zdg_konspect

Схема формування iмпульсiв керування тиристорами складається з двох однакових функцiональних груп, зiбраних на транзисторах VT1, VT2, VT3, VT4. Навантаженням для них слугує iмпульсний трансформатор Т1, у якого:

-I-колекторна обмотка,

-II-обмотка керування тиристором VS6,

-III-обмотка керування тиристором VS5.

Рис. 7.2. Електрична принципова схема трансформатора «Разряд-160»

Бази транзисторiв VT1, VT2 пiдключаються через резистори R1-R4 до дугового промiжку i до датчику струму ТА. Конденсатори С1, С2 охороняють вхiд схеми вiд перешкод, якi можуть викликати помилкове спрацьовування стабiлiзатора. Транзистори VT1-VT4, резистори R5-R11 i конденсатори С3, С4 утворюють напiвпровiдникове реле, яке має два усталених стани: VT1, VТ3 вiдкритi, а VT2, VT4 закритi та навпаки. Процес перемикання з одного стану в інший вiдбувається дуже швидко завдяки дiї додатнього зворотного зв’язку, що здiйснюється через резистор R11. При додатнiй напiвхвилi на електродi вiдкриваються транзистори

71

VT1, VT3, (VT2, VT4 закриваються) i первинна обмотка трансформатора Т1 через конденсатор С5 пiдключається до плюса джерела живлення. При вiд’ємнiй пiвхвилi вiдкриваються VT2 i VT4 (VT1, VT3 закриваються), первинна обмотка через С5 пiдключається до мiнуса джерела живлення . Таким чином, при кожнiй змiнi полярностi на електродi вiдбувається iмпульсне перемагнiчування первинної обмотки трансформатора Т1, викликаючи появу iмпульсiв струму в обмотках II i III, що керують тиристорами VS5 i VS6. Резистори R2, R4 i конденсатор С2 пiдiбранi так, що перемикання напiвпровiдникового реле i стабiлiзуючi iмпульси з’являються в той момент, коли напруга на електродi сягає 60-80% вiд амплiтудного значення неробочого ходу зварювального трансформатора. Датчик струму ТА, який являє собою диференцiйний трансформатор, видає керуючi iмпульси в момент переходу зварювального струму через нуль, викликаючи тим самим спрацьовування напiвпровiдникового реле i появу стабiлiзуючих iмпульсiв.

Схема формування iмпульсiв керування живиться вiд додаткової обмотки VIII трансформатора Т2, яка охоплює обидва стрижня магнiтопроводу i знаходиться на шляху потоку розсiяння. При неробочому ходi потiк розсiяння малий, i напруга на обмотцi не перевищує 3-4 В. При зварюваннi потiк розсiяння рiзко збiльшується, напруга на обмотцi VIII досягає 24-30 В. Ця напруга випрямляється дiодами VD9, VD10 i згладжується конденсаторами С9, С10.

Вимикання стабiлiзатора вiдбувається через 0,8-0,1 с пiсля закiнчення процесу, оскільки стабiлiзатор живиться за рахунок енергiї, накопиченої конденсаторами С9, С10. Силова частина схеми IСГД складається з конденсаторiв С7, С8, С11, резисторiв R19, тиристорiв VS6 i VS5 i обмоток III i IV трансформатора Т2. Обмотка IV служить для обмеження швидкостi наростання струму через тиристори. Конденсатори С12, С13 є фiльтрами вiд радiоперешкод.

72

ЛЕКЦІЯ 8

8.1. Джерела живлення для електрошлакового зварювання. Основнi відомості про шлакову ванну

Електрошлаковим зварюванням (ЕШЗ) називається спосiб зварювання плавленням, який оснований на видiленнi тепла при проходженнi електричного струму через розплавлений шлак.

У зоні, яка утворена кромками зварювального металу-1 i формуючими пристосувуваннями-2, створюється ванна розплавленого металу-3 і шлаку-5, в який занурюється металевий електрод-4 (рис.8.1).

Електричний струм, що протiкає мiж електродом та основним металом, розiгрiває розплав i пiдтримує в ньому високу температуру та електропровiднiсть. Температура шлакової ванни перевищує температуру плавлення основного i електродного металів. Шлак розплавляє занурений в нього електрод та кромки основного металу. На вiдстанi мiж електродом i металевою ванною струм ІШ залежить вiд напруги електрошлакового процесу UШ, яка частково спадає ще i на вильотi електрода lВ.

Повна теплова потужнiсть шлакової ванни РШ=UШ IШ,

де UШ – падiння напруги на вильотi електрода i шлакової ванни, В. IШ – зварювальний струм, А.

