Ионные прерыватели тока

Категория:
Сварка металлов


Ионные прерыватели тока

При точечной сварке во многих случаях требуется точная дозировка времени сварки и количества израсходованной энергии. Важна не только определенная продолжительность времени прохождения тока, но и точная синхронизация моментов включения и выключения тока с синусоидой напряжения питающей сети. Требование синхронизации объясняется тем, что неустановившееся значение тока зависит от момента включения напряжения сети. Если для продолжительности прохождения тока принять необходимую точность 5%, то для продолжительности в один период (0,02 сек) потребуется точность продолжительности 0,001 сек, что же касается точности синхронизации момента включения тока, то в этом случае, как показывает опыт, требуется точность порядка 0,0001 сек. Подобную точность не могут обеспечить механические устройства вследствие неизбежной инерции движущихся частей. Необходимую точность могут обеспечить лишь ионные приборы — тиратроны и игнитроны.

Тиратроном называется трехэлектродная наполненная газом лампа (рис. 1). Тиратрон имеет накаливаемый катод, анод и между ними третий электрод — управляющую сетку. В зависимости от относительного потенциала сетки по отношению к катоду тиратрон может находиться в запертом или отпертом состоянии для прохождения электрического тока. Если потенциал сетки отрицателен по отношению к катоду, то тиратрон заперт и не пропускает электрического тока.

Отрицательный потенциал сетки отражает электроны, эмиттируемые поверхностью катода, не позволяет им перемещаться по направлению к аноду и производить ионизацию газа. Для запирания тиратрона достаточен отрицательный потенциал сетки в несколько вольт. Если же потенциал сетки недостаточно отрицателен по отношению к катоду, то электроны, эмиттируемые катодом, направляются к аноду, ионизируют газ с образованием положительных ионов и электронов и в тиратроне развивается мощный электрический разряд со свечением газа, — тиратрон зажигается. Если началось прохождение тока между анодом и катодом, т. е. тиратрон загорелся, то разряд уже не может быть потушен или ослаблен подачей отрицательного потенциала на сетку и будет продолжаться до исчезновения напряжения в анодной цепи. Если тиратрон отперт все время, то он пропускает полупериоды переменного тока, соответствующие полярности электродов тиратрона, анода и катода. Для полупериодов противоположного направления тока тиратрон будет заперт независимо от потенциала сетки.

Сила тока, протекающего через тиратрон, всецело определяется сопротивлением внешней цепи, так как сопротивление самого тиратрона с увеличением степени ионизации газа может стать чрезвычайно малым. Если на сетку тиратрона давать кратковременные отпирающие импульсы, а остальное время держать сетку в запертом состоянии, то тиратрон будет пропускать лишь часть полупериода тока.

Рис. 1. Устройство тиратрона: 1 — катод; 2 — анод; 3 — сетка

Рис. 2. Диаграмма работы тиратрона

Рис. 3. Антипараллельное включение тиратронов

Тиратроны изготовляют для токов в десятки и сотни ампер и применяют для включения и выключения токов контактных машин как непосредственно, так и совместно со вспомогательным сериесным трансформатором, включенным последовательно с первичной обмоткой контактной машины.

При зажигании тиратронов вторичная обмотка сериесного трансформатора оказывается замкнутой накоротко, полное сопротивление первичной обмотки трансформатора падает почти до нуля, и контактная машина получает от сети максимальное напряжение, развивая при этом максимальную мощность. Пр ч запертьх тиратронах вторичная обмотка сериесного трансформатора разомкнута, индуктивное сопротивление первичной обмотки сериесного трансформатора и падение напряжения в ней велики. На зажимах контактной машины остается лишь незначительное напряжение, порядка 5—10% номинального, и контактная машина практически оказывается выключенной.

Рис. 4. Включение тиратронов в цепь контактных машин: а — непосредственное; б — совместно с сериесным трансформатором

Для более мощных машин и возможности работы без дополнительных дорогих се-риесных трансформаторов в настоящее время начинают широко применяться управляемые ионные приборы с жидким катодом — игнитроны (рис. 193). В мощном игнитроне с метал.) и геским кор иусом из двухстенного стального резервуара откачивается воздух через патрубок полость между стенками стального резервуара охлаждается водой, поступающей по трубке. На дне резервуара налит слой ртутив, служащий катодом. Ток к катоду подводится через фланец и корпус игнитрона, находящийся под напряжением. В крышку через уплотнитель-ную и изолирующую резиновую прокладку вставлен фарфоровый изолятор: через который проходит болт, имеющий охлаждающие ребра. К болту, пропущенному в центре изолятора, присоединен провод от сети, а снизу прикреплен графитный анод. Внизу через боковое отверстие проходит третий электрод, так называемый зажигатель. На конце зажигателя имеется кристалл карборунда.

Рис. 5. Разрез игнитрона со стальным корпусом

При включении тока в цепи зажигателя появляется значительная напряженность электрического поля между карборундом и ртутью, которая создает автоэлектронную эмиссию на поверхности ртути, и между ртутью и карборундом зажигается вспомогательная дуга. Ртутный катод излучает электроны и производит ионизацию газа в игнитроне. Если в этот момент на аноде имеется положительный потенциал, то игнитрон загорается и от анода к катоду проходит ток, величина которого определяется сопротивлением внешней цепи. При размыкании цепи зажигателя переменный ток будет протекать до конца положительного полупериода.

По принципу действия и управления игнитрон аналогичен тиратрону, с той разницей, что сетка тиратрона заменена зажи-гателем. Преимуществом игнитрона является возможность изготовления его для токов в сотни и тысячи ампер при небольших габаритных размерах прибора; при этом не нужны сериесные трансформаторы в цепи управления контактных машин.

Игнитроны надежны в работе и малочувствительны к перегрузкам, поэтому они являются основными прерывателями в современных мощных контактных машинах. Цепь зажигания игнитрона обычно управляется небольшими вспомогательными тиратронами. Временем прохождения тока в ионных прерывателях управляют специальные регуляторы времени, основанные, например, на процессе заряда или разряда вспомогательного конденсатора. Ионные прерыватели могут быть сделаны практически безынерционными и могут работать с высокой степенью точности, удовлетворяющей самым строгим требованиям контактной сварки.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум