РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА

На практике применяется ступенчатое и плавное регулирование мощ­ности контактных машин. Ступенчатое регулирование является наиболее простым и широко распространенным способом и обычно достигается секционированием первичной обмотки трансформатора. Как указывалось выше, при включении в сеть, питающую трансформатор, того или иного числа витков первичной обмотки изменяются коэффициент трансформации и э. д. с. вторичной обмотки (при уменьшении э. д. с. понижается ток в сварочной цепи машины и, как следствие, уменьшается мощность). Принципиальная схема трансформатора с таким регулированием показана на фиг. 130, а. Первичная обмотка трансформатора имеет ряд отпаек, (1—5), соединенных с клеммами секционного переключателя СП. При включении на клемму 1 током обтекаются все витки первичной обмотки (низшая ступень включения); этому соответствует минимальное напряже­ние во вторичной цепи трансформатора. При включении на клемму 5

(высшая ступень) э. д. с. Е₂ будет иметь максимальное значение. В по­следнем случае полное напряжение сети (например 380 в) подводится к участку обмотки АВ. При этом между точками А и С, как в авто­трансформаторе, появится напряжение U_AC превышающее напряжение сети,

где w_l — общее число витков первичной обмотки; w _1min — число витков в секции АВ и U₁ — напряжение сети.

В машинах для контактной сварки отношение (коэффициент регулирования) иногда превышает 2. При этом в первичной обмотке могут возникнуть опасные напряжения, значительно превышающие напряжение сети. Для того, чтобы этого не было, в первичной обмотке трансформатора при отношении > 1,5 применяется разрыв (точка А на фиг. 130, б).

В связи с этим секционный переключатель имеет два ножа — 1П и 2П. При установке обоих ножей в положение 1 током обтекается вся пер­вичная обмотка — трансформатор включен на первую ступень. При уста­новке ножа 1П в положение 2 левая группа витков (28) вовсе отклю­чается. Если при этом нож 2П устанавливается в положение 4 (высшая ступень), то включенными оказываются только 43 витка. При этом между точками А и В возникает напряжение

Нагрев свариваемых деталей при контактной сварке обычно может регулироваться двумя способами: изменением силы тока (мощности) и изменением длительности его включения. При плавном регулировании длительности нагрева нет необходимости в особенно мягком регулировании мощности транс­форматора — число ступеней его регули­рования ограничивается 6 - 8. При непре­рывных процессах (например, в трубо­сварочных машинах) длительность включе­ния не регулируется, в связи с чем число ступеней регулирования мощности должно быть увеличено (например, в трубосвароч­ной машине АШТ-60 оно равно 64). В случае затрудненного подвода тока к сварочному трансформатору, например при его вращении, мощность регулируется дополнительным автотрансформатором АТ (фиг. 130, в), с помощью которого изменяется напряжение, питающее первичную обмотку трансформатора Т, в этом случае не секционированную. При такой схеме вращающийся трансфор­матор соединяется с неподвижным автотрансформатором только двумя проводами, что существенно упрощает коммутацию тока.

Ступенчатое регулирование производится специальными устрой­ствами — секционными переключателями. В машинах для контактной сварки применяются штепсельные, ножевые и вра­щающиеся переключатели. Штепсельный переключатель часто заклинивается и трудно переставляется — его применение ограничивается машинами малой мощности. Значительно целесообразнее применять ноже­вой переключатель (фиг. 131), в котором плоский нож 7 вводится в за­зор между пружинящими медными контактными пластинами 2, укреплен­ными на плите 3 из изоляционного материала. Нож закреплен в деревянной или текстолитовой ручке 4. Такие переключатели широко применяются в серийных машинах.

В машинах большой мощности (более 150—200 ква) штепсельные и ножевые переключатели становятся громоздкими вследствие значитель­ных токов, на которые приходится рассчитывать их контакты. В этом случае могут применяться вращающиеся переключатели, в которых нож укреплен на валике, вращающемся с помощью относительно длинной рукоятки. При вращении ножа он поочередно замыкает пружинящие контакты переключателя.

Плавное (бесступенчатое) регулирование мощности машин для кон­тактной сварки производится изменением электрических параметров ма­шины или изменением формы кривой тока. В первом случае возможно включение в первичную или вторичную цепь машины плавно регулируе­мого активного или индуктивного сопротивления (реостата или дросселя). Включение реостата приводит к бесполезному расходу энергии, и поэтому нецелесообразно. Схема регулирования дросселем (К. К. Хренов и В. В. Александров) показана на фиг. 130, г. Дроссель имеет подмагничивающую обмотку ПО, соединенную с маломощным источником посто­янного тока через регулируемое сопротивление Р. При уменьшении сопротивления Р увеличиваются подмагничивающий ток и магнитный поток в сердечнике дросселя. При этом понижается его индуктивное сопротивление — ток в сварочном трансформаторе растет. Таким обра­зом, реостат Р позволяет с незначительной затратой электрической энер­гии регулировать большую мощность сварочного трансформатора. Недо­статок регулирования дросселем — понижение cosφ установки.

