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전기 용접. 사이리스터 조정기로 반자동 용접을 위해 소스의 용접 전류 조정. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
전압 규정 용접 전압 및 전류를 단계적으로 조정하는 소스는 특수 점퍼 또는 스위치를 사용하여 용접 변압기의 탭을 전환하여 수행됩니다. 실습에서 알 수 있듯이이 접근 방식은 일반적으로 최적의 용접 모드를 선택할 수 없으며 용접 회로, 전원 공급 장치의 매개 변수를 변경하거나 다양한 보호 가스 혼합물로 작업 할 때 일정한 결과를 보장하지 않습니다. 전환 단계 수 증가 소스의 작동 특성을 개선할 수 있지만 동시에 복잡하고 번거로운 다중 위치 스위치를 사용해야 하며 소스의 권선 장치가 매우 복잡합니다. 한편으로는 비용이 증가하고 다른 한편으로는 신뢰성이 크게 떨어집니다. 오랫동안 다양하게 사용되어 왔으며 용접 전압 및 전류의 원활한 조정 방법움직이는 권선, 자기 분로 또는 자기 증폭기를 사용합니다. 그러나 그러한 방법은 근본적인 이점이 없으며, 암시하기 때문에:
또한 이러한 옵션은 외부 특성이 떨어지는 소스에 더 자주 적합하며 외부 특성이 완만하게 떨어지거나 단단해야 하는 경우에는 완전히 적합하지 않습니다. 이러한 소스의 경우 오랫동안 접점 스위치가 있는 소스에 대한 가치 있는 대안이 없었습니다. 용접 전류의 연속성 보장 현상 유지를 바꾸고 접촉 스위치를 비접촉 스위치로 교체할 수 있는 기회는 1955년 용접 소스에 사용하기에 충분한 전력을 가진 최초의 스위칭 반도체 장치인 사이리스터의 제조와 함께 찾아왔습니다. 사이리스터를 사용하면 전압과 전류를 원활하게 조정할 수 있을 뿐만 아니라 움직이는 기계 부품을 포기할 수 있어 용접 소스의 신뢰성이 높아졌습니다. 용접 전압과 전류를 원활하게 조절하는 용접 전류원을 생각해 봅시다. 핵심 요소인 사이리스터에는 두 가지 상태가 있습니다.:
닫은 사이리스터는 전류를 전도하지 않지만 открытом - 수행합니다. 사이리스터는 한 방향으로만 전류를 흘릴 수 있기 때문에 종종 사이리스터라고 합니다. 반도체 제어 밸브 (실리콘 제어 정류기, SCR). 다이오드와 달리 사이리스터는 양극 및 음극 외에도 추가 제어 전극: 전류를 통과시키면 사이리스터를 열린 상태로 만들 수 있습니다. 불행히도 사이리스터가 닫힌 상태로 전환되기 위해서는 제어 전극에서 제어 신호를 제거하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 이를 위해서는 사이리스터를 통해 흐르는 전류를 XNUMX으로 줄여야 합니다. 이것은 완전히 제어되는 반도체 장치가 아닙니다. 그러나 이러한 상황은 사이리스터가 AC 회로에 사용되는 경우 크게 방해하지 않습니다. 이 경우 영점 조정 및 전류 극성 반전은 기간 동안 두 번 발생합니다. 따라서 사이리스터는 각 AC 반주기가 끝날 때 자연스럽게 꺼질 수 있습니다. 사이리스터는 중간 전도 상태가 없기 때문에 개방 상태 t의 시간을 변경해야만 전류 또는 전압을 조정할 수 있습니다.u (그림 18,13).
