 |
 |
 |
 |
в пределах одной ступени. При более глубокой отсечке получается дублирование одного способа другим, в результате чего трудоемкая конструкция первичной обмотки трансформатора оказывается неоправданной. Однако на практике при эксплуатации даже многоступенчатого трансформатора плавное снижение сварочного тока путем фазовой отсечки сетевого напряжения широко распространено. При этом глубина отсечки используется такая, которую позволяет фазовращатель. Кроме того, такое положительное качество регуляторов, как стабилизация сварочного тока, основано также на автоматической отсечке сетевого напряжения в соответствующих пределах. Поэтому вопросы, связанные с влиянием несинусоидальных напряжений и токов на рабочий процесс трансформатора и всей машины в целом являются очень актуальными.
В настоящее время имеется ряд работ, посвященных детальному исследованию этих вопросов [12]. Разработаны рекомендации, необходимые для создания надежных, легких, компактных и технологичных трансформаторов контактных машин, в которых регулирование сварочного тока осуществляется не дублированием одного метода другим, а комбинированным способом - минимальным числом ступеней в сочетании с фазовой отсечкой сетевого напряжения, подводимого к первичной обмотке тра-нсформагора через прерыватель сварочного тока. На основании этих работ здесь приводятся необходимые аналитические зависимости, по которым могут быть рассчитаны параметры и характеристики трансформаторов с учетом вторичного контура контактной машины в различных режимах их работы (при холостом ходе, коротком замыкании и нагрузке) в зависимости от глубины фазовой отсечки сетевого напряжения.
6.2. Формы кривых напряжения и тока в зависимости от глубины фазовой отсечки
На рис. 6.1 представлена принципиальная электрическая схема питания трансформатора контактной электросварочной машины через силовой тиристорный контактор, управляемый регулятором с фазовращателем, т. е. прерыватель. Здесь Uc - напряжение сети, подводимое к зажимам машины (до контактора); UxT - напряжение, подводимое к первичной обмотке трансформатора (после прерывателя); 1\т - ток первичной обмотки трансформатора; гУгог и /гг -напряжение и ток вторичной обмотки; Гт и лгт - активное и индуктивное сопротивления обмоток трансформатора, приведенных ко вторичной цепи; Гв и Хв - то же вторичного контура машины; Гээ - активное сопротивление свариваемых деталей.
На рис. 6.2 даны диаграммы мгновенных значений напряжений и токов при индуктивно-активной нагрузке, поступающих
Рис. 6.1. Принципиальная электрическая схема питания транформатора машины контактной сварки
Рис. 6.2. Диаграммы мгновен-jjj ных значений напряжении н токов трансформаторов с прерывателем
В первичную обмотку трансформатора, включенного в сеть через прерыватель сварочного тока. Здесь угол а, соответствующий моменту отпирания тиристора, отсчитываемый от начала положительной полуволны анодного или сетевого напряжения, называется углом включения. Рабочий участок положительной полуволны, пропускаемый прерывателем, называется углом проводимости При полнофазном включении угол сдвига между напряжением, подводимым к первичной обмотке трансформатора, и током в ней называется углом ф. Он определяет коэффициент мощности данной контактной машины и при нагрузке определяется из соотношения
С05ф =- м.к.з + ээ (6.1)
М- к. 3 м. к. :
Значение угла а+Х-180° при индуктивно-активной нагрузке зависит от энергии, накапливаемой в магнитном поле трансформатора и внешнего контура, т. е. от ЭДС самоиндукции. За счет этой ЭДС тиристор пропускает ток в течение некоторой части отрицательного полупериода анодного напряжения до тех пор, пока возрастающее напряжение отрицательного полупериода не окажется больше этой ЭДС.
В машинах контактной сварки, представляющих собой индуктивно-активную нагрузку, максимальная пропускная мощность будет при полнофазном включении, когда угол а=ф и угол Х=180°. При этом формы мгновенных значений напряжения и тока будут синусоидальными (рис. 6.2, б), соответствующими сетевым. Переходные процессы в трансформаторе отсутствуют, так как его первичная обмотка включается на напряжение в момент перехода тока через нуль. В настоящее время на этот режим и рассчитываются параметры сварочной цепи машины контактной сварки и электрические и магнитные нагрузки трансформатора.
При а>ф (рис. 6.2, с) рабочий участок положительной полуволны сетевого напряжения, пропускаемого вентилем, уменьшается и вентиль в каждый полупериод пропускает только какую-то часть сетевого напряжения. В результате этого действующие значения напряжения, подводимого к первичной обмотке трансформатора, а следовательно, и напряжения, индуктируемого во вторичной обмотке, будут плавно уменьшаться, что вызовет также и уменьшение токов. Этот метод называется методом регулирования сварочного тока фазовой отсечкой.
Как видно из рис. 6.2, с, область регулирования напряжения и тока от 1 до О лежит в пределах изменения угла а от ф до 180° и для каждой машины имеет разную величину в зависимости от созф. Так, при со8ф=0,2 (ф=78°20) эта область лежит в пределах 180°-78°20= 10Г40; при со5ф=0,9 (ф= =25°50)-в пределах 154°10; при со5ф=0,5 -в пределах 120°. Таким образом, в машинах с низким созф с изменением а угол проводимости X убывает быстрее, а с высоким созф - медленнее. Соотношение между углом включения а, углом проводимости Я и углом ф выражается следующей зависимостью:
sinЛЧ-tgф(l-C05Яg-gP) g2)
l -cosЯe-=*eФ -tg-фsinЛ
На рис. 6.3 приведена зависимость X = f(a) для контактных машин с cosф=0,2...0,9, а в табл. 6.1 даны их численные значения.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 [ 92 ] 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139