Сущность регулирования изменением формы кривой тока заключается в том, что сварочный трансформатор питается от сети через специаль­ное устройство (прерыватель), позволяющее в течение каждого полупе­риода переменного тока иметь паузы регулируемой длительности, во время которых ток отключается. Чем длиннее эти паузы, тем меньше эффективное значение тока и тем соответственно меньше мощность, раз­виваемая машиной. Преимущество такого способа регулирования мощ­ности (широко применяемого в промышленности) — отсутствие допол­нительных потерь энергии в регулирующем устройстве.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИОННЫХ ПРИБОРОВ

Во многих современных машинах для контактной сварки длитель­ность включения сварочного тока ограничивается десятыми и даже сотыми долями секунды, поэтому включение тока в этих машинах требует при­менения быстродействующих автоматических устройств. В связи с этим в контактных машинах все шире применяются ионные приборы, простейшим из которых является газотрон. Газотрон представляет собой стеклянный баллон с двумя впаянными в него электродами — анодом и катодом. После откачки баллона до высокого вакуума он заполняется парами ртути или небольшим количеством инертного газа (аргона, неона). Давление газа или пара в ионном приборе не превышает 1 мм рт. ст. Катод газотрона нагревается электрическим током.

При включении газотрона в электрическую цепь (фиг. 132, а) она фактически разомкнута. Катод К, соединяемый с плюсом источника по­стоянного тока 5, является одним концом этой разомкнутой цепи, анод Л, соединяемый с минусом, — другим. Чтобы замкнуть цепь, нужно создать поток электронов через межэлект-родное пространство. Для этого необходимы выделение электронов с поверхности катода и их притяже­ние к аноду. При достаточном нагреве катода его поверхность начинает

излучать (эмитировать) электроны (т ер моэлек тронная э м неси я)3 Показанная на фиг. 132, а батарея С служит для нагрева катода. Катод изготовляется из теплостойкого материала, например, никеля, покрывае­мого специальной оксидной пленкой, увеличивающей его способность к термоэлектронной эмиссии.

Анод представляет собой пластинку нихрома, вольфрама, графита или другого теплостойкого материала. Если газотрон с нагретым като­дом, излучающим электроны, включен в цепь батареи В, как показано на фиг. 132, а> то положительно заряженный анод начинает притягивать отрицательно заряженные электроны, и в газотроне возникает электри­ческий ток (так называемый анодный ток). Хотя электроны перено­сят отрицательные заряды от катода (минуса) к аноду (плюсу), направле­нием тока, как это общепринято в электротехнике, считается направле­ние от плюса (анода) к минусу 'ка­тоду). Электроны, двигаясь с огром­ной скоростью от катода к аноду, сталкиваются в газонаполнен­ном (ионном) при боре с моле­кулами газа или паров ртути. При этом из молекул газа (или пара) вырываются отдельные электроны — происходит ионизация этих мо­лекул. Молекулы, лишенные элек­тронов (ионы), оказываются заря­женными положительно. Положительно заряженные ионы вследствие их относительно большой массы медленно (по сравнению с электронами) двигаются к катоду; между анодом и катодом образуется дуговой разряд, вызывающий характерное голубое свечение при протекании тока в газонаполненных приборах и, в том числе, в газотроне. Межэлек­тродное пространство при этом равномерно заполнено положительными и отрицательными зарядами — ионами и электронами (за исключением области, непосредственно прилегающей к аноду, в которой ионы прак­тически отсутствуют, так как они отталкиваются от положительно заря­женного анода). Благодаря равномерному распределению зарядов в меж­электродном пространстве, электроны относительно легко проникают к аноду — в н утре н н ее сопротивление ионного прибора мало (падение напряжения в газотроне при его работе обычно лежит в пределах 14—18 в и почти не зависит от силы тока).

Газонаполненные приборы, в которых происходит ионизация межэлек­тродного пространства, носят общее название ионных приборов в отличие от вакуумных или электронных приборов. В по­следних разрежение газа столь значительно, что вероятность столкновения электронов с молекулами газа ничтожна, и весь электрический ток осуществляется полностью за счет переноса свободных электронов от катода к аноду.

