При проведении сварочных работ в особо опасных условиях (внутри металлических емкостей, на открытом воздухе и др.) для повышения электробезопасности сварщика при смене электрода транс­форматор для ручной дуговой сварки должен быть снабжен устройством снижения напряжения холостого хода (УСНТ). УСНТ является вспомо­гательным средством защиты от поражения током.

Согласно ГОСТ 12.2.007.8—75 УСНТ должно снижать действующее напряжение холостого хода на выходных зажимах сварочной цепи до значения, не превышающего 12 В, не позже чем через 1 с после размы­кания сварочной цепи.

К УСНТ предъявляются также дополнительные требования, обеспе­чивающие нормальную работу сварщика. Свариваемый металл может иметь различную степень загрязненности (ржавчина, окалина и т. п.). Поэтому УСНТ должно обладать определенной чувствительностью сра­батывания, которая определяется максимальным сопротивлением сварочной цепи примерно 200 Ом. С другой стороны, для защиты чело­века при случайном его прикосновении к зажимам сварочной цепи УСНТ не должно срабатывать при сопротивлении сварочной цепи выше
500 0м. Быстродействие срабатывания УСНТ должно составить 0,02— 0,05 с.

Как правило, УСНТ, предназначенные для комплектации трансфор­маторов с механическим регулированием, выполняются отдельным блоком. В тиристорных трансформаторах функцию ограничения напря­жения холостого хода выполняет схема управления, воздействующая на тиристорный фазорегулятор (ФР).

Схема ограничения напряжения холостого хода тиристорных транс­форматоров. Требуемое пониженное значение напряжения холостого хода может быть обеспечено за счет частичного открытия тиристоров ФР (рис. 4.10, а) или за счет включения параллельно тиристорам ЛС-цепей (рис. 4.10, б). В первом случае в блоке задания тока, помимо задатчика рабочего режима, должен быть предусмотрен задатчик режима холостого хода. Сигнал с блока задания рабочего тока обычно поступает на фазо­сдвигающее устройство через электронное реле, работой которого управляет токовый сигнал, поступающий с трансформатора тока, уста­новленного в сварочной цепи. В момент замыкания электрода на изде­лие в сварочной цепи появляется токовый сигнал, срабатывают элек­тронное реле и тиристорный ФР, на выходе трансформатора устанавли­вается рабочий режим. При повышении сопротивления рабочей цепи выше 500 Ом снимается сигнал рабочего тока и ФР частично или пол­ностью закрывается.

На базе рассмотренных схем были выполнены экспериментальные образцы тиристорных трансформаторов ТТ-300 [17], опыт наладки и эксплуатации которых выявил серьезные недостатки этих схем. Вслед­ствие разброса значений индуктивного сопротивления первичных об­моток трансформаторов возникает необходимость индивидуальной настройки сопротивления шунтирующего резистора или задатчика

режима холостого хода. Разброс значений сопротивления резистора вызывает разброс значений токовых сигналов во вторичной цепи трансформатора, что с учетом сравнительной близости порогов срабатывания и опускания устройства выйьзает сложность настройки схемы управления. Построение схем связано с необходимостью отработки слабых сигналов, так как в качестве задатчика тока здесь ис­пользуется трансформатор тока, рассчитанный на полный сварочный ток. Низкое значение на­пряжения холостого хода Ux x (рис. 4.10, а, б) затрудняет возбуждение дуги на сильно окис­ленном или загрязненном изделии. Поэтому перспективной в новых разработках пред-

Рис. 4.10. Кривые напряжения холостого хода тирис-
торных трансформаторов с УСНТ

ставляется схема, основанная на импульсном измерении проводимости межэлектродного промежутка.

В режиме холостого хода в сварочную цепь инжектируется кратко­временный (10—20мкс) импульс напряжения с амплитудой 300—400 В (рис. 4.10, в). Действующее значение UX K при частоте наложения им­пульсов 100 Гц не превышает 12 В. Из-за своей малой длительности измерительные импульсы не представляют опасности для человека, но обеспечивают прохождение в сварочной цепи импульсов тока с ампли­тудой несколько ампер при высоком сопротивлении между электродом и изделием (до 200 0м). Высокая скорость нарастания импульсного тока позволяет легко выделить его, например с помощью трансформа­тора тока с одним первичным витком, нагруженным на последовательно соединенные конденсатор и резистор. Импульсный сигнал с резистора подается в схему управления ТТ, а низкочастотный сигнал, пропор­циональный сварочному току, выделяется на конденсаторе. Высоко­вольтный измерительный импульс будет способствовать пробою меж­электродного промежутка и улучшению возбуждения сварочной дуги. УСНТ последнего типа особенно перспективно с тиристорными транс­форматорами с цепью импульсной стабилизации, в которых стабилизи­рующий импульс может выполнять и функцию измерения.

