- КОМПЕНСАЦИЯ РМ ЗА СЧЕТ ОГРАНИЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ХОЛОСТОГО ХОДА СВАРОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Вопросу ограничения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов придается важное значение не только с точки зрения компенсации реактивной мощности, но и обеспечения электробезопасности. В технической литературе опубликованы сведения о ряде автоматических устройств подобного типа, например [10]. Несмотря на то что подобные устройства выпускаются серийно, в промышленности остро ощущается их дефицит. Кроме того, эти устройства имеют сложные и помехонеустойчивые схемы управления, сложную настройку, большие габариты и массы из-за необходимости применения трансформаторов тока больших габаритов.
Эти обстоятельства вынуждают принимать меры к разработке и практической реализации более совершенных устройств по ограничению напряжения XX сварочных трансформаторов.
Рис. 15. Упрощенное автоматическое устройство с применением тиристоров для ограничения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов
Один из вариантов такого упрощенного автоматического устройства с применением тиристоров приведен на рис. 15 [11]. В этой схеме (рис. 15,а) первичная обмотка трансформатора подключена к сети через тиристорный контактор. Последовательно с каждым из тиристоров 77 и Т2 подключены обмотки 1Р и 2Р реле так, что их намагничивающие силы направлены согласно. Наиболее целесообразно здесь использовать герконовое реле. Однако следует помнить, что использование герконов возможно только при напряжении сети 220 В. Если сварочный, аппарат имеет напряжение 380 В, то целесообразно использовать малогабаритные промежуточные реле. Последовательно с резистором R\ через диодный мостик Д1 — Д4 включена третья обмотка реле ЗР, а контакт этого реле SP.1 включен последовательно с резистором R2.
Принцип работы этой схемы заключается в .следующем. В режиме XX тиристоры выключены и первичная обмотка трансформатора через резистор R1 подключена к сети. При этом напряжение на вторичной обмотке равно 12 В. При касании электродом свариваемых изделий ток в цепи резистора R1 увеличивается, в результате чего срабатывает реле, замыкая свой контакт и включая -тиристоры 77 и Т2. При этом увеличивается напряжение на обмотке трансформатора. Удержание реле в замкнутом состоянии обеспечивается намагничивающими силами обмоток 1Р и 2Р. При обрыве дуги реле срабатывает с выдержкой времени, определяемой инерционностью обмотки ЗР.
На рис. 15,6 приведен другой вариант той же схемы: ток в режиме холостого хода и начале процесса зажигания дуги проходит не только через обмотку ЗР, но и через обмотки 1Р и 2Р, что позволяет уменьшить число витков обмотки ЗР.
Рис. 16. Общая структурная схема различных вариантов упрощенных устройств по автоматическому ограничению напряжения XX сварочных трансформаторов:
1 — ограничитель тока; 2 — ключ; 3 — блок управления
Все подобные схемы требуют постоянного контроля работоспособности, ибо отказ отдельных элементов (залипание реле, пробой тиристоров и т. д.) приводит к появлению на электроде полного напряжения в режиме XX. Для обеспечения такого контроля можно применить специальную неоновую лампу, подключенную к обмотке трансформатора, которая не зажигается при пониженном и должна зажигаться при повышенном напряжении.
На рис. 16 приведена общая структурная схема различных вариантов упрощенных схем автоматического ограничения напряжения XX сварочных трансформаторов. В этой схеме применены трансформаторы тока ТТ типа ТК на 50/5 или 75/5 А и диоды типов Д202, Д235 и Д216. В общем виде структурная схема управления включает в себя, ограничитель тока, ключ и блок управления. Ограничитель тока выполняется в емкостном (рис. 17,а) и в резисторном (рис. 17,6) вариантах и состоит из следующих элементов: конденсатора С0=3,2 мкФ, 600 В типа ТД-500, ТС-500 или на 2 мкФ типа ТД-300; резисторов R типа ПЭВ-25-50 Вт на
50—100 Ом и Ro = 2~2,5 кОм мощностью не менее 150 Вт.
Ключ представлен в трех возможных вариантах: симисторный (рис. 17,в, г, д), тиристорный (рис. 17,е,ж) и с использованием размыкающего контакта (рис. 17,з, и). Элементы ключа следующие: симисторы ТС типа ТС-80 выше; тиристоры 77 и Т2 типа Т-50 и выше (не ниже— 4_5_г0 класса при 220 В и 6—7-го класса при 380 В); стабилитроны Д типа Д815 В,Г и конденсатор Су = 2ч-3 мкФ, 600 В.
