关键词:动态电阻法;电源变压器;负载持续率
8.3.3.3 动态电阻(动态电极电压)法
低碳钢点焊时动态电阻的变化哇甘线r-t如图8—27所示,其变化过程是与熔核形成情况对应的,故可在焊接过程中不断检测动态电阻值,并据此实现对点焊质量的实时监控。
a.动态电阻的测量和计算:
1)直接测量法。直接测取电极电压UD及焊接电流I后由R=Ud/I计算出R值。该方法测量准确度高,但缺点是需使用环形空心线圈以及较长的测量线,易于受到干扰。
2)间接测量法。点焊时功率因数角为
式中R1、L1为变压器一次电阻、电感;R2'、L2'为二次侧折算到一次侧的等效电阻、电感;r'为工件动态电阻折算到一次侧的等效值。
对于任一焊点在焊接过程中R1、L1、R2'、L2'均为常数,只有r'为变量,故只需检出φ的变化即可求出r'的变化。该方法也称为动态功率因数法。
测量φ一般采用近似方法,即在正常焊接α<90°时,以电流滞后角ψ(见图8-21)来近似φ。可以证明其最大误差在10%左右,且α、φ愈小则误差愈小。
这里我们认为还有一种更为准确、简便的方法求φ,即先在一次侧由图8-24电路测得θ角.然后由φ=f(θ,α)查表求得φ。
间接法的优点是不必测量Up、I。
b.控制模式
1)ΔRb法。经研究可知,点焊时在r-t时曲线的峰点处开始形成熔核,随熔核长大r逐渐减小,其下降量△r可反映熔核的尺寸,△r增大则熔核直径增大,反之则减小。以此为依据的ΔRb控制模式是:在焊接过程中逐半波检测r,当r达最大值后开始计算下降量△r,并与给定的ΔRb比较,当△r=ΔRb时
切断电源。若有网压下降、分流、电极磨损等使加热速度减慢的干扰出现时,必然使r下降速度减慢,即可使焊接时间自动延长进行补偿,以得到合格的熔核尺寸。ΔRb与熔核尺寸的对应关系事先由试验得到。
2)DRC法。实践表明,当出现使加热减慢的干扰时,若只是消极延长焊接时间,还不能完全保证熔核尺寸。DRC法是在监控△r的同时调整dr/dt,即对熔核生成过程的加热速度进行控制,使r-t曲线的下降段斜率向标准的DRC(动态电阻特性)曲线逼近,在△r=ΔRb时切断电源,这样可更为有效地保证熔核尺寸。
3)动态电极电压法。点焊时电极电压为
式中R1'、L1'为变压器一次侧电阻、电感折算到二次侧的等效值;U20为二次侧空载电压;R2、L2为变压器二次侧电阻、电感。 因此,如果电源变压器二次侧输出为200v,则焊机通电时焊接变压器一次电压 4)空气源。 压缩机的容量、配管的尺寸要根据焊机机型而选定,如果容量、尺寸不够大,就得不到必要的压力,这就可能成为焊接不良的原因。 梅雨季节时冷凝水容易积存,所以在管系的支管接头处要设冷凝水排放孔。作业前先排净冷凝水就可以减少每台焊机排放冷凝水的次数。 此外,由于压缩机的油泥会损坏电磁阀。所以压缩机要用专用的润滑油润滑。 5)冷却水源。 冷却水进口处水温必须低于30℃,并达到制造厂家所规定的流量。而且根据有关电气设备标准的规定,电路与大地之间的绝缘电阻必须满足下述电阻值:200V的场合为O.2MΩ以上;400V的场合为0.4MΩ以上。 因此,必须使用电阻率为5000Ω/cm以上的冷却水。特别是在使用循环冷却水时,为确保焊机内部的冷却水路畅通和绝缘电阻,必须考虑去除水垢。 8.4.1.2 焊机的设置 a.用地脚螺钉将焊机牢固固定。焊机机身由于急速加压而承受相当大的冲击,如果固定不牢就可能因振动而产生事故。 b.接地。用与电焊机容量相匹配的电线将焊机上的接地端子可靠地接地。 c.电气配线。为了减少在电缆上的电压降,希望将电阻焊机尽量靠近电源变压器安装,而且电缆要有足够大的截面积。为了减少电抗,2根电缆最好紧靠。 d.气管和水管。所用的管子要符合制造厂指定的型号规格,而且要保证连接处无逸漏。 8.4.1.3 作业时的注意事项 a.负载持续率不得超过容许值。 1)负载持续率。 负载持续率γ是指通电时间相对总作业时间的比例。可用下式表示 2)负载持续率γ与容许负载持续率的关系。 任何情况下负载持续率γ都必须小于等于容许负载持续率α。假如γ大于α将会发生下述故障:焊机烧毁;晶闸管烧毁;二次侧回路发热严重。 3)举例。试问下述使用情况是否正确? 焊机规格:额定最大焊接电流12000A,允许负载持续率5.6%(60Hz);焊件:SPCC,厚1.6mm,2块搭接,点焊10处,焊接电流9100A,压力240kg;焊接方法:装配15S,预压0.75S,维持时间0.25S,通电时间0.5S,休止时间1.3S,工件取出10S。 容许负载持续率 由此计算可知γ(9.67%)<α(9.74%),所以这种使用情况是正确的。
计算实例:额定容量50kvA,额定一次电压200V,频率50Hz,额定最大输人97kVA,额定负载持续率50%,试求适配于这种点焊机的电源变压器的容量。