Устройство и принцип работы источника тир-300дм1

Источник питания предназначен для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на постоянном токе прямой полярности, для сварки алюминия и его сплавов на переменном токе прямоугольной формы и для сварки штучными

электродами на постоянном и переменном токе. Все виды сварки могут выполняться как в непрерывном, так и в импульсном режиме.

Источник (рис.5.20) является устройством питания параметричес­кого типа, и не имеет внешних обратных связей. В состав источника входят: силовой блок тиристоров (V1-V4), силовой трансформатор Тр1 с малым магнитным рассеянием, имеющий жесткую внешнюю характеристи­ку; регулятор тока, представляющий собой дроссель насыщения Др1, работающий в режиме вынужденного намагничивания и имеющий раздельные рабочие обмотки, коммутируемые тиристорами; импульсный стабилизатор горения дуги переменного тока; осциллятор Р_р, регулятор снижения сварочного тока в конце сварки; элементы управления, ин­дикации и охлаждения. Источник снабжен двумя переключателями, предназначенными для переключения диапазонов тока (S3), и режимов ра­боты (S4), выключателя (S5) для включения и отключения осциллятора, автоматическим выключателем (QF), тумблером (S6) выбора режима "импульсный" - "непрерывный", устройством управления длительностью импульса и паузы. Силовая цепь источники снабжена автоматической защитой и коммутирующей аппаратурой (QF и KI).

Рис.5.20. Упрощенная принципиальная схема ТИР – 300ДМ1

Регулирование сварочного тока ступенчато-плавное. Источник питания обеспечивает высокую стабильность горения дуги как в установившемся, так и переходном режимах. Источник поддерживает заданное значение сварочного тока в пределах рабочего участка внешней характеристики с точностью, определяемой крутизной характеристики, при относительно медленно изменяющихся возмущениях, как со стороны дуги, так и со стороны питающей сети. При возбуждении дуги как контактным, так и бесконтактным методами (осциллятором) ток дуги плавно увеличивается с 5 А до заданной величины за время, около 0,4 с. Спадание тока при гашении дуги происходит по линейному закону, что позволяет более равномерно снижать тепловложение в сварочный шов. В источнике это реализовано достаточно простым путем из-за малой мощности, затрачиваемой на управление сварочным током в дросселе с раздельными рабочими обмотками, благодаря тому, что коэффициент усиления по мощности у примененного дросселя равен 2000.

Порядок работы схемы следующий: при включении автоматического выключателя QF и при закрытой дверке источника (конечный выключатель SK замкнут) подается питание на первичные обмотки трансформатора управления Тр2 и вспомогательного Тр6. При нажатии кнопки "Пуск" (S2) включается реле К2 и своими замыкающими контактами K2.1 шунтирует кнопку S2, К2.2 включает реле К3, которое в свою очередь замыкающими контактами K3.I включает контактор K1. Контактор подает питание на силовой трансформатор Тр1 и одновременно запитывает систему управления источником. На выходных клеммах источника появляется напряжение холостого хода. При включенном тумблере S5 подается питание на трансформатор Тр4 осциллятора. Происходит колебательный разряд конденсатора CI5 на импульсный трансформатор Тр3, через разрядник FV. Возбуждается электрическая дуга. Ток сварки задается блоком задания и регулирования тока и положением переключателя ступеней S3. При возбуждении дуги резко увеличивается переменная составляющая на дросселе Др1, срабатывает реле дуги K4, которое своими размыкающими контактами К4.1 отключает питание от трансформатора осциллятора. Одновременно К4.2 подает питание на импульсный стабилизатор горения дуги переменного тока.

В режиме непрерывной сварки блок задания и регулирования тока источника задает опорное стабилизированное напряжение и подает в цепь: R16, дроссель Др2, обмотку управления насыщения ДрН2 и ДрН1. Величина тока в этой цепи определяет величину тока дуги при работе на первой ступени до 150 А, а при работе на второй ступени −до 300 А. При окончании сварки, т.е. при нажатии на кнопку S1 "Стоп", система управления осуществляет плавное снижение сварочного тока для заварки кратера.

При сварке на переменном токе в полупериоды обратной полярности в сварочный контур вводятся импульсы стабилизации посредством импульсного трансформатора Тр3 для устойчивого возбуждения дуги. На трансформаторе ТрЗ имеется обмотка смещения (к2,н2), в которую через резистор R11 и дроссель ДрЗ подается ток смешения. Величина тока устанавливается резистором R11. Обмотка смещения необходима для перемагничивания сердечника импульсного трансформатора ТрЗ после трансформации импульса стабилизации, подаваемого на обмотку н3, к3. Импульс стабилизации получают путём разряда конденсатора С11 через L1, обмотку ТрЗ (н3, к3) и тиристор V26. Тиристор V26 включается при смене знака напряжения на выходе источника. Элементы токоограничения и знакоразделения тока управления тиристора: R12, V24, V25. Дроссель насыщения ДрН3 шунтирует цепь запуска во избежание ложного срабатывания тиристора. Разряд и заряд конденсатора С11 происходит в разные полупериоды сетевого напряжения. При работе в импульсном режиме с блока задания времени импульса и паузы в блок задания и регулирования тока поступают команды, которые изменяют ток в дросселе Др2 и обмотках насыщения н3, к3 ДрН2 и ДрН1, изменяя угол поджигания силовых тиристоров V1- V4.

