Измерение действующих значений сварочного тока в машинах контактной сварки

Для измерения действующего значения сварочного тока необходимо выполнить функциональные преобразования, соответствующие формуле

.

Как и при измерении амплитудного значения датчиком большинства приборов является тороид, поэтому число функциональных преобразований сигнала возрастает

.

Как в отечественных приборах, например АСД-1, АСУ-1М, ИСТ-1, так и в зарубежных, например в приборе «d270» фирмы «Duffers associates» (США) вычисление ведется на базе аналоговой техники.

Отличие состоит лишь в конструктивном исполнении и схеме запоминания.

На рис. приведена схема серийно выпускаемого прибора АСУ-1М, являющегося более совершенной моделью по сравнению с ранее выпускаемым прибором АСД-1. Прибор универсален и позволяет измерять как действующее, так и амплитудное значение тока. При измерении амплитуды, чему соответствует положение 5 переключателя П2, сигнал с тороида Т, через переключатель полярности П1 воздействует на вход интегрирующего усилителя У1. Его цепи входной проводимости и обратной связи образованы резистором R1 и конденсатором С1. Для уменьшения влияния дрейфа нуля С1 шунтируется резистором R2 через контакты реле Р2 и разблокируется лишь во время действия тока сварки. Положением контактов реле Р2 управляет магнитоуправляемый контакт МУК, расположенный вместе с тороидом во вторичном контуре сварочной машины. В случае положительной полярности сигнала на выходе усилителя У1 конденсатор «памяти» С3 заряжается от У1 через диод Л1. В случае отрицательной полярности С3 заряжается от У2 через диод Л2. Коэффициент усиления У2 равен —1. Усилитель У2 подключается к выходу У1 с. помощью переключателя П2.

Рис. Прибор АСУ-1М:

а — структурная схема;

б — внешний вид

При проверке некоторых низкочастотных машин, в которых работают отдельные группы игнитронов при разных полярностях тока, важно сопоставить величину тока и полярность. Поэтому с помощью переключателя П1 можно отключить канал заряда конденсатора памяти С3 от У1 и пользоваться лишь оставшимся каналом. Показания прибора будут отличаться от нуля лишь при прохождении импульсов тока выбранной полярности.

Для «считывания» потенциала заряда С3, который несет информацию о величине тока, применена схема с операционным усилителем. Схема работает на том же принципе, что и интегрирующий усилитель. Усилитель увеличивает постоянную времени разряда конденсатора в К раз (К — коэффициент усиления). Для этого в паузы между циклами включения тока конденсатор С3 с помощью кнопки К4 и реле Р1 подключается в цепь обратной связи усилителя У1, на выход которого одновременно Подключается стрелочный прибор МКА. Переключение осуществляется вакуумированным реле, платиноиридиевые контакты которого имеют минимальную контактную разность потенциалов.

При измерении действующего значения тока «интегрирование» сигнала тороида выполняется тем же усилителем У1. На выход усилителя У1 переключателем П2 подключается диодный квадратор ДК. Особенностью устройства является квадратичная зависимость тока от напряжения на входе

.

Его основу составляют несколько диодов, каждый из которых начинает проводить ток при своем заданном напряжении. Максимальному значению сигнала с усилителя У1 (100 В) соответствует проводящее состояние всех диодов. Суммарный ток заряжает конденсатор С2 цепи обратной связи усилителя У2. Линейное приращение проводимости устройства с ростом входного сигнала обеспечивает аппроксимацию квадратичной кривой с ошибкой, не превышающей 0,5%.

Конденсатор С2, также как и С1, при отсутствии полезного сигнала зашунтирован резистором R4, через Р2. Кроме того, С2 шунтирован диодом Д2, который вместе с диодом Д1 и резистором R3 образует схему восстановления нулевых условий на втором интеграторе (У2). Сигналы положительной полярности проходят через ДК и далее через У2 и С3. Они несут информацию о величине тока. При этом к диоду 12 приложено обратное напряжение и он не проводит ток. Сигналы отрицательной полярности через ДК не проходят, а идут через Д1 и R3, тем самым быстро (много быстрее 0,01 сек) разряжают С2. Как только потенциал на С2 достигнет нуля, Д2 открывается и шунтирует конденсатор С2.

Коэффициент усиления усилителя У2 становится значительно меньше единицы, чему соответствует практически нулевое напряжение на выходе У2, и сохраняется таким до тех пор, пока действующий на выходе У1 сигнал отрицательной полярности не исчезнет. При измерении действующего значения тока используют нелинейную шкалу стрелочного прибора, которая выполняет операцию извлечения корня в соответствии с формулой (30).

Первому и второму положению переключателя П2 соответствуют вспомогательные операции по установке нулей на выходе усилителей У1 и У2. Третье положение П2 соответствует проверке точности работы всех функциональных узлов прибора. При этом на вход прибора вместо датчика Т подключается источник эталонного, калиброванного сигнала. Источник образован прецизионным конденсатором С4 и трансформатором Тр с калиброванным воздушным зазором. В исходном положении С4 заряжается от источника стабилизированного напряжения ().

При нажатии кнопки К3 конденсатор С4 отключается от источника  и разряжается на Тр. Параметры цепи выбраны так, что возникает периодический разряд с частотой примерно 50 Гц. Так как падение напряжения на индуктивности, т.е. Тр пропорционально скорости изменения тока в цепи, то после интегрирования на выходе усилителя У1 возникает сигнал пропорциональный току. Он удовлетворяет всем основным условиям подобия импульсу сварочного тока: имеет нулевое значение в моменты включения и выключения, изменяет свою полярность, что важно для восстановления нуля на 2-м интеграторе, имеет стабильную амплитуду и длительность.

Проверка прибора основана на том, что стабильному по длительности и форме контрольному импульсу должны соответствовать одинаковые показания стрелочного прибора. Если это соответствие не выполняется, то прибор не исправен. Прибор работает от сети 220 В частотой 50 Гц. Допускаются колебания напряжения питания (+10)—(—15)%. Прибор показан на рис. б.