні функції та сповільнить процес старіння, то стане першим офіційним ліком проти старіння. НМН - це органічна молекула, яка часто зустрічається в харчових продуктах, наприклад, молоці. Попередні дослідження показали, що ця речовина уповільнює процес старіння за допомогою активації сиртуїну, білка, функції яких з віком значно слабшають. Дослідження, проведені Шиничіро Імаї з Вашингтонського університету, показали, що НМН активує ген, відповідальний за сиртуїн. В одному експерименті мишей постійно тримали на дієті з високим вмістом НМН та з'ясували, що він зменшує віковий спад в обміні речовин, а також уповільнює процес погіршення зору. Для мишей він став справжнім еліксиром життя, але ми, як і раніше, не знаємо, чи НМН впливає так само на людей. За допомогою цієї речовини тривалість життя мишей збільшилася майже на 70%. Проте, вчені мають деякі сумніви, оскільки результати досліджень про старіння, що проводяться на мишах, зазвичай рідко в повному обсязі повторюються на людях. Так що навряд чи НМН збільшить життя людини на 70%, але вона цілком може вкрай позитивно позначитися на нашій фізіології.

Інші цікаві новини:

▪ Lego - ідеальний утеплювач

▪ Телевізори Samsung SUHD

▪ Буряк - найнебезпечніший овоч

▪ Виявлено найрідкісніший відтінок очей

▪ ТБ SONY KDP57WS550 з діагоналлю 57 дюймів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Технології радіоаматора. Добірка статей

▪ стаття Хімічне зараження. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Який супергерой відповідає за те, щоб всесвіт DC і Marvel не змішувався? Детальна відповідь

▪ стаття Старший науковий співробітник. Посадова інструкція

▪ стаття Поліпшення звучання 25АС-109. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Пошук замикань провідників друкованих плат. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024