9.2 Схемы выпрямления применяемые в сварочных выпрямителях

В сварочных выпрямителях малой мощности бытового и промышленно – бытового назначения применяются однофазные схемы выпрямления. Выпрямители средней и большой мощности промышленного назначения как правило строятся с питанием от трехфазной промышленной сети с использованием многофазных схем выпрямления. Получили распространение трехфазная мостовая и шестифазные схемы выпрямления. Из шестифазных широко применяются двойная трехфазная с уравнительным реактором и кольцевая.

9.2.1 Однофазные схемы выпрямления

При питании выпрямителя от однофазной сети применяются однофазные двухполупериодные схемы выпрямления: однофазная мостовая (рис.9.2а) и схема с выводом от средней точки вторичной обмотки силового трансформатора (рис.9.2б).

а б

Рисунок 9.2 – Однофазные схемы выпрямления

Для данных схем выпрямления среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе выпрямителя определяется по формуле

U_ХХ = 2U_2m/ = 2 U₂/  0,9 U₂; (9.1)

Средний прямой ток через вентиль

I_В.СР = 0,5I_d , (9.2)

где I_d.- номинальный ток выпрямителя.

Максимальное обратное напряжение на диодах составляет:

для однофазной мостовой схемы U_{ОБР. max} = U_2m = U₂ = (/2)U_ХХ  1,57U_ХХ , (9.3)

для схемы с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора

U_{ОБР. max} = 2U_2m = 2 U₂ = 2(/2)U_ХХ  3,14U_ХХ . (9.4)

Недостатком однофазных схем выпрямления являются значительные пульсации выпрямленного напряжения (см. рис. 9.3), при которых не обеспечивается стабильное горение дуги постоянного тока. Коеффициент пульсаций q = 2/3 0,67, тогда как желательно q  0,1 , или хотя бы q  0,2 .

Рисунок 9.3 – диаграммы напряжений однофазных выпрямителей.

Следовательно однофазные выпрямители следует дополнять сглаживающими фильтрами, обеспечивающими трех – шестикратное сглаживание пульсаций.

а б

Рисунок 9.4 – Схемы сглаживающих фильтров

При использовании индуктивного фильтра (рис.9.4а) коэффициент сглаживания пульсаций приближенно определяется по формуле

S = mL_Ф/R_Н. (9.5)

где m – количество пульсаций за период ( при однофазном двухполупериодном выпрямлении m=2 ). При сварке на токах до 100 – 150А активное сопротивление сварочной цепи составляет 0.2 -0.3 Ом и для обеспечения требуемого коэффициента сглаживания пульсаций в сварочную цепь следует включать дроссель с индуктивностью L_Ф=0.001 – 0.002 Гн = 1-2 мГн. Такая индуктивность является приемлемой в выпрямителях для ручной дуговой сварки, но значительно превышает оптимальную для механизированной сварки плавящимся электродом (см. п.9.8 ). Поэтому в однофазных выпрямителях для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов целесообразно устанавливать индуктивно - емкостной фильтр (рис.9.4б). При этом коэффициент сглаживания пульсаций приближенно определяется по формуле

S  m²²L_ФС_Ф, (9.6)

И требуемое сглаживание пульсаций может быть обеспечено при L_Ф = 0.15-0.25 мГн и С_Ф = 30000 – 40000 мкФ.