Если батарею В, питающую анодную цепь газотрона, соединить с ним так, чтобы на аноде оказался отрицательный потенциал, то отри-

цательно заряженные электроны будут отталкиваться от анода и ток через газотрон протекать не будет. Таким образом, г а з о т р о н обла­дает односторонней проводимостью.

При включении газотрона в цепь переменного тока в течение од­ного полупериода на аноде будет положительный потенциал, и газо­трон пропустит ток. В течение следующего полупериода потенциал на аноде станет отрицательным, и ток прекратится — газотрон, как и все электронные и ионные приборы, является выпрямителем. При включении двух газотронов по схеме, изображенной на фиг. 132, #, осуществляется двухполупериодное выпрямление переме н-

ного тока. Действительно, во время одного полупериода ток поте­чет во вторичной цепи трансформатора Т через обмотку АО, внешнюю нагрузку (сопротивление /?) и левый газотрон G1, а в течение следую­щего полупериода направление тока в трансформаторе изменится, и он потечет через обмотку ОВ, сопротивление R и газотрон G2. В обоих случаях во внешней цепи (сопротивление /?) потечет ток одного на­правления.

Газотрон с третьим электродом — сеткой называется т и р а т р о н о м. Сетка С размещается между анодом А и катодом/<, как схематически пока­зано на фиг. 133, а. Допустим, что тиратрон включен в цепь перемен­ного тока, создающего в начальный момент времени / положительный потенциал на аноде Л (фиг. 1335я/), Потенциал на аноде изменяется по обычной синусоиде переменного тока (фиг. 133, б}. Сетка тиратрона С соединена с независимым источником напряжения, не показанным на схеме. Катод нагревается независимым источником тока. Пусть в момент времени 7 на сетке имеется отрицательный по отно­шению к катоду К потенциал — f/f (фиг. 133, в). Если бы сетка в тиратроне отсутствовала, то при положительном потенциале на аноде в анодной цепи возник бы ток (как в газотроне). При отрицательном потенциале на сетке эмитируемые катодом электроны отталкиваются

от нее, не проникая к аноду — тиратрон при этом заперт, несмотря на наличие положительного потенциала на аноде. Взаимодействие анода и сетки в этом случае схематически показано на фиг. 133, al. Точками обозначены свободные электроны в межэлектродном пространстве, а дугами условно показаны действующие на электроны силы (на фиг. 133, al электроны отталкиваются от сетки). Если теперь дать на сетку поло­жительный потенциал-(-£/ (фиг. 133, в), то ее запирающее действие мгновенно прекратится, и поток электронов свободно устремится к аноду (фиг. 133, #2), ионизируя (как в газотроне) межэлектродное простран­ство. Вновь изменяя потенциал сетки на отрицательный, нельзя приоста­новить протекание анодного тока до тех пор, пока анод остается поло­жительным (до конца положительного полупериода переменного тока). Это объясняется тем, что положительные ионы, появившиеся в меж­электродном пространстве тиратрона в момент зажигания дуги, обвола­кивают сетку и нейтрализуют ее отрицательный потенциал; электроны свободно проходят через отверстия в сетке, поддерживая нормальный анодный ток. Отрицательная полуволна переменного тока 3 (фиг. 133, б) не пройдет через тиратрон, обладающий, так же как ранее рассмотрен­ный газотрон, односторонней проводимостью (фиг. 133,яЗ). К началу следующей положительной полуволны 4 вследствие того, что тиратрон в конце полуволны 2 погас и произошла деионизация межэлек­тродного пространства, запирающее действие отрицательно заряженной сетки восстанавливается, и, несмотря на положительный потенциал на аноде (фиг. 133, б), анодный ток невозможен (фиг. 133, а4). Если вновь изменить потенциал на сетке, то при положительном потен­циале анода тиратрон отопрется и в нем начнет протекать анодный ток (фиг. 133, а5).

Изменяя момент повышения потенциала сетки, можно зажигать тира­трон в любой точке положительной полуволны тока. Сетка в тира­троне позволяет замыкать его анодную цепь (зажигать тиратрон) в за­данный момент времени, но не позволяет управлять величиной тока в этой цепи (последнее возможно только в трехэлектродных ваку­умных, так называемых электронных лампах). Таким образом, тиратрон является электрическим вентилем. При включении тиратрона в цепь переменного тока его управляемость восстанавливается после каждой полуволны, соответствующей отрицательному потенциалу на аноде.