18.13. 사이리스터를 이용한 전압 및 전류 조절 원리 이러한 유형의 규제에는 장점과 단점이 모두 있습니다. 에게 플러스 사이리스터가 닫힌 상태에서 매우 높은 저항을 갖고 열린 상태에서 매우 낮은 저항을 갖는다는 사실을 나타냅니다. 따라서 미미한 전력이 소비되어 매우 효율적인 사이리스터 제어 소스를 구축할 수 있습니다. К 단점 사이리스터 컨트롤러의 작동 결과는 정현파 조각의 "물림"과 일시 중지 시간의 증가입니다. tn 출력 전압에서. 전파 제어 정류기(그림 18.14)를 사용하면 변압기를 보다 효율적으로 사용할 수 있고 변압기 코어의 편향 바이어스를 제거할 수 있으며 펄스 사이의 일시 중지 시간 tn도 줄어듭니다.
그러나 이 경우에도 특히 최소 용접 전류의 경우 출력 전압의 일시 중지가 상당합니다. 이러한 일시 중지 동안 아크를 유지하려면 제어되지 않은 정류기가 있는 용접 소스보다 더 효율적인 초크를 사용해야 합니다. 여기서 우리는 앞에서 논의한 상호 배타적인 요구 사항에 직면합니다. С 한쪽용접 전류의 연속성을 보장하기 위해 인덕터의 인덕턴스를 증가시킬 필요가 있습니다. 와 함께 반대편, 단락 전류의 필요한 상승률을 얻기 위해 인덕터의 인덕턴스는 특정 값 이상으로 증가할 수 없으며 이는 첫 번째 요구 사항을 만족하지 않음을 보장합니다. 이전 장에서는 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 보충 전류의 추가 소스를 사용했습니다. 이 경우 제어 정류기의 작동으로 인해 전압 균형이 방해되기 때문에 이 솔루션은 적합하지 않습니다. 따라서 주 전류에 상응하는 크기의 전류가 보충 소스에서 가져옵니다. 즉, 제어 정류기를 사용하여 전류를 줄이려고 하면 누락된 전류가 보충 소스에서 용접 회로로 흘러 들어갑니다. 이 문제는 다음을 사용하여 해결할 수 있습니다. 두 권선 초크 L1, L2(그림 18.15). 인덕턴스 L1과 L2는 다음을 통해 상호 연결됩니다. 스로틀 비율
이 스로틀의 작동 원리를 더 자세히 살펴 보겠습니다. 제어 브리지의 사이리스터 중 하나가 열려 있다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 내부 저항이 3옴인 전압 소스 V3에 의해 시뮬레이션된 아크 전류 I(V0,05)는 1mH의 약간의 인덕턴스를 갖는 인덕터 권선 L0,3을 통해 흐릅니다(표 18.1). 전압 V3이 AC 전압 소스 VI의 순간 전압을 초과하는 순간 이전에 열린 브리지 사이리스터가 닫히고 부하 전류 I (V3)가 회로 D5, L2, L1, V3에 흐르기 시작합니다. 자기적으로 결합된 인덕터 L1과 L2가 직렬로 연결되기 때문에 이 경우 부하 전류는 K = K로 감소합니다.TR + 1 배, 인덕턴스는 K에서 증가합니다2 시간. 출력. 선형적으로 감소하는 전류와 달리 인덕턴스는 XNUMX차적으로 증가합니다. 이는 인덕터의 결과 인덕턴스가 더 오랜 시간 동안 연속 부하 전류를 유지할 수 있음을 의미합니다. 이것은 부하 전류 그래프 I(V3)(그림 18.15)로 확인됩니다. 이 그래프에서 아크 전류는 연속적이며 최악의 경우(소스가 60A의 최소 용접 전류를 생성하는 경우) 10A 아래로 떨어지지 않습니다. 초크 인덕턴스 L1 표의 데이터를 사용하여 선택할 수 있습니다. 18.1. 우리의 경우 L2 = 0,3mH. 차례로, 인덕턴스 L2 또한 임의의 값을 가질 수 없으며 일반적으로 정수로만 표현되는 변환 비율에 의해 결정됩니다.
