1350

?тДля перемещения подвижной плиты и создания давления при стыковой сварке применяют пневмогидравлические поршневые или электромоторные приводы (см. гл. 5). В первом случае функциональ­ ная аппаратура Ф2> Ф4 представляет собой различного рода электропневмогидравлические золотниковые устройства, во втором — релей­ ные системы.

Рассмотрим более подробно устройство, принцип работы и тех­ нические характеристики контакторов, включающих устройств и регуляторов цикла сварки.

Контакторы. Устанавливаемый в первичной обмотке сварочного трансформатора контактор служит для включения и выключения первичного тока трансформатора. В зависимости от назначения машины и требуемой надежности получаемых сварных соединений применяют электромагнитные или вентильные (преимущественно тиристорные или игнитронные) контакторы.

Электромагнитный контактор (рис. 8.5, а) представляет собой

электромагнит, к которому притягивается якорь	с укрепленными
на нем подвижными контактами 1 в момент подачи	тока в катушку 2

от блока управления током БУТ При этом замыкается электриче­ ская цепь машины и подается напряжение к первичной обмотке трансформатора СТр. При отключении катушки 2 якорь с подвиж­ ными контактами 1 быстро возвращается в исходное положение

пружинами.

Электромагнитные контакторы на большую разрывную мощность имеют значительные размеры, малый срок службы из-за образования дуги при выключении и низкое число включений в минуту (5—8). Кроме того, обладая большим и недостаточно стабильным временем отпускания tn (рис. 8.5, б), они не способны пропускать строго дозированные порции энергии, что приводит к нестабильности качества соединений, особенно при сварке на жестких режимах. Поэтому в настоящее время электромагнитные контакторы обычно

используют в машинах стыковой сварки, трубных станах и шовных машинах малой мощности.

При использовании электромагнитного контактора включение сварочного трансформатора в сеть происходит в любой момент вре­ мени по отношению к фазе питающего напряжения, т. е. асинхронно. При случайном включении трансформатора в сеть синусоидального напряжения в момент времени а = ф (рис. 8.5, б) переходный про­

цесс	отсутствует и ток сразу принимает установившееся значение,
т. е.	ix = iyc. В остальных случаях включения (а Ф ф) трансформа­

тора имеет место переходный процесс установления, тока, время которого зависит как от момента включения трансформатора в сеть, так и от величины эквивалентной^ индуктивности Lx машины, при­

веденной	к первичной цепи. Наибольшего значения достигает ток
i\ — *ус +	*св (*св — свободный ток) при его включении в момент

времени, соответствующий амплитудному значению (а = ср + 90°, рис. 8.5, в). При большой постоянной времени цепи т = Lxlrx макси­ мальное значение тока / 1тах почти вдвое больше амплитуды уста­ новившегося значения тока. После окончания переходного процесса, равного t ж (Зч-4) т, результирующий ток ix совпадает с установив­ шимся током /ус- В связи с начальной несимметрией полуволн тока резко возрастает намагничивающий ток, который может значительно превысить ток нагрузки. Трансформатор при этом испытывает силь­ ные динамические нагрузки (удары).

В подавляющем большинстве современных машин контактной сварки подключение сварочного трансформатора к электрической сети производится синхронно, т. е. в определенный момент по отно­ шению к фазе питающего напряжения, с помощью тиристорных контакторов. Только в машинах большой мощности (коммутируемые токи более 1500 А) применяют игнитронные контакторы; при этом в цепях поджигания игнитронов устанавливают тиристоры без принудительного охлаждения.

Тиристорный контактор (рис. 8.6, а) состоит из двух тиристоров 77 и 7\2, включенных встречно-параллельно. Анод каждого вентиля соединен с катодом другого вентиля, и эта группа включена после­ довательно с трансформатором СТр. Если полярность полуволны переменного напряжения такова, что напряжение линии А положи­ тельно относительно линии В , то проводить ток будет (при наличии управляющего сигнала) вентиль 77. При обратной полярности проводящим окажется вентиль Т2.