Потенциал сетки, необходимый для зажигания тиратрона, зависит от величины анодного напряжения. Чем выше анодное напряжение, тем более отрицательной должна быть сетка по отношению к катоду для того, чтобы воспрепятствовать протеканию анодного тока, т. е. зажи­ганию тиратрона. Зависимость анодного напряжения, зажигающего тира­трон, от потенциала сетки называется характеристикой зажига­ния (или пусковой характеристикой). На фиг. 134, а приведена такая характеристика для одного из тиратронов, рассчитанного на анодный ток до 4 а. Из диаграммы видно, что при анодном напряжении 600 в зажигание тиратрона произойдет при отрицательном потенциале сетки, равном 5 в. При анодном напряжении 200 в потенциал зажигания повы­сится до 3,5^.

Пусковая характеристика тиратрона непостоянна и зависит от тем­пературы внутри прибора, частоты тока и других причин.

Тиратроны обычно рассчитываются на относи­тельно небольшой анодный ток (редко более 40 я). Фиг. 134, б дает представление о размерах и форме большого тиратрона (анодный ток 40 а).

В настоящее время в контактных машинах тиратроны применяются во вспомогательных цепях управления, в которых ток не превышает 10—15 а. Для включения основных цепей машины (первич­ной цепи сварочного трансформатора) широко используются управляе­мый ионный прибор с жидким катодом — так называемый игни­трон. На фиг. 135, а показана принципиальная схема игнитрона. В стек­лянный сосуд, из кото­рого предварительно от­качан воздух, введен же­лезный или графитовый анод /, В нижнюю часть сосуда наливается ртуть, образующая катод 2. Третьим электродом служит введенный через боковое отверстие и о д-жигатель 3 (кристалл карборунда, укрепленный в металлическом

держателе), частично погруженный в ртуть катода. При положительном потенциале поджигателя по отноше­нию к катоду между ними легко возбуждается дуга, ионизирую­щая межэлектродное про­странство игнитрона и ве­дущая к мгновенному его зажиганию (при наличии положительного потенциала на аноде). Поджигание игни­трона занимает не более 0,001 сек. Физический про­цесс в игнитроне протекает в основном так же, как в тиратроне. Протекание тока в горящем игнитроне мо­жет быть приостановлено только при переходе тока через нулевое значение. За­жигание потухшего игни-.

трона возможно только с помощью поджигателя, который в игни­троне выполняет функцию сетки тиратрона. На фиг. 135, # показан разрез игнитрона, рассчитанного на продолжительный ток в анодной цепи, равный 100 а при максимальном напряжении 1000 в. Игнитрон состоит из металлического катодного стакана / с водяной рубашкой, спаянного с ним стеклянного баллона 2, анода 3, катода (ртути) 4 и поджигателя 5. Преимущества игнитрона по сравнению с тиратроном: возможность непосредственного включения игнитрона в первичную цепь сварочного трансформатора (игнитрон легко пропускает большие анод­ные токи), малая чувствительность к перегрузкам и большая надежность в эксплуатации. Срок службы игнитрона — 1000 час. и более. В эксплу­атации чаще всего выходит из строя карборундовый поджигатель.

УПРАВЛЕНИЕ ЗАЖИГАНИЕМ ТИРАТРОНОВ И ИГНИТРОНОВ

Как указывалось выше, тиратрон, включенный в цепь переменного тока, при наличии соответствующего потенциала на сетке мож-ет быть зажжен в любой точке положительной полуволны анодного напряжения Ua (фиг. 136, а). На фиг. 136, а нанесена также кривая напряжения

зажигания U3. Каждая точка этой кривой соответствует напряжению на сетке, при превышении которого тиратрон зажигается. Например, при включении сетки в цепь переменного тока Ua (фиг. 136, б) напряже­ние на сетке может изменяться по синусоиде Uc. В точке А потенциал на сетке превысит соответствующее напряжение LJ3, и произойдет зажи­гание тиратрона. Смещая по фазе напряжение на сетке по отношению к анодному напряжению, можно изменять момент зажигания тиратрона (на фиг. 136, в напряжение Uc смещено по отношению к Uc на фиг. 136, б

на угол ~j. Такой способ управления зажиганием имеет существенный

недостаток: при колебании напряжения в сети или при изменении пуско­вой характеристики тиратрона пересечение кривых Uc и U3 может зна­чительно смещаться — работа схемы мало стабильна (на практике такой способ управления не применяется). Хорошие результаты дает зажига­ние с помощью мгновенного пика напряжения в момент А (фиг. 136, г), создаваемого специальным пиковым трансформатором. П-образ-ный стальной сердечник / пикового трансформатора (фиг. 137, а) замы­кается пакетом 2, набранным из листов специального сплава (п е р м а л о я),

