СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

ИОННЫЕ ПРЕРЫВАТЕЛИ ТОКА

При точечной сварке во многих случаях требуется точная до­зировка времени сварки и количества израсходованной энергии. Важна не только определённая продолжительность времени про­хождения тока, но и точная синхронизация моментов включения и выключения тока с синусоидой напряжения питающей сети. Тре­бование синхронизации объясняется тем, что неустановившееся зна­чение тока в момент включения зависит от положения момента включения по отношению к синусоиде напряжения сети. Если при­нять необходимую точность для продолжительности прохождения тока в 5%, то при продолжитель­ности в один период, т. е. 0,02 сек.. потребуется точность установления этой продолжительности 0,001 сек., что же касается точности синхро­низации момента включения тока, то в этом случае, как показывает опыт, требуется точность порядка - 0,0001 сек. Подобной точности не могут обеспечить механические устройства, вследствие неизбеж­ной инерции движущихся частей. Необходимую точность могут обес­печить лишь ионные приборы — тиратроны и игнайтроны.

Тиратроном называется трёх­электродная наполненная газом лампа, схематически показанная на фиг. 167. Тиратрон имеет накаливаемый катод, анод и между ними: третий электрод — управляющую сетку. В зависимости от относи­тельного потенциала сетки по отношению к катоду, тиратрон может находиться в запертом или отпертом состоянии для прохождения’ электрического тока. Если потенциал сетки отрицателен по отно­шению к катоду, то тиратрон заперт и не пропускает электриче­ского тока.

Отрицательный потенциал сетки отражает электроны эмитти - руемые поверхностью катода, не позволяет им перемещаться по направлению к аноду и производить ионизацию газа. Для запира­ния тиратрона достаточен отрицательный потенциал сетки в не­

сколько вольт. Если же потенциал сетки недостаточно отрицателен по отношению к катоду, то электроны, эмиттируемые катодом, на­правляются к аноду, ионизируют газ с образованием положитель­ных ненов и электронов и в тиратроне развивается мощный электрический разряд со свечением газа, тиратрон зажигается. Если началось прохождение тока между анодом и катодом, т. е. тира­трон загорелся, то разряд уже не может быть потушен или ослаблен подачей отрицательного потенциала на сетку и будет продолжаться до исчезновения напряжения в анодной цепи. Если тиратрон отперт всё время, то он пропускает проводящие полупериоды переменного

тока, отвечающие полярности электродов тиратрона, анода и ка - тода. Для полупериодов противоположного направления тока ти­ратрон будет заперт независимо от потенциала сетки.

Сила тока, протекающего через тиратрон, всецело определяется сопротивлением внешней цепи, так как сопротивление самого ти­ратрона с увеличением степени ионизации газа может стать чрез­вычайно малым. Если на сетку тиратрона давать кратковременные отпирающие импульсы, а остальное время держать сетку в запер­том состоянии, то тиратрон будет пропускать лишь часть полупе - риода проводящего направления тока.

Меняя момент подачи отпирающего импульса, можно изменить продолжительность времени прохождения тока через тиратрон в проводящем полупериоде от нуля до полного полупериода (фиг. 168). При продолжительности времени прохождения тока менее полупериода кривая тока становится несинусоидальной. Та­ким образом, меняя момент подачи отпирающего импульса на сетку тиратрона, можно менять продолжительность прохождения тока, а тем самым и эффективное его значение. Для использования обоих полупериодов переменного тока применяют два тиратрона в так называемом антипараллельном включении (фиг. 169).

Тиратроны изготовляются для токов в десятки и сотни ампер и могут применяться для включения и выключения токов контакт­ных машин как непосредственно (фиг. 170), так и совместно со вспомогательным сериесным трансформатором, включённым после­довательно с первичной обмот­кой контактной машины. Во вто­ром случае тиратроны служат для замыкания накоротко и раз­мыкания вторичной обмотки се - риесного трансформатора вы­сокого напояжения от 2000 до

10000 в.