В вентильных контакторах применяют, как правило, импульсное управление вентилями, синхронизированное с частотой электри­ ческой сети. Для этой цели в цепях управления тиристоров 77 и Т2 (рис. 8.6, а) устанавливают импульсный трансформатор Тр, пита­ емый от блока управления током БУТ однополярными симметрич­ ными импульсами частотой 100 Гц. Во вторичных обмотках (// и III) трансформатора Тр формируются импульсы, которые одно­ временно подаются на управляющие электроды тиристоров. Откры­

вается тиристор,	у которого	напряжение на	аноде	положительно
по отношению к	катоду.	Резисторы R1	и R2	ограничивают

В о--------		СГр		Юме
		¥	>	" т -
^ 5 0 Гр 3 8 0 В
А<
				К РЦС		,
				(9УМ2
				CM.puc.8Jfi)
Рис. 8.6. Тиристорный контактор:						в)
а — схема;	б — диаграммы		напряжения		и токов
при включении контактора в				моменты	а	> <р;
в — то же,	при а < ф и большой длительности
тока Iу\ г	— то же, при а		< ф и малой длитель­

ности тока iу

управляющий ток, а диоды Д1 и Д2 отсекают отрицательные им­ пульсы.

Промышленность выпускает тиристорные контакторы (работа­ ющие при напряжении сети 220 и 380 В) типа КТ-1, КТ-03, КТ-04, КТ-07, КТ-11 и КТ-12, отличающиеся по величине номинального тока (при ПВ 20 % и времени непрерывной работы не более 0,5 с) соответственно 250, 850, 1400, 480, 1000 и 1750 А. Контакторы имеют водяное охлаждение, за исключением КТ-07, и контрольное устройство (биметаллическое термореле), ограничивающее повыше­ ние температуры выше 60 °С, а также варисторы для защиты от возможных перенапряжений. Примерный расход охлаждающей воды составляет около 2 л/мин. Напряжение импульса управления ко­ леблется в пределах 15—30 В, а ток управления 0,4—2 А. Характер включения контакторов (асинхронное или синхронное) зависит от устройства системы управления БУТ

Рассмотрим временные диаграммы токов трансформатора при включении его в сеть напряжением Ul = Umах sin (со/+ а) вен­ тильным контактором. Если угол управления вентилей равен фаз­ ному углу ф, то появление тока в одном вентиле совпадает с моментом

исчезновения тока в другом вентиле, и ток it = Лшах S!n ^ в пеР* вичной обмотке трансформатора СТр непрерывный и синусоидаль­

ный. При подаче команды на выключение путем снатия (шунтирова­ ния) управляющих импульсов в момент времени ^ыи (см.^рис. 8.5, б) ток il прекратится в момент времени tlf т. е. с задержкой, не превы­ шающей полупериод тока. При угле управления а >ср ток в на­ грузке прерывистый (рис. 8.6, б) и определяется в каждом полупериоде суммой существующих во время проводимости вентиля

установившегося iyc = / 1тах sin (со/ +	а	— ф)	и	свободного	icn =
= — / iniax sin (а — (р) e - 0 i c t g q > ТОКОВ, Т.	е.	i l =	*ус	+ *св- При	этом

наибольшее и действующее значения тока уменьшаются, и тем силь­ нее, чем больше угол а (см. рис. 6.8, а). При угле а < ф и большой

длительности управляющего сигнала ток в трансформаторе также непрерывный (рис. 8.6, в), однако возможность регулирования тока в схеме отсутствует. При этом переходный процесс установления тока аналогичен случаю включения трансформатора электромаг­ нитным контактором при углах а < ф (асинхронное включение).

Обычно блок управления током Б У Т формирует управляющий сигнал в форме кратковременного импульса, поэтому при включении контактора при углах а < <р один из вентилей не сможет включиться, так как еще продолжается проводимость первого вентиля. А когда возникнет принципиальная возможность включения второго вентиля, импульса управления уже не будет (рис. 8.6, г). Схема работает в режиме однополупериодного выпрямления. Это приводит к тяже­ лому режиму для всех элементов, участвующих в работе схемы. Такой случай работы вентилей получил название «полуволновой эффект». Для его предотвращения и обеспечения синхронного вклю­ чения вентилей (а ^ ф) при настройке контактора устанавливают минимальный угол ос = ср + 5° и предусматривают возможность расширения длительности управляющих импульсов.

Регуляторы цикла сварки. Регулятор предназначен для управле­ ния циклом сварки машины через функциональную аппаратуру: кон­ тактором, электропневмоклапанами, реле привода вращения роликов (непрерывное или шаговое вращение) или перемещения плиты и др.

В зависимости от технологических требований (выбранных цикло­ грамм работы машины) применяют однопрограммные и многопро­ граммные регуляторы времени. Число позиций регуляторов обычно 3—8. Регуляторы работают с использованием аналогового или дискретно-цифрового принципа.

