Источники питания сварочной дуги постоянного тока.

 

Сварочные выпрямители – это статические преобразователи энергии трехфазной сети переменного тока в энергию постоянного тока, используемую для дуговой сварки.

Сварочные выпрямители позволяют обеспечить как жесткие, так и падающие внешние характеристики. Они имеют плавное дистанционное регулирование выходного тока и напряжения, осуществляют стабилизацию установленного режима сварки и выходных параметров при изменении напряжения сети как при падающих, так и при жестких внешних характеристиках.

Выпрямители предназначены для однопостовой механизированной сварки изделий плавящимся электродом из стали в среде углекислого газа, а также ручной дуговой сварки штучными электродами. В комплект преобразователя входят трансформатор, силовые тиристоры Т1 – Т6; уравнительный реактор, секционированный дроссель (рис. 5.31).

Первичные обмотки трансформатора могут быть соединены по схеме треугольник или звезда. В первом случае внешние характеристики преобразователя – падающие, а на первой ступени регулирования – жесткие. Соединение в звезду обеспечивает жесткие характеристики на второй ступени регулирования.

Вторичные обмотки соединены в две обратные звезды через уравнительный реактор УР.

Положительным выводом выпрямителя являются катоды тиристоров Т₁ – Т₆, отрицательным выводом – средняя точка уравнительного реактора.

Линейный дроссель имеет два вывода: вывод 1 соответствует большей индуктивности и используется при работе с падающими характеристиками и на первой ступени регулирования при работе с жесткими внешними характеристиками. Вывод 2 соответствует меньшей индуктивности для получения жестких характеристик на второй ступени регулирования.

Применение дросселя позволяет меньше разбрызгивать металл при сварке за счет сглаживания пульсаций выпрямленного тока.

 

 

 

Рис. 5.31. Схема универсального сварочного выпрямителя

 

Формирование падающих (мягких) характеристик обеспечивается одновременным применением отрицательной обратной связи по току (рис. 5.32), датчиком которой является магнитный усилитель на тороидальных сердечниках. Через окна сердечников пропущен провод, по которому протекает выпрямленный сварочный ток. Этот провод является обмоткой управления МУ. Рабочие обмотки МУ включены последовательно с выпрямительным мостом на вторичное напряжение трансформатора Тр.2, сигнал, пропорциональный сварочному току, снимается с резистора R_oc и подается на вход САР, на промежуточный усилитель.

 

 

Рис .5.32. Функциональная схема САР сварочного тока

 

Для получения жестких внешних характеристик используется обратная отрицательная связь по выпрямленному напряжению.

На функциональной схеме ( см. рис.5.32) ЗУ – задающее устройство; БСВ – блок силовых вентилей; МЭП – межэлектродный промежуток; ЗОСН – звено отрицательной обратной связи по напряжению; ЗОСТ – звено обратной отрицательной связи по току МЭП.

Переход выпрямителя на работу с жесткими или мягкими характеристиками обеспечивается выключателями соответственно S_н или S_T. Схема выпрямления содержит два трехфазных выпрямителя с нулевой точкой, поэтому фазные ЭДС двух обмоток, расположенных на одном сердечнике трансформатора, сдвинуты относительно друг друга на 180⁰. В любой момент времени одновременно проводят ток два вентиля, имеющие наибольшие положительные анодные потенциалы и подключенные к соответствующим фазным обмоткам той или другой звезды. Например, в момент времени t_i ток протекает через вентиль Т₁ и фазу d₀ звезды 1 i_а и через вентиль b₀ . Мгновенные значения этих токов не равны, так как различны мгновенные значения фазных ЭДС е_2а и е_2в , обуславливающих эти токи. Для выравнивания мгновенных значений токов применяется уравнительный реактор УР, влияние которого отражается на схеме замещения (рис.5.33).

 

 

Рис. 5.33. Схема замещения выпрямителя ВДУ

 

Здесь Е_d0 и е_в0 – фазные ЭДС вторичных обмоток, причем е_d0>e_в0.Е_к1 и е_к2 – ЭДС самоиндукции, обусловленные секциями обмотки УР, индуктивность которых L_ур/2. Так как эти ЭДС препятствуют изменению токов, создавших их, то направленно встречно ЭДС е_d0, а ЭДС согласно с ЭДС е_в0, выравнивая тем самым значения токов i_а и i_в.

Аналогично протекает процесс возрастания токов в любой другой момент времени. Так как знак е_к1 и е_к2 изменяется на противоположный одновременно, то знакопеременной будет ЭДС е_к = е_к1 + е_к2 (из схемы замещения видно, что е_к1 и е_к2 в уравнительном реакторе действуют согласно). Амплитуда е_к = Е_2max/2.

Внешние характеристики для двух различных типов выпрямителей представлены на рис. 5.34 и рис. 5.35.

 

Рис.5.34. Внешние характеристики Рис. 5.35. Внешние характеристики выпрямителя ВДУ–504 выпрямителя ВДУ–1601