<<
>>

Система автоматической стабилизации напряжения на батарее конденсаторов

 

Качество сварки иа КМ в первую очередь зависит от стабильности напряжения иа батарее конденсаторов. Рассматриваемая в этом параграфе система автоматической стабилизации напряжения (САСН) применяется во всех КМ средней и большой мощности, выпускаемых серийно заводами «Электрик» им.

Н. М. Шверника и ПЗТЭСО (МТК-500Г, МТК-8004, ПРК-4001, ПРК-12001). САСН обеспечивает заряд батареи конденсаторов и стабилизацию напряжений иа ней с точностью ±1%. заданного значения при колебаниях сетевого напряжения в пределах —15 ... +10%, причем точность сохраняется во всем диапазоне изменений запасаемой в конденсаторах энергии. Этот диапазон может достигать 20, но при этом минимальное время заряда батареи конденсаторов должно быть ие менее 0,06 с. Ограничение времени заряда связано с ограниченным быстродействием САСН. При временах заряда, меньших 0,06 с, происходит перезаряд батареи конденсаторов, что недопустимо, так как из-за малых токов утечки напряжение станет равным заданному только через большой промежуток времени.

САСН представляет собой статическую систему с принципом управления по отклонению. На рис. 4.1 приведены функционально-структурная и принципиальная схемы САСН. На функционально-структурной схеме видно, что система охвачена отрицательной обратной связью по напряжению на батарее конденсаторов БК¦ Сигнал рассогласования ДU, равный разности сигнала задания Us с источника задающего напряжения ИЗН и сигнала обратной связи, усиливается в промежуточном усилителе ПУ и поступает на вход формирователя импульсов ФИ. Последний работает по вертикальному принципу, формируя импульс по фазе в зависимости от значения сигнала Ивых с выхода ПУ. В режиме заряда батареи конденсаторов БК сигнал ДU вводит усилитель ПУ в режим насыщения, при этом Чвыт максимально и фаза импульсов с выхода ФИ постоянна. Угол включения тиристоров управляемого выпрямительного устройства УВУ остается постоянным, пока ДПgt;1 В.

При Д?/lt;1 В усилитель ПУ выходит из режима насыщения, импульсы управления перемещаются относительно полуволны сетевого напряжения вправо и угол включения тиристоров устанавливается таким, при котором БК подзаряжается через УВУ в каждую полуволну выпрямленного напряжения.


Статический расчет САСН сводится к вычислению статического коэффициента передачи системы, необходимого для получения заданной точности. На рис. 4.1 стрелкой, обозначенной буквой F, изображено внешнее возмущение — колебание сетевого напряжения, действующее на устройство УВУ. Передаточная функция замкнутой системы по возмущению имеет вид


где в числителе и знаменателе записаны передаточные функции соответствующих звеньев фуикциональио-структуриой схемы САСН.

alt="" />При малых приращениях звенья ФИ и УЯУ можно считать линейными с передаточными функциями              в градусах на вольт и

в вольтах на градус. Усилитель ПУ и звено обратной связи ЗОС представляют собой пропорциональные звенья, и поэтому их передаточные функции запишутся как ki и k$ соответственно. При р=0 получаем уравнение статики, при этом и передаточная функция (р) запишется в виде коэффициента к*. При заданной точности поддержания напряжения на батарее БК, равной 1 %.и значении возму

щения

При ,              (значения для рассматри

ваемой здесь схемы САСН)

В итоге получим, что коэффициент усиления промежуточного усилителя ПУ для реализации заданной точности должен быть равен пяти (fe,=5).

Пульсация напряжения, связанная с подзарядом БК в каждую полуволну выпрямленного напряжения, составляет сотые доли процента и практически не сказывается на общей стабильности напряжения на БК-

