ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ, ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И УСИЛИТЕЛИ СВАРОЧНЫХ УСТАНОВОК
Прайс на трехфазные электродвигатели 220/380 АИР декабрь 2014г.
Электродвигатели. В сварочном оборудовании используются электродвигатели как постоянного, так и переменного тока. Из электродвигателей постоянного тока чаще всего применяются в сварочных автоматах и полуавтоматах компаундные двигатели. Обмотка возбуждения у них питается от отдельного источника.
Частота вращения двигателя будет меняться, если изменить подводимое к якорю напряжение, сопротивление цепи якоря или интенсивность магнитного потока. Наиболее часто частоту вращения двигателя в сварочных установках регулируют изменением подводимого к якорю напряжения. Для изменения числа оборотов двигателя постоянного тока можно применять специальный тиристорный привод. В зависимости от типа тиристоров, обеспечивает работу двигателей мощностью до нескольких десятков киловатт.
Блок регулирования привода состоит из трансформатора 77, конденсатора С/ и резистора RI; блок формирования управляющих импульсов собран на транзисторах V3, V4, V7 и V8 и силовой блок — на транзисторах V9 — V10 и диодах VII— V12. При изменении резистором R1 фазы входного напряжения изменяется угол открытия тиристоров, а значит, и число оборотов электродвигателя.
В ЦНИИТмаше разработана электронная схема для регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока с независимым возбуждением мощностью 0,05—0,5 кВт (рис. 4.10). Частота вращения двигателя регулируется резистором R1.
Такие простые и надежные в работе схемы с плавным изменением числа оборотов электродвигателя подачи элекгррд - ной проволоки успешно применяются в сварочных автоматах и полуавтоматах. Если изменить полярность подводимого к якорю напряжения, то изменится и направление вращения двигателя. Этим способом пользуются для быстрой остановки электродвигателя.
Если вращающийся якорь отключить и быстро замкнуть на сопротивление, то в его обмотке ток под действием электродвижущей силы потечет в обратном направлении, что приве - дет к тормозящему эффекту, который называется режимом динамического торможения. Такой способ мгновенного изменения направления вращения двигателя часто используется в сварочных автоматах и полуавтоматах.
В сварочном оборудовании применяются также асинхронные электродвигатели переменного тока. При использовании двигателей переменного тока с постоянным числом оборотов изменение скорости подачи электродной проволоки достигается ступенчато за счет сменных шестерен или плавно с помощью тиристорного регулятора частоты подводимого к электродвигателю напряжения.
Логические схемы состоят из логических элементов, которые представляют собой устройства, изменяющие выходное напряжение - в зависимости от соотношения между входными сигналами. Обычно выходное напряжение таких элементов может иметь только два взаимоисключающих напряжения. В современных электронных схемах применяются самые разнообразные логические элементы. В источниках питания, автоматах и другой сварочной аппаратуре используются логические элементы «Логика» типа Т403, Т404 и др. Они служат для управления тиристорами методом вертикального фазовою регулирования и выполнены в виде герметичного, заполненного пластмассой модуля с выводами. Выходной транзистор укреплен снаружи на металлическом радиаторе. Кроме того, применяются логические элементы М403 и др. Функционально элемент М403 содержит в себе двухкаскадный усилитель с положительной обратной связью (рис. 4.11).
При прямой полярности приложенного напряжения тиристор способен пропускать ток, если на его управляющий электрод подан запускающий импульс. При переходе полуволны напряжения прямой полярности через нуль тиристор •закрывается. Таким образом, через тиристор можно пропустить ток полупернода, половину полуперпода или его часть. Соответственно среднее значение выпрямленного напряжения будет максимальным, затем наполовину меньшим и минимальным. Если тиристор не открыть совсем, то выпрямленное напряжение на выходе будет равно нулю. В этом случае в отличие от других источников питания тиристорная схема потребляет наименьшую мощность.
Для питания коллекторных цепей достаточно напряжение 25 В, которое относительно общего полюса 15 подается на вывод 14. На вывод 12 для создания базового смещения поступает напряжение 6 В. Напряжение 4 В на выводе 1 служит для смещения порога срабатывания элемента. Под действием
І*
этого напряжения йа базе транзистра VI относительно его эмиттера оказывается отрицательный потенциал и транзистор открывается. Элементы схемы подобраны таким образом, что в это время транзистор V2 находится в закрытом состоянии.
Выходной транзистор работает в ключевом режиме, что обеспечивает получение прямоугольного выходного сигнала. На вывод 13 подается напряжение частотой 50 Гц с положительными полуперио - дами и постоянное напряжение управления, которое может изменять свое значение и знак. Для появления на выходе логического элемента выходного прямоугольного импульса необходимо, чтобы транзистор V2 был открыт, а VI закрыт. ТранзисторУ/ закрывается положительным напряжением, поступающим от вывода 13. Время появления положительного импульса соответствует началу выходного прямоугольного управляющего сигнала.
При изменении управляющего напряжения от — Uy до + Uy устанавливается условный нуль на Еыводе 13 логического элемента. Если Uy имеет отрицательный знак, то входное напряжение в точке А (рис. 4.12) будет положительным, а угол открывания тиристора а,. При £/у, равном нулю, входное напряжение станет положительным в точке Б, а угол открытия тиристора будет а2. В этом случае выходное напряжение выпрямителя уменьшится. Когда Uy принимает положительный знак, угол открытия тиристора равен а8, а выходное напряжение выпрямителя станет еще меньше.