Рис. 17. Отдельные узлы структурной схемы по автоматическому ограничению напряжения XX сварочных трансформаторов:
а — емкостный ограничитель тока, б — резисторный ограничитель тока, в, г, д — варианты симисторного ключа, е, ж — варианты тиристорного ключа; з, и — варианты ключа с использованием размыкающего контакта реле, к — блок управления с токовым реле, л — блок управления с двухобмоточным реле
Блок управления представлен в двух вариантах: с токовым (рис. 17,к) и с двухобмоточным (рис. 17,л) реле.
В первом варианте реле Р выполняется с обмоткой на 10— 50 Ом и срабатывает при токе уставки, равном 1/K1, где K1 коэффициент трансформации ТТ (см. рис. 16), равный 10 или 15. Во втором варианте реле Р представляет собой поляризованное реле типов РП-4, РП-5, РП-7 или герконовое реле (РПГ).
Рис. 18. Упрощенные устройства по ограничению напряжения холостого хода сварочных трансформаторов-
Резистор R должен быть таким, чтобы при XX ток на выходе диода Д (типа Д7Ж или любого другого типа) был равен 5//G,A. Емкости С и С2 выбираются от 1 до 5 тыс. мкФ на 12 или 25 В, а емкость С1 — на 50 мкФ.
Наиболее упрощенные варианты этих устройств представлены на рис. 18. Так, на рис. 18,а в схеме устройства последовательно с первичной обмотки сварочного трансформатора Тр включены ключ (в данном случае симистор СМ) и трансформатор тока ТТ, ко вторичной обмотке которого подключен диодный выпрямитель В, а на его выходе—обмотка токового реле Р. Контакт этого реле R1 включен последовательно с резистором цепи управления R1 ключа. Параллельно ключу включен резистор R2, а другой резистор R3 через второй контакт реле Р2 подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора тока. Возможно подключение резистора и параллельно катушке реле.
При разомкнутой цепи вторичной обмотки сварочного трансформатора Тр его обмотка подключена к сети через резистор R2, в результате чего напряжение ограничивается до 12 В на выходе. При замыкании сварочным электродом вторичной цепи ток первичной обмотки увеличивается. Увеличивается и ток ТТ, что приводит к срабатыванию реле Р. Ток первичной обмотки трансформатора возрастает при этом с 0,3 до 1 А. Замыкание контакта Р1 вызывает включение ключа СМ и напряжение трансформатора Тр увеличивается.
При сварке ток возрастает до 30 — 50 А, а при холостом ходе на номинальном напряжении ток составляет 5 — б А. Поэтому при переходе на номинальное напряжение уставки реле Р изменяются за счет того, что параллельно реле подключается шунтирующий резистор R3.
Если в процессе сварки произойдет обрыв дуги на время -большее, чем время отпускания реле Р, то последнее отключит ключ и трансформатор перейдет на работу с пониженным напряжением.
Схема рис. 18,6 в отличие от предыдущей схемы содержит резистор R3 с контактом Р.2, включенные последовательно с выпрямителем В, а параллельно вторичной обмотке ТТ подключен постоянный резистор R4. В связи с этим используют не токовое реле, а реле напряжения. С целью снижения потерь электроэнергии последовательно с резистором, включенным параллельно ключу, подключен конденсатор С.
В данной схеме увеличение уставок реле производится за счет введения дополнительного резистора R3 последовательно с выпрямителем В. В качестве ключа вместо симистора СМ можно использовать два тиристора или даже контакт реле (магнитного пускателя).
Ограничение напряжения в схеме рис. 18,6 достигается за счет конденсатора С, что позволяет снизить потери. В этом случае резистор R2 необходим для ограничения разрядного тока конденсатора через ключ СМ при его включении.
Рассмотренные выше схемы просты и надежны в эксплуатации, и для их реализации требуется лишь обыкновенное однообмоточное реле и только один выпрямитель, что существенно упрощает устройство, а за счет пониженного напряжения на обмотке реле Р обеспечивается электробезопасность.
Рассмотренные методы снижения XX сварочных трансформаторов помимо обеспечения электробезопасности способствуют снижению потерь активной и реактивной мощности. Применение же искусственной поперечной компенсации реактивной мощности при помощи конденсаторов в сетях со сварочными установками сравнительно большой мощности должно быть весьма ограниченно в силу возможного возникновения резонансных явлений, влекущих преждевременный выход из строя конденсаторов и электроприемников
