Электродвигатели. В сварочном оборудовании использу­ются электродвигатели как постоянного, так и переменного тока. Из электродвигателей постоянного тока чаще всего при­меняются в сварочных автоматах и полуавтоматах компаунд — ные 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 схема, представленная на рис. 4.9, обеспе­чивает работу двигателей мощнрстыо до нескольких десятков киловатт.

image12

Рас. 4.9. Схема тиристорного привода электродвигателя большой мощности

Блок регулирования привода состоит из трансформатора 77, конденсатора С/ и резистора R/; блок формирования у правд я» ющих 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 электрод­ной 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 приве­дет 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 асинхрон? ные 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.

Подпись: Рис. 4.10. Схема тиристорного привода электро-двигателя малой мощности

«в

image14

Рис. 4.It. Схема логического элемента М403

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 полупернода 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 еывод 12 для создания базового смещения посту­пает напряжение 6 В. Напряжение 4 В на выводе 1 служит для Смещения порога срабатывания элемента. Под действием

Я

этого напряжения На базе транзистра VI относитель­но его эмиттера оказывает­ся отрицательный потен­циал и транзисгор откры­вается. Элементы схемы подобраны таким образом, что в это время транзистор V2 находится в закрытом состоянии.

Подпись: Рас. 4.12. Схема работы логического елемента 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 + С/у устанавливается условный нуль на выводе 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 Uv, равном нулю, вход­ное напряжение станет положительным в точке Б, а угол от­крытия тиристора будет аг. В этом случае выходное напряже­ние выпрямителя уменьшится. Когда Uy принимает положи­тельный знак, угол открытия тиристора равен аа, 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

тиристорах используют или пилообразное входное напряже» ние, 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. Поназначению 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 параметром 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!

kl == /вЫх/^ВХ» кц = U вых/U вх kp == Р вых/ Р EX’

Входное сопротивление усилителя —это сопротивление его входной цепи переменномуїтоку. 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.

image16

Рас. 4.13. Принципиальная схема усилителя пере­менного тока

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 кол­лектора. Конденсаторы СЇ и С2 служат для отделения постоян­ной составляющей от переменной.

Делитель, представленный резисторами Ri, и Ri,, обра­зует на базе фиксированное напряжение смещения. При этом величины /?8, и Ri, подбираются так, чтобы сила тока делите­ля была значительно больше начальной силы тока базы. Изме­няя силу тока делителя, можно менять смещение базы, кото­рое выбирается 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:

д IkRk = Л£/.с.

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, на­зываемое 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. Вследствие дрейфа нуля напряжение на сопротивлении нагрузки изме­няться не будет.

image17

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 рабо — + _

чих и управляющих обмоток блоков. п, инципиаль-

Рабочие обмотки Lp включены в цепь иая схема магнитного уси — источника переменного тока последе — . лителя
вательно с нагрузкой Ra. Мощность, выделяемая на нагруз — ке, зависит от магнитной проницаемости сердечника и мо­жет изменяться с изменением силы постоянного тока в обмот­ке управления Ly. Кроме основной управляющей обмотки и магнитном усилителе могут быть обмотки насыщения и об­ратной связи. Все это делает магнитные усилители эффектив­ными регулирующими устройствами, широко используемыми в сварочных аппаратах.