Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Источники питания для сварки»

 

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СВАРОЧНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ ТИПА ВД-306

 

Составители             к.т.н., доц. Евченко В.М.

д.т.н., проф. Стрижаков Е.Л.

             

Электронная версия лабораторной работы составлена на базе издания: Исследование работы параметрического сварочного выпрямителя типа ВД-306: Метод. указания/ ДГТУ, Ростов н/Д, 2006. – 12 с.

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Изучить устройство сварочного выпрямителя с падающей внешней характеристикой ВД-306 и исследовать влияние изменения регулируемых параметров на форму внешних характеристик  выпрямителя.

В процессе работы студент должен изучить конструкцию и принцип работы сварочного выпрямителя, а также отдельных его функциональных блоков.

Кроме того, он должен экспериментальным путем построить внешние и регулировочную характеристику и объяснить, чем обусловлены полученные формы характеристик и их расхождения. При этом студент должен использовать багаж теоретических знаний, заводскую техническую документацию, прилагаемую к выпрямителю, методические указания и натуральный образец выпрямителя.

Приступая к выполнению лабораторной работы, студент должен знать:

·        устройство и принцип работы трехфазных схем выпрямления (простых, мостовых и комбинированных);

·        устройство и принцип работы сварочных трансформаторов с нормальным и повышенным магнитным рассеянием;

·        способы регулирования сварочных выпрямителей;

·        устройство балластных реостатов.

Студент должен уметь:

·        построить функциональную блок-схему источника питания, пользуясь его описанием и натуральным образцом оборудования;

·        собирать электрическую схему измерения;

·        пользоваться измерительными приборами.

 

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

Основными элементами сварочного выпрямителя являются: силовой трансформатор, выпрямительный блок, пусковое устройство, регулирующее устройство, блок защиты и сигнализации. Силовой трансформатор сварочного выпрямителя – трехфазный, поэтому схемы всех выпрямительных блоков сварочных выпрямителей – трехфазные. Использование трехфазных схем выпрямителя необходимо для снижения глубины пульсации переменной составляющей выпрямительного напряжения. Используя различные схемы выпрямления трехфазного тока, можно значительно изменить глубину и частоту пульсации переменной составляющей.

Выпрямительный блок параметрического сварочного выпрямителя состоит из полупроводниковых элементов, собранных по определенной схеме.

Форма внешних статических характеристик при этом определяется формой характеристики силового блока переменного тока трансформатора с регулирующим устройством.

 

2.1. Устройство и принцип работы силового блока сварочного выпрямителя ВД-306

 

Выпрямитель ВД-306 снабжен силовым трансформатором повышенного рассеяния с раздвижными обмотками. Выпрямительный блок собран из неуправляемых вентилей по трехфазной мостовой схеме (схема Ларионова) (рис.1а).

 

 

Рис.1. Трехфазная мостовая схема выпрямления: а) – принципиальная электрическая схема; б) – диаграмма изменения напряжения; в) – результирующее напряжение, г) – диаграмма изменения тока

 

Он состоит из двух групп вентилей: анодной В₁, В₃, В₅ и катодной В₂, В₄, В₆. Группы названы по общему электроду их вентилей. В любой момент времени ток в нагрузку поступает через 2 вентиля – один в анодной и один в катодной группе.

Катодная группа вентилей повторяет режим работы простой трехфазной нулевой схемы. В этой группе вентилей в течение каждой трети периода работает вентиль с наиболее высоким потенциалом анода( рис.1б). В анодной группе в данную часть периода работает тот вентиль, у которого катод имеет наибольший отрицательный потенциал по отношению к общей точке анодов. Таким образом, в трехфазной мостовой схеме в любой момент времени проводят ток два вентиля – один из катодной, другой из анодной группы, при этом любой вентиль одной группы работает поочередно с двумя вентилями другой группы, соединенными с разными фазами вторичной обмотки трансформатора. Через каждую фазу трансформатора ток I₂ будет проходить в течение 2/3 периода: 1/3 периода – положительный и 1/3 - отрицательный. В нагрузке ток все время проходит в одном направлении.

 

2.2. Работа электрической схемы выпрямителя ВД-306

 

Включение выпрямителя производится пакетным выключателем ПВ (рис.2), подающим напряжение на двигатель вентилятора ДВ и на катушку магнитного пускателя ПМ, цепь которого остается разомкнутой из-за открытых контактов ветрового реле контроля вентиляции ВР. При нормальной работе вентилятора парус этого реле отклоняется и замыкает контакты реле ВР в цепи обмотки пускателя магнитного ПМ, который замыкает свои контакты ПМ в трехфазной сети, питающей первичную обмотку силового трансформатора сварочного выпрямителя.

При случайном отказе вентилятора из-за отсутствия ветрового потока, парус ветрового реле ВР отбрасывается, размыкая свои контакты ВР в цепи пускателя магнитного ПМ, который в свою очередь отключает силовой трансформатор от питающей сети.

Для защиты выпрямительного блока от коммутационных перенапряжений, между входными клеммами вторичной обмотки трансформатора включены защитные RC-цепочки.

