Klasifikácia a zariadenie zváracích usmerňovačov

Zvárací usmerňovač je zdrojom jednosmerného zváracieho prúdu. Zvárací usmerňovač obsahuje výkonový transformátor, dodávka polovodičových ventilov a zariadenia na reguláciu zváracieho prúdu.

Klasifikácia zváracích usmerňovačov vyrábaných podľa druhej z troch hlavných funkcií zdroja energie (spaľovanie, regulácia, transformácia). Všetky zváracie usmerňovače podľa spôsobu nastavenia zváracieho prúdu možno rozdeliť na transformátorom riadené, tyristorové a saturačné tlmivky.

Transformátorom regulované usmerňovače majú 3-fázové transformátory, na rozdiel od zváracích transformátorov, ktoré sú jednofázové.

Kroková regulácia sa vykonáva prepínaním hviezda-trojuholník, čo spôsobí 3-násobnú zmenu prúdu. (vyšší prúd s delta-trojuholníkom ako hviezda-hviezda.)

Na rozdiel od zváracích transformátorov aj tie najjednoduchšie usmerňovače obsahujú predradníky a ochranné zariadenia na ochranu ventilov pred nadprúdom a poruchami chladenia (relé ventilátora alebo tlakový spínač vody).

Na tento účel musí mať napájací zdroj výkonový stýkač, ktorý sa ovláda ručne tlačidlami START a STOP. Pre usmerňovač VD-306: ochrana proti elektromagnetickému prúdu spustená pri 1,5-násobnom prekročení prípustného prúdu.

Ryža. 1. Zvárací usmerňovač VD-306

V akomkoľvek zváracom usmerňovači je možné rozlíšiť nasledujúce prvky: zostupný výkonový transformátor a usmerňovač. Transformátory používané v zváracích usmerňovačoch sa mierne líšia od tých, ktoré sú tu opísané — Klasifikácia a zariadenie zváracích transformátorov.

Hlavným rozdielom je, že zváracie usmerňovacie transformátory sú trojfázové. To nielen zaisťuje rovnomerné zaťaženie fáz elektrickej siete, ale tiež znižuje zvlnenie usmerneného prúdu.

Spoločným prvkom zváracieho usmerňovača je tlmivka... Ak je umiestnená medzi držiakom elektródy a blokom usmerňovača (v časti zváracieho okruhu, kde tečie jednosmerný prúd), potom slúži na obmedzenie rýchlosti nárastu skratový prúd, t.j. na zníženie rozstreku pri zváraní.

Ak je tlmivka umiestnená medzi výkonovým transformátorom a blokom usmerňovača (v časti zváracieho okruhu, kde preteká striedavý prúd), slúži na reguláciu zváracieho prúdu alebo výstupného napätia.

Usmerňovacie bloky sú zostavené z výkonové diódy. Na rozdiel od vodičov elektrického prúdu, ktoré vedú prúd rovnako dobre v oboch smeroch, diódy prepúšťajú prúd iba v jednom smere. Nie je možné regulovať množstvo prúdu pomocou diódy.

Okrem diód sa používajú zváracie usmerňovače tyristory… Pomocou tyristora môžete regulovať prúd. Možnosti ovládania sú však obmedzené. Tyristor nemožno vypnúť skôr, ako napätie na hlavných elektródach klesne na nulu. Preto sa tyristory nazývajú „nie plne ovládateľné polovodiče“. Plne ovládateľné polovodiče sú tranzistory (triódy), ale ich použitie vo zváracích zdrojoch je obmedzené.

Polovodičové prvky musia byť chránené pred prehriatím. Preto sú diódy a tyristory umiestnené v radiátoroch, ktoré sú nútené chladiť prúdom vzduchu z ventilátora.

Vo zváracích reťaziach vďaka EMF samoindukcie niekedy sa vyskytujú napäťové špičky (prepätia), ktoré môžu spôsobiť reverzný rozpad polovodiča. Aby sa tomu zabránilo, polovodiče premosťujú R — S obvodom... Keď sa na svorkách polovodiča objaví zvýšené napätie, kondenzátor sa nabíja a potom vybíja cez polovodič v priepustnom smere.

Ryža. 2. Ochranný obvod polovodičov proti indukčnému napätiu

Vo zváracích usmerňovačoch sú polovodičové prvky zostavené vo forme rôznych obvodov. Delí sa na 1- a 3-fázovú korekciu.

Jednofázové korekčné obvody Používajú sa v riadiacich obvodoch, kde je nízka spotreba energie, preto je možné pomocou vyhladzovacích kapacitných filtrov získať na výstupe napätie blízke konštante.

Trojfázové usmerňovacie obvody

Zvyčajne sa používajú zváracie usmerňovače trojfázové usmerňovacie obvodyktoré poskytujú výrazne nižšie zvlnenie usmerneného prúdu v porovnaní s jednofázovými obvodmi.

Trojfázový Larionov rektifikačný mostíkový obvod

V trojfázových usmerňovačoch sú diódové bloky najčastejšie implementované v mostíkovom obvode. V tomto prípade je usmernené zvlnenie napätia 300 Hz.

Ryža. 3. Larionovov trojfázový mostíkový obvod (a), fázové a usmernené napätie (b)

Prevádzka okruhu: Ventily s najvyšším fázovým potenciálom sú pripojené k anódovej skupine a naopak k katódovej skupine. Po celú dobu sú ventily otvorené, spojené s fázami s najväčším pozitívnym a najväčším negatívnym potenciálom. Okrem toho každý ventil jednej skupiny počas jednej tretiny periódy pracuje v sérii s dvoma ventilmi inej skupiny.

Vo zváracích zariadeniach sa táto schéma používa takmer vo všetkých usmerňovačoch na ručné oblúkové zváranie s menovitým prúdom do 500A.