обладающего очень высокой начальной магнитной проницаемостью (в этом сплаве при малой напряженности магнитного поля создается значитель­ный магнитный поток, который быстро достигает насыщения и дальше не растет). Параллельно пакету 2 располагается магнитный шунт 3. Первичная обмотка 4 питается от источника нормального синусоидального напряжения ег. При этом в сердечнике 1 возбуждается синусоидальный магнитный поток Ф1 (фиг. 137,6). Этот поток свободно проходит через пермалоевый участок магнитопровода до тех пор, пока в пермалое не наступит магнитное насыщение. Дальнейший рост потока (сверх Ф2) в пер­малое невозможен. Избыточный магнитный поток (Ф1 — Ф2) замы­кается при этом через магнитный шунт 3. Магнитный поток в перма­лое изменяется по кри­вой Ф2. При нарастании магнитного потока за время АВ во вторичной цепи пикового трансфор­матора индуктируется э. д. с. Вначале (до точки о) е2 растет, так как на этом участке скорость изменения магнитного по­тока увеличивается, а за­тем понижается и в точке В становится равной нулю. Нулевое значение е2 со­храняется на протяжении всего участка ВС, так как на этом участке магнитный поток не изме­няется вовсе (Ф2 = const). Сечение пермалоевого участка сердечника подбирается так, чтобы он насыщался очень быстро. Полная длитель­ность пика (интервал АВ) обычно не превышает 0,001 сек. Смещая по фазе напряжение, подаваемое на первичную обмотку пикового транс­форматора, можно изменять момент возникновения пика напряжения по отношению к синусоиде анодного напряжения тиратрона.

Смещение по фазе осуществляется фазорегулятором, состоя­щим из сопротивления / (фиг. 138, а), конденсатора 2 и регулируемого сопротивления 3. Если введено значительное сопротивление .3, то ток в основном протекает через конденсатор, который, как известно из элек­тротехники, смещает переменный ток по фазе на 90е относительно на­пряжения. Если, наоборот, сопротивление 5 выведено почти до нуле­вого значения, то ток течет через это сопротивление и совпадает по фазе с напряжением сети. Изменяя величину сопротивления 3, можно плавно регулировать сдвиг фаз.

На фиг. 138, а показана принципиальная схема управления зажига­нием игнитрона И с помощью вспомогательного тиратрона ТГ. Для этой цели поджигатель игнитрона И включается в анодную цепь тиратрона ТГ. Потенциал на его сетке определяется суммой электродвижущих сил трех последовательно включенных источников: батареи Бс, создающей на сетке отрицательный потенциал, надежно запирающий тиратрон;

вторичной обмотки вспомогательного трансформатора Тр-1 и вторичной обмотки пикового трансформатора Тр-2. Вспомогательный трансфор­матор служит для того, чтобы потенциал на сетке Uc всегда имел приблизительно равное отрицательное смещение по отношению к напря­жению зажигания U3. При этом одинаковый по величине пик напряже­ния на сетке обеспечит надежное зажигание тиратрона в любой задан­ный момент времени. Пиковый трансформатор включен через описан­ный выше фазорегулятор, позволяющий плавно регулировать момент зажигания вспомогательного тиратрона ТГ.

При зажигании тиратрона ТГ его анодный ток протекает через под­жигатель, возбуждая дуговой разряд, поджигающий игнитрон. Непо-

средственно перед зажиганием игнитрона в цепи его поджигателя про­текает значительный ток (до 15—30 а), который мгновенно падает почти до нуля при зажигании игнитрона. На фиг. 138, б приведены кривые изменения анодного напряжения (£/а), напряжения зажигания (U3) и сеточ­ного напряжения (Uc) вспомогательного тиратрона, а также его анодного тока Га (тока в цепи поджигателя). Сплошная прямая Uc на диаграмме соответствует потенциалу, равному нулю. Отрицательное смещение — MJC создается батареей Бс\ на это постоянное отрицатель­ное напряжение накладываются синусоидальное напряжение, создаваемое вспомогательным трансформатором Тр-1 (Л£/), и отдельные пики, со­здаваемые пиковым трансформатором Тр-2. На фиг. 138, в приведены кривые изменения анодного напряжения игнитрона U'a (напряжения питающего его источника), падения напряжения в игнитроне Ша и тока, протекающего через игнитрон, 1а. Падение напряжения в игнитроне на протяжении непроводящей части положительной полуволны анодного напряжения игнитрона, а также в течение всего отрицательного полу­периода анодного напряжения равно последнему (£/V При горении игнитрона, как указывалось ранее, падение напряжения в нем мало (порядка 14 —18 в). При анодном напряжении 220 в в игнитроне при

его горении теряется около 7°/0 энергии. Чем выше анодное напряже­ние, тем относительно меньше эти потери, так как падение напряжения в игнитроне практически постоянно и не зависит от величины анодного напряжения.

