Главная


Оборудование для контактной сварки постоянным током




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 23 ... 69 ... 104
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23


скачать книгу Оборудование для контактной сварки постоянным током




В брошюре рассмотрена работа силовой электрической схемы и схемы управления машин постоянного тока с выпрямителем на мощ­ных неуправляемых кремниевых ^вентилях на вторичной стороне и управляемыми вентилями иа первичной стороне трехфазного трансфор­матора. Описано устройство отечественных машин н изложены основ­ные особенности их наладки и эксплуатации.
...
Брошюра предназначена для инженерно-технического персонала, занимающегося проектированием, эксплуатацией и «аладкой оборудо­вания для контактной сварки, а также может быть полезна наладчи­кам этого оборудования.
...
Для контактной сварки металлов и сплавов широ­кой номенклатуры и с большим диапазоном толщин используются токи до 200 кА при напряжении на де­талях 0,5—2,5 В. Электрическая часть контактных машин представляет собой активно-индуктивную цепь с источником питания низкого напряжения. Индук­тивность цепи зависит от размеров рабочего прост­ранства машины — вылета электродов и раствора сварочного контура — и определяется в основном индуктивностью сварочного контура, которая дости­гает весьма больших значений. Это обусловливает чрезвычайно низкий коэффициент мощности контакт­ных машин (до 0,2) при питании сварочного контура переменным током промышленной частоты.
...
Для снижения потребляемой мощности, повыше-ния^коэффициента мощности и создания равномерной нагрузки фаз питающей сети целесообразно питать сварочный контур постоянным током, получаемым путем выпрямления переменного тока силовыми полу­проводниковыми вентилями на стороне низкого на­пряжения понижающего трансформатора.
...
До разработки указанных вентилей в отечествен­ной и зарубежной промышленности было создано оборудование для контактной сварки алюминиевых сплавов, в котором питание сварочного контура осу­ществляется током низкой частоты. При этом преоб­разование частоты производится трехфазным игнит­ронным преобразователем на стороне высокого на­пряжения (первичной стороне) однофазного понижа­ющего (сварочного) трансформатора [5, 8]. Этот класс оборудования с развитым сварочным контуром позволяет получать большие сварочные токи при уме­ренном потреблении мощности, высоком коэффициен­те мощности и равномерной нагрузке трехфазной пи-
...
Тающей сети. Сварка алюминиевых сплавов осущест­вляется одной полуволной тока длительностью в наи­более мощных машинах до 0,5 с. Необходимость трансформирования полуволн напряжения указанной длительности потребовала создания чрезвычайно больших по массе магнитопроводов трансформаторов. Для чередования полярности полуволн напряжения в машинах используются два выпрямителя или вы­прямитель и инвертор, что усложняет силовую элект­рическую часть машин и предъявляет повышенные требования к силовым управляемым вентилям и схе­ме управления
...
Разработка и освоение выпуска силовых полупро­водниковых вентилей позволили создать контактные машины с выпрямлением тока на стороне низкого на­пряжения.
...
К настоящему времени промышленностью освоено производство значительного числа типоразмеров кон­тактных машин постоянного тока для точечной и шовной сварки с диапазоном токов 16—160 кА.
...
В технической литературе описываются в основ­ном принципы работы машин постоянного тока для контактной сварки. В специальной периодической ли­тературе рассматриваются некоторые вопросы теории и особенности нового оборудования. В контактных машинах используются низковольтные управляемые выпрямители, имеющие существенные отличия от применяемых в других отраслях промышленности. Ввиду этого проектирование и обслуживание обору­дования требуют понимания особенностей работы этих "выпрямителей, а также знания основных конст­руктивных принципов и схем управления машин. Данная брошюра освещает указанные вопросы в до­статочно популярной форме.
...
Замечания и пожелания по книге просьба направ­лять по адресу: 192041, Ленинград, Марсово поле, д. 1, Ленинградское отделение издательства «Энер­гия».
...
Для условий работы выпрямителя контактных ма­шин характерны: чрезвычайно низкие напряжения, весьма большие токи, повторно-кратковременный ре­жим включения с ГШ до 50% и длительностью вклю­чения от сотых долей секунды до 20 с, широкий диа­пазон регулирования значения выпрямленного тока и его формы.
