1. Структурная схема станции управления

Схема управления машин постоянного тока обеспе­чивает простые и сложные циклы сварки с несколь­кими импульсами сварочного тока и переменным уси­лием электродов. Практически может быть задан лю - 5—742 65 бой цикл, необходимый при KOHtaKtuoft сварке. Сва­рочный ток регулируется в отношении 1 :3, его уста­новленное значение стабилизируется при колебаниях Напряжения питающей сети. Регулируется скорость нарастания тока. Включение двух или трех импуль­сов тока разной величины без пауз позволяет полу­чить импульс тока сложной формы. Предусмотрена быстродействующая электронная защита вентилей от недопустимой перегрузки по току. Отсчет времени всех операций цикла сварки производится дискретно в периодах напряжения питающей сети.

Структурная схема станции управления машины постоянного тока приведена на рис. 22. Характерная особенность схемы заключается в том, что счет­чик 1—7 задает полное время цикла сварки, а не последовательно времена отдельных операций и сбра­сывается в исходное положение один раз по окончании цикла. Работа счетчика не зависит от сложности и по­следовательности операций выбранного цикла сварки. Рабочие элементы машины (силовые электрические вентили, электропневматические клапаны, электро­гидр авлические золотники, электромагнитная муфта) управляются триггерами, подключаемыми к счетчику независимо друг от друга с помощью переключателей. Положение переключателей определяет моменты пере­ключения триггеров, т. е. включение и выключение рабочих элементов машины. Установка переключате­ля какого-либо триггера в положение «выключено» исключает из цикла сварки работу управляемого им исполнительного элемента, т. е. соответствующую опе­рацию. Если какой-либо исполнительный элемент машины должен включаться несколько раз за цикл сварки, то к нему подключаются выходы нескольких - триггеров.

Таким образом, состав наиболее 'Сложного цикла сварки определяется количеством независимых триг­геров, имеющихся в станции управления, а макси­мальное число операций может быть вдвое больше числа триггеров. Благодаря такому построению схе­мы при выборе режима сварки возможна установка любой последовательности подачи команд на рабо­чие элементы машины, что обеспечивает выбор опти­мальных циклов сварки для всей номенклатуры сва - 66

риваемых металлов и сплавов. Кроме того, в некото­рых случаях возможно устранение влияния инерцион­ности исполнительных элементов путем подачи коман­ды на включение или выключение их заблаговремен­но. Отсутствие многократного сброса счетчика им­пульсов в течение цикла сварки повышает надежность работы схемы по сравнению со схемами регуляторов цикла с последовательным отсчетом времени - опера­ций.

В схеме на рис. 22 три триггера 8, 9 и 10 вклю­чают три импульса тока, каждый из которых имеет независимую регулировку по амплитуде и длительно­сти. При включении триггеры воздействуют на клю­чевой усилитель 15, подающий отпирающие импульсы от блока формирования на силовые управляемые вен­тили. Одновременно триггеры подают сигнал на соот­ветствующий вход блока 13 регулирования фазы от­пирающих импульсов, который, в свою очередь, подает сигнал на вход формирователя импульсов 14. Триг­геры 11 и 12 управляют клапанами привода сжатия электродов 25 через выходные усилители 16, 17. Для предотвращения подъема электрода во время прохож­дения тока введена блокировка, выключающая с по­мощью усилителя 18 все триггеры тока одновременно с подачей триггером 11 команды на подъем элек­трода.

'В блок силовых управляемых вентилей 19 входят трансформаторы тока, включенные в линейные прово­да питающей сети. Сигнал с этих трансформаторов поступает на блок защиты 20, который через усили­тель 18 выключает все триггеры тока в случае, если линейный ток превысит заданное значение. Кроме того, в блоке силовых управляемых вентилей имеются трансформаторы с ферритовыми магнитопроводами, в которых возникают импульсы напряжения при включении каждого управляемого вентиля. Импульсы поступают в блок контроля 21, который выключает триггеры тока в случае, если количество импульсов превышает установленное значение, и запрещает - дальнейшую - работу машины, если количество им­пульсов отличается от заданного. В схеме предусмо­трена модель 22 си ового выпрямителя. На управля­емые вентили схемы ;Модзгщ. нагруженные на стре-

Р?

лочный прибор, подаются импульсы напряжения с формирователя 14. По показаниям стрелочного при­бора можно судить о значении напряжения силового выпрямителя машины, что облегчает настройку ре­жима сварки и позволяет в производственных усло­виях проверить. работу автоматической стабилизации с помощью блока имитации 23 изменения напряже­ния питающей сети.