Приведенные на фиг. 138, в кривые анодного напряжения и тока игнитрона соответствуют чисто активной нагрузке (Н на фиг. 138, а), При индуктивной нагрузке ток и напряжение взаимно смещаются по фазе. Гашение игнитрона во всех случаях происходит при переходе через нуль его анодного тока (но не напряжения).

Включение двух игнитронов по двухполупериодной схеме, сход­ной со схемой, представленной на фиг. 132,^, позволяет управлять обеими полуволнами переменного тока. В сварочных машинах для управления 100—200а игнитронами применяются тиратроны, рассчитан­ные на анодный ток 15 а.

МЕХАНИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ И ИОННЫЕ ВКЛЮЧАТЕЛИ

Контактная сварка представляет собой, как правило, кратковремен­ный процесс, при котором включение электрического тока многократно повторяется и должно быть синхронизировано (должно совпадать по времени) с сжатием свариваемых деталей и-другими механическими опе­рациями. Поэтому для включения кон­тактных машин последовательно с обыч­ным рубильником применяются специ­альные быстродействующие включатели различных типов. Рубильник вклю­чается в начале рабочей смены и остается включенным до ее окончания.

Включатели могут быть асин­хронными или синхронными. Асинхронные включатели замыкают и размыкают электрическую цепь пере­менного тока в произвольный момент времени. Если включение и отключение тока случайно произойдет при его нулевом значении, то осциллограмма тока в первичной обмотке сварочного трансформатора будет иметь вид, показанный на фиг. 139, а. Если при повторном включении оно не совпадет по времени с моментом 7 = 0, то может иметь место значительный бросок тока (фиг. 139,5) — ток неустановившегося ре­жима. Выключение тока при 7^0 приводит к возбуждению электри­ческой дуги между разрываемыми контактами выключателя (фиг. 139, в), затягивающей действительный разрыв сварочной цепи. Таким образом, при асинхронном включателе величина тока и длительность его проте­кания непостоянны. Асинхронные включатели могут применяться для управления процессами контактной сварки длительностью не менее 0,15—0,2 сек. При меньшей длительности включения желательно при-

менение синхронных включателей, устроенных так, что включение тока всегда происходит в строго определенный момент времени, а выклю­чение тока — при его нулевом значении.

Главное преимущество асинхронных включателей — простота и отно­сительная дешевизна. В машинах для контактной сварки применяются три типа асинхронных включателей: механические, электромагнитные и ионные.

Механический включатель имеет неподвижные и подвижные контакты. Перемещение последних, необходимое для замыкания и размыка­ния цепи сварочного трансформатора, механически связывается с движе­нием рабочих элементов машины при зажатии и освобождении свари­ваемых деталей. В неавтоматических машинах STO движение осу­ществляется сварщиком (с помощью рычага или педали). В машинах с механическим приводом перемещение контактов включателя связано с работой этого привода. Скорость движения по-, движных контактов механического включателя относительно невелика, поэтому горение элек-

трической дуги при выключении тока затягивается и контакты быстро обгорают. Это приводит к необходимости систематического наблюдения и ухода за включателем. В высокопроизводительных машинах приме­нение механических включателей не рекомендуется, несмотря на их относительную дешевизну.

Электромагнитный включатель (электромагнитный контактор) пред­ставляет собой (фиг. 140, а) электромагнит с намотанной на сер­дечнике 1 катушкой 2, которая взаимодействует с подвижным якорем 3. имеющим свободно устанавливающийся контакт 4. При замыкании вспо­могательной (оперативной) цепи катушки 2 протекающий в ней ток создает магнитный поток, который притягивает якорь 3. Якорь, вращаясь на оси 5, замыкает контакты 4 и 6 главной цепи АБ и блок-контакты 7. Зажим А главной цепи соединен гибким,«прово­дом 8 с контактом 4. Давление в контактах регулируется пружинами 9. Зажим Б соединен с контактом 6 через последовательно включенную дополнительную катушку 10, служащую для гашения дуги. Эта катушка создает сильное магнитное поле, которое в момент выключения взаимо­действует с дугой, возникающей между контактами 4 и 6, и выдувает

ее. Таким образом ускоряется гашение дуги. При выключении опера­тивного тока катушка 2 обесточивается, и якорь с контактами возвра­щается собственным весом подвижной системы и пружинами в исходное положение. Блок-контакты 7 являются вспомогательными контактами, служащими для включения цепей управления.

