Назад: 3.4.2. Конструкция тиристорного выпрямителя ВДУ-505

 

3.4.3. Выпрямитель ВДУ-506 МТ

 

Выпрямитель марки ВДУ-506МТ («Уралтермосвар») предназначен для руч­ной сварки покрытым электродом, механизированной сварки сплошной и по­рошковой проволокой и аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (рис.3.24). В силовой цепи источника энергия сети подается через контактор КМ1 на понижающий трансформатор Т, затем на тиристорный блок VS, далее на реактор L и в дугу. Параллельно силовой цепи подключена цепь высоковольтной подпитки, состоящая из контактора КМ2, выпрямительного блока на неуправляемых вентилях VD и балластного резистора R.

Автоматический регулятор создан на основе микропроцессора А1 марки PIC1SF452 (Micro Chip Incorporated, США), который действует в соответствии с алгоритмом, учитывающим различные си­туации и условия сварочного процесса. Внешнее программирование регулятора осуществляется при его настройке на заводе-изготовителе от компьютера через порт A3. В процессе эксплуатации задание параметров режима производится с панели управления и индикации А2 на передней стенке выпрямителя или с цифрового пульта дистанционного управления А4, или с аналогового пульта дистанционного управления А5.

 

 

Рис.3.24. Блок-схема универсального выпрямителя ВДУ-506 МТ

 

Процесс сварки начинается прикосновением электрода к детали или нажатием на кнопку А6 на горелке. Сигнал ОС по току снимается с шунта RS и преобразуется усилителем А16. Сигнал ОС по напряжению понижается делите­лем А17. После сравнения сигнала задания с сигналами ОС регуля­тор А1 вырабатывает сигнал управления, который через широтно-импульсный модулятор (ШИМ) А12 и формирователь импульсов А13 подается на управля­ющие электроды тиристоров VS. В регулятор также подаются сигнал от ветрового реле А10, контролирующего работу вентилятора М, и сигналы от термодатчиков А14, измеряющих температуру тиристоров. В случае отклонения контролируемых параметров от заданных значений регуля­тор через оптоэлектронную развязку А9 отключает пускатель КМ1. С помощью двух развязок A11 и А15 регулятор управляет включением пускателя КМ2 высоковольтной подпитки и обмотки управления реактора L. С помощью раз­вязок А7 и А8 регулятор может управлять работой газового клапана и привода подачи проволоки сварочного полуавтомата.

Выпрямитель ВДУ-506МТ имеет комбиниро­ванную внешнюю характеристику, состоящую из нескольких посто­янных участков 1–4 (рис.3.25) и дополнительных участков, формируемых в зависимости от разновидностей способов сварки.

При ручной сварке покрытым электродом (рис.3.25,а, участок 1) подпитка (85 В, 20 А) необходима для заполнения пауз между включения­ми тиристоров. Пологопадающий участок 2 представляет собой естественную характеристику выпрямителя при полнофазном включении тиристоров (55 В, 0,03 В/А). На крутопадающем участке 3 наклон 0,4…2,0 В/А настраивается в зависимости от положения шва в пространстве. Основной вертикальный участок характеристики 4 используется для настройки сварочного тока в диапазоне 20…500 А.

 

 

Рис.3.25. Формирование внешних характеристик выпрямите­ля ВДУ-506 МТ для различных способов сварки: а – ручной сварки (dэ = 4мм); б – аргонодуговой сварки неплавящимся электродом; в – механизированной сварки в защитных газах

 

Для выполнения специальных функций настраиваются по­ложения еще четырех участков, обеспечивающих ток ограничения длительного короткого замыкания Iку (участок 7), ток горячего пуска (старта) Iст (участок 6), ток форсирования при капельном переносе Iф (участок 5), а также напряже­ние ограничения длительного холостого хода U00 (точка 8) 12В. На рис.3.26,а показано пример настройки режима РД С диа­метром 4 мм током Iд = 150 А.

При аргонодуговой сварке характеристика (рис.3.25,б) имеет три постоянных участка и дополнительный участок 4, ограничивающий длительный ток короткого замыкания. В качестве примера показана настройка при сварке вольфрамовым электродом диаметром 3 мм при токе Iд = 150 А.

При механизированной сварке в углекислом газе характеристи­ка (рис.3.25,в) имеет два постоянных и два дополнительных участка. Как и при других способах сварки, имеется участок 1 подпитки, основной участок 2 выполнен жестким, его перемещением настраивается сварочное напряжение в интервале 15…40 В. Для горячего старта предусмотрена возможность увеличения напряжения до уровня естественной характеристики 3 с полнофазным включением тиристоров. Для ограничения тока при длительном коротком замыкании и предотвращения прожогов тонких дета­лей формируется участок отсечки 4. В качестве примера (рис.3.25,в) приведена настройка режима при сварке в углекислом газе проволокой диаметром 1 мм со скоростью подачи 400 м/ч при оптимальном соотношении тока Iд = 150 А и напряжения Uд = 22 В.

При любом способе сварки предусмотрено хранение и воспроизведение за­ранее установленных режимов, в том числе подобранных сварщиком. В отличие от аналогового регулятора, микропроцессорный не нуждается в изменении структуры или введении новых элемен­тов для придания ему новых функций и свойств. Изменение алгоритма его функционирования, как правило, требует всего нескольких минут работы квалифицированного программиста. Режим свар­ки можно подбирать и сохранять в одном выпрямителе, легко тиражировать и переносить на другие с помощью накопителей на магнитных дисках. Источник снабжен ограничителем холостого хода.

Сварочные свойства выпрямителя ВДУ-506МТ достаточно высоки именно благодаря отработанному алгоритму и высо­кому быстродействию МП-регулятора. На (рис.3.26,а) даны осциллограммы тока и напряжения дуги при РДС, полу­ченные при зажигании и устойчивом горении дуги длиной 10 мм.

 

 

Рис. 3.26. Осциллограммы тока и напряжения: а –зажигание дуги и установление процесса РДС (электрод УОНИ-13/55, dЭ -3,0 мм, Iд – 100 А); б - установившийся процесс механизированной сварки в СО2 (проволока Св-08Г2С, dЭ – 1,2 мм, Iд - 200 А, Uд -24 В)

 

Из режима ожидания (при U00 = 12 В) выпрямитель за 20 мс переходит в режим горячего пуска с током короткого замыкания Iк=Icn. После короткого замыкания напряжение скачком возрастает до величины, равной сумме катодно­го и анодного падений напряжения Uкa, а затем более плавно в течение времени tду увеличивается до напряжения горения установившейся длины дуги Uдн.

Горячий пуск (старт) с током Iст = 1,5Iд при настро­енном времени tст = 0,5с продолжается и при установлении дугового процесса, после чего МП-регулятор переводит систему в режим стабилизации настроенного тока Iд . Защита от прилипания в этом случае не срабатывает, так как время короткого замыкания tкз составляет 0,2 с и не превышает допустимой величины 0,5 с.

На рис.3.26,б даны осциллограммы тока и напряжения дуги при механизированной сварке в СО2 проволокой Св-08Г2С диаметров 1,2 мм, Высокая стабильность процесса достигается благодаря использованию МП-регулятора.

 

Далее: 3.5.1. Особенности инверторных источников