книги / Сварка в машиностроении. 4

КТ-03У4, КТ-04У4 т* /4 Гидрореле

тельный элемент — десятиамперный тиристор VE3. На его управляющий электрод поступают импульсы 100 Гц от регулятора времени. С помощью диодов V4—V7 происходит распределение тока по управляющим электродам силовых тиристо­ ров. Например, если анод V1M положителен, то ток включения замыкается по цепи X ÎM — V4— V8Q—R5—VE3— V6 — управляющий электрод VJM—Х2М. Включается тиристор V1M. Аналогично работает такая же ветвь для включения тиристора V2M, но ток замыкается через диоды V7 и V5. Ток в цепи управляющих электродов (по принципу работы зависимой схемы) прекращается сразу после перехода силовых тиристоров в проводящее состояние, так как исчезает источник напряжения. Схема контактора исключает возможность возникновения «полу­ волнового» эффекта. Если импульс управления придет раньше, чем восстановится напряжение на силовых тиристорах, то тиристор VE3 все равно включится, [так как источником питания для него явится сетевое напряжение между Х1М и ХЗМ, а цепь тока замкнется через диоды V9 или VI0, резисторы R2, R4 и конденса­ тор С2. Как только проводящий силовой тиристор выключится, цепь управле­ ния автоматически переключится на противоположный тиристор, потенциал анода которого в этот полупериод становится положительным относительно катода. По-существу, схема обеспечивает расширение длительности управляющего им­ пульса, что является наиболее действенным средством против «полуволнового» эффекта.

Для визуального контроля настройки режима полнофазного включения в кон­

тока, но не исключает появления начальной несимметричности его полуволн. Электрическая схема контактора чрезвычайно проста (рис. 43). Управление осуществляется с помощью контакта К1 реле, включенного между управля­ ющими электродами обоих тиристоров.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМ СВАРКИ КОНТАКТНЫХ МАШИН

Последовательность действия механизмов машины для точечной контактной сварки определяется регулятором времени или регулятором цикла сваркй (РЦС), которые являются либо самостоятельными устройствами, либо входят в виде от­ дельного функционального блока в состав схемы шкафов управления сварочными машинами. Все РЦС работают по определенной, заранее установленной программе. Существуют регуляторы, в которых число регулируемых интервалов и их после­ довательность не меняется; это однопрограммные регуляторы. Они обеспечивают один и тот же порядок включения механизмов машины, позволяя лишь неза­ висимо регулировать время отдельных выдержек.

В более сложных регуляторах порядок следования интервалов и их число может изменяться в зависимости от выбора программы. Такие многопрограммные РЦС позволяют осуществлять сварочные циклы с различными вариантами изме­ нения усилия на электродах или формы сварочного тока.

Все современные регуляторы отличаются высокой точностью как отсчета ин­ тервала «Сварка», так и других регулируемых интервалов времени. Такие регу­ ляторы построены по принципу счета периодов питающего напряжения или исполь­ зуют RC-цепочки с устройствами синхронизации. Благодаря синхронизации обеспечивается основное симметрирование тока. Последний включается всегда с полуволны одной полярности, а заканчивается противоположной полуволной.

Требования высокой производительности не позволяют использовать в регу­ ляторах электромагнитные реле в качестве связующих и исполнительных эле­ ментов. Передача информации внутри регулятора осуществляется с помощью бесконтактных элементов. Исполнителями команд также являются бесконтактные устройства. В частности, включением пневмоэлектрических клапанов управ­ ляют транзисторные или тиристорные усилители; игнитронные контакторы вклю­ чаются через тиристорные узлы поджигания, а тиристорные контакторы — через выходные усилители регуляторов. Применение бесконтактных исполнительных элементов позволило расширить функциональные возможности регуляторов. Большинство выпускаемых РЦС позволяют регулировать сварочный ток. Все регу­ ляторы обеспечивают отработку полного цикла сварки независимо от момента отключения педали и допускают возможность работы в автоматически повторяю­ щемся режиме. Техническая характеристика наиболее известных регуляторов времени, в том числе и выпускавшихся реле, приведена в табл. 22.

