Системы с регулятором одного параметра

В тех случаях, когда ко­лебания напряжения сети значитель­ны и к качеству соединений предъявляються жесткие требования, сварочные аппараты целесообразно комплектовать регуляторами напряжения, воздействующими на источник питания при постоянной скорости по­дачи электродной проволоки. Наиболее просто такая система реали­зуется с помощью тиристорного контактора, последовательно вклю­ченного в первичную цепь сварочного трансформатора (рис.3)

Рис. 3. Система регулирования U_Ш

с воздействием на э. д. с.

источника питания

. Сварочный трансформатор ТС подключен к сети с помощью пары (или нескольких параллельных пар) встречно-параллельно соеди­ненных тиристоров VS1, VS2 с фазовым управлением.

В отличие от электродуговой сварки под флюсом такое включение вполне допустимо, поскольку шлаковая ванна представляет собой ак­тивное сопротивление, поэтому перерывы в протекании сварочного тока в каждом полупериоде не снижают устойчивости процесса свар­ки. Регулируемое напряжение сварки U_ш сравнивается с опорным заданным напряжением U₀ в сравнивающем устройстве СУ. Усилен­ный разностный сигнал (U_Ш— U₀) подается на фазовращающий мост Ф, который управляет тиристорами VS1 и VS2. При достаточно вы­соком коэффициенте усиления обеспечивается точность стабилизации напряжения. Система исчерпывает весь «запас регулирования» и те­ряет управление при полностью открытых тиристорах, что соответ­ствует максимально допустимому падению напряжения сети. В сторону компенсации повышений напряжения сети «запас регулирования» схемы не ограничен.

В некоторых случаях для упрощения системы отказываются от обратной связи по напряжению U_ш и используют регулирование по возмущению. При этом синтезируют такую схему управления тири­сторами, чтобы изменение напряжения сети (U_c) сопровождалось необходимым изменением угла отпирания тиристоров.. Стаби­лизация U_ш способствует интенсификации саморегулирования, особенно при относительно большом падении напряжения в источник питания и сварочной цепи.

По схеме на рис. 3 можно также построить регулятор в трехфазном исполнении.

Системы регулирования с тиристорными контакторами имеют существенный недостаток, свойственный всем устройствам с фазовым регулированием напряжения: низкий коэффициент мощности, вызванный искажением формы кривой сварочного тока.

В институте электросварки им. Е. О. Патона разработан тиристорный регулятор напряжения А-1307, состоящий из силовых тиристо­ров, блока управления и устройства защиты. Регулятор снабжен устройством быстродействующей защиты от перегрузок и коротких замыканий, которое обеспечивает автоматическое повторное вклю­чение с плавным нарастанием угла отпирания тиристоров при случай­ных и технических коротких замыканиях в сварочной цепи. Источники тока с управляемыми вентилями обладают жесткими внешними харак­теристиками. Они удобны в эксплуатации и могут быть использованы в системах автоматического регулирования.

Рис.5. Электрическая схема сва рочного с регули рованием напряжения трансформатора магнитной э.д.с коммутацией

Рис.6, Внешние характеристики источника питания с регуляторами напряжения, воздействующими на источника питания (1), и статическая характеристика регулятора тока (2), воздействующего на скорость подачи электрода

На основе регулятора напряжения А-1307 разработан тиристорный прерыватель, который применяют при ЭШС с периодическим отклю­чением тока (модуляцией мощности). Прерыватель позволяет раз­дельно регулировать длительность импульсов тока и паузы между ними, а также стабилизировать напряжение на ванне.

Для стабилизации напряжения при ЭШС используют также транс­форматоры с магнитной коммутацией (рис. 5), в которых сварочное напряжение, снимаемое с обмотки W₂, регулируют путем подмагничивания постоянным током (с помощью управляющих обмоток W_y1 и W_y2) двух клемм трансформатора и перераспределения основного магнитного потока между ними. При этом соотношение между макси­мальной э. д. с. Е₂ вторичной обмотки определяется зависимостью

По сравнению с трансформаторами с управляемыми вентилями трансформаторы с магнитной коммутацией надежнее (не боятся ко­роткого замыкания и разрыва нагрузки) и имеют более высокий коэф­фициент мощности, но обладают пониженными динамическими свойствами.

Стабилизация напряжения с воздействием на скорость подачи электрода возможна при использовании источника питания с падаю­щей внешней характеристикой. Однако стабилизация осуществляется за счет тока, что не всегда удовлетворяет требованиям технологии.

К системам регулирования одного параметра относятся системы стабилизации тока, применение которых целесообразно при сварке плавящимся мундштуком и при использовании электродов с боль­шим поперечным сечением, когда процесс саморегулирования выра­жен слабо. В этих системах в качестве регулирующего воздействия применяют скорость подачи проволок (при сварке плавящимся мунд­штуком) либо скорость подачи массивного электрода. Применение си­стемы стабилизации тока сварки с воздействием на скорость подачи электрода эффективно при использовании источников питания с жест­кой характеристикой и относительно небольших колебаниях напря­жения сети. В настоящее время по этому принципу разработаны авто­матические регуляторы скорости подачи электрода для электрошла­ковых процессов. Примером таких регуляторов может служить разработанный в институте электросварки им. Е. О. Патона быстро­действующий электронно-электромашинный регулятор тока для элек­трошлакового переплава (ЭШП), который пригоден и для ЭШС пла­стинчатым электродом.

Занятие №12 (12.10.2015)