Напряжение управления тиристором Uynp может быть на управляющем электроде тиристора и в момент подачи на его анод отрицательного обратного напряжения. Однако для многих типов тиристоров техническими условиями запрещена подача управляющего импульса при обратной полярности приложенного напряжения. Для этого в выпрямителях, на
за
тиристорах используют или пилообразное входное напряжение, или специальное напряжение с крутым задним фронтом синусоиды. Такое напряжение получается путем наложения опорного и разрешающего напряжений, имеющих сдвиг фаз относительно друг друга.
Усилители — это устройства для усиления мощности электрических сигналов за счет энергии источников питания. В любой электронной схеме одним из основных элементов является усилитель. Поназначеним они условно делятся на усилители тока, напряжения и мощности. По диапазону частот усилители подразделяются на пять групп:
1) усилители постоянного тока (УПТ), у которых диапазон частот от нуля до некоторого, не регламентируемого предела-;
2) усилители низкой частоты (УНЧ) с диапазоном частот от 10 Гц до 100 кГц;
3) усилители высокой частоты (УВЧ) о диапазоном частот от 100 кГц до 1 МГц;
4) широкополосные усилители (видеоусилители), предназначенные для усиления электрических сигналов в диапазоне частот от 10 Гц до 10 МГц;
5) резонансные (избирательные) усилители о ограниченным в заданном интервале диапазоном частот.
К основным параметрам усилителей относятся: рабочий диапазон частот, коэффициенты усиления, входное и выходное сопротивления, номинальная выходная мощность, номинальное входное напряжение и коэффициент нелинейных искажений.
Коэффициенты усиления по току k{, по напряжению кц и по мощности kp определяются по формулам!
кі = /в ых/^вх! ки = t/вьіх/^вхі кр = Р вых/^вх*
Входное сопротивление усилителя —это сопротивление его входной цепи переменному|току. Выходное сопротивление усилителя — это сопротивление его выходной цепи переменному току.
Номинальной выходной мощностью усилителя называется мощность, при которой искажение сигнала не превышает допустимые значения.
Коэффициент нелинейных искажений обусловлен возникновением высших гармоник основной частоты вследствие наличия нелинейных элементов в схеме усилителя.
Номинальное входное напряжение представляет собой минимальное напряжение на входе усилителя, достаточное Для получения на выходе номинальной выходной мощности.
Рабочий диапазон частот определяется по графику зависимости коэффициента усиления от частоты входного сигнала постоянной амплитуды.
В сварочной аппаратуре применяются транзисторные усилители постоянного и переменного тока. В усилителях переменного тока транзисторы обычно включены по схеме с общим: эмиттером (рис. 4.13). Такой усилитель позволяет получать наибольшее усиление по мощности. Входное напряжение подается на базу транзистора, а выходное снимается с его кол - лектора. Конденсаторы С1 и С2 служат для отделения постоянной составляющей от переменной.
Делитель, представленный резисторами Rit и Ri,, образует на базе фиксированное напряжение смещения. При этом величины Rit и Ri, подбираются так, чтобы сила тока делителя была значительно больше начальной силы тока базы. Изменяя силу тока делителя, можно менять смещение базы, которое выбирает ся в зависимости от необходимого режима работы транзисторного каскада и от входного напряжения. Резистор RK является нагрузкой усилительного каскада и обеспечивает работу транзистора в динамическом режиме. На этом резисторе изменения коллекторного тока преобразуются в соответствующие изменения коллекторного напряжения:
AIKRK = AUK.
В случае недостаточного усиления однокаскадного усилителя применяются многокаскадные схемы с различной связью между каскадами. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя определяется как произведение коэффициентов усиления отдельных его каскадов
/?общ =
При работе любого транзисторного устройства имеют место возмущающие факторы, изменяющие режим работы его каскадов. К таким факторам относятся изменения во времени характеристик полупроводниковых приборов, оказывающих влияние на работу устройства в течение более продолжительного времени. В усилителях переменного тока небольшое изменение режимов работы транзисторов незначительно влияет на работоспособность всего устройства.
В усилителях постоянного тока, даже при отсутствии входного сигнала, медленно изменяется выходное напряжение, наг зываемое дрейфом нуля. Для устранения этого явления стабилизируют температурный режим и напряжение источников питания. Другой способ устранения дрейфа нуля — построение специальных схем УПТ, нечувствительных к изменению режима работы транзисторов. Наиболее распространены балансовые схемы (рис. 4.14), где имеется симметричный усилитель с эквивалентными транзисторами VI и V2. Вследсі вие дрейфа нуля напряжение на сопротивлении нагрузки изменяться не будет.
Для усиления и регулирования значительных мощностей в сварочной аппаратуре применяются магнитные ^ усилители (рис. 4.15).
Конструктивно магнитный усилитель состоит из магнитопровода, материал которого обладает высокой остаточной индукцией, а также рабочих и управляющих обмоток блоков. _ . „
Рабочие обмотки Lv включены в цепь и“/сдема магштаогоуси - источника переменного тока последо - . дителя
вательно с нагрузкой R„. Мощность, выделяемая на нагрузке, зависит от магнитной проницаемости сердечника и может изменяться с изменением силы постоянного тока в обмотке управления Ly. Кроме основной управляющей обмотки в магнитном усилителе могут быть обмотки насыщения и обратной связи. Все это делает магнитные усилители эффективными регулирующими устройствами, широко используемыми в сварочных аппаратах.