Klasifikace a zařízení svařovacích usměrňovačů

Svařovací usměrňovač je zdrojem stejnosměrného svařovacího proudu. Svařovací usměrňovač obsahuje silový transformátor, dodává polovodičové ventily a zařízení pro regulaci svařovacího proudu.

Klasifikace svařovacích usměrňovačů vyráběných podle druhé ze tří hlavních funkcí zdroje energie (spalování, regulace, transformace). Všechny svařovací usměrňovače lze podle způsobu úpravy svařovacího proudu rozdělit na transformátorem řízené, tyristorové a saturační tlumivky.

Transformátorem regulované usměrňovače mají 3-fázové transformátory, na rozdíl od svařovacích transformátorů, které jsou jednofázové.

Kroková regulace se provádí přepínáním hvězda-trojúhelník, což způsobí 3x změnu proudu. (vyšší proud s delta-trojúhelníkem než hvězda-hvězda.)

Na rozdíl od svařovacích transformátorů obsahují i ​​ty nejjednodušší usměrňovače předřadníky a ochranná zařízení k ochraně ventilů před nadproudem a poruchami chlazení (relé ventilátoru nebo tlakový spínač vody).

K tomu musí mít zdroj výkonový stykač, ovládá se ručně tlačítky START a STOP. Pro usměrňovač VD-306: ochrana proti elektromagnetickému proudu spuštěná při 1,5násobném překročení povoleného proudu.

Rýže. 1. Svařovací usměrňovač VD-306

V každém svařovacím usměrňovači lze rozlišit následující prvky: snižovací výkonový transformátor a usměrňovač. Transformátory používané ve svařovacích usměrňovačích se mírně liší od zde popsaných — Klasifikace a zařízení svařovacích transformátorů.

Hlavním rozdílem je, že svařovací usměrňovací transformátory jsou třífázové. To zajišťuje nejen rovnoměrné zatížení fází elektrické sítě, ale také snižuje zvlnění usměrněného proudu.

Společným prvkem svařovacího usměrňovače je tlumivka... Pokud je umístěna mezi držákem elektrody a blokem usměrňovače (v části svařovacího okruhu, kde protéká stejnosměrný proud), pak slouží k omezení rychlosti nárůstu zkratový proud, tzn. ke snížení rozstřiku při svařování.

Pokud je tlumivka umístěna mezi výkonovým transformátorem a usměrňovacím blokem (v části svařovacího okruhu, kde protéká střídavý proud), slouží k regulaci svařovacího proudu nebo výstupního napětí.

Usměrňovací bloky jsou sestaveny z výkonové diody. Na rozdíl od vodičů elektrického proudu, které vedou proud stejně dobře v obou směrech, diody propouštějí proud pouze v jednom směru. Není možné řídit velikost proudu pomocí diody.

Kromě diod se používají svařovací usměrňovače tyristory… Pomocí tyristoru můžete ovládat proud. Možnosti ovládání jsou však omezené. Tyristor nelze vypnout dříve, než napětí na hlavních elektrodách klesne na nulu. Proto se tyristory nazývají „ne plně řiditelné polovodiče“. Plně řiditelné polovodiče jsou tranzistory (triody), ale jejich použití ve svařovacích zdrojích je omezené.

Polovodičové prvky musí být chráněny před přehřátím. Proto jsou diody a tyristory umístěny v radiátorech, které jsou nuceny ochlazovat proudění vzduchu z ventilátoru.

Ve svařovacích řetězech díky EMF samoindukce někdy dochází k napěťovým špičkám (přepětím), které mohou způsobit obrácený průraz polovodiče. Aby se tomu zabránilo, polovodiče přemosťují R — S obvodem... Když se na svorkách polovodiče objeví zvýšené napětí, kondenzátor se nabíjí a následně vybíjí přes polovodič v propustném směru.

Rýže. 2. Ochranný obvod polovodiče proti indukčnímu napětí

Ve svařovacích usměrňovačích jsou polovodičové prvky sestaveny ve formě různých obvodů. Dělí se na 1- a 3-fázovou korekci.

Jednofázové korekční obvody Používají se v řídicích obvodech s nízkou spotřebou energie, proto lze pomocí vyhlazovacích kapacitních filtrů získat na výstupu napětí blízké konstantní.

Obvody třífázového usměrňovače

Obvykle se používají svařovací usměrňovače třífázové usměrňovací obvodykteré poskytují výrazně nižší zvlnění usměrněného proudu ve srovnání s jednofázovými obvody.

Třífázový Larionovův usměrňovací můstkový obvod

U třífázových usměrňovačů jsou diodové bloky nejčastěji implementovány v můstkovém obvodu. V tomto případě je usměrněné zvlnění napětí 300 Hz.

Rýže. 3. Larionovův třífázový můstkový obvod usměrňovače (a), fáze a usměrněné napětí (b)

Obvodový provoz: Ventily s nejvyšším fázovým potenciálem jsou připojeny k anodové skupině a naopak ke katodové skupině. Po celou dobu jsou ventily otevřené, napojené na fáze s největším pozitivním a největším negativním potenciálem. Navíc každý ventil jedné skupiny během jedné třetiny periody pracuje v sérii se dvěma ventily jiné skupiny.

