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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Soldadura eléctrica. Ajuste de corriente de soldadura en la fuente para soldadura semiautomática con regulador de tiristores. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / equipo de soldadura Regulacion de voltaje Las fuentes con regulación gradual del voltaje y la corriente de soldadura se realizan cambiando los grifos del transformador de soldadura mediante puentes o interruptores especiales. Como muestra la práctica, este enfoque generalmente no permite elegir el modo de soldadura óptimo y tampoco garantiza un resultado constante al cambiar los parámetros del circuito de soldadura, la red de suministro de energía o cuando se trabaja con varias mezclas de gases protectores. Aumento del número de pasos de conmutación permite mejorar las propiedades operativas de la fuente, pero al mismo tiempo es necesario utilizar interruptores multiposición complejos y engorrosos, y las unidades de bobinado de la fuente son muy complicadas. Esto, por un lado, aumenta su coste y, por otro, reduce en gran medida su fiabilidad. Durante mucho tiempo se han utilizado y se utilizan diversos Métodos para ajustar suavemente el voltaje y la corriente de soldadura.utilizando devanados móviles, derivaciones magnéticas o amplificadores magnéticos. Pero tales métodos no tienen ventajas fundamentales, porque implican:
Además, estas opciones suelen ser adecuadas para fuentes con una característica externa de caída, y no son del todo adecuadas si la característica externa debe ser de caída suave o fuerte. Para este tipo de fuentes, durante mucho tiempo no hubo una alternativa digna a las fuentes con interruptores de contacto. Garantizar la continuidad de la corriente de soldadura. La oportunidad de cambiar el status quo y sustituir los interruptores de contacto por otros sin contacto surgió en 1955, cuando se fabricó el tiristor, el primer dispositivo semiconductor de conmutación con potencia suficiente para su uso en fuentes de soldadura. El uso de tiristores permitió lograr una regulación suave del voltaje y la corriente, así como eliminar las partes mecánicas móviles, lo que aumentó la confiabilidad de las fuentes de soldadura. Consideremos una fuente de energía para soldadura que tiene un ajuste suave del voltaje y la corriente de soldadura. El tiristor como elemento clave tiene dos estados.:
Cerrado tiristor no conduce corriente, pero en abrir - conduce. Dado que un tiristor es capaz de conducir corriente en una sola dirección, a menudo se le llama válvula controlada por semiconductores (Rectificador Controlado por Silicio, SCR). A diferencia de un diodo, un tiristor, además del ánodo y el cátodo, tiene un electrodo de control: Al pasar corriente a través de él, puede convertir el tiristor en un estado abierto. Desafortunadamente, para que el tiristor entre en estado cerrado, no basta con eliminar la señal de control del electrodo de control. Para hacer esto, es necesario reducir a cero la corriente que fluye a través del tiristor. Esto hace que no sea un dispositivo semiconductor totalmente controlable. Sin embargo, esta circunstancia no interfiere mucho si el tiristor se utiliza en circuitos de corriente alterna. En este caso, la polaridad actual se restablece y se invierte dos veces durante el período. Por lo tanto, el tiristor se puede apagar naturalmente al final de cada medio ciclo de corriente alterna. Dado que el tiristor no tiene estados intermedios de conductividad, la corriente o el voltaje solo se pueden ajustar cambiando el tiempo de su estado abierto tu (Fig. 18,13).
18.13. El principio de regulación de voltaje y corriente usando un tiristor. Este tipo de regulación tiene ventajas y desventajas. A ventajas Esto significa que el tiristor tiene una resistencia muy alta cuando está cerrado y una resistencia muy baja cuando está abierto. Por lo tanto, se disipa poca energía, lo que permite construir fuentes controladas por tiristores altamente eficientes. К contras se refiere al hecho de que la consecuencia del funcionamiento del regulador de tiristores es el "mordisco" de fragmentos sinusoidales y un aumento en la duración de las pausas tn en el voltaje de salida. El uso de un rectificador controlado de onda completa (figura 18.14) garantiza un uso más eficiente del transformador, elimina la magnetización unilateral del núcleo del transformador y también reduce la duración de las pausas tn entre pulsos.