В однопрограммных регуляторах число позиций и порядок их выполнения (последовательность действия механизмов) всегда остаются без изменения. Регуляторы обеспечивают независимость регулировки длительности выдержек отдельных позиций.

В многопрограммных регуляторах можно (при соответствующей настройке) проводить сварочные циклы с различными вариантами изменения усилия на электродах или формы сварочного тока. Поря­ док следования интервалов и их число могут изменяться в зависи­ мости от выбора программы. Отдельные позиции могут исключаться. Обычно в таком регуляторе имеется несколько параллельных ветвей управления, запускаемых от одной команды.

Принцип построения регуляторов зависит от циклограммы сварки. Любой регулятор состоит из п ячеек, соответствующих числу позиций, каждая из которых регулирует длительность одной опера­ ции и в конце ее вырабатывает сигнал на включение следующей опе­ рации. Высокая производительность машин контактной сварки требует передачи команд от ячейки к ячейке посредством бесконтакт­ ных элементов. Исполнительную — функциональную аппаратуру в большинстве машин контактной сварки также выполняют на бес­ контактных элементах.

Технические характеристики регуляторов серий РЦС и РВИ, а также некоторых типов (РВЭ-7, РВД-200), выпускавшихся

ранее,		приведены			в
faбл.	8.1.
В	качестве			примера
рассмотрим			принципы по­
строения		и работу регуля­
торов	цикла		сварки		типа
РЦС-403		и	серии		РВИ.
Регулятор РЦС-403 —
однопрограммный,				с	ана­
логовым		принципом			регу­
лирования длительности операций, выполнен	на	логических			эле­
ментах серии «Логика-Т» и обеспечивает:	1)	последовательное

включение (синхронно с частотой сети) четырех независимо регули­ руемых (в периодах напряжения сети) интервалов времени /сж, tCBi i'np tn, которые соответствуют позициям «Сжатие», «Сварка», «Проковка», «Пауза» (элементы Т-330). Эти элементы отрабаты­ вают и подают командные сигналы «Включение» и «Выключение» на функциональную аппаратуру К , ЭПК элементов привода то­ чечной машины (СТр — сварочный трансформатор, ПД — пневмо­ привод) и, таким образом, обеспечивает программу времени ПРВ цикла точечной сварки (рис. 8.7, в)\

2) регулирование интервалов времени посредством ступенчатого изменения сопротивления резисторов R1 — R4, ручки которых

Л»	Параметры и назначение
по
пор.

1Циклограмма усилия ежатия

2Элементная база

3Принцип отсчета интервалов времени

4 Исполнительные устрой­ ства: включение сварочного тока

5Включение электропневматического клапана усилия сжа­ тия

6Включение муфты шагового вращения роликов

7Включение привода враще­ ния роликов

8Производительность, циклов/мин

9Число регулируемых вы­ держек времени сварочного цикла

10Число импульсов свароч­ ного тока

РВЭ-7	РЦС-403	РВД-200	РВИ-501	РВИ-703	РВИ-801
Точечная сварка	с постоянным усилием		Точечная и	Точечная	Точечная
			шовная	(подвесная	сварка
			сварка	машина)	с пере­
			с постоянным	с постоянным	менным
			усилием	усилием	усилием
Электронные	Логические	Декатроны	Интегральные микросхемы
реле	элементы
Аналоговый	Аналоговый		Дискретный цифровой
	с синхро-
	низацией
Контактное		Бесконтактное фазоимпульсное
Контактное,		Бесконтактное, один клапан			Бесконтакт­
один клапан					ное, два
					клапана
—	—	—	Контактное	__	—
			реле
—	—	—	Контактное	—
			реле
50	300	750	—	__	__
4	4	5	5	7	8
1	1	1	1	1— 10	1— 10