Регулятор РЦС-403 является бесконтактным аналогом широко известного регулятора РВЭ-7. Он имеет четыре независимо регулируемые выдержки вре­ мени: «Сжатие», «Сварка», «Проковка» и «Пауза» и снабжен транзисторными уси­ лителями для включения электропневматического клапана привода усилия и фазо­ импульсного управления тиристорным контактором или тиристорным блоком поджигания игнитронов.

Схема регулятора (рис. 44) полностью выполнена на транзисторных элемен­ тах серии Логика-T. Для понимания ее работы необходимо знать некоторые осо­ бенности работы логических элементов.

1.Уровню сигнала минус 4—8 В соответствует логическая 1. Логический О означает практическое отсутствие сигнала.

2.Элементы D3, D5, D7, D10 — маломощные триггеры. Возможны два устой­ чивых состояния. Если 1 на выходе 7, то на выходе 8—0 и наоборот. Подача / на потенциальные входы 9 или 10 вызывает появление 1 соответственно на выхо­ дах 8 или 7. Положительный сигнал на входе 9 приводит к появлению 1 на вы-

3. Элементы D4, D8, D9, D ll, D12 — транзисторная задержка. Если на лю­ бой из входов 7 или 5 подать 7, то через заданное внешней цепочкой RC время на выходе 9 0 сменится 7. Ноли на всех входах всегда вызывают 0 на выходе.

4. Элемент D6 — три схемы И. Только наличие 7 на всех входах 2, 4, 6, 8 или 5, 7 или 1,3 отдельных схем И вызывает появление 7 на соответствующих вы­ ходах 10, 11, 9. Если на любом из входов будет 0, то на выходе схемы также бу­ дет 0. Свободный вход работе схемы И не мешает. Выходы групп и элементов мо­ гут объединяться, образуя единую схему И на много входов.

5. Элементы D13, D14 — 30-ваттный усилитель. Для работы усилителя не­ обходимо подать 7 на любой из входов 7, 3.

Включение напряжения питания приводит к появлению 7 на 7D3, 8D7 и 8D10. Триггер D3 переводится в исходное положение по входу 10, а триггеры D7

Оборудование для контактной сварки

После замыкания педальной кнопки сразу же по входу 9 переключится триг­ гер D3\ соответственно на 5D12 и 9D12 установится 0. Одновременно 1 с 8D3 поступает на 3D 14 и на 5D4 выдержки времени «Сжатие». Срабатывает клапан уси­ лия, электроды сжимаются, идет счет времени «Сжатие», определяемый поло­ жением S3 и величиной R9. Педаль может быть отпущена, так как триггер D3 взял на себя функцию элемента «помнящего» о том, что цикл сварки начался и не может быть прерван до конца. Выходной сигнал с 9D4 подается на 2D6 первой схемы И. На другом входе 4D6 той же схемы также пока имеется 1 с 8D10t а тре­ тий вход 6D6 соединен с 8D5 триггера синхронизации, формирующего прямоуголь­ ные импульсы с частотой 50 Гц. Появление и снятие первого импульса на вы­ ходе 10D6 приведет к срабатыванию триггера D7 по импульсному входу 1. С этого момента на 7D7 появляется U которая открывает выход 9D9 и через 9D6 запу­ скает задержку D8 интервала времени «Сварка». Прямоугольные импульсы с 9D9 дифференцируются цепочкой C13RBXD13 и усиливаются элементом D 13. Нагруз­ кой элемента D13 является импульсный трансформатор, расположенный вне ре­ гулятора цикла. Первый импульс управления появляется всегда синхронно с одной и той же полуволной напряжения сети, так как триггер D7 перебрасы­ вается не в произвольный момент окончания выдержки «Сжатие», а задерживается до прихода положительной полуволны напряжения, вызывающей появление О на 8D5.

