Шунты во вторичной цепи машин контактной сварки

Шунты во вторичной цепи сварочной машины имеют принципиальные отличия, по сравнению с аналогичными устройствами, располагаемыми в первичной цепи. Если включение в первичную цепь элемента сопротивлением в несколько десятков микроом практически не меняет параметров цепи сварочной машины, то включение аналогичного элемента во вторичную цепь недопустимо. Некоторые машины имеют активное сопротивление контура 20…25 мкОм (например МТК-75) и включение в такую цепь элемента с внутренним сопротивлением, например 10 мкОм изменит сварочный ток на 1/3. Поэтому шунты во вторичной цепи устанавливают в основном на машинах с большим полным сопротивлением (например МТП-200/1200). Несмотря на малое собственное сопротивление мощность рассеивания шунтом достаточно большая, так как сварочный ток может достигать десятков килоампер. Даже принудительное водяное охлаждение не позволяет выполнить шунты небольших размеров, а следовательно малой индуктивности.

Таким образом, шунтам, располагаемым во вторичном контуре, присущи достаточно большие погрешности, обусловленные нагревом и индуктивным сопротивлением, соизмеримым с их активным сопротивлением. При больших скоростях изменения тока, например на однофазных машинах, возникает погрешность за счет поверхностного эффекта. Кроме того, на провода, снимающие потенциал с «измерительных» точек шунта, действуют мощные магнитные поля, созданные сварочным током. Наведенная э.д.с. имеет достаточно большую величину и соизмерима с полезным сигналом, поэтому отходящие провода рекомендуется плотно сплетать.

Выходное напряжение шунта можно выразить соотношением

,

 — сопротивление шунта;  — индуктивность шунта;  — взаимная индуктивность между токопроводящим элементом и проводами, снимающими потенциал с измерительных точек шунта.

Выражение  в равенстве учитывает э.д.с., наведенную в проводах. Контур, образованный проводами, можно представить как некоторую рамку, внутри которой проходит часть магнитного потока , созданного  (рис. 1). Ориентируя рамку по отношению к потоку , например, поворачивая вокруг оси  (рис. 69, б, в), можно наменять направление э.д.с., наведенной в рамке, таким образом, чтобы в равенстве получить . При определенных условиях реактивная составляющая выходного напряжения шунта может быть компенсирована наведенной э.д.с. достаточно точно. Основным условием хорошей компенсации является однородность потока , образованного током . В тех случаях, когда рамка расположена рядом с магнитопроводящими деталями или экранирована деталями, в которых возникают токи Фуко, создающие собственное магнитное поле, воздействующее на рамку, компенсировать реактивную составляющую не удается.

Рис. 1. Измерение тока с помощью шунта, устанавливаемого между электродами:

а — схема шунта;

б, в — различные положения «рамки» при компенсации наведенной э.д.с. индуктивности шунта

Лучшие результаты дают цилиндрические шунты (рис. 2), у которых один из проводников, снимающих потенциал, проходит строго по геометрической оси вращения цилиндра — шунта. При достаточно тонких стенках шунта — десятые доли миллиметра, разность  становится бесконечно малой (менее 10^-10 гн на 1 см длины шунта). При такой конструкции шунта минимальны и искажения магнитного поля, созданного измеряемым током. Таким образом, выходное напряжение шунта соответствует измеряемому току. Метод измерения токов с помощью шунтов во вторичной цепи весьма громоздкий и применяется редко в лабораторных исследованиях.

Рис. 2. Схема цилиндрического шунта

В условиях, когда отсутствует специальная аппаратура для измерения тока, иногда измеряют падение напряжения на части токопровода вторичного контура машины. Выбранный участок рассматривают как шунт. Все ошибки измерений, характерные для шунта, располагаемого во вторичном контуре, также присущи осциллографу этому методу.