При пробое одного из вентилей выпрямительного блока (ВБ) или пробое вторичных обмоток трансформатора, срабатывает узел аварийной защиты, состоящий из магнитного усилителя МУ, вспомогательного понижающего трансформатора ТВ и реле Р переменного тока. Обмоткой управления МУ служат провода 2-х фаз вторичной обмотки трансформатора, проходящие через окно тороидальных сердечников МУ. При аварийной ситуации реле Р своими контактами Р отключает от сети катушку магнитного пускателя ПМ, который, в свою очередь, отключает силовой трансформатор от питающей сети. Контакты Р1снимают питание с рабочих обмоток МУ.

 

 

Рис.2. Функциональная схема выпрямителя ВД-306

 

3. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

 

3.1. Составить функциональную блок-схему выпрямителя и дать краткое описание функциональных блоков.

3.2. Построить семейство внешних характеристик выпрямителя при различных положениях регулятора в соответствии с заданным вариантом.

3.3. Построить регулировочную характеристику-зависимость основного регулируемого параметра от положения регулятора I_2k=f(b), где b – расстояние между обмотками трансформатора, мм.

3.4. Оборудование, приборы и материалы, необходимые для выполнения работы приведены в табл.1.

 

Таблица 1

 

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

4.1. Снять верхнюю крышку и боковые стенки выпрямителя.

4.2. Изучить конструкцию выпрямителя и схему электрических соединений, используя заводской паспорт на выпрямитель и методические указания.

4.3. Установить на место верхнюю крышку и боковую стенку выпрямителя.

4.4. Собрать электрическую схему для экспериментального исследования выпрямителя (рис.3).

 

 

Рис.3. Электрическая схема для экспериментального исследования работы выпрямителя: ИП - источник питания; РБН - реостат балластный нагрузочный; рА - амперметр; рV - вольтметр; К - рубильник

 

4.5. Установить начальное положение регулятора (расстояние между катушками) в соответствии с заданным вариантом работы. Вариант задается преподавателем.

4.6. Представить преподавателю электрическую схему для проверки.

4.7. После разрешения можно продолжать работу. Для снятия внешней характеристики необходимо включить выпрямитель в сеть и записать показания приборов на холостом ходу (опыт холостого хода) – все секции балластного реостата выключены. Изменением положения ножей балластного реостата, начиная со второго, последовательно увеличивать нагрузку вплоть до короткого замыкания (КЗ). Результаты измерений записать в табл. 2.

 

Таблица 2: Результаты исследования внешней характеристики выпрямителя

 

4.8. Для снятия регулировочной характеристики необходимо, изменяя положение регулятора от минимума до максимума в 4-х точках, измерить и записать в табл. 3 значения тока короткого замыкания (I_к.з). Регулировочные характеристики снимаются для всех вариантов соединения обмоток трансформатора.

 

Таблица 3: Результаты исследования регулировочной характеристики выпрямителя

 

4.9. По результатам измерений необходимо построить внешние и регулировочную характеристику. Внешние характеристики строить на одной оси координат и в одинаковом масштабе.

4.10. В выводах следует описать, чем обусловлен падающий характер нагрузочной кривой и почему они имеют различные углы наклона. Аналогичные описания необходимо сделать и для регулировочной кривой.

 

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

5.1. Наименование работы.

5.2. Цель работы.

5.3. Функциональная блок-схема выпрямителя с необходимым пояснительным текстом.

5.4. Электрическая схема для снятия внешних и регулировочных характеристик.

5.5. Таблицы экспериментальных данных.

5.6. Графики внешних и регулировочных характеристик выпрямителей и их описание.

5.7. Выводы по работе.

 

6. ЛИТЕРАТУРА

 

1.     Ленивкин В.А., Евченко В.М., Стрижаков Е.Л. Источники питания для сварки: учеб. пособие – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2008. – 274 с.

2.     Ленивкин В.А. Милютин В.С. Петров П.И. Евченко В.М. Источники питания для сварки. Часть ІІ. Источники постоянного тока: Учеб. пособие. Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 1994. - 115 с.

3.     Закс М.И. Сварочные выпрямители – Л,: Энергоиздат, 1983. – 200 с.

 

7. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ СВАРКИ»

 

При работе в лаборатории источников питания сварочной дуги студентам приходится иметь дело с действующими электрическими установками и приборами, поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности от возможного поражения электрическим током. Наиболее часто поражение током происходит либо при прикосновении к неизолированным частям электрооборудования, находящимся под напряжением, либо в результате отсутствия заземляющих устройств.

Все студенты должны обязательно соблюдать следующие правила техники безопасности.

1. Перед началом работы проверить надежность заземления корпусов источников питания.

2. Приступать к сборке электросхемы можно только при выключенном напряжении питающей сети. При этом защитные кожухи должны быть подняты, а рычаг кожуха должен нажимать на кнопку «стоп» магнитного пускателя. Об отсутствии напряжения можно судить по электролампе, установленной над магнитным пускателем. При выключенном пускателе лампа не горит.

3. Включение магнитного пускателя допускается только после проверки схемы руководителем и получения его разрешения.

4. При включенном оборудовании не прикасаться к его корпусу и клеммам, а также к клеммам измерительных приборов. Никаких переключений производить нельзя.

5. Переключение регулирующих устройств трансформаторов можно производить только при отключенной питающей сети. Изменение положения регулировочных реостатов у сварочных генераторов, производится при работающих приводных электродвигателях, но обязательно на холостом ходу.

6. Не допускается включение и выключение оборудования под нагрузкой.

7. Разбирать электрическую схему необходимо при выключенном магнитном пускателе, но только после разрешения руководителя работ.