Рассмотренная структурная схема положена в основу станций управления всех выпущенных нашей промышленностью контактных машин постоянного тока. В настоящее время выпускаются машины с тре­мя типами станций управления. Более простая стан­ция управления типа СУВ-ЗХ'140 [6] к машине МШВ-6301 не содержит блока контроля, а триггер 11 выполняет в ней две функции в зависимости от режи­ма работы машины. При работе машины в режиме шовной сварки триггер 11 управляет электромагнит­ной муфтой привода шагового вращения роликов и задает размер «шага», а усилитель 16, управляющий клапаном подъема электрода, подключается к блоки­ровочному триггеру 6, так как подъем и опускание электрода производятся один раз в начале и по окон­чании шва.

Более сложные станции управления СУ-7 к маши­не МТВ-8001 и СУ-5 к машине МТБ-16001, кроме блока контроля, содержат еще дополнительный триг­гер пульсаций 24, позволяющий разделить каждый импульс сварочного тока на ряд отдельных. импуль­сов. Сигнал от основных триггеров тока 8, 9 к 10 по­дается на ключевой усилитель 15 при участии триг­гера 24, который делит общее заданное время вклю­чения тока на более малые времена импульсов и пауз. Станция СУ-5 содержит два блока формирова­ния импульсов 14 для управления шестью управляе­мыми вентилями машины.

2. Управление сварочным током

Управление сварочным током осуществляется с помощью трех силовых управляемых вентилей, вклю­ченных последовательно с первичными обмотками трехфазного сварочного трансформатора. Для. вклю-

чения этих вентилей необходимо подавать на них со­ответственно три импульса напряжения, сдвинутых относительно друг друга на 120°. Для обеспечения регулирования и стабилизации сварочного тока фаза импульсов должна изменяться на 90° переключателя­ми настройки режима сварки. При изменении напря­жения питающей сети на ±10% от номинального фаза импульсов должна автоматически изменяться на такой угол, чтобы заданное значение сварочного тока сохранялось неизменным с точностью ±2,5%. В случае применения в качестве силовых управляе­мых вентилей тиристоров, необходимо, чтобы фронт отпирающих импульсов был достаточно крутым.

В схему управления сварочным током входят бло­ки 13, 14, 15, 19, 22, 23 по структурной схеме рис. 22. Принципиальная схема блока формирования импуль­сов приведена на рис. 23. Три одинаковых формиро­вателя импульсов Ф1, Ф2 и ФЗ формируют импульсы напряжения в обмотках выходных импульсных транс­форматоров ТрИ1, ТрИ2 и ТрИЗ. Фаза каждого им­пульса определяется фазой входного переменного напряжения, подаваемого с обмотки вспомогательно­го трансформатора на базу транзистора ТЗ (точки 1 и 4) формирователя, и значением входного постоян­ного напряжения, общего для всех формирователей, подаваемого к точкам 7 и 4. Переменные напряже­ния находятся в фазе с тремя линейными напряже­ниями сети. Транзистор ТЗ открыт в течение полови­ны периода при одной полярности переменного на­пряжения на базе и закрыт вторую половину периода при обратной полярности напряжения. Конденсаторы С4, С5 и С6, подключенные к точкам 5 и 4 формиро­вателей, зашунтированы открытыми транзисторами одну половину периода и заряжаются от источника постоянного питающего напряжения через перемен­ные резисторы R1, #2, R3 и коллекторные постоянные резисторы транзистора ТЗ. Постоянные времени за­ряда с помощью переменных резисторов устанавли­ваются одинаковыми так, чтобы за половину периода переменного напряжения конденсаторы успевали за­рядиться приблизительно до 1/4 напряжения питания. Затем при открывании соответствующего транзисто­ра конденсатор быстро разряжается. В результате 70

напряжения на конденсаторах С4, С5 и Сб имеют пилообразную форму с амплитудой 10—12 В (рис.24).