Рис. 8.1. Схема електрошлакового процесу

73

Головним чинником при ЕШЗ є залежнiсть електропровiдностi шлакiв вiд температури. Провiднiсть реальних розплавлених шлакiв значно пiдвищується зі зростанням температури. Холоднi шлаки неелектропровiднi. Розплавлений шлак складається з позитивних та негативних iонiв та має iонну провiднiсть. Позитивними є металевi iони, негативними – великi кремнiєвокислi, алюмокислi iони, кисень та фтор, якi входять до складу шлаку. Частка струму позитивних iонiв вища нiж негативних. Шлакову ванну можна розлядати як нелiнiйний активний опiр RШ. Статична вольт-амперна характеристика електрошлакового процесу UШ=f(IШ) при постiйнiй величинi вiдстанi мiж електродом i металевою ванною lШ носить спадний характер (рис.8.2), оскільки зі зростанням IШ температура ТШ i питома провiднiсть шлаку збiльшуються, а напруга UШ спадає.

Рис. 8.2. Статичні вольтамперні характеристики електрошлакового процесу

В реальних умовах ЕШЗ величина l не постiйна i, тому статична характеристика

Ш

не має суттєвої цiнностi. Реальний зв’язок струму i напруги вiдображається вольтамперною характеристикою стійкої роботи, яка отримується при постiйнiй швидкостi подачi електродного дроту V (рис. 8.2). У цьому випадку з пiдвищенням напруги

При цьому електрод розплавляється швидше i занурюється в ванну на меншу глибину,

що призводить до збiльшення вiдстанi l i відповідно опору шлакової ванни R .

подачi електродного дроту майже вертикальна. При збiльшеннi швидкостi подачi V

П

74

струм I зростає i набуває постiйного значення.

Ш

При значних збуреннях за температурою ЕШЗ може перерватись через виникнення дугового розряду, що призведе до зриву електрошлакового процесу. Тому ЕШЗ слiд вести на змiнному струмi, порiвняно низькiй напрузi джерела, при глибокiй шлаковiй ваннi із використанням шлаків з низькими стабiлiзуючими властивостями. У той же час джерело повинне забезпечувати стiйкий дуговий розряд на початку зварювання при створенні шлакової ванни.

Зовнiшнi характеристики трансформатора для ЕШЗ наведено на рис.8.3, де точки їх перетину з характеристиками стiйкої роботи визначають режими зварювання.

Рис. 8.3. Зовнішні характеристики трансформатора для ЕШЗ

коливання напруги мережi стабiльнiсть напруги U незначна. Тому стабiлiзацiю

Ш

зовнiшнiх характеристик джерела здiйснюють за рахунок зворотних зв’язкiв за напругою. Однак, на практицi в процесi зварювання проводять ручне коригування напруги, для чого застосовують джерела живлення з плавним або дрiбноступiнчастим регулюванням режимiв.

75

8.2. Конструкцiї трансформаторiв для електрошлакового зварювання

Процес ЕШЗ ведеться в основному на змiнному струмi, де в якостi джерел живлення використовуються трифазнi або однофазнi трансформатори. Широко застосовуються трансформатори з нормальним магнiтним розсiянням із секцiонованими обмотками. Такий однофазний трансформатор (рис.8.4 а) має

практично жорстку зовнiшню характеристику з нахилом ρ не бiльше 0,01 В/А.

ДЖ

Рис. 8.4. Спрощені електричні схеми силової частини трансформаторів з витковим регулюванням (а), магнітною комутацією (б), тиристорним регулюванням

Водному корпусі з трансформатором змонтованi контактори К1-К4, якi призначено для перемикання ступенiв обмоток при зварюваннi, чим забезпечується дрiбноступiнчасте регулювання напруги в iнтервалi 2-3В. Грубе регулювання напруги здiйснюється перестановкою перемички перед зварюванням у колi вторинної обмотки.

Втрансформаторі зi складною магнiтною комутацiєю (рис.8.4 б) плавне регулювання напруги здiйснюється за рахунок змiни постiйного струму в обмотках керування ОК1 i ОК2 пiдмагнiчувальних ярем, - ступiнчасте регулювання - за рахунок секцiонування основної вторинної обмотки.

76

Трансформатор з тиристорним комутатором (рис.8.4 в) забезпечує плавне регулювання напруги за рахунок змiни кута вiдкриття силових тиристорiв VS1, VS2. На вiдмiну вiд трансформатора для дугового зварювання тут немає необхiдностi застосовувати коло пiдживлення або пристрій iмпульсної стабiлiзації, оскільки процес ЕШЗ проходить стiйко при будь яких кутах керування тиристорами. Наведенi типи трансформаторiв можуть виготовлятись i в трифазному варiантi.

Трифазний трансформатор типу ТШС-1000-3 застосовується для електрошлакового зварювання одним, двома або трьома електродами на струмах до 1000 А у кожному з них. Пiсля вiдповiдного перемикання вiн може працювати як однофазний на струмi до 2000А. Спрощена електрична схема ТШС-1000-3 наведена на рис.8.5.