Ve svařovacích zařízeních se toto schéma používá téměř ve všech usměrňovačích pro ruční obloukové svařování se jmenovitým proudem do 500A.

Prstencový třífázový usměrňovací obvod

Pro jeho realizaci musí mít usměrňovací transformátor dvě stejné sady sekundárních vinutí zapojené do hvězdy a zapínané s posunem o polovinu periody síťového kmitočtu. V tomto případě je usměrněné zvlnění napětí 300 Hz.

Rýže. 4. Kruhový třífázový usměrňovací obvod

Činnost obvodu: V tomto obvodu, když je ventil zapnutý, se také sepne jedna ze dvou cívek v obvodu usměrňovače.Navíc každá cívka jedné skupiny po jednu třetinu periody pracuje v sérii se dvěma cívkami jiné skupiny.

Hlavní nevýhodou tohoto usměrňovacího obvodu je, že vyžaduje složitější a dražší transformátor, který je navržen s ohledem na odchylku stejnosměrné složky proudu.

Šestifázový usměrňovací obvod s vyrovnávacím reaktorem

Pro jeho realizaci musí mít usměrňovací transformátor také dvě stejné skupiny sekundárních vinutí zapojené do hvězdy a zapínané s posunem o polovinu periody síťového kmitočtu. Pro zajištění paralelního provozu dvou fází současně na zátěži je navíc zapotřebí vyrovnávací reaktor – symetrická tlumivka.

Šestifázový usměrňovací obvod s rázovou tlumivkou

Činnost obvodu: Pro každou hvězdu se zapnou ventily s nejvyšším kladným fázovým potenciálem, podobně jako u třífázového nulového obvodu. Bez vyrovnávacího reaktoru je dosaženo šestifázové rektifikace s provozem každé fáze a 1/6 periodového ventilu.

Rýže. 5. Šestifázový rektifikační obvod s vyrovnávacím reaktorem

Takové schéma se používá ve vysokovýkonných usměrňovačích (1000 A a více), hlavně pro nízkonapěťové napájení.

Hlavní nevýhodou tohoto usměrňovacího obvodu je, že vyžaduje složitější a dražší transformátor, který je navržen s ohledem na odchylku stejnosměrné složky proudu a také přídavnou tlumivku.

Svařovací usměrňovače s transformátorovou regulací

Poklesová charakteristika svařovacích usměrňovačů se získává různými způsoby.Nejjednodušší je, že svařovací usměrňovač je vybaven výkonovým transformátorem poklesové charakteristiky.Svařovací usměrňovač VD-306 je navržen podle tohoto principu.

Rýže. 6. Svařovací usměrňovač řízený transformátorem se zvýšeným rozptylem: a, b — elektrické obvody, c, d — konstrukce transformátoru.

Obsahuje výkonový transformátor s pohyblivým vinutím nebo bočníkem, usměrňovač a ochranu při rozběhu. Hrubá regulace proudu se provádí současným přepínáním primárního a sekundárního vinutí z «hvězdy» (λ / λ) do obvodu «trojúhelníka» (∆ / ∆). V prvním případě je nastaven stupeň malých proudů a ve druhém - velké. V rámci každého stupně se provádí plynulé nastavení proudu změnou vzdálenosti mezi primárním a sekundárním vinutím.

Usměrňovací blok je namontován na křemíkových diodách, které jsou nuceně chlazeny ventilátorem. Usměrňovač se zapíná a vypíná. magnetický startér.

Ochranné zařízení nedovolí zapnout usměrňovač, pokud není proud vzduchu přiváděn k diodám, stejně jako pokud jedna z diod nefunguje nebo dojde k přerušení síťového napětí do krabice. Popsané ochranné zařízení při rozběhu je tradiční pro svařovací usměrňovače.

Svařovací usměrňovače uvažovaného typu se snadno vyrábějí a obsluhují. Jejich nevýhodou je chybějící stabilizace režimu při změně síťového napětí a nemožnost dálkového ovládání.

Rýže. 7. Elektrické schéma svařovacího usměrňovače VD-306

Rýže. 8. Elektrické schéma svařovacího usměrňovače VD-313

Svařovací usměrňovače s tyristorovým ovládáním

Tyristorové usměrňovače obsahují kromě transformátoru a ventilového bloku filtrační tlumivku v napájecím obvodu a snímače a elektronické bloky v řídicím systému.

Rýže. 9. Schémata tyristorových svařovacích usměrňovačů: a — s třífázovým můstkem, b — se šestifázovým s vyrovnávací tlumivkou, c — s obvodem prstencového usměrňovače

Svařovací usměrňovače nastavitelné saturační tlumivkou

Nasycené tlumivky se také používají k získání charakteristik poklesu ve svařovacích usměrňovačích. Mezi výkonový transformátor a usměrňovací jednotku je umístěna indukční reaktantní tlumivka. Výkonový transformátor v usměrňovači má tuhou vnější charakteristiku. Charakteristiku poklesu usměrňovače zajišťuje indukční odpor induktoru.

Vícepolohové svařovací usměrňovače

Svařovací usměrňovače s tuhou vnější charakteristikou se používají pro vícestanicové svařování - poloautomatické i ruční. V prvním případě poskytují možnost nastavení výstupního napětí a ve druhém ne. Konstrukčně je tedy vícepolohový svařovací usměrňovač nejjednodušší.