...
При больших токах (десятки и сотни килоампер) постоянная составляющая выпрямленного напряже­ния на нагрузке не превышает 3 В. Ввиду этого на энергетические характеристики низковольтного вы­прямителя могут оказать решающее влияние падение напряжения на вентилях и снижение выпрямленного напряжения при коммутации фазных токов. Выпря­мители контактных машин комплектуются силовыми кремниевыми вентилями. Падение напряжения на кремниевом вентиле соизмеримо со значением вы­прямленного напряжения, поэтому нецелесообразно применять выпрямители мостового типа с последо­вательным соединением вентилей. В этих условиях оптимальными являются выпрямители параллельного типа с нулевой точкой — простые и сложные, при ко­торых в два раза уменьшаются расход вентилей и по­тери на них. Весьма большие токи контактных машин требуют значительного количества параллельно сое­диненных вентилей в каждой фазе выпрямителя. В связи с этим для выпрямления тока применяются
...
СИЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА
...
Падение напряжения при коммутации фазных то­ков определяется индуктивностью рассеяния транс­форматора, цепей параллельно соединенных вентилей и токоподводов, входящих в цепи фаз выпрямителя. Обмотки трансформаторов контактных машин выпол­няются дисковыми чередующимися. Благодаря этому первичные и вторичные обмотки каждой фазы хоро­шо связаны между собой, что обеспечивает весьма низкую индуктивность рассеяния трансформатора. Практически невозможно выполнить токоподводы и цепи вентилей фаз выпрямителя с высоким коэффи­циентом взаимоиндукции между фазами. Ввиду этого для снижения индуктивности цепи каждой фазы вы­прямителя группа параллельно соединенных вентилей выполняется в виде отдельного блока специальной конструкции с прямым и обратным токоподводами, при этом нулевая точка схемы переносится на выход выпрямителя.
...
Выбор схемы выпрямителя на вторичной стороне и схемы включения управляемых вентилей на первич­ной стороне трансформатора зависит от совокупности многих факторов. К ним относятся: технологические требования к волнистости кривой выпрямленного то­ка (к допустимой глубине пульсаций); размеры рабо­чего пространства машины — вылет электродов и раствор сварочного контура, определяющие индук­тивность цепи нагрузки выпрямителя; энергетические показатели —потребляемая мощность и коэффициент мощности; количество управляемых вентилей на пер­вичной стороне и условия их работы; простота и на­дежность работы выпрямителя и системы управления с учетом возможной асимметрии импульсов управле­ния, если принимать во внимание эксплуатацию в це­ховых условиях.
...
2. Схемы выпрямителей с вентильным управлением на первичной стороне трансформатора
...
ные для сварки крупногабаритных изделий, имеют столь большую индуктивность сварочного контура, что уже при периодичности выпрямленного напря­жения ап
...
индуктивность сварочного контура может оказаться недостаточной для эффективного сглаживания кривой выпрямленного тока при т=3. В этих случаях целе­сообразно иметь т=6, т. е. применять шестифазный выпрямитель. Кроме того, шестифазный выпрямитель целесообразно использовать в мощных машинах с целью снижения потребляемой мощности и повыше­ния коэффициента мощности. Дальнейшее увеличение периодичности пульсаций выпрямленного напряжения (т>6) в контактных машинах нецелесообразно в связи с существенным усложнением выпрямителя и схемы управления.
...
Наиболее простым и надежным является трехфаз­ный нулевой выпрямитель. В связи с тем что на вто­ричной стороне трансформатора выпрямляются полу­волны напряжения одной полярности, достаточно на первичной стороне трансформатора управлять полу­волнами напряжения также только одной полярно­сти. Схема трехфазного нулевого выпрямителя с однотактным вентильным управлением на первич­ной стороне трансформатора приведена на рис. 1 [6, 8]. Первичная обмотка трехфазного трехстержне-
...
вого трансформатора соединена треугольником с включением в каждую фазу по одному управляемо­му вентилю. Управляемые вентили отпираются по­очередно через 120° соответственно периодичности вы­прямленного напряжения при т=3.
...