Пилообразное напряжение повторяется на эмит - терном резисторе транзистора Т2 и подается на базу транзистора Т1 через резистор R4, включенный меж­ду точками 6 и 4. К этому резистору через раздели­тельный диод, подключенный к точкам 6 я 7, прикла-

дывается. постоянное входное напряжение. Напряже­ние иті между базой и эмиттером транзистора Т1 представляет собой разность постоянного напряже­ния, запирающего транзистор, и напряжения пилооб­разной формы. В момент их равенства транзистор Т1 открывается, и в обмотке трансформатора ТрИ1 по­является импульс напряжения ит. (Аналогично с соответствующим сдвигом по фазе формируются им­пульсы напряжения в обмотках трансформаторов ТрИ2 и ТрИЗ.) Для увеличения крутизны фронта импульса напряжения одна из обмоток каждого 72

-• трансформатора. подключена к базовой цепи транзис­тора и осуществляет положительную обратную связь, і! Коллекторная цепь транзистора Т1 питается от соот - 7“ ветствующего конденсатора С1, С2 или СЗ, заряжае - • мого в нерабочие полупериоды от обмотки соотзетст - t вующего вспомогательного трансформатора через? диод и резистор, подключенные к точкам 10 и 12 фор - v мирователя. Значение и длительность импульсов напряжения, возникающих в обмотках трансформато - ■ ров, определяются энергией, запасенной в конденса - I торах. После разряда конденсатора (исх на диаграмме [ рис. 24) ток в транзисторе прекращается. Меняя зна - [ чение постоянного напряжения, подводимого к точ­кам 7 и 4, можно изменять момент отпирания тран - ' зистора Г/, т. е. фазу импульсов в обмотках транс - I форматоров.

С выходных обмоток трансформаторов ТрИ1— [ ТрИЗ сформированные импульсы подаются на базы Г трех транзисторов Т4—Тб ключевого усилителя (рис. 25). В коллекторные цепи транзисторов вклю - [ чены первичные обмотки выходных трансформаторов ТрИ4—ТрИб, со вторичных обмоток которых импуль - | сы подаются при открывании ключевого усилителя j на управляющие электроды силовых управляемых f вентилей. Транзисторы усилителя получают питание | через управляемый вентиль УВ, управляющий элек­трод которого при отсутствии входного сигнала на усилителе зашунтирован транзистором T9. Транзис­тор T9 открыт положительным напряжением, подан­ным на его базу от источника питания (точка 5) через резистор R5 и диод Д/. При одновременной подаче положительных сигналов на базы входных ■транзисторов Т7 и Т8 (точки 4 и 7) последние откры­ваются и снимают положительное напряжение с базы транзистора T9, который закрывается отрицательным напряжением смещения, подаваемым на его базу от точки 5 через резистор R6. При этом появляется по­ложительное напряжение на управляющем электроде управляемого вентиля УВ, через который питаются транзисторы Т4—Тб с выходными трансформаторами. Положительный сигнал на первый вход усилителя по­ступает с одного из триггеров тока, а на второй вход — с триггера пульсаций. В случае работы без

АуЛьсаций сигнал на второй вход усилителя поДаеїсл постоянно.

Триггеры тока одновременно с сигналом на клю­чевой усилитель подают сигнал на соответствующие входы блока регулирования фазы отпирающих им­пульсов (рис. 26), от которого установленное постоян­ное напряжение поступает на формирователи импуль­сов. Значение этого напряжения, соответствующее основному импульсу сварочного тока, задается сдво­енным переключателем В1, подключенным к двум наборам резисторов R4—R14 и R16—R25, на которые подано выпрямленное напряжение, пропорциональное напряжению питающей сети. Напряжение на одном наборе резисторов R16—R25 стабилизировано с по­мощью стабилитрона Д1. Поэтому все приращения напряжения за счет колебаний напряжения сети вы­деляются на другом наборе резисторов R4—R14.

На вход формирователя импульсов подается на­пряжение с движков переключателя В1, т. е. падение напряжения на части наборов резисторов, включен­ной между движками. Первое положение переключа­теля соответствует минимальному сварочному току, т. е. максимальному напряжению между движками. Одиннадцатое положение переключателя соответст­вует максимальному сварочному току, . т. е. мини­мальному напряжению между движками. Необходи­мое значение напряжения в обоих случаях устанавли­вается при настройке станции с помощью переменных резисторов R15 и R26. С. помощью переменного ре­зистора R3 устанавливается интенсивность изменения снимаемого напряжения при колебаниях напряжения питающей сети, т. е. интенсивность работы автомати­ческой стабилизации.