Prstencový trojfázový obvod usmerňovača

Pre jeho realizáciu musí mať usmerňovací transformátor dve identické sady sekundárnych vinutí zapojených do hviezdy a zapnuté s posunom o polovicu periódy sieťovej frekvencie. V tomto prípade je usmernené zvlnenie napätia 300 Hz.

Ryža. 4. Prstencový obvod trojfázového usmerňovača

Prevádzka obvodu: V tomto obvode, keď je ventil zapnutý, je tiež spínaná jedna z dvoch cievok v obvode usmerňovača.Okrem toho každá cievka jednej skupiny počas jednej tretiny periódy pracuje v sérii s dvomi cievkami inej skupiny.

Hlavnou nevýhodou tohto usmerňovacieho obvodu je, že vyžaduje zložitejší a drahší transformátor, ktorý je navrhnutý s prihliadnutím na odchýlku jednosmernej zložky prúdu.

Šesťfázový rektifikačný obvod s vyrovnávacím reaktorom

Pre jeho realizáciu musí mať usmerňovací transformátor aj dve rovnaké skupiny sekundárnych vinutí zapojené do hviezdy a zapínané s posunom o polovicu periódy sieťovej frekvencie. Okrem toho, aby sa zabezpečila paralelná prevádzka dvoch fáz súčasne na záťaži, je potrebný vyrovnávací reaktor - symetrická tlmivka.

Šesťfázový obvod usmerňovača s rázovou tlmivkou

Prevádzka okruhu: Pre každú hviezdu sa zapnú ventily s najvyšším kladným fázovým potenciálom, podobne ako v trojfázovom neutrálnom okruhu. Bez vyrovnávacieho reaktora sa dosiahne šesťfázová rektifikácia s prevádzkou každej fázy a 1/6-periodového ventilu.

Ryža. 5. Šesťfázový rektifikačný obvod s vyrovnávacím reaktorom

Takáto schéma sa používa vo vysokovýkonných usmerňovačoch (1000 A a viac), hlavne pre nízkonapäťové napájanie.

Hlavnou nevýhodou tohto usmerňovacieho obvodu je, že vyžaduje zložitejší a drahší transformátor, ktorý je navrhnutý s prihliadnutím na odchýlku jednosmernej zložky prúdu, ako aj prídavnú tlmivku.

Zváracie usmerňovače s transformátorovou reguláciou

Poklesová charakteristika zváracích usmerňovačov sa získava rôznymi spôsobmi.Najjednoduchšie je, že zvárací usmerňovač je vybavený výkonovým transformátorom s poklesovou charakteristikou.Zvárací usmerňovač VD-306 je navrhnutý podľa tohto princípu.

Ryža. 6. Zvárací usmerňovač riadený transformátorom so zvýšeným rozptylom: a, b — elektrické obvody, c, d — konštrukcia transformátora.

Obsahuje silový transformátor s pohyblivým vinutím alebo bočníkom, usmerňovač a ochranu pri rozbehu. Hrubá regulácia prúdu sa vykonáva súčasným prepínaním primárneho a sekundárneho vinutia z «hviezdy» (λ / λ) do okruhu «trojuholníka» (∆ / ∆). V prvom prípade je nastavený stupeň malých prúdov a v druhom - veľké. V rámci každého stupňa sa vykonáva plynulé nastavenie prúdu zmenou vzdialenosti medzi primárnym a sekundárnym vinutím.

Usmerňovací blok je zostavený na silikónových diódach, ktoré sú nútene chladené ventilátorom. Usmerňovač sa zapína a vypína. magnetický štartér.

Ochranné zariadenie neumožňuje zapnutie usmerňovača, ak nie je prúd vzduchu dodávaný do diód, ako aj ak jedna z diód nefunguje alebo dôjde k prerušeniu sieťového napätia do skrinky. Popísané ochranné zariadenie pri spustení je tradičné pre zváracie usmerňovače.

Zváracie usmerňovače uvažovaného typu sa ľahko vyrábajú a obsluhujú. Ich nevýhodou je chýbajúca stabilizácia režimu pri zmene sieťového napätia a nemožnosť diaľkového ovládania.

Ryža. 7. Elektrická schéma zváracieho usmerňovača VD-306

Ryža. 8. Elektrická schéma zváracieho usmerňovača VD-313

Zváracie usmerňovače s tyristorovým ovládaním

Tyristorové usmerňovače okrem transformátora a ventilového bloku obsahujú filtračnú tlmivku v napájacom obvode a snímače a elektronické bloky v riadiacom systéme.

Ryža. 9. Schémy tyristorových zváracích usmerňovačov: a — s trojfázovým mostíkom, b — so šesťfázovým s vyrovnávacou tlmivkou, c — s obvodom kruhového usmerňovača.

Zváracie usmerňovače nastaviteľné pomocou saturačnej tlmivky

Nasýtené tlmivky sa tiež používajú na získanie charakteristík poklesu vo zváracích usmerňovačoch. Medzi výkonový transformátor a usmerňovaciu jednotku je umiestnená indukčná reaktančná tlmivka. Výkonový transformátor v usmerňovači má tuhú vonkajšiu charakteristiku. Charakteristiku poklesu usmerňovača zabezpečuje indukčný odpor tlmivky.

Viacstanicové zváracie usmerňovače

Zváracie usmerňovače s tuhou vonkajšou charakteristikou sa používajú na zváranie vo viacerých staniciach - poloautomatické aj manuálne. V prvom prípade poskytujú možnosť nastavenia výstupného napätia a v druhom - nie. Zvárací usmerňovač s viacerými stanicami je teda dizajnovo najjednoduchší.