Л8	Параметры и назначение								РВЭ-7	РЦС-403	РВД-200	РВИ-501	РВИ-703	РВИ-801
по
пор.
11	Число		импульсов				свароч­		—	—	—	—	0—9	0—9
	ного тока		с нагревом
12	Пределы регулирования вы­
	держек	времени				сварочного
	цикла, периоды:											0—396	0— 198	0— 198
	предварительное						сжатие		—	—	3—80
	сжатие								1,5—337	3—70	0— 198	0— 198	0— 198	0— 198
	импульс			I	^первый)				1,5—67,5	1—20	0— 198	0— 198	0— 198	0— 198
	интервал								—	—	—	—	0— 198	0— 198
	импульс			II	(второй)				—	—	—	—	0— 198	0— 198
	начало ковки								—	—	—	—	—	0— 198
	проковка								1,5—337	1—20	0— 198	0— 198	0— 198	0— 198
	пауза								1,5—337	1—20	0— 198	0— 198	0— 198	0— 198
13	Пределы				регулирования					40— 100	30— 100	30— 100	30— 100	30— 100
	действующего				значения			сва­
	рочного	тока			(фазовое			регу­
	лирование), %
14	Длительность					нарастания					10	15	15	15
	переднего		фронта импульса
	сварочного тока					(модуляция),
	периоды,		не менее
15	Стабилизация					тока	при ко­			± 3	± 3	zh3		± 3
	лебаниях		напряжения					сети,
	%, не более

287

П р и м е ч а н и я : 1. Частота тока 50 Гц.

2.Примерным аналогом РВИ являются регуляторы типа РКС (501, 601 и 901).

3.Напряжение питания регуляторов 220—380 В.

(SI — S4) выведены на лицевую панель регулятора (рис. 8.7, 6). Время включения т = RC, где R — сопротивление резистора; С — емкость, подключенная к выводам 2 и 6 элемента Т-303 (см. рис. 8.8, а)\

3)подачу (при нажатии на педаль) бесконтактного питания на ЭП К (через усилитель УMl, элемент Т-404) для срабатывания пневмопривода ПД и обжатия свариваемых деталей;

4)подачу (от фазорегулятора ФР, Т-303 через усилитель УМ2, элемент Т-404) напряжения на импульсный трансформатор Тр, формирующий управляющие сигналы включения вентилей контак­ тора К;

5) синхронное с сетью включение сварочного тока (узел	Сх),
а также прохождение за время сварки четного числа полуволн	сва­

рочного тока, что устраняет возможность одностороннего намагни­ чивания магнитопровода СТр\

6)ступенчатое регулирование (резистором R6, рис. 8.7, а) дей­ ствующего значения сварочного тока за счет фазового управления длительностью протекания тока (в течение каждого полупериода) через вентили контактора, что достигается соответствующим изме­ нением угла включения а). Ручка переключателя резистора R6 («Нагрев») выведена на лицевую панель (рис. 8.7, б). Угол а уста­ навливают вручную, до сварки;

7)включение (при наличии дополнительного ЭПК) через УMl от сигналов с БУД привода ПД, обеспечивающего получение ковоч­ ного усилия на электродах (в схеме рис. 8.7 второе ЭПК отсутствует);

8)последовательную сварку серии то.чек с регламентированным временем паузы (/п) при условии непрерывно включенной педали.

Работа регулятора происходит следующим образом. После подачи напряжения питания 220 В выключателем «Сеть» (рис. 8.7, б) на все элементы регулятора поступает напряжение питания: —12 В и 4-6 В на элементы Т-303 и —24 В и + 6 В на элементы Т-404. При этом триггеры схемы устанавливаются в исходное состояние. От напря­ жения —12 В сигнал подается на вход выдержки времени «Пауза» (рис. 8.7, а), определяемой величиной R4 и положением выключа­

теля S4, и по ее окончании на выходе появляется сигнал (минус 4— 8 В). Однако из-за разомкнутой педали он не проходит на выдержку времени «Сжатие» и усилитель УМ1\ клапан ЭПК привода [1Д выключен. На вход фазорегулятора ФР (рис. 8.8, а), выполненного на базе элемента Т-303, поступают выпрямленные отрицательные полуволны напряжения 0 В (рис. 8.8, б) от выпрямителя В с частотой 100 Гц. Каждая полуволна вызывает на выходе 9 элемента фР прямоугольный импульс, передний фронт которого задержан Отно­ сительно начала полуволны напряжения Uc на промежуток а, определяемый параметрами R5, R6, СУ.