Рассмотрим работу САСН по принципиальной электрической схеме. Силовой регулятор собран по мостовой схеме на диодах VD1, VD2 и тиристорах VS1, VS2. Резистор R1 служит для ограничения значения зарядного тока. Тиристоры VS1 и VS2 включаются импульсами соответственно от однотипных формирователей импульсов ФИ 1 и ФИ2. Противофазным включением обмоток трансформатора 77 достигается сдвиг по фазе импульсов управления на 180° эл. Трансформатор 77 входит' в состав источника пилообразного напряжения («пилы»). «Пила» формируется при разряде конденсатора С1 на резистор R2, причем окончание разряда совпадает с окончанием периода сетевого напряжения. «Пила» сравнивается на входе элемента Т-202, являющегося пороговым, с сигналом управления — напряжением UBЫх с усилителя ПУ. Напряжение Uвых отпирает входной каскад элемента Т-202, «пила» запирает его. При включенном заряде, т. е. при UBых = 0, входной каскад элемента Т-202 должен быть закрыт и на выходе 9 элемента Т-202 должен быть постоянный «0». («0» и «1» в логических схемах означают соответственно отсутствие и присутствие сигналов на входе и выходе.) Исходный «0», или рабочая точка элемента Т-202, устанавливается резистором R3. При появлении напряжения Ь'вых и в момент превышения им уровня «пилы» входной каскад элемента Т-202 отпирается и на его выходе 9 появляется «1». Чем больше значение UBbtI, тем раньше относительно полупери-

ода сетевого напряжения срабатывает элемент Т-202 и тем левее сдвинут импульс, формирумый в импульсном устройстве, собранном на элементе Т-403, относительно полупериода напряжения сети. Импульс управления формируется при разряде конденсатора С2 на импульсный трансформатор ТИ2 через включенный выходной каскад усилителя Т-403. Это позволяет исключить импульсное потребление тока по цепям питания и связанные с этим помехи.

Промежуточный усилитель ПУ является усилителем постоянного тока и усиливает сигнал рассогласования, равный U3—Uc/2. Деление сигнала обратной связи Uc на два связано с трудностью изготовления источника задающего напряжения ИЗН на 400 В, максимального для применяемых электролитических конденсаторов. Чтобы избежать подстроек ПУ в работе, которые неизбежны, если применить усилитель постоянного тока с гальваническими связями, и повысить стабильность, усилитель ПУ собран по схеме модулятор—усилитель переменного тока — выпрямитель. Кроме того, такая схема позволяет получить гальваническую развязку ПУ от логических элементов, общий вывод которых с целью повышения помехоустойчивости заземляется. Заземлять же усилитель ПУ, связанный по цепи обратной связи с питающей электросетью, нельзя. Модулятор собран на транзисторах VT1, VT2, включенных инверсно для уменьшения остаточных напряжений. Усилитель переменного тока собран на транзисторах VT3, VT4, VT5. Первый и последний каскады усилителя представляют собой эмиттерные повторители, средний каскад на транзисторе VT4 является усилительным. Несущая частота 5 кГц выбрана из условий точности и быстродействия. Она вырабатывается генератором несущей частоты на транзисторах VT6, VT7, VT8, представляющим собой мультивибратор с корректирующими диодами. Мультивибратор запускается с помощью контакта реле К, одновременно начинает работать вся САСН. Прямоугольные сигналы с частотой 5 кГц с выхода мультивибратора (с трансформатора ТЗ) поступают на вход модулятора, и транзисторы VT1 и VT2 преобразовывают сигнал рассогласования в сигнал переменного тока, который, будучи усиленным, через трансформатор Т2 и выпрямитель поступает на вход элемента Т-202.

Начальная фаза импульсов включения, при которой происходит заряд батареи конденсаторов Сн, выбирается из условия, чтобы при понижении напряжения сети иа 15% мгновенное напряжение при начальной фазе не было меньше 405 В. Это соответствует фазе 60° эл. Подстройка начальной фазы производится резистором R5. Источник ИЗН состоит из двух высокостабилизированиых источников постоянного тока иа 100 В каждый, собранных по компенсационной схеме с усилителями постоянного тока. Источники соединены последовательно. Напряжение иа выходе ИЗН (иа резисторе R4) регулируется от 75 до 200 В с помощью резистора R6, при этом напряжение на резисторе R4 плавно меняется в пределах 150—400 В. 

<< | >>
Источник: А.Б.БЕЛОВ. КОНДЕНСАТОРНЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ. 1984

Еще по теме Система автоматической стабилизации напряжения на батарее конденсаторов:

  1. Функциональное устройство и принцип работы машин
  2. Основные типы и электрические схемы машин В
  3. Система автоматической стабилизации напряжения на батарее конденсаторов
  4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ДОЗИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ СТРУЯМИ РАСПЛАВОВ