Класификация и устройство на заваръчни токоизправители

Заваръчен токоизправител е източник на постоянен заваръчен ток. Заваръчният токоизправител съдържа силов трансформатор, захранващи полупроводникови клапани и устройство за контрол на заваръчния ток.

Класификация на заваръчни токоизправители произведени съгласно втората от трите основни функции на източника на енергия (горене, регулиране, трансформация). Всички заваръчни токоизправители, съгласно метода на регулиране на заваръчния ток, могат да бъдат разделени на управлявани от трансформатор, тиристорни и насищащи дросели.

Токоизправители, регулирани от трансформатор, имат 3-фазни трансформатори, за разлика от заваръчните трансформатори, които са еднофазни.

Стъпковото регулиране се извършва чрез превключване звезда-триъгълник, което води до промяна на тока 3 пъти. (по-висок ток с делта-делта схема от звезда-звезда.)

За разлика от заваръчните трансформатори, дори най -простите токоизправители съдържат баласти и защитно оборудване за защита на клапаните от свръхток и от смущения в охлаждането (реле на вентилатора или превключвател за налягане на водата).

За да направите това, източникът на захранване трябва да има контактор за захранване, той се управлява ръчно чрез бутоните START и STOP. За токоизправителя VD-306: защита от електромагнитен ток, задействан при превишаване на допустимия ток 1,5 пъти.

Ориз. 1. Заваръчен токоизправител VD-306

Във всеки заваръчен токоизправител могат да се разграничат следните елементи: понижаващ трансформатор на мощност и токоизправител. Трансформаторите, използвани в заваръчните токоизправители, се различават малко от описаните тук — Класификация и устройство на заваръчни трансформатори.

Основната разлика е, че трансформаторите за заваръчни токоизправители са трифазни. Това не само осигурява равномерно натоварване на фазите на захранващата мрежа, но също така намалява пулсациите на коригирания ток.

Често срещан елемент на заваръчния токоизправител е дросел… Ако той се намира между държача на електрода и токоизправителния блок (в участъка на заваръчната верига, където протича постоянен ток), то той служи за ограничаване на скоростта на нарастване на тока на късо съединение, т.е. за намаляване на пръскането при заваряване.

Ако дроселът се намира между силовия трансформатор и токоизправителния блок (в участъка на заваръчната верига, където протича променливият ток), той служи за регулиране на заваръчния ток или изходното напрежение.

Изправителните блокове се сглобяват от силови диоди. За разлика от проводниците на електрически ток, които провеждат ток еднакво добре както в едната, така и в другата посока, диодите преминават ток само в едната посока. Невъзможно е да се контролира количеството ток с помощта на диод.

В допълнение към диодите се използват заваръчни токоизправители тиристори… С помощта на тиристор можете да контролирате тока. Възможностите за контрол обаче са ограничени. Тиристорът не може да бъде изключен преди напрежението на основните електроди да спадне до нула. Следователно тиристорите се наричат ​​„не напълно контролируеми полупроводници“. Напълно управляемите полупроводници са транзистори (триоди), но използването им в заваръчни източници е ограничено.

Полупроводниковите елементи трябва да бъдат защитени от прегряване. Следователно диоди и тиристори се поставят в радиатори, които се охлаждат принудително от въздушния поток от вентилатора.

В заваръчните вериги благодарение на ЕМП на самоиндукция понякога възникват пикове на напрежение (пренапрежения), които могат да причинят обратен срив на полупроводника. За да се предотврати това, полупроводници мостова R — С верига… Когато на клемите на полупроводника се появи повишено напрежение, кондензаторът се зарежда и след това се разрежда през полупроводника в посока напред.

Ориз. 2. Полупроводникова защитна верига срещу индуктивно напрежение

При заваръчните токоизправители полупроводниковите елементи се сглобяват под формата на различни схеми. Разделя се на 1- и 3-фазно коригиране.

Еднофазни схеми за коригиране Те се използват в управляващи вериги, където консумацията на енергия е ниска, следователно, с помощта на изглаждащи капацитивни филтри, е възможно да се получи напрежение, близко до постоянно на изхода.

Трифазни вериги за коригиране

Заваръчните токоизправители обикновено използват трифазни вериги за коригиранекоито осигуряват значително по-ниска вълна на коригиран ток в сравнение с еднофазни вериги.

Трифазна мостова верига за коригиране на Ларионов

В трифазните токоизправители диодните блокове се изпълняват най-често в мостова верига. В този случай пулсацията на коригираното напрежение е 300 Hz.

Ориз. 3. Трифазна мостова коригираща верига на Ларионов (а), фазово и коригирано напрежение (б)

Работа на веригата: Вентилите с най -висок фазов потенциал се включват в анодната група и обратно в катодната група. По всяко време клапаните са отворени, свързани с фазите с най -голям положителен и най -голям отрицателен потенциал. Освен това всеки клапан от една група през една трета от периода работи последователно с два клапана от друга група.