В элементе Т-303 применен принцип перезаряда предварительно заряженной емкости С/ через большое сопротивление R5 + R6 напряжением обратной полярности. Элемент работает следующим образом. При подаче на элемент напряжений питания (—12 ^ па зажим 13\ -f 6 В на зажим 12) происходит заряд конденсатор^ CI

Т- открыт Т- закрыт

Рис. 8.8. Фазорегулятор:

а — схема; б — диаграммы напряжений и токов

через резистор R12 и базовые цепи транзисторов Т2 и ТЗ. При входном сигнале менее 4 В напряжение на коллекторе закрытого транзистора 77 близко к —12 В, так как R3 <С R4. Напряжение базы транзистора Т2 близко к нулю, так как напряжение на участке эмиттер — база транзисторов Т2 — ТЗ мало. В этом случае напря­ жение на емкости С/ (точка 2) примерно равно —12 В. Транзисторы Т2 — ТЗ образуют составной транзистор для повышения коэффи­ циента усиления. Транзистор Т4 выполняет роль элемента ИЛИ — НЕ с двумя входами (R4 и Д5)\ напряжение на выходе 9 может появиться только при отсутствии напряжений на обоих входах

,л П/р Б. Д- Орлова

289

транзистора Т4, т. е. когда он закрыт. В промежутках времени а, когда сигналы на входе 1 элемента менее 4 В (точки г и д, рис. 8.8, 6) транзистор 77 закрыт, а Т 2 — ТЗ открыты. Транзистор Т4 открыт базовым током, проходящим по резисторам R3 и R4.

При возрастании напряжения Uв на входе 1ФР до —4 В (точка д, рис. 8.8, б) транзистор Т1 открывается; потенциал точки 2 умень­ шается до нуля, а на втором зажиме конденсатора С1 (точка 6) появится положительный потенциал Un. Этим напряжением тран­ зисторы Т2 — ТЗ закрываются, а транзистор Т4 продолжает оста­ ваться открытым током, проходящим через резистора R8 и R9. Конденсатор С1 разряжается через резисторы R5 и R6 и снова за­ ряжается отрицательным напряжением. В момент, когда напряже­ ние на конденсаторе Uci (точка 6ФР) снизится до уровня (прибли­ зительно —0,16 В) отпирания транзистора 72, составной транзистор Т2 — ТЗ открывается, транзистор Т4 закрывается, и на выходе 9ФР формируется прямоугольный сигнал, который исчезает после снижения напряжения UB до —4 В (точка а, рис. 8.8, б), так как запирается транзистор Т1 и отпирается транзистор Т4.

При этом начинается заряд конденсатора С7, время которого

незначительно	по сравнению	с временем разряда, так как R12
< (R5 + R6).	После заряда	С1 элемент готов	к повторному дей­
ствию. Время,	в течение которого транзисторы		Т2 — ТЗ закрыты,

равно tB ж 0,7 (R5 + R6) С1. Частота следования прямоугольных импульсов на выходе 9ФР равна частоте полуволн напряжения UB на его входе 1ФР, т. е. 100 Гц, а их фаза (угол а) определяется вре­ менем выдержки tB. Изменением сопротивления резистора R6 сдви­ гают момент (<*! или а 2) появления импульсов на выходе 9ФР отно­ сительно фазы сетевого напряжения (рис. 8.8, б).

Однако на входе усилителя УМ2 (рис. 8.8, а) эти импульсы от­ сутствуют, так как выход 9ФР соединен во время паузы с нулевым потенциалом через диод Д1. Поэтому уровень прямоугольных им­ пульсов на входе усилителя УМ2 недостаточен для формирования управляющих импульсов в трансформаторе Тр. Ток в первичной обмотке трансформатора СТр и сварочный ток равны нулю. Таково исходное положение элементов регулятора.

При замыкании педали сигнал с выдержки	времени «Пауза»
(см. рис. 8.7, а) поступает на входы усилителя	УM l и выдержку

времени «Сжатие». Усилитель УM l подает на катушку клапана ЭПК напряжение —24 В, он срабатывает; сжатый воздух поступает в ка­ меру привода ПД. Электроды сжимаются, и идет отсчет выдержки «Сжатие», определяемой положением переключателя S1 и величиной сопротивления R1. Педаль после этого может быть отпущена, так как триггерная схема (на рис. 8.7, а не показана) взяла на себя функцию элемента «памяти»: цикл сварки начался и не может быть прерван до конца. После отсчета времени «Сжатие» (элемент Т-303) на его выходе появляется сигнал, который подается одновременно на вход выдержки времени «Сварка» и на вход схемы совпадения И (на рис. 8.7, а не показана). На второй вход этой схемы И подаются прямоугольные импульсы с частотой 50 Гц от узла Сху и в момент