Стабилизация и регулирование величины тока дуги осуществляется дросселем насыщения с раздельными рабочими обмотками в режиме вынужденного намагничивания (V1- V4; ДрН1, ДрН2, Др2).

Стабилизатор тока на базе дросселя насыщения с раздельными ра­бочими обмотками универсален и используется при сварке как на постоянном, так и переменном токах. Выбор режима осуществляется введением нагрузки (дуги) в цепь переменного или в цепь постоянного тока тиристорного моста (V1- V4) посредством переключателя S2.

При работе источника на переменном токе в диапазоне токов до 150 А переключатели S3 и S4 занимают положения, которые указаны на схеме (см. рис. 43). В полупериоды положительной полярности ток проходит по следующей цепи: начало вторичной обмотки н2 Tp1-V2-Др1(н1,к1)-S3-Др1(н2,к2)-S4-V3-ДрН1(н4,к4)-ДрН2(к4,н4)-ДрН1(н5,к5)-ДрН2(к5,н5)-S3-S4-дуга-Тр3(к1,н1)-4-Тр1(к2). В полупериоды отрица­тельной полярности -Тр1(к2)-S4-Тр3(н1,к1)-дуга-S4-S3-ДрН2(н5,к5)-ДрН1(к5,н5)-ДрН2(н4,к4)-ДрН1(к4,н4)-V4-Др1(н1,к1)-S3-Др1(н2,к2)-S4-V1-Тр1(н2). При сварке в диапазоне токов от 150 А до 300 А переключатель S3 устанавливается в положение II.

При сварке на постоянном токе переключатель S4 устанавливается в положение II. В положительную полуволну переменного тока сварочный ток проходит по следующей цепи: Тр1(н2)-V2-Др1(н1,к1)-S3-Др1(н2,к2)-S4-дуга- Тр3(к1,н1)-S3-V3-ДрН1(н1,к1)-ДрН2(к4,н4)-S3-S4-Тр1(к2). В отрицательную полуволну сварочный ток проходит — Тр1(к2)-S4-S3-ДрН2(н4,к4)-ДрН1(к4,н4)-V4-Др1(н1,к1)-S3-Др1(н2,к2)-S4-дуга-Тр3(к1,н1)-S4-V1-Тр1(н2).

Схема дросселя насыщения c раздельными рабочими обмотками состоит как бы из двух, связанных функционально, частей: силового выпрямителя, выполненного по мостовой схеме на тиристорах V1-V4, в цепь постоянного тока которого включена линейная индуктивность Др1; маломощного дросселя насыщения, (ДрН1, ДрН2), рабочие обмотки, которого разделены на токовые н4, к4; н5, к5 и напряжения н1, к1; н2, к2.

Насыщенному (под действием тока управления в обмотках н3,к3) состоянию сердечников дросселей соответствует режим поочередного включения плеч выпрямительного моста V1-V4 в начале каждого полупе­риода сетевого напряжения. При этом происходит увеличение тока, проходящего через дугу и реактор Др1. При достижении значения тока нагрузки, соответствующей равенству ампервитков обмотки токовой и обмотки управления, которые в данный момент времени направлены встречно, сердечник выходит из состояния насыщения.

Дроссель насыщения характеризуется теперь режимом трансформатора тока, одна из вторичных обмоток (н3.к3) нагружена на индуктивность Др2. Переменная составляющая тока трансформируется и выделяется на Др2 в форме напряжения второй гармоники, совпадая с напряжением на индуктивности Др1, отличаясь только по величине. Такие же по форме напряжения наводятся и на обмотках напряжения н1, к1, ДрН1, н2, к2 ДрН2. При насыщении соответствующего сердечника трансформация исключается, напряжение становится равным нулю, что соответствует включению очередной пары тиристорного моста.

Функционально параметрическое регулирование возложено на мало­мощный дроссель насыщения ДрН1, ДрН2, работающий как синхронный коммутатор переменного напряжения. Тиристоры синхронно и синфазно повторяют режим работы дросселя насыщения, переключают основную индуктивность Др1 в цепи нагрузки и контролируют режим набора и отдачи энергии индуктивности в сеть, сохраняя ток в индуктивности на заданном, по цепи управления дросселя насыщения, уровне. Тиристоры снабжены защитными RC цепями (CI-C4, R5-R8).