Sin embargo, también en este caso, especialmente para la corriente mínima de soldadura, las pausas en la tensión de salida son importantes. Para mantener el arco durante estas pausas es necesario utilizar un estrangulador más eficiente que en una fuente de soldadura con rectificador no controlado. Y aquí nos enfrentamos a los requisitos mutuamente excluyentes mencionados anteriormente. С un ladoPara asegurar la continuidad de la corriente de soldadura, es necesario aumentar la inductancia del inductor. CON otro ladoPara obtener la tasa de aumento requerida de la corriente de cortocircuito, la inductancia del inductor no puede aumentarse por encima de un cierto valor, lo que garantiza que no cumple con el primer requisito. En el capítulo anterior, utilizamos una fuente de corriente de refuerzo adicional para cumplir con estos requisitos. En este caso, esta solución no es adecuada, porque debido al funcionamiento del rectificador controlado, se alterará el equilibrio de voltaje. Por lo tanto, se tomará de la fuente de reposición una corriente comparable en magnitud a la corriente principal. Es decir, al intentar reducir la corriente utilizando un rectificador controlado, la corriente faltante fluirá hacia el circuito de soldadura desde la fuente de alimentación. Este problema se puede resolver usando estrangulador de dos devanados L1, L2 (figura 18.15). Las inductancias L1 y L2 están conectadas entre sí a través de relación de transformación del acelerador
Echemos un vistazo más de cerca al principio de funcionamiento de este acelerador. Digamos que uno de los tiristores del puente controlado está abierto. En este caso, la corriente de arco I(V3), que es simulada por una fuente de voltaje V3 con una resistencia interna de 0,05 ohmios, fluye a través del devanado inductor L1, que tiene una inductancia insignificante de 0,3 mH (Tabla 18.1). En el momento en que el voltaje V3 excede el voltaje instantáneo de la fuente de voltaje alterno VI, el tiristor de puente previamente abierto se cerrará y la corriente de carga I(V3) comenzará a fluir en el circuito D5, L2, L1, V3. Dado que las inductancias L1 y L2 acopladas magnéticamente están conectadas en serie, en este caso la corriente de carga disminuirá en K = KTR + 1 vez, y la inductancia aumentará en K2 tiempos conclusión. A diferencia de la corriente, que disminuye linealmente, la inductancia aumenta cuadráticamente. Esto significa que la inductancia resultante del inductor podrá mantener una corriente de carga continua durante más tiempo. Esto se confirma con el gráfico de corriente de carga I(V3) (Fig. 18.15). De este gráfico se deduce que la corriente del arco es continua y en el peor de los casos (cuando la fuente produce una corriente de soldadura mínima de 60 A) no baja de 10 A. Inductancia de estrangulamiento L1 Se puede seleccionar utilizando los datos de la tabla. 18.1. En nuestro caso l2 = 0,3 mH. A su vez, la inductancia L2 Tampoco puede tener valores arbitrarios, sino que está determinado por el coeficiente de transformación, que generalmente se expresa solo como un número entero.
Por lo tanto, para los coeficientes de transformación KTR = 1; 2; 3; 4; 5... el devanado secundario del inductor tendrá inductancia conclusión. Cuanto mayor sea la relación de transformación, mayor será la inductancia del devanado L2 y más tiempo podrá el inductor mantener la corriente en la pausa de voltaje. Sin embargo, a medida que aumenta la relación de transformación, también aumentan las dimensiones generales del inductor. Por tanto, es necesario en el simulador seleccionar la mínima relación de transformación posible, garantizando que a una corriente mínima de soldadura, la corriente en pausa de tensión no baje de 10 A. En este caso, esta condición se cumple para KTR = 5. Del diagrama de tiempo correspondiente de la corriente de carga I(V3) se desprende claramente que el valor mínimo de la corriente de carga no cae por debajo de 10 A y el valor de amplitud alcanza 132 A. Es decir, si el valor de amplitud de la corriente alcanza el valor especificado, luego se acumula energía en la inductancia Lx, suficiente para mantener la corriente durante la pausa de voltaje. Si con un aumento adicional de corriente el núcleo del inductor se satura, esto no empeorará su funcionamiento durante la pausa, pero permitirá reducir las dimensiones generales. El uso de un inductor saturable también estabilizará la corriente efectiva en el secundario (L2) bobinado inductor en el nivel IL2 = 13 A. De lo contrario, esta corriente sería proporcional a la corriente de carga. Corriente primaria efectiva máxima (L1) del devanado del inductor corresponde a la corriente máxima de soldadura IL1 = yoSt máx. = 180 A. El inductor está enrollado sobre un núcleo de tira en forma de W de acero 3411 (E310). El devanado primario del inductor contiene 18 vueltas de una barra colectora de cobre aislada con una sección transversal de 36 mm2. El devanado secundario del inductor contiene 90 vueltas de alambre de cobre con aislamiento esmaltado con un diámetro de 1,81 mm. Se deben insertar espaciadores no magnéticos de 1 mm de espesor en los espacios del núcleo del acelerador (espacio no magnético total de 2 mm).
Foto. 18.16. Diagramas de tiempo de corriente en los devanados de un estrangulador de dos devanados
Aprovechando que SwCad puede modelar inductancias no lineales, crearemos un modelo de una fuente con un inductor no lineal (figura 18.17). Según los resultados del cálculo, la línea de configuración de la inductancia no lineal se ve así:
Nodo de prueba La eliminación del bucle de inversión de magnetización se basa en dos fuentes de corriente: G1 y G2, controladas por voltaje, que se utilizan para medir y normalizar los parámetros mostrados. El coeficiente de transferencia de la fuente de corriente controlada G1, que proporciona un voltaje de salida del integrador igual a la inducción, se puede calcular mediante la fórmula:
El valor calculado del coeficiente de transmisión debe anotarse en la línea Valor del menú de configuración de la fuente de corriente controlada G1. Coeficiente de transferencia de fuente de corriente controlada G2, que proporciona una corriente de salida igual al voltaje en el núcleo de un transformador no lineal, se puede calcular mediante la fórmula:
El valor calculado del coeficiente de transmisión debe anotarse en la línea Valor del menú de configuración de la fuente de corriente controlada G2. En la configuración del eje horizontal, en la línea Cantidad trazada, en lugar del parámetro de tiempo, ingrese el parámetro I(G2). Mostramos el voltaje en la salida del integrador verticalmente haciendo clic en el terminal derecho del capacitor C1 (Fig. 18.18).
En la Fig. La figura 18.18 muestra las trayectorias de inversión de magnetización del núcleo del inductor no lineal. Con una corriente de soldadura mínima (figura 18.18a), el núcleo del inductor está al borde de la saturación. A medida que aumenta la corriente, el núcleo se satura (figura 18.18, b). Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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Comentarios sobre el artículo: vencedor Interesante para diseñadores de equipos de soldadura. Me gustaría el resultado final. El circuito terminado es adecuado para el ajuste de alta calidad del voltaje de una máquina de soldadura semiautomática. Probado, no de la excavadora.
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