따라서 변환 계수 K에 대해TR = 1; 2; 삼; 3; 4... 인덕터의 5차 권선에는 인덕턴스가 있습니다. 출력. 변환비가 클수록 권선 인덕턴스 L이 높아집니다.2 인덕터가 전압 일시 중지에서 전류를 유지할 수 있는 시간이 길어집니다. 그러나 변환 비율이 증가함에 따라 스로틀의 전체 크기도 증가합니다. 따라서 최소 용접 전류에서 전압 일시 중지의 전류가 10A 아래로 떨어지지 않도록 시뮬레이터에서 가능한 최소 변환 비율을 선택해야 합니다. 이 경우 K에 대해 이 조건을 만족합니다.TR \u5d 3. 부하 전류 I (V10)의 해당 시간 다이어그램에서 부하 전류의 최소값이 132A 아래로 떨어지지 않고 진폭이 XNUMXA에 도달한다는 것을 알 수 있습니다. 즉, 진폭이 전류 값이 지정된 값에 도달하면 전압 일시 중지에서 전류를 유지하기에 충분한 에너지가 인덕턴스 Lx에 축적됩니다. 전류가 더 증가하면 인덕터 코어가 포화되면 일시 중지 상태에서 작동이 악화되지 않지만 전체 치수를 줄일 수 있습니다. 포화 초크를 사용하면 XNUMX차측(L2) 레벨 I의 인덕터 권선L2 = 13A 그렇지 않으면 이 전류는 부하 전류에 비례합니다. 최대 작동 전류 XNUMX차(L1) 인덕터 권선의 최대 용접 전류 I에 해당L1 = 나sv 최대 = 180A 초크는 강철 3411(E310)로 만든 W자형 테이프 코어에 감겨 있습니다. 인덕터의 18차 권선에는 단면적이 36mm2인 절연 구리 버스의 90회 권선이 포함되어 있습니다. 인덕터의 1,81차 권선에는 직경 1mm의 에나멜 절연체에 구리선이 2회 감겨 있습니다. 스로틀 코어의 틈(전체 비자성 틈 XNUMXmm)에 XNUMXmm 두께의 비자성 스페이서를 삽입해야 합니다.
그림. 18.16. XNUMX권선 초크 권선의 전류 타이밍 다이어그램
SwCad가 비선형 인덕턴스를 모델링할 수 있다는 사실을 이용하여 비선형 초크가 있는 소스 모델을 생성해 보겠습니다(그림 18.17). 계산 결과에 따르면 비선형 인덕턴스 설정 라인은 다음과 같습니다.
테스트 노드 재자화 루프 제거는 표시된 매개변수를 측정하고 정규화하는 데 사용되는 전압으로 제어되는 G1 및 G2의 두 가지 전류 소스에 구축됩니다. 유도와 동일한 적분기의 출력 전압을 제공하는 제어 전류원 G1의 전달 계수는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
전달 계수의 계산된 값은 제어된 전류원 G1 설정 메뉴의 값 라인에 기록되어야 합니다. 제어 전류원 G2의 전달 계수, 비선형 변압기 코어의 강도와 동일한 출력 전류를 제공하면 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
전달 계수의 계산된 값은 제어 전류원 G2 설정 메뉴의 값 라인에 기록해야 합니다. 가로축 설정에서 Quantity Plotted 줄에 시간 매개변수 대신 I(G2) 매개변수를 입력합니다. 커패시터 C1의 오른쪽 단자를 클릭하여 적분기 출력의 전압을 수직으로 표시합니다(그림 18.18).
무화과. 18.18은 비선형 인덕터 코어의 자화 반전 궤적을 보여줍니다. 최소 용접 전류(그림 18.18, a)에서 인덕터 코어는 포화 직전입니다. 전류가 증가하면 코어가 포화됩니다(그림 18.18, b). 저자: Koryakin-Chernyak S.L.
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