9. Сварочные выпрямители
9.1 Принципиальное устройство и классификация выпрямителей
Сварочный выпрямитель – это статический преобразователь переменного тока в постоянный, предназначенный для питания сварочной установки.
Широкое применение находят различные типы однопостовых и многопостовых выпрямителей практически для любых видов дуговой сварки. Сварочные выпрямители выпускаются на самые разные токи – от единиц до тысяч ампер. Однопостовые выпрямители по форме внешних характеристик и соответственно виду сварки условно можно разделить на следующие группы:
с падающими внешними характеристиками (ПВХ) для ручной сварки плавящимся и неплавящимся электродом и сварки под флюсом;
с жесткими (ЖВХ) и пологопадающими (ППВХ) внешними характеристиками для полуавтоматической и автоматической сварки в среде защитных газов плавящимся электродом и сварки под флюсом.
с универсальными внешними характеристиками (ПВХ, ППВХ, ЖВХ).
Многопостовые сварочные выпрямители предназначены для одновременного питания нескольких сварочных постов через балластные реостаты или другие регуляторы.
Многопостовые выпрямители имеют жесткие внешние характеристики.
Сварочный выпрямитель состоит из следующих основных узлов: силового трансформатора, выпрямительного блока и регулирующего устройства. Часто в комплект выпрямителя входит дроссель, включаемый в цепь постоянного тока. В отдельных моделях выпрямителей имеется регулируемый дроссель (дроссель насыщения) включаемый в цепи переменного тока.
Структурная схема силовой части сварочного выпрямителя приведена на рис. 9.1.
Рисунок 9. 1 – Структурная схема выпрямителя
Трансформатор Т может быть однофазным или трехфазным. Однофазные трансформаторы используются в выпрямителях небольшой мощности (на токи до 100 – 150А) промышленно-бытового назначения. Большинство выпрямителей производственного назначения выполняется с питанием от трехфазной сети. Выпрямительный блок V при этом выполняется по одной из многофазных схем выпрямления. Многофазное выпрямление обеспечивает равномерную загрузку питающей сети, лучшее использование вентилей и активных материалов трансформатора и дросселей, а также меньшую пульсацию выходного напряжения и тока.
Дроссель в цепи постоянного тока L2 устанавливается в выпрямителях с пологопадающей или жесткой внешней характеристикой, предназначенных для механизированной сварки плавящимся электродом, в универсальных выпрямителях, а также в однофазных выпрямителях. Дроссель L2 обеспечивает некоторое сглаживание пульсаций выпрямленного тока и придание выпрямителю требуемых динамических свойств (обеспечивает оптимальную скорость нарастания тока при коротких замыканиях дугового промежутка и минимальное разбрызгивание электродного металла).
Формирование требуемых внешних характеристики и их регулирование может обеспечиваться трансформатором или выпрямительным блоком. В первом варианте выпрямительный блок выполняется на неуправляемых вентилях (полупроводниковых диодах), а трансформатор выполняется регулируемым (с подвижными обмотками, подвижными и неподвижными магнитными шунтами, с изменением числа витков обмоток и др.). Во втором варианте трансформатор выполняется нерегулируемым или имеет две три ступени грубого регулирования, и обычно имеет жесткие (естественные пологопадающие) внешние характеристики. Выпрямительный блок при этом выполняется на управляемых вентилях (тиристорах). Формирование и регулирование внешних характеристик обеспечивается путем управления углом включения тиристоров (фазовое регулирование).
В отдельных моделях выпрямителей (серия ВДГ) для формирования и регулирования внешних характеристик используется регулируемый дроссель L1 (дроссель насыщения) включаемый между вторичными обмотками силового трансформатора и диодами выпрямленного блока.