Простейшая принципиальная схема включения электромагнитного контактора показана на фиг. 140, б. Контактор КЛ срабатывает при включении нормально разомкнутой кнопки КНР. После отпускания кнопки КНР оперативный ток в катушке контактора протекает через блок-контакты БК и через контакты нормально замкнутой кнопки КПЗ. Контактор остается включенным до тех пор, пока нажатием кнопки КПЗ не разомкнется блокировочная цепь. Для включения контактных машин контакторы описанного типа одновременно разрывают цепь в двух точках. Применение таких двух­полюсных контакторов облегчает гаше­ние дуги и уменьшает износ контактов.

В настоящее время находят при­менение в контактных машинах син­хронизированные контак­торы (например, типа КС-500), которые с помощью вспомогательной обмотки и небольшого конденсатора обеспечивают выключение главного тока при / = 0 (включение тока происходит в произвольной точке). Эти контакторы однополюсные, так как износ их кон­тактов незначителен вследствие отсут­ствия дуги в момент выключения.

В современных отечественных машинах средней и большой мощно­сти широко применяются асинхронные ионные включатели. К ним от­носятся игнитронные включатели типа КИА-50 для машин мощностью 75—200 ква и типа КИА-100 для машин мощностью 200-400 ква. Преимущества этих включателей — отсутствие движущихся частей и контактов, бесшумная работа (при включении электромагнитного кон­тактора наблюдается значительный удар) и отключение всегда при 7=0 (как указывалось выше, протекание тока в игнитроне не может быть приостановлено, пока ток не понизится до нуля).

В простейшем игнитронном включателе (фиг. 141) питание свароч­ного трансформатора Тр происходит через два игнитрона, включенных по двухполупериодной схеме. При направлении тока по стрелке А после нажатия кнопки К зажигается игнитрон Я2, так как при этом на аноде //2 создается положительный потенциал, а ток, протекающий через контакты / и 2, выпрямители В1 и В2, зажигает дугу на поджи­гателе 772. В следующий полупериод переменного тока игнитрон И2 гаснет, а игнитрон Иг зажигается. При размыкании кнопки К процесс прекращается (после того, как синусоида тока достигнет своего нулевого значения). В описанной схеме момент зажигания игнитронов не регулируется.

АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ МАШИН ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

В цепях управления контактных машин широко применяются различ­ные типы электрических реле. Реле — устройство, служащее для вклю­чения или выключения одной или нескольких управляемых электриче­ских цепей в момент, когда в цепи управления (оперативной цепи) реле создаются определенные, заранее заданные условия. Существуют промежуточные реле (реле включается при замыкании его опе­ративной цепи), реле напряжения (реле срабатывает при дости­жении в его оперативной цепи заданного напряжения), реле тока (реле срабатывает при заданном токе в оперативной цепи), реле вре­мени (реле срабатывает по истечении заданного отрезка времени с мо­мента замыкания его оперативной цепи) и др. В цепях управления машин для контактной сварки наибольшее значение имеют промежу­точные реле и реле времени.

Промежуточное реле принципиально не отличается от описанного в предыдущем параграфе электромагнитного контактора. Оно также состоит из магнитной системы с катушкой; якорь электромагнита свя­зывается с тягой, на которой укрепляется от одной до шести пар по­движных, нормально (т. е. при отсутствии тока в катушке реле) откры­тых или нормально закрытых контактов (на принципиальных электри­ческих схемах первые обозначаются двумя короткими параллельными линиями, а для обозначения нормально закрытых контактов две парал­лельные линии пересекаются третьей, наклонной). Качество работы промежуточного реле в большой степени определяется скоростью его срабатывания (временем, протекающим между включением управляющей и управляемой цепей). Время срабатывания промежуточного реле обычно близко к 0,01 — 0,02 сек. Маломощные быстродействующие реле могут срабатывать и значительно быстрее.

Регулирование длительности отдельных, последовательных операций при контактной сварке осуществляется регуляторами времени, для кото­рых используются электромеханические устройства, а также электро­пневматические и электронные реле времени. В машинах с электриче­ским приводом механизма сжатия деталей обычно используется электромеханический регулятор времени, представляющий собой валик с насаженными на него кулачками. При вращении вала / (фиг. 142, а) выступ кулачка в течение интервала времени, регулируемого взаимным смещением шайб 2 (кулачок имеет две или три шайбы), нажимает на рычаг 3 контактной системы. При этом в зависимости от настройки контактов замыкается или размыкается цепь оперативного тока. Нали­чие на одном валу нескольких кулачков позволяет регулировать дли­тельность и последовательность нескольких операций, например, свароч­ного нагрева и ковочного давления.