При включении управляемого вентиля к соответст­вующей фазе первичной обмотки подводится полувол­на линейного напряжения сети, которая трансформи­руется на вторичную сторону
...
и через неуправляемые венти­ли данной фазы подводится к цепи сварочного контура. Продолжительность проводи­мости вентилей каждой фазы на вторичной стороне транс­форматора составляет 2^/3+^, где *у — угол коммутации при передаче выпрямленного тока с фазы на фазу.
...
Диаграммы токов и напря­жений в элементах схемы вы­прямителя при условии прене­брежения падением напряже­ния на вентилях, намагничи­вающей составляющей фазных токов трансформатора и пуль­сациями выпрямленного тока
...
этом угол фазового регули­рования а=0. Диаграммы для шестифазных выпрямителей, рассматриваемые ниже, соответствуют этим же условиям. На оси / да­ны линейные напряжения сети иАв,
...
В наиболее мощных машинах целесообразно при­менять шестифазные выпрямители, энергетически бо­лее эффективные, чем трехфазные. Оптимальными для условий низких напряжений и больших токов являются выпрямители, соединенные на вторичной стороне по схеме «две трехфазные обратные звезды» и работающие в двойном трехфазном режиме [10].
...
Диаграммы токов и напряжений выпрямителя, первичные обмотки трансформатора которого соеди­нены треугольником, а управляемые вентили включе­ны в линейные провода (рис. 3,а), приведены на рис. 4. На оси / даны линейные напряжения сети и выпрямленное напряжение, на осях 2,
...
В интервале коммутации ток проводят одновременно два коммутирующих вентиля одной звезды и один вентиль — другой. Мгновенное значение выпрямлен­ного напряжения представляет собой полусумму на­пряжений двух звезд, которые сдвинуты относитель­но
...
Во время коммутации мгновенное 'значение вы­прямленного напряжения соответствующей звезды равно полусумме напряжений коммутируемых фаз. Среднее значение выпрямленного напряжения за счет потерь на коммутацию уменьшается на величину
...
Коммутация тока на первичной стороне происхо­дит через каждые 60° в вентилях, встречно-парал­лельно включенных в один линейный провод сети, и в четных и нечетных вентилях, включенных в два других провода, т. е. в коммутации участвуют четыре вентиля. В вентилях, включенных встречно-парал­лельно в один провод, ток изменяется от половины максимального значения до нуля в одном вентиле и
...
затем от нуля до половины максимального значения— в другом. В двух других вентилях ток изменяется от половины максимального значения до полного и от полного значения до половины. При этом решающую роль играет коммутация во встречно-параллельных
...
Диаграммы токов и на­пряжений выпрямителя, пер­вичные обмотки трансфор­матора которого соединены треугольником, а управляе­мые вентили — последова­тельно с фазными обмотка­ми (рис. 3,6), аналогичны диаграммам на рис. 4. Ис­ключение составляют токи управляемых вентилей, ко­торые являются частью фаз­ных токов, представленных на оси 4.
...
стороне происходит в двух вентилях четной или не­четной группы поочередно. Два работающих управ­ляемых вентиля во внекоммутационный интервал подводят к двум первичным фазным обмоткам транс­форматора соответствующие линейные напряжения сети, которые трансформируются во вторичные об­мотки. В обмотках третьей, не работающей в данное время, фазы наводится э. д. с, равная сумме напря­жений двух работающих фаз»
...
В симметричной трехфазной системе сумма двух линейных напряжений равна по абсолютной величине третьему напряжению, но имеет противоположную полярность. В результате этого при работе управляе­мых вентилей двух фаз напряжение на управляемых вентил'ях третьей фазы равно нулю. С момента вы­равнивания мгновенных значений линейных напряже­ний начинается коммутация фазных токов на вторич­ной стороне трансформатора. При этом результирую­щее напряжение в обмотках вступающей в работу, фазы (третьей) уменьшается, что приводит к появле­нию прямого напряжения на очередном управляемом вентиле, которое обеспечи­вает возможность его вклю­чения при подаче управля­ющего сигнала.
...
Диаграммы токов и на- / пряжений выпрямителя, пер­вичные обмотки трансфор­матора которого соединены звездой, а управляемые вен­тили включены в линейные 2 провода сети (рис. 3,е),при- J
...