Сварочный ток продолжается до тех пор, пока D8 отрабатывает выдержку «Сварка», регулируемую набором резисторов R24 — R43 и выключателем S5. После окончания этой выдержки срабатывает триггер D10 по входу 10 и на 8D10 установится 0\ тем самым первая схема И будет заблокирована и триггер D7 не сможет управляться по входу 1. От 7D10 запустится выдержка «Проковка» (элемент D ll)t и по входу 7D6 подготовится вторая схема И. Другой вход схемы И соединен с 8D5 триггера синхронизации, и поэтому переключение триггера D7 по импульсному входу 2 произойдет в той же точке сети, что и при включении сварочного тока. Таким образом, триггер D7 всегда переключается через целое число периодов, а так как переброс триггера D7 в исходное положение приводит к отключению импульсов управления, то обеспечивается симметричность числа полуволн сварочного тока. Цикл заканчивается после появления 1 на 9D11 и срабатывания триггера D3 по входу 10. Усилитель D14 отключается. Все эле­

РЦС-502. Цикл регулятора состоит из пяти выдержек времени. К четырем стан­ дартным выдержкам добавлен интервал «Предварительное сжатие»! Этот интервал отрабатывается в автоматическом режиме только для первого цикла, а при оди­ ночном режиме — для каждого цикла. При высоком темпе работы интервалы «Сжатие», «Проковка» и «Пауза» устанавливаются как можно меньшими, и по­ этому необходимо первую выдержку «Сжатие», когда электрод совершает свой полный рабочий ход, удлинить в автоматическом режиме дополнительным вре­ менем «Предварительное сжатие». За время «Пауза» электрод успевает только ча­ стично оторваться от точки и поэтому для его последующего опускания доста­ точно малого интервала «Сжатие». Фазосдвигающее устройство регулятора РЦС-502 кроме регулирования тока позволяет модулировать начало и конец сварочного тока и стабилизировать установленное значение тока при колебаниях напряже­ ния питающей сети.

Регулятор РЦС-301 предназначен для управления работой машин малой мощности с пневматическим или педальным приводом усилия. Выдержка вре­ мени «Сжатие» не регулируется и равна 0,5 с. Выдержка «Проковка» обеспечи­ вается инерционностью подвижных элементов машины. При работе с педальным приводом в цикле участвует только выдержка «Сварка», которая начинается по команде от бесконтактного путевого выключателя после создания усилия на электродах.

Регулятор БУ-5ИПС представляет собой многопрограммный регулятор с шестью регулируемыми выдержками времени: «Предварительное сжатие** «Сжатие», «Импульс», «Интервал», «Проковка» и «Пауза». Регулятор позволяет осуществлять пульсирующую сварку с регулируемым числом импульсов тока от 1 до 10 и интервалом между импульсами от 0,02 до 0,2 с. Выдержка «Предваритель­ ное сжатие» плавно регулируется от 0,02 до 0,5 с. Остальные выдержки времени могут дискретно изменяться от 0,02 до 2,0 с. Отсчет времени позиций основан на ступенчатом заряде конденсатора до определенного уровня зарядного напря­ жения импульсами, поступающими синхронно с напряжением сети.

Регулятор управляет двумя электропневматическими клапанами, обеспе­ чивающими следующие режимы изменения усилия на электродах: с постоянным сварочным усилием; с постоянным ковочным усилием; с постоянным сварочным усилием и включением ковочного усилия на время проковки; с постоянным ко­ вочным усилием, с выключением ковочного усилия после заданного импульса сварочного тока и с повторным включением ковочного усилия на время проковки.

Регулятор БУС также обеспечивает различные варианты циклов работы ма­ шины по сварочному току и усилию на электродах: с одним импульсом тока; с двумя импульсами тока разной величины и длительности, разделенными регу­ лируемым интервалом; с одним сдвоенным импульсом тока, начальную и конечную части которого можно регулировать раздельно; с постоянным сварочным уси­ лием; с постоянным ковочным усилием; с постоянным сварочным усилием и вклю­ чением ковочного усилия в заданный момент времени.

Все интервалы времени, кроме «Предварительного сжатия», регулируются дискретно в пределах 0,02—2,0 с. Для этого в регуляторе имеется общий двоично­ десятичный счетчик, переключаемый по циклу на отсчет интервалов, ранее уста­ новленных переключателями.

Регулятор РВТ-100М-1 (разработчик ИЭС им. Е. О. Патона) — пятипози­ ционный; схема регулятора построена на элементах тиристорной логики. В от­ личие от регуляторов серии РЦС и Б У регулятор РВТ управляет электропиевматическим клапаном переменного тока и содержит в своем составе блок поджи­ гания, способный включать как тиристорный, так и игнитронный контакторы.