Рис. 8.5. Принципова електрична схема трансформатора ТШС-1000-3

77

Нульову точку вторинної обмотки з’єднано з виробом. Первиннi обмотки кожної фази мають по шiсть вiдпайок, вториннi обмотки - по три вiдпайки, чим забезпечується змiна напруги вiд 38 до 62 В з iнтервалом 2-3 В. Ступiнчасте регулювання виконується пiдключенням зварювальних кабелів до одного з трьох виводiв у кожнiй фазi вторинної обмотки. Пiдключення кабелів необхiдно проводити перед зварюванням. Дрiбноступiнчасте регулювання напруги здiйснюється як пiд навантаженням, так i в режимi неробочого ходу симетричною змiною числа виткiв первинної обмотки за допомогою шести трифазних контакторiв К1-К6, які в схемі не наведені. При використаннi трансформатора на струмах до 2000 А контактний перемикач ХВ1 встановлють у положення 2, тобто первиннi обмотки фаз А i С з’єднують на паралельну роботу.

Одночасно за допомогою перемикачiв ХВ2 i ХВ3 з’єднують на паралельну роботу вториннi обмотки, а перемикач ХВ4 знiмають. Подiбну структуру має i трансформатор ТШС-3000-3. Однофазнi трансформатори типу ТШС-1000-1 i ТШС- 3000-1 також мають виткове регулювання. Трансформатори зi складною магнiтною комутацiєю типу ТРМК-1000-1 i ТРМК-3000-1 забезпечують плавне регулювання напруги.

78

ЛЕКЦІЯ 9

9.1. Зварювальнi випрямлячi. Загальнi вiдомостi. Пристрої, елементи конструкцiї i класифiкацiя

Зварювальнi випрямлячi є найбiльш поширеними джерелами живлення постiйного струму, що мають значнi переваги перед електромашинними перетворювачами. Вони мають бiльш високі зварювальні властивості за рахунок пiдвищеної стабiльностi горiння дуги i зменшення розбризкувань електродного металу, високий ККД i менші втрати неробочого ходу, які особливо важливо для джерел, що працюють з пониженими характеристиками ТН% або ТУ%. Випрямлячi мають широкi межi регулювання струму i напруги, можливiсть автоматизацiї та програмування зварювального процесу, характеризуються меншими масогабаритними показниками i вiдсутнiстю масивних частин, що обертаються, високими санiтарно-гiгiєнiчними властивостями через низький рiвень шуму та вiбрацiї, малою швидкiстю повiтряних потокiв у зонi вентиляцiйних ґрат.

До недолiкiв слiд вiднести чутливiсть до перевантажень за струмом та температурою нагрiву.

У теперiшнiй час випускаються випрямлячi однопостової та багатопостової системи.

Однопостовi випрямлячi поділяються на такi групи:

-зі спадними зовнiшнiми характеристиками для ручного дугового зварювання штучними електродами i механiзованого зварювання пiд флюсом;

-з жорсткими (положистоспадними) характеристиками для механiзованого зварювання плавким електродом у захисних газах;

-з унiверсальними зовнiшними характеристиками (крутоспадними та жорсткими) для усiх видiв зварювання.

Багатопостовi випрямлячi подiляються на групи:

-зі спадними зовнiшними характеристиками зварювального посту для ручного дугового зварювання плавким електродом;

-з жорсткими зовнiшнiми характеристиками зварювального посту для механiзованого зварювання плавким електродом у вуглекислому газi;

-з унiверсальними (крутоспадними i жорсткими) характеристиками.

За конструкцiєю силової частини зварювальнi випрямлячi можна подiлити на такі групи:

79

- випрямлячi, якi регулюються трансформатором (рис. 9.1 а).

Вони складаються із силового понижуючого трифазного трансформатора Т, випрямного блоку VD на некерованих вентилях i згладжувального дроселя L. Трансформатор використовується для формування зовнiшньої характеристики i регулювання режиму, дросель L - для згладжування пульсацiй випрямленого струму та зменшення розбризкування електродного металлу.

Рис. 9.1. Функціональні схеми зварювальних випрямлячів

- випрямлячi, якi регулюються дроселями насичення (рис.9.1 б ).

Дросель насичення L1 служить для формування зовнiшньої характеристики i регулювання режиму зварювання. Дросель L2 - для згладжування пульсацiй випрямленного струму і зменшення розбризкування електродного металлу.

- тиристорнi випрямлячi (рис.9.1 в ).

Тиристорний випрямний блок VS забезпечує регулювання режиму та формування зовнiшних характеристик. Регулювання струму та напруги здiйснюється за рахунок фазового керування моментом вiдкриття тиристорiв, а формування ВАХ - за рахунок зворотних зв’язкiв за струмом або напругою.

- iнверторнi випрямлячi (рис.9.1 г).

Iнвертор UZ перетворює постiйну напругу, яка створюється випрямним блоком VD1 шляхом випрямлення напруги мережi, у високочастотну змiнну напругу, яка потiм знижується силовим трансформатором Т i випрямляється блоком VD2. Випрямленна напруга через згладжуючий дросель L подається на дугу. Впливаючи на параметри iнвертора, можна регулювати режим зварювання i формувати зовнiшнi характеристики джерела.

80