пряжения имеет шестикратную периодичность с амп­литудой, равной 1/2(720- Без учета потерь на комму­тацию среднее значение выпрямленного напряжения
...
первичных обмоток звездой. При одинаковых значе­ниях выпрямленного напряжения в сравнении с ра­нее рассмотренными случаями коэффициент транс­формации что соответствует
...
Коммутация тока на первичной и вторичной сто­роне начинается с момента включения очередного управляемого вентиля. Для получения режима полно­фазного выпрямления включение очередного вентиля должно производиться в момент равенства по абсо­лютной величине мгновенных значений двух линей­ных напряжений. При этом прямое напряжение на вентиле определяется как разность одного из указан­ных (растущего) напряжений и половины второго, разделившегося между работающими первичными
...
Коммутация на первичной стороне происходит шесть раз за период., поочередно между двумя венти­лями четной или нечетной группы. С момента начала коммутации, т. е. включения управляемого вентиля в третьем линейном проводе, к первичным обмоткам трансформатора прикладываются три фазных напря­жения питающей сети. Выпрямитель переходит в ре­жим работы, характерный для выпрямителя без управляемых вентилей на первичной стороне транс­форматора Л
...
и Диаграммы токов и напряжений выпрямителя, первичные обмотки трансформатора которого соеди­нены звездой, а шесть управляемых вентилей включе­ны в разрыв нулевой точки (рис. 3,г) [3], аналогичны диаграммам на рис. 5, за исключением диаграмм то­ков управляемых вентилей. Во внекоммутационные интервалы на первичной стороне включен только один управляемый вентиль, который подводит к при­соединенным к нему двум первичным фазным обмот­кам трансформатора соответствующее линейное на­пряжение сети. Неуправляемые вентили на вторичной стороне, вторичные и первичные обмотки трансформа­тора работают так же, как и в выпрямителе по схеме рис. 3,е. В коммутации тока на первичной стороне участвуют один управляемый вентиль из нечетной и один из четной группы. Во время коммутации при одновременной работе двух управляемых вентилей разных групп нулевая точка звезды, образованной первичными фазными обмотками трансформатора, оказывается замкнутой. К обмоткам прикладываются фазные напряжения питающей сети. Выпрямитель переходит в режим, характерный для выпрямителя без управляемых вентилей на первичной стороне (аналогичный режиму для. выпрямителя по схеме рис. 3,в). Без учета угла коммутации каждый управ­ляемый вентиль проводит ток в интервале 60° за пе­риод. Амплитуда тока управляемого вентиля
...
Диаграммы токов и напряжений выпрямителя первичные обмотки трансформатора которого соеди­нены звездой, а три управляемых вентиля включены в разрыв нулевой точки (рис. 3,д)
...
Каждый управляемый вентиль без учета угла коммутации проводит ток в течение 180° за период (60° в одновентильном интервале и по 60° в двухвен-тильных интервалах). Амплитуда тока управляемого вентиля
...
Диаграммы токов и напряжений выпрямителя с двумя трехфазными трансформаторами, первичные обмотки которых соединены треугольником (рис. 3,е), а управляемые вентили включены по одному последо­вательно с каждой фазной обмоткой, аналогичны диаграммам выпрямителя по рис. 3,6. ^Исключение со­ставляют диаграммы токов фазных первичных обмо­ток, которые нагружены током только одной поляр­ности в
...
форматоре включен один управляемый вентиль. В связи с этим прямое напряжение на очередном управляемом вентиле в момент, соответствующий полнофазному выпрямлению, равно сумме соответст­вующего линейного напряжения и половины э. д. е., индуктируемой в первичной обмотке фазы, вступаю­щей в работу, и составляет
...
Шестифазные выпрямители по схеме рис. 3 ана­логичны по энергетическим показателям. Различия между ними заключаются в основном в условиях ра­боты управляемых вентилей. В табл. 1 приведены
...
лее мощных машинах выпрямитель по схеме 3,е. До­полнительным преимуществом этого выпрямителя является возможность выполнения его из двух трех­фазных выпрямителей (рис. 1), используемых в ма­шинах меньшей мощности.
...