При установке максимального -сварочного тока и понижении напряжения сети от номинального, что соответствует работе силового выпрямителя при ма­лых углах регулирования, интенсивность работы ав­томатической стабилизации в связи с косинусоидаль­ной зависимостью выпрямленного напряжения о г угла регулирования должна быть больше, чем во всех остальных случаях. Это достигается включением по­следовательно с набором резисторов R4—R14 допол­нительного резистора R2 и транзистора Т1. Движок

беременного резистора R1 устанавливается при на­стройке Станции в такое положение, что изменение питающего напряжения от минимального до номи­нального значения переводит транзистор Т1 из закры­того в полностью открытое состояние. Транзистор шунтирует резистор R2, форсируя изменение напря­жения на наборе резисторов R4—R14. В остальных положениях, кроме одиннадцатого, переключатель В1 шунтирует форсирующую цепочку движком дополни­тельной платы.

Напряжение, соответствующее двум дополнитель­ным импульсам сварочного тока, задается двумя дру­гими переключателями с помощью наборов резисто­ров, собранных по более простой схеме. Выбор одного из трех заданных напряжений и подача его в блок формирования импульсов осуществляются с помощью четырех транзисторов Т2—Т5, три из которых связа­ны с тремя триггерами тока, а четвертый Т2 является выходным. На базу транзистора Т2 поданы через разделительные диоды напряжения с трех переклю­чателей, задающих токи основного и двух Дополни­тельных сварочных импульсов. Однако до включения сварочного тока эти напряжения зашунтированы транзисторами ТЗ—Т5, которые открыты сигналами с трех триггеров тока, поступающими через переклю­чатель В2. Поэтому выходное напряжение, подавае­мое транзистором Т2 на формирователи импульсов, определяется положением движка переменного резис­тора R27 и соответствует минимальному сигналу, т. е. полнофазной работе силовых управляемых вентилей. При включении какого-либо триггера тока снимается отпирающий сигнал с соответствующего транзистора и на базу транзистора Т2, а следовательно, и на вход блока формирователей подается напряжение, соот­ветствующее заданному значению сварочного тока. При установке режима сварки имеется возможность снять сигнал с любого транзистора ТЗ—Т5 с помощью переключателя В2 и проверить заданное значение тока по модели силового выпрямителя.

В блоке регулирования фазы управляющих им­пульсов имеется узел, позволяющий регулировать скорость нарастания сварочного тока. В него входит составной транзистор T9—Т10, на базу которого пере-

ключателем ВЗ подключается набор конденсаторов С1—СЗ и подается напряжение с движка переменного резистора R28 через разделительный диод. В момент включения триггера основного тока сигнал с него подается на транзистор Тб, который шунтирует ре­зистор R28. С этого момента набор конденсаторов разряжается на резистор R29. Выходное напряжение составного транзистора, подаваемое на формирова­тель, плавно уменьшается до нуля, увеличивая сва­рочный ток до значения, заданного переключателем основного импульса тока. При включении триггеров дополнительных импульсов тока открывается тран­зистор Т7 или Т8 и шунтирует набор конденсаторов, снимая сигнал с составного транзистора. Благодаря этому замедления нарастания тока не происходит.

К - схеме управления сварочным током относится и модель силового выпрямителя, состоящая из трехфаз­ного понижающего трансформатора, маломощных диодов и тиристоров, соединенных по схеме, анало­гичной схеме силового выпрямителя машины. На управляющие электроды тиристоров постоянно по­даются те же управляющие импульсы от трансформа­торов блока формирования, что и на силовые тиристоры при работе машины. По-показаниям вольт­метра, включенного на выходе выпрямителя модели, можно определить выпрямленное напряжение при из­менении фазы управляющих импульсов и напряжения питающей сети, что в определенном масштабе отра­жает изменение - силового выпрямленного напряжения, которое будет приложено к сварочному контуру ма­шины во время сварки. Вольтметром модели можно пользоваться при установке режима сварки и для контроля работы и настройки автоматической стаби­лизации.

Первичные обмотки трансформатора модели, блок формирования и блок регулирования фазы управляю­щих импульсов питаются от трех трансформаторов блока имитации изменения напряжения сети, подклю­ченных к трем фазам питающей сети через переклю­чатель. Первичные обмотки трансформаторов имеют ряд отпаек, к любой из которых может быть подклю­чено питающее напряжение. Одна из отпаек принята за номинальную. К номинальным отпайкам подклю - 78

чается вольтметр контроля напряжения сети. При работе машины движки переключателя также под­ключены к номинальным отпайкам трансформаторов. При. проверке работы автоматической стабилизации с помощью переключателя поочередно устанавливает­ся число витков первичных обмоток трансформаторов больше и меньше номинального, что эквивалентно из­менению напряжения питающей сети. Изменение напряжения проверяется по контрольному сетевому вольтметру, а выпрямленное напряжение — по вольт­метру модели.