В машинах с пневматическим приводом может применяться э л е к-тропнев магическое реле времени (фиг. 142, 6]. Его шток 1 втягивается электромагнитом 2. При этом в камере 3 происходит раз­режение воздуха, так как клапан 4 прижимается к своему седлу 5 пружиной и давлением воздуха в нижней камере 6 и прекращает пере-

текание воздуха через отверстие клапана (верхняя и нижняя камеры отделяются от внешней атмосферы резиновыми диафрагмами 7 и 8). Камеры регулятора, помимо отверстия, закрываемого клапаном 4, сообщаются отверстием 9, величина которого регулируется ввертыва-

нием штыря 10. Чем меньше это отверстие, тем медленнее происходит выравнивание давлений в камерах и тем медленнее втягивается шток электромагнитом. Со штоком связана система подвижных контактов реле (не показанная на фиг. 142,6). Длительность срабатывания пневматического реле лежит в пределах от нескольких перио­дов переменного тока (50 гц) до 1,5—2 сек. При опускании штока воздух беспрепятственно проходит из верхней камеры в нижнюю через отверстие, от­крываемое клапаном.

В современных контактных машинах широко применяются электронные реле вре­мени. Они позволяют надежно регулировать короткие интер­валы времени, начиная от 0,01 сек. и выше. Схема одного из таких реле приведена на фиг. 143. Реле управляет катушкой КЛ электро­магнитного контактора, который, в свою очередь, включает не пока­занный на схеме сварочный трансформатор. До нажатия пусковой кнопки К ток от Z,j протекает через регулируемое сопротивление /?, сетку и катод усилительной лампы Л, нормально закрытые контакты промежуточного реле /7Р, катушку КЛ к /,2. Этот, так называе­мый сеточный ток протекает только в течение того полупериода,

когда потенциал сетки положителен по отношению к потенциалу катода. При этом падение напряжения на сопротивлении R заряжает конден­сатор Cj. Сеточный ток очень мал и недостаточен для срабатывания контактора, катушку которого он обтекает. При нажатии кнопки К включается контактор КЛ. Так как точки / и 2 при этом соединяются накоротко, протекание сеточного тока через лампу прекращается. Теперь между ее сеткой и катодом оказывается включенным конденсатор С1, заряженный предварительно так, что сетка имеет отрицательный потен­циал по отношению к катоду. Этот потенциал запирает лампу, которая при нажатии кнопки К оказывается включенной в сеть через катушку промежуточного реле ПР. Конденсатор Са включен через регулируемое сопротивление /?, поэтому его заряд стекает постепенно с тем большей скоростью, чем меньше сопротивление. Одновременно уменьшается отри­цательное смещение потенциала сетки по отношению к катоду лампы. По прошествии некоторого интервала времени, определяемого длительностью разряда конденсатора, потенциал на сетке лампы Л достигает величины по­тенциала ее зажигания, в лампе Л начинает протекать анодный ток и сраба­тывает промежуточное реле ПР, нормально закрытые контакты которого, размыкаясь, отключают контактор КЛ. Если теперь отпустить кнопку А*, то анодная цепь лампы Л разрывается, и обесточивается реле ПР. Замыкание его контактов восстанавливает исходное положение. Конден­сатор С1 опять заряжается, подготовляя схему к выполнению новой сварочной операции. Длительность разряда конденсатора пропорцио­нальна его емкости и сопротивлению, на которое он включен. Четкость работы электронного реле времени в основном зависит от устойчивости характеристики зажигания используемой в реле лампы и от постоянства величины примененных сопротивлений. Хорошие результаты дают про­волочные сопротивления, полученные намоткой тонкой проволоки с вы­соким удельным сопротивлением.

Конденсатор С2, включенный на схеме параллельно катушке проме­жуточного реле, предупреждает дребезжание магнитной системы этого реле, питаемого положительными полуволнами переменного тока. ТП и ТВ — соответственно первичная и вторичная обмотки трансформатора накала катода лампы Л (напряжение накала обычно 4—6 в).

Для регулирования длительности нескольких операций применяются четырех- и шестипозиционные электронные реле времени, представляю­щие собой компактные приборы, состоящие из четырех или шести элек­трически связанных между собой электронных реле времени.