В заваръчното оборудване тази схема се използва в почти всички токоизправители за ръчно дъгово заваряване с номинален ток до 500А.

Пръстен трифазна верига за коригиране

За неговото изпълнение токоизправителният трансформатор трябва да има две еднакви групи вторични намотки, свързани към звезда и включени с изместване на половината от периода на мрежовата честота. В този случай пулсацията на коригираното напрежение е 300 Hz.

Ориз. 4. Пръстен трифазна верига за коригиране

Работа на веригата: В тази верига, когато вентилът е включен, една от двете намотки в токоизправителната верига също се превключва. Освен това всяка намотка на една група за една трета от периода работи последователно с две намотки на друга група.

Основният недостатък на тази верига за коригиране е, че тя изисква по -сложен и по -скъп трансформатор, който е проектиран, като се вземе предвид отклонението на DC компонента на тока.

Шестфазна ректификационна верига с изравняващ реактор

За неговото изпълнение токоизправителният трансформатор трябва също да има две еднакви групи вторични намотки, свързани в звезда и включени с изместване на половината от периода на мрежовата честота. Освен това, за да се осигури паралелна работа на две фази едновременно върху товара, е необходим изравнителен реактор — симетричен дросел.

Шестфазна ректификационна верига с реактор за пренапрежение

Работа на веригата: За всяка звезда клапаните с най-висок положителен фазов потенциал се включват, подобно на трифазната нулева верига. Без изравнителен реактор се получава шестфазно коригиране с работата на всяка фаза и вентил от 1/6 период.

Ориз. 5. Шестфазна ректификационна верига с изравняващ реактор

Такава схема се използва в токоизправители с висока мощност (1000 A и повече), предимно при захранване с ниско напрежение.

Основният недостатък на тази верига за коригиране е, че тя изисква по -сложен и по -скъп трансформатор, който е проектиран, като се вземе предвид отклонението на DC компонента на тока, както и допълнителен дросел.

Заваръчни токоизправители с регулиране на трансформатора

Падащата характеристика на заваръчните токоизправители се получава по различни начини.Най -простото е, че заваръчният токоизправител е оборудван с падащ характерен силов трансформатор. Заваръчният токоизправител VD-306 е проектиран по този принцип.

Ориз. 6. Заваръчен токоизправител, управляван от трансформатор с повишена дисперсия: a, b — електрически вериги, c, d — конструкция на трансформатор.

Той включва силов трансформатор с подвижни намотки или шунт, токоизправител и стартова защита. Грубото регулиране на тока се извършва чрез едновременно превключване на първичната и вторичната намотки от «звездата» (λ / λ) към веригата «делта» (∆ / ∆). В първия случай се задава етап от малки токове, а във втория — големи. В рамките на всеки етап се извършва плавно регулиране на тока чрез промяна на разстоянието между първичната и вторичната намотки.

Изправителният блок е сглобен върху силициеви диоди, които се охлаждат принудително от вентилатор. Токоизправителят се включва и изключва. магнитен стартер.

Защитното оборудване не позволява включването на токоизправителя, ако въздушният поток не се подава към диодите, както и ако един от диодите не работи или има прекъсване на мрежовото напрежение към кутията. Описаното оборудване за защита при стартиране е традиционно за заваряване на токоизправители.

Заваръчните токоизправители от разглеждания тип са лесни за производство и експлоатация. Техните недостатъци са липсата на стабилизиране на режима при промяна на мрежовото напрежение и невъзможността за дистанционно управление.

Ориз. 7. Електрическа принципиална схема на заваръчния токоизправител VD-306

Ориз. 8. Електрическа принципиална схема на заваръчния токоизправител VD-313

Заваръчни токоизправители с тиристорно управление

Тиристорните токоизправители, в допълнение към трансформатор и вентилен блок, съдържат филтърен дросел в захранващата верига и сензори и електронни блокове в системата за управление.

Ориз. 9. Схеми на тиристорни заваръчни токоизправители: а — с трифазен мост, б — с шестфазен с изравнителен дросел, в — с пръстенна токоизправителна верига

Заваръчни токоизправители, регулируеми чрез дросел за насищане

Наситените дросели се използват и за получаване на падащи характеристики в заваръчните токоизправители. Между силовия трансформатор и изправителния блок е поставен дросел с индуктивно реактивно съпротивление. Силовият трансформатор в токоизправителя има твърда външна характеристика. Падащата характеристика на токоизправителя се осигурява от индуктивното съпротивление на индуктора.

Многостанционни заваръчни токоизправители

Заваръчните токоизправители с твърди външни характеристики се използват за многостанционно заваряване-полуавтоматично и ръчно. В първия случай те предвиждат възможност за регулиране на изходното напрежение, а във втория — не. По този начин многостанционният заваръчен токоизправител е най-простият в дизайна.