В ИЭС им. Е. О. Патона разработан и выпускается малыми сериями универ­ сальный регулятор типа РВТУ-200М, обеспечивающий работу точечных контакт­ ных машин по сложному термомеханическому циклу. Регулятор выполнен также на основе тиристорной логики. Цикл регулятора состоит из девяти операций: «Сжатие», «Подогрев», «Сварка», «Охлаждение», «Отжиг», «Ковка», «Пауза», «Задержка понижения давления», «Понижение давления». Регулятор позволяет программировать величину и длительность трех независимых импульсов свароч­ ного тока (Подогрев, Сварка, Отжиг), а также изменять по программе усилие сжатия электродов. Включение двух пневмоэлектрических клапанов и игнитро­ нов (тиристоров) вентильного контактора осуществляется бесконтактными клю­ чами. Регулятор обеспечивает регулирование сварочного тока, модуляцию перед­ него фронта сварочных импульсов и безынерционную стабилизацию тока при колебаниях напряжения сети. Сварочный ток во время импульса может быть непрерывным или пульсирующим. Длительность пульсаций и пауз между ними ре­ гулируется в пределах 1—10 периодов дискретно через один период.

СИНХРОННЫЕ ПРЕРЫВАТЕЛИ

Синхронные прерыватели сварочного тока предназначены для включения и вы­ ключения тока первичных обмоток трансформаторов контактных машин и для точного регулирования режима сварки (сварочного тока и его продолжительности). Прерыватели применяют, главным образом, при сварке ответственных соедине­ ний, когда предъявляются жесткие требования к поддержанию режима сварки. Прерыватели типа ПСЛ (синхронные на логических элементах) могут работать в режимах как шовной, так и точечной сварки. В точечном режиме работы преры­ ватель при замыкании цепи запуска пропустит один импульс тока. Для получе-

ния следующего импульса необходимо разомкнуть и снова замкнуть цепь запуска. Точечные прерыватели обычно работают совместно с регулятором времени.

В режиме работы шовной сварки прерыватель при замыкании цепи запуска пропускает периодически повторяющиеся импульсы тока заданной длительности и величины, разделенные паузой заданной длительности, до тех пор, пока не бу­ дет разомкнута цепь запуска. Прерыватели ПСЛ, так же как прерыватели ПИТ

и ПИШ, имеют несколько модификаций в зависимости от тока коммутации. Тех­ ническая характеристика прерывателей приведена в табл. 23.

Синхронными прерывателями также являются некоторые шкафы управле­ ния. Например, шкаф ШУ-123 для управления машиной МТПУ-300 кроме соб­ ственно прерывателя имеет многопрограммный регулятор времени, позволяющий получать сварочный ток и усилия на электродах различной формы.

Прерыватели типа ПСЛ выполнены в виде однодверного шкафа управления. Структурные схемы прерывателей представлены на рис. 45, а и б. Блок регули­ рования во всех прерывателях одинаков, а блок аппаратуры меняется в зависи­ мости от типа применяемого вентильного контактора. В прерывателях ПСЛ-200, ПСЛ-700 и ПСЛ-1200 блок аппаратуры служит для выключения сварочного тока при прекращении подачи воды или уменьшения ее количества ниже определен­ ного предела. Блок аппаратуры ПСЛ-200 имеет сигнальное устройство на тира­ троне с холодным катодом типа МТХ-90, следящее за исправностью тиристоров в применяемом контакторе КТ-1. В прерывателях ПСЛ-700 и ПСЛ-1200 такого устройства нет, так как используемые в них тиристорные контакторы КТ-03 и КТ-04 уже имеют сигнализацию исправности тиристоров.

Блок аппаратуры прерывателей ПСЛ-300 и ПСЛ-600 предназначен для под­ готовки цепей поджигания игнитронов, а также для выключения сварочного тока при повышении температуры воды на выходе игнитрона до 45—65° С. Для этого в игнитронный контактор устанавливают игнитрон типа И4, имеющий реле тепловой защиты.

