Аппаратура для измерения электрических параметров машин контактной сварки

Наиболее простым методом измерения и регистрации вторичного тока сварочных машин на осциллографе является использование в качестве датчика калиброванного шунта, устанавливаемого в первичной цепи машины (рис. 1, а). При отсутствии специальных приборов вторичный ток машины (в амперах) на данной ступени трансформатора может быть определен (кроме машин постоянного тока) из соотношения

,

где  — первичный ток, А;  — ток холостого хода (для низкочастотных и конденсаторных машин мал, и им в расчетах можно пренебречь), А;  — коэффициент трансформации, равный  или ; ,  — число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора; ,  — напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора в режиме холостого хода (вторичный контур машины разомкнут), В.

Рис. 1. Схемы осциллографирования первичного тока машины

Для машин постоянного тока используют соотношение

,

где , ,  — амплитуды фазных токов, А.

При измерении используют стандартные шунты от амперметров постоянного тока. Ток шунта выбирают равным длительному первичному току машины.

Для подбора гальванометра светолучевого осциллографа ориентировочно оценивается максимальный выходной сигнал, снимаемый с шунта. Например, если известно, что максимальный первичный ток не превышает 500 А (амплитуда), а установлен шунт 300 А, 75 мВ (написано на боковой грани шунта), то ожидаемый сигнал

 мВ.

По паспорту выбирается тип гальванометра, который рассчитан на больший ток. Это необходимо, так как при этом меньше вероятность испортить гальванометр при ошибках включения, а также частотные свойства его лучше, чем у более чувствительного, и запись сигнала будет иметь минимальное искажение. Рекомендуется, чтобы собственная частота гальванометра превышала в 4…5 раз частоту исследуемого сигнала. Например, если ток машины постоянного тока с пульсациями 150 Гц, то собственная частота гальванометра должна быть не ниже 600 Гц.

Провод от шунта рекомендуется сплетать во избежание наводок от магнитного поля машины, а также делать эти провода по возможности короткими, сечением не менее 0,5 мм² и с хорошей изоляцией.

Если нет гальванометра, рассчитанного на полный сигнал, необходимо включение последовательно с ним переменного резистора , который постепенно вводится до такого положения, когда отклонения гальванометра G достигают желаемой амплитуды на экране осциллографа (см. рис. 1, а). Если точное значение исследуемого тока неизвестно, то резистор R надо ставить обязательно.

После снятия осциллограмм, не меняя сопротивления резистора R, снимается масштаб изображения, для чего используется эталонный сигнал от источника постоянного тока  (батарея, аккумулятор). Схема для определения масштаба осциллограммы показана на рис. 1,б. Масштаб подсчитывается по формуле

,

где  — напряжение, подаваемое от эталонного источника (измеряется милливольтметром), мВ;  — размер изображения по ординате от напряжения , мм;  — ток, на который рассчитан шунт (обозначен на боковой грани шунта), А;  — падение напряжения на шунте при токе  через него (обозначено на боковой грани шунта), мВ.

Масштаб может быть также определен с помощью схемы на рис. 1, в. Для этого, не изменяя сопротивления резистора , через шунт пропускают известный постоянный ток от генератора или аккумулятора и снимают осциллограмму. Зная ток  (измеряется амперметром , см. рис. 1, в) и размер изображения на осциллограмме , подсчитывают масштаб

.

Затем измеряют (в миллиметрах) ординаты исследуемого тока на осциллограмме (, , ..., ), умножают их на масштаб  и получают значения тока в различные моменты времени:

; ; ...,

Для тока синусоидальной формы действующее значение тока может быть определено как

,

где  — амплитуда тока, мм.

Для машин переменного тока с фазовым регулированием тока его действующее значение можно приближенно определить по выражению

,

здесь  — амплитуда изображения, мм;  — длительность тока по оси абсцисс в пределах полупериода, мм;  — длина участка, на котором ток равен нулю, мм.

Сигнал с шунта может быть подан на вход электронного осциллографа и измерен с помощью калибратора масштаба напряжения. При использовании осциллографов следует помнить, что хотя сигнал с шунта и мал, но потенциально вся электрическая цепь измерений (см. рис. 1, а) связана с источником напряжения сети 380 В и любая точка схемы находится под напряжением 220 В относительно земли. Это особенно опасно при использовании электронно-лучевого осциллографа, у которого один из входных концов соединен с корпусом.

Поэтому заземлять корпус осциллографа в этом случае нельзя, так как последний выйдет из строя. В связи с этим подключения сигнала с шунта к электронно-лучевому осциллографу по возможности следует избегать.

При регистрации первичного тока низкочастотных машин необходимо следить за тем, чтобы время включения тока не превышало допустимого для данной ступени трансформатора (указано в техдокументации завода — изготовителя машины).

Для наблюдения вторичного тока на электронном осциллографе может быть рекомендована схема, состоящая из катушки, расположенной в магнитном поле вторичного контура сварочной машины. К зажимам катушки подключают интегрирующий контур, состоящий из последовательно включенного резистора  и конденсатора , включенного параллельно выходу контура, преобразующего напряжение катушки  в напряжение , пропорциональное вторичному току машины. Примерные данные контура: 1 мкФ; 1 мОм. При подключении интегрирующего контура к электронно-лучевому осциллографу (сигнал ) вход последнего должен иметь максимальное сопротивление (для С1-19Б — 500 кОм).

