СВАРОЧНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ Классификация производится по второй из 3-х основных функций источника питания ( горение, регулирование, преобразование). Обеспечение устойчивости горения для 1 группы обеспечивается характеристиками трансформаторов. ПО и ПШ – крутопадающие, СО – жесткие. В двух оставшихся группах искусственные внешние характеристики обеспечиваются или тиристорным управлением, или индуктивностью дросселя насыщения.

Выпрямители, регулируемые трансформатором Имеют 3-фазные трансформаторы, в отличие от сварочных трансформаторов, которые однофазные. Ступенчатое регулирование осуществляется переключением звезда – треугольник, что приводит к изменению тока в 3 раза. (больший ток при схеме треугольник – треугольник, чем звезда – звезда.) В отличие от сварочных трансформаторов даже самые простые выпрямители содержат пускорегулирующую и защитную аппаратуру для защиты вентилей от перегрузок по току и от нарушения охлаждения (реле вентилятора или реле давления воды). Для этого у источника питания должен быть силовой контактор, вручную он управляется кнопками ПУСК и СТОП. У выпрямителя ВД – 306: защита по току электромагнитная, срабатывает при превышении допустимого тока в 1,5 раза.

В любом сварочном выпрямителе можно выделить следующие элементы: силовой понижающий трансформатор и блок выпрямителей. Трансформаторы, применяемые в сварочных выпрямителях, мало отличаются от описанных выше. Основное отличие состоит в том, что трансформаторы для сварочных выпрямителей выполняются трехфазными. Это не только обеспечивает равномерное нагружение фаз питающей сети, но и снижает пульсацию выпрямленного тока. Распространенным элементом сварочного выпрямителя является дроссель. Если он располагается между электрододержателем и блоком выпрямителей (на участке сварочной цепи, где протекает постоянный ток), то служит для ограничения скорости нарастания тока короткого замыкания, т.е. для уменьшения разбрызгивания при сварке. Если дроссель располагается между силовым трансформатором и блоком выпрямителей (на участке сварочной цепи, где протекает переменный ток), то он служит для регулировки сварочного тока или выходного напряжения. Выпрямительные блоки собираются из полупроводниковых элементов. В отличие от проводников электрического тока, которые одинаково хорошо проводят ток как в одном, так и в другом направлении полупроводниковые элементы пропускают ток только в одном направлении. Для изготовления силовых полупроводников используются кремний, германий, селен. Полупроводники с одним рп - переходом называются диодами. Они имеют 2 силовых электрода и обладают способностью пропускать ток только в прямом направление. Диоды еще называют неуправляемыми полупроводниками. Это связано с тем, что при постоянном сопротивлении цепи ток в прямом направлении зависит только от напряжения прилагаемого к основным электродам. Другими словами, управлять величиной тока с помощью диода невозможно.

Трехфазные схемы выпрямления В сварочных выпрямителях обычно используют трехфазные схемы выпрямления, которые обеспечивают значительно меньшую пульсацию выпрямленного тока по сравнению с однофазными схемами. Трехфазная нулевая схема выпрямления

Работа схемы: Включаются вентили с самым высоким положительным потенциалом фазы. Переключение вентилей начинается в точках, где сравниваются напряжения фаз, т.к. в последующее время на закрытый вентиль прикладывается открывающее напряжение, под действием которого он открывается. Соответственно на общей точке вентилей появляется напряжение другой фазы, которая уже имеет большой потенциал, поэтому первоначально открытый вентиль попадает под закрывающее напряжение и отключается. Для реальных силовых вентилей при активной нагрузке отключение тока обычно не превышает время с, при индуктивной нагрузке – на порядок больше. Пульсация выпрямленного напряжения составляет 150 Гц. Недостатки схемы: 1.Невозможность ступенчатого регулирования тока в сварочном выпрямителе. 2.Подмагничивание магнитопровода (поскольку ток в обмотках проходит в одном направлении) приводит к необходимости увеличивать сечение магнитопровода и вес трансформатора. 3.Провалы выпрямленного напряжения в несколько раз выше, чем у других применяемых трехфазных схем выпрямления. Схема применяется редко.

Трехфазная мостовая схема выпрямления Ларионова аб Трехфазная мостовая схема выпрямления Ларионова (а), фазное и выпрямленное напряжение (б)

Работа схемы: В анодной группе включаются вентили с самым высоким потенциалом фазы, а в катодной наоборот. В любой момент времени открыты вентили, соединенные с фазами с самым большим положительным и с самым большим отрицательным потенциалами. Причем каждый вентиль одной группы в течении трети периода работает поочередно с двумя вентилями другой группы Переключение вентилей аналогично изложенному выше. Преимущества: 1.В этой схеме наилучшее использование мощности трансформатора. 2.Имеется возможность ступенчатого регулирования тока по схеме звезда / звезда – треугольник / треугольник. 3.Наименьший коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения Основной недостаток этой схемы выпрямления удвоенное падение напряжения на двух вентилях в цепи выпрямленного тока, что снижает КПД выпрямителя. Это важно при низком напряжении выпрямителя. В сварочном оборудовании эта схема применяется практически во всех выпрямителях для ручной дуговой сварки с номинальным током до 500А.

Сварочные выпрямители регулируемые трансформатором Падающая характеристика у сварочных выпрямителей получается различными способами. Наиболее простой состоит в том, что сварочный выпрямитель комплектуется силовым трансформатором с падающей характеристикой. По такому принципу сконструирован сварочный выпрямитель ВД-306.

В него входят силовой трансформатор с подвижными катушками или шунтом, выпрямительный блок и пускозащитная аппаратура. Грубая регулировка тока осуществляется одновременным переключением первичной и вторичной обмоток со схемы «звезда» (λ / λ) на «треугольник» ( / ). В первом случае устанавливается ступень малых токов, а во втором - больших. В пределах каждой ступени плавное регулирование тока производится изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Подробнее о работе таких трансформаторов Выпрямительный блок собран на кремниевых диодах, которые принудительно охлаждаются вентилятором. Включение выпрямителя в работу и выключение производятся магнитным пускателем. Защитная аппаратура не позволяет включать выпрямитель, если на диоды не поступает воздушный поток, а так же если вышел из строя один из диодов или произошел пробой сетевого напряжения на корпус. Описанная пускозащитная аппаратура является традиционной для сварочных выпрямителей. Выпрямители рассмотренного типа просты в изготовлении и эксплуатации. Их недостатки - в отсутствии стабилизации режима при изменении напряжения сети и невозможности дистанционного управления.