УСНТ для трансформаторов с механическим регулированием. Для трансформаторов с механическим регулированием отечественная про­мышленность серийно выпускает устройство УСНТ-06. Устройство содержит управляемый релейной схемой электромагнитный контактор, замыкающий контакт которого включается последовательно в свароч­ную цепь между выходным зажимом вторичной обмотки трансформа-

тора и электрододержателем Принципиальная схема устройства УСНТ-06 приведена на рис. 4.11.

В исходном состоянии при холостом ходе сварочного трансформа­тора силовой контакт К4.1 контактора К4 разомкнут и на электрод подается дежурное выпрямленное напряжение 12 В от обмотки Ш вспо­могательного трансформатора 77 через диоды VD7, VD8 и VD3, резис­торы R13 и R1, обмотки реле К1 и К2, размыкающий контакт К4.2.

При замыкании электрода на свариваемое изделие реле К1 и К2 выключаются.

Реле К1 своим контактом подает управляющие импульсы на тирис­торы VS1, VS2 и тем самым питание на катушку контактора £4, а реле К2 своим переключающим контактом К2 подключает конденсатор С4 к обмотке реле, обеспечивая выдержку времени на отключение.

При срабатывании контактора К4 замыкается его контакт К4.1 в силовой цепи, подавая рабочее напряжение трансформатора на элек­трод; вспомогательный размьпсающий контакт К4.2 отключает дежурное напряжение от силовой цепи. В процессе сварки питание реле осуще­ствляется от трансформатора тока Т2. После прекращения сварки в течение 1 с реле удерживаются во включенном состоянии за счет раз­ряда конденсатора С4, а затем контактом К1 отключается силовой контактор К4. УСНТ приходит в исходное состояние.

С целью повышения электробезопасности в случае отказов элемен­тов схемы (VS1, VS2, К1 и др.), приводящих к ложному включению контактора К4 и подаче полного напряжения холостого хода сварочного трансформатора на электрододержатель, в УСНТ предусмотрена цепочка аварийного отключения. Цепочка состоит из обмотки II трансформатора 77, резистора R11, диодного моста VD4, реле КЗ, конденсатора СЗ, замыкающего контакта К4.4 и размыкающего контактаК2.

При ложном срабатывании контактора К4 контакт К2 не размыка­ется, а К4.4 замыкается, при этом реле КЗ срабатывает с выдержкой времени, определенной конденсатором СЗ, и отключает контактор К4 размыкающим контактом КЗ.2.

Регулируемый резистор R8 служит для корректировки, в случае необходимости, выдержки времени отключения напряжения холостого хода. Терморезистор R10 предназначен для стабилизации выдержки времени при изменении температуры.

Проверка работоспособности УСНТ-06 осуществляется кнопками ’’Контроль” (S1) и’’Готов” (S2). Максимальное сопротивление свароч­ной цепи в момент включения 7?вкл имитируется резистором R4 (номи­нальное сопротивление 150Ом), минимальное сопротивление тела человека - резистором Rб (номинальное сопротивление 500Ом). При нажатии кнопки ’’Контроль” резистор R4 замыкает сварочную цепь, срабатывает контактор К4 и загорается лампа красного цвета Н2. Одно­временно начинается отсчет времени на срабатывание реле КЗ. Реле срабатывает, становится на блокировку через контакт К3.1 и разрывает цепи питания обмотки контактора К4. Лампа Н2 гаснет. Нажатием кнопки ’’Готов” реле КЗ снимается с блокировки, сварочная цепь замы­
кается резистором R6. В исправном УСНТ контактор К4 не срабатывает и лампа Н2 не загорается.

На правой боковой стенке УСНТ расположены: болт для заземления УСНТ, разъем подключения УСНТ к сети и два сетевых предохранителя F1 и F2. Схема выполнена на съемной печатной плате, которая через разъем соединяется с остальными элементами УСНТ. Масса УСНТ-06 — 15 кг. Схема соединения блока УСНТ-06 со сварочными трансформато­рами приведена в главе пятой.