Регистрация тока на электронном и светолучевом осциллографах может быть произведена с помощью преобразователя (датчика), использующего эффект Холла в полупроводниках, например типа ПХЭМ-602.

Выносной зонд датчика Холла (ДХ) помещается в магнитное поле вторичного контура машины напряженностью , как показано на рис. 2.

Рис. 2. Преобразователь (датчик) Холла

Выход датчика подключают к осциллографу. Ток питания датчика  устанавливают по миллиамперметру в зависимости от типа датчика, требуемого масштаба изображения и чувствительности осциллографа (гальванометра), а также от вторичного тока машины.

При пользовании датчиком Холла необходимо оберегать выносной зонд от ударов и нагрева его элементами вторичного контура машины.

Следует также помнить, что выходной сигнал датчика зависит от расстояния до проводника с током (электрода, шины вторичного контура и т.п.).

Для измерения амплитудного или максимального значения тока применяют приборы типа АСУ-1М, АСА-1, АСА-2, ИТ-02; действующее значение тока измеряют приборами типа АСУ-1М, АСД-1, ИТ-03. В связи с тем, что полярность импульсов вторичного тока в машинах чередуется (кроме машин постоянного тока), в приборах предусмотрено измерение импульсов только положительной или только отрицательной полярности. Приборы АСУ-1М, АСА-2 и другие допускают подключение осциллографов для наблюдения и регистрации вторичного тока. При этом максимальный ток гальванометра светолучевого осциллографа не должен превышать 5 мА. Датчик тока устанавливают на токоведущей части вторичного контура машины.

Из-за возможного влияния магнитного поля тока на показания приборов последние следует при измерениях устанавливать не ближе чем в 1,5 м от машины.

Для измерения длительности отдельных интервалов цикла сварки (длительность вторичного тока, паузы, нарастания тока, усилия и т.п.) применяют осциллографы. Длительность исследуемых электрических сигналов измеряют, используя, отметчик времени осциллографа.

Для измерения длительности тока машин переменного тока знать масштаб не обязательно, так как ее можно подсчитать по числу полупериодов тока (один полупериод — 0,01 с). Для измерения паузы масштаб времени необходим во всех случаях.

Измерение длительности тока выполняют также с помощью частотомера-хронометра типа Ф5080. Для этого измеряют число импульсов управления, отпирающих силовые тиристоры в первичной цепи сварочного трансформатора. Прибор подключают параллельно первичной обмотке одного из импульсных трансформаторов, при этом вторичные обмотки всех импульсных трансформаторов отключают от управляющих электродов силовых тиристоров, после чего включают цикл сварки и производят измерение. Один импульс управления соответствует длительности вторичного тока 0,02 с (кроме машин переменного тока с контакторами типа КТ, где один импульс соответствует 0,01 с). Импульсы управления можно также наблюдать на электронно-лучевом или регистрировать на светолучевом осциллографе.

Сопротивление вторичного контура машин постоянному току измеряют при разомкнутых электродах (роликах) с помощью микроомметров типа Ф415, М246 или используя метод амперметра и вольтметра. Машину при измерении сопротивления отключают от сети. При измерении микроомметром первичная обмотка сварочного трансформатора машины должна быть замкнута. При использовании метода амперметра и вольтметра через вторичный контур машины пропускают постоянный ток от источника с падающей характеристикой, допускающего короткое замыкание. Ток рекомендуется выбирать в пределах 100…300 А. Измеряя ток амперметром и падение напряжения на участках вторичного контура милливольтметром, по закону Ома () определяют сопротивление отдельных участков или всего контура.

Сопротивление контура машины постоянного тока измеряют по отдельным участкам, исключая выпрямительные блоки (ВБ), причем одинаковые участки измеряют в каждой из трех фаз. При измерении методом амперметра и вольтметра блоки ВБ по очереди (в каждой из фаз) замыкают перемычкой, а источник постоянного тока подключают к электродам (роликам) таким образом, чтобы полярность его напряжения была такой же, как полярность вторичного напряжения машины (обычно плюс на нижнем электроде).

Во избежание выхода из строя диодов в выпрямительных блоках напряжение источника не должно превышать 25 В.

Определение коэффициента трансформации сварочного трансформатора машины производят с помощью двух вольтметров, один из которых измеряет напряжение  на первичной, а другой напряжение  на вторичной обмотке трансформатора. Напряжение сети подают на первичную обмотку, минуя силовые тиристоры; балластные резисторы, установленные параллельно обмотке, должны быть отключены. Показания вольтметров снимают одновременно, коэффициент трансформации определяют как .

Это интересно

Запорная трубопроводная арматура, у которой запирающий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды, называется задвижкой. В зависимости от условий эксплуатации (рабочее давление, среда и пр.) трубопроводная арматура может изготавливаться из различных материалов. В частности, корпус задвижки 30ч6бр Пенза, предназначенной для эксплуатации до температуры 225 градусов Цельсия и условном давлении 1 МПа, изготовлен из чугуна и покрытый эпоксидной краской. Рабочей средой такой задвижки может быть вода, пар, допускается использование в канализации.