При зажигании тиратронов вторичная обмотка сериесно - го трансформатора оказывается замкнутой накоротко, полное сопротивление первичной обмот­ки трансформатора падает поч­ти до нуля, и контактная маши­на получает от сети максимальное напряжение, развивая при этом максимальную мощность. При запертых тиратронах вторичная об­мотка сериесного трансформатора разомкнута, индуктивное сопротив­ление первичной обмотки сериесного трансформатора и падение на-

<р

пряжения в ней велики. На зажимах контактной машины остаётся лишь незначительное напряжение порядка 5—10% от номинального, и контактная машина практически оказывается выключенной.

Для более мощных машин и возможности работы без дополни­тельных дорогих сериесных трансформаторов в настоящее время начинают широко применяться управляемые ионные приборы с жидким катодом — игнайтроны, схема устройства которых дана на фиг. 171, а.

Анод 1 и жидкий ртутный катод 2 находятся в закрытом метал­лическом резервуаре, из которого выкачан воздух и в котором имеются лишь пары ртути катода. Третий управляющий электрод 3. по действию аналогичный сетке тиратрона и называемый зажига - телем, представляет собой кристалл карборунда, укреплённый на

металлическом стержне и слегка погружённый в ртуть. При поло­жительном потенциале зажигателя по отношению к катоду игнай - трон отперт и проводит ток, при отрицательном — заперт и не про­водит тока.

Устройство мощного игнайтрона с металлическим корпусом показано на фиг. 171,6. Из двухстенного стального резервуара 3 откачивается воздух через патрубок 1, полость 7 между стенками стального резервуара охлаждается водой, поступающей по трубке 2. На дне резервуара налит слой ртути 5, служащий катодом. Ток к катоду подводится через фланец //и корпус игнайтрона, находя­щийся под напряжением. В крышку 10 через уплотнительную и изо­лирующую резиновую прокладку 12 вставлен фарфоровый изоля­тор 9, через который проходит болт, имеющий охлаждающие рё­бра 8. К болту, пропущенному в центре изолятора, присоединяется провод от сети, а снизу крепится графитный анод 13. Внизу игнай­трона через боковое отверстие проходит третий электрод 4, так на­зываемый зажигатель. На конце зажигателя имеется кристалл кар­борунда 6. При включении тока в цепи зажигателя наблюдается значительная напряжённость электрического поля между карбо­рундом и ртутью.

Создавшаяся высокая напряжённость поля создаёт автоэлек - тронную эмиссию на поверхности ртути, и между ртутью и карбо­рундом зажигается вспомогательная дуга. При этом ртутный катод излучает электроны и производит ионизацию газа в игнайтроне. Если в этот момент на аноде имеется положительный потенциал, то игнайгрон загорается и от анода к катоду проходит ток, вели­чина которого определяется сопротивлением внешней цепи. При размыкании цепи зажигателя переменный ток будет протекать до конца положительного полупериода.

По принципу действия и управления игнайтрон вполне анало­гичен тиратрону с той разницей, что сетка тиратрона заменена за - жигателем. Преимуществом игнайтрона является возможность из­готовления его для токов в сотни и тысячи ампер при небольших габаритных размерах прибора, что делает ненужным применение сериесных трансформаторов в цепи управления контактных машин.

Игнайтроны надёжны в работе и мало чувствительны к пе­регрузкам, поэтому они являются основным типом прерывателей современных мощных контактных машин. Цепь зажигания игнай­трона обычно управляется небольшими вспомогательными тиратро­нами. Время прохождения тока в ионных прерывателях управляется специальными приборами — таймерами, основанными, например, на процессе заряда или разряда вспомогательного конденсатора. Ион­ные прерыватели могут быть сделаны практически безинерцион - ными и могут работать с высокой степенью точности, удовлетво­ряющей самым строгим требованиям контактной электросварки. Поэтому ионные прерыватели находят всё более широкие примене­ния для управления мощными быстродействующими точечными и шовными контактными машинами.