Трехфазный выпрямитель (см. рис. 1) является наиболее простым, имеет минимальное число управ­ляемых вентилей без встречно-параллельного соеди­нения. Благодаря этому выпрямитель обладает высо­кой надежностью и в первую очередь нашел примене­ние в машинах контактной сварки. Рассмотрим ра­боту этого выпрямителя и основные соотношения, связывающие напряжения и токи в элементах его схемы.
...
На диаграммах рис. 2 не читываются намагничи­вающая составляющая фазных токов трансформатора и падение напряжения на вентилях. В действительно­сти падение напряжения на неуправляемых вентилях велико и должно быть учтено. Наличие намагничива­ющей составляющей тока вызывает принципиально различные условия погасания вентилей на вторичной и первичной стороне трансформатора. На вторичной стороне — это спад тока нагрузки до нуля в течение времени, соответствующего углу коммутации у-В одноименной фазе на первичной стороне изчезает нагрузочная составляющая первичного тока, как по­казано на диаграмме рис. 2. Однако управляемый вентиль этой фазы продолжает еще некоторое время проводить ток в области отрицательного линейного напряжения за счет намагничивающей составляющей первичного тока.
...
Для обеспечения погасания управляемого вентиля раньше спада намагничивающего тока до нуля па­раллельно первичной обмотке каждой фазы включа­ется шунтирующее активное сопротивление. Управля­емый вентиль гаснет после изменения знака первич­ного (линейного) напряжения и достижения им зна­чения, при котором ток шунтирующего сопротивления становится равным спадающему намагничивающему току. В машинах контактной сварки применяется фа­зовое регулирование выпрямленного (сварочного) то-
...
ка в широком диапазоне изменения угла регулирова­ния а. Установленное значение выпрямленного тока стабилизируется автоматическим изменением угла а
...
Характерная особенность выпрямителя заключает­ся .в равновесии м. д. с. вторичного и нагрузочной со­ставляющей первичного фазного тока трансформато­ра на каждом стержне магнитопровода, несмотря на одиотактное выпрямление тока на вторичной гтпоо-20
...
не. Это вызвано однотактным включением управляе­мых вентилей на первичной стороне трансформатора. Намагничивающая составляющая первичного фазно­го тока, хотя и обусловливает более длительный интервал проводимости управляемого вентиля по сравнению с неуправляемым, не влияет на значение выпрямленного напряжения. Это связано с тем, что амплитуда намагничивающего тока в данной фазе со­ставляет незначительную часть амплитуды нагрузоч­ной составляющей фазного тока и достигается в мо­мент перехода соответствующего линейного напряже­ния через нуль, т. е. либо в процессе коммута­ции, либо после ее окончания. Амплитуды первичного фазного тока практически равна амплитуде на­грузочной составляющей первичного тока и опреде­ляется какгде
...
В диапазоне малых углов регулирования — до а= =л:/6 — для расчета выпрямленного тока могут быть использованы известные методы теории выпрямите­лей [16].
...
мых кремниевых вентилей; — сопротивление фазы, приведенное ко вторичной стороне трансформатора; Як
...
противление, приведенное к стороне постоянного тока, определяющее падение напряжения при коммутации тока; Хф
...
углов регулирования до зт/6, которая характеризуется отсутствием скачков обратного напряжения на управ­ляемых вентилях в момент их погасания. Напряжение на управляемом вентиле после его погасания сумми­руется из соответствующего линейного напряжения сети и э. д. с. первичной обмотки трансформатора, индуктируемой при спадании магнитного потока в со­ответствующем стержне магнитопровода. До погаса­ния управляемого вентиля характер э. д. с. данной фазы первичной обмотки определяется линейным на­пряжением в цепи этой фазы. После изменения зна­ка линейного напряжения э. д. с. также изменяет знак и имеет прямое направление по отношению к управляемому вентилю. По значению э. д. с. прак­тически равна линейному напряжению.
...
Как отмечено выше, после окончания коммутации фазных токов на вторичной стороне и нагрузочных составляющих токов на первичной стороне трансфор­матора управляемый вентиль прекращающей работу
...




Конструкционные материалы: Справочник
Основы металлографии и пластической деформации стали
Оборудование для контактной сварки постоянным током
Справочник конструктора металлических конструкций
Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности
Сварка пластмасс ультразвуком