Блок регулирования является основным и наиболее сложным узлом преры­ вателей ПСЛ. Схема блока регулирования обеспечивает раздельное регулирова­ ние длительности интервалов «Импульс» и «Пауза», синхронное включение свароч­ ного тока, плавную регулировку его действующего значения, стабилизацию тока при колебаниях напряжения сети и модуляцию переднего фронта импульса тока до 0,3 с. Схема блока (рис. 46) выполнена на транзисторах и логических элементах. Для ее понимания следует учесть особенности работы логических элементов, приведенные при рассмотрении работы регулятора РЦС-403, а также некоторые дополнения.

1.Элемент D1—инвертор ИЛИ—НЕ. Если на входы 2 или 4 подать /, то на выходе 8 появляется 0. Если на обоих входах будет 0, то на выходе 1.

2.Элементы D2, D3, D4, D6—D ll — маломощные триггеры. Подача на вход 11 0 приводит к появлению 0 на выходах 5 и 7. Наличие 1 на том же входе 11 работе триггера не мешает. При подаче импульсного напряжения на счетный вход, объединяющий входы 1 и 2, происходит поочередное переключение выход­ ного напряжения. Если на входы 3 или 9 подается положительный сигнал, то возникает 1 на выходе 5, 7. Отрицательный потенциал на входе 9 вызывает 0 на выходе 5, 7.

3.Элемент D5 — 10-ваттный усилитель. Если на один из входов 3 или 5 по­ ступает 1, то на выходе 9 будет 0. Для получения 1 на выходе необходим 0 на всех входах.

4.Элемент D 12 — 30-ваттный усилитель.

5.Элементы D13—D16 — схемы И.

При подаче напряжения питания на выходе 8 элемента D1 устанавливается 0. Соответственно 0 устанавливается на выходах 5 элементов D2 YLD5\ 1 с 6D3 через D13 поступает на 3D5, в результате чего на 9D5 появляется 0, который по вхо­ дам 11 устанавливает триггеры D7—D11 в исходное состояние. Наличие 0 на 5D2 исключает возможность работы фазоимпульсного устройства включения тиристо­ ров, так как через диод V7 шунтируется вход транзистора VE4, а через V9 — 1D12. На 9D6 подается переменное напряжение, что приводит к формированию на его выходах прямоугольных импульсов напряжения, следующих с частотой 50 Гц. Эти импульсы ç 5D6 поступают на счетный вход триггера D7, однако его работа запрещена наличием О на входе 11. Те же прямоугольные импульсы по­ даны на 4D13t но на другом входе 2 этой же системы И в рассматриваемый момент имеется 0, соответственно 0 будет на 10D13 и 1D3. Прямоугольные импульсы с 6D6 через D13 поступают на 2D4 и устанавливают этот триггер в состояние, при кото­ ром на 5D4—0. Таково исходное положение схемы.

После замыкания цепи запуска появляется 1 на 8D1 и триггеры D2 и D3 получают возможность переключаться. Первым же импульсом с 5D6 через сред­ нюю схему И элемента D 13 триггер D3 опрокинется; 0 с 6D3 через верхнюю схему И элемента D13 приведет к запиранию усилителя D5. На его выходе по­ явится 1, которая позволяет триггерам/)7—D U опрокинуться под действием так­ товых импульсов с 5D6. Конденсатор С/, ранее заряженный плюсом в сторону к 3D2yразрядится и на 5D2 установится 1. С этого момента фазовращатель и D12 открываются, импульсы включения силовых вентилей поступят на блок под­ жигания или на тиристорный контактор, включается сварочный ток.

Триггеры D7—D10 включены по схеме двоично-десятичного счетчика. Это означает, что каждый элемент работает как двоичный, но благодаря специальной схеме соединений триггеров счетчик считает не до 16, а до 10. Одиннадцатый им­ пульс переводит схему в состояние, эквивалентное счету первого импульса, и т. д. Триггер D ll управляется с 5D10 и позволяет расширить счет до 20. Выходы всея триггеров D7—D10 связаны со схемой совпадения на переключателях S l—S4f действующих совместно с элементами D14—D16. Схема соединения четырех галетных переключателей S1 и S3 выполнена в соответствии с состоянием плеч триг­ геров во время счета. С началом тактового импульса, соответствующего задании} переключателями S1 и S2 времени «Импульс» на объединенном выходе элемен­ тов D14 возникает 1, которая по входам 1 и 3 подготовляет триггер D4 к срабаты-