5.5.1.3. Трехфазные машины постоянного тока
В трехфазных
машинах постоянного тока (с выпрямлением
тока во вторичном контуре), выпускаемых
в нашей стране, использована схема
трехфазного нулевого выпрямителя с
однотактным вентильным управлением на
первичной стороне трансформатора. Такие
машины позволяют получить длительные
(всегда одной полярности) импульсы
сварочного тока (практически постоянного
тока). Однако понижающий трехфазный
трансформатор СТр (рис. 5.14, а)
переменного тока рассчитан на частоту
50 Гц. Поэтому его размеры значительно
меньше размеров трансформатор
а
низкочастотных машин той же мощности.
Первичная обмотка трехстержневого трансформатора соединена треугольником с включением в каждую фазу по одному управляемому вентилю (Т1…Т3). Вторичная обмотка соединена звездой включением в каждую фазу по одному неуправляемому вентильному блоку (D1…D2), содержащему кремниевые неуправляемые вентили типа ВВ2-1250 с водяным охлаждением.
При включении управляемых вентилей в моменты времени p, q и r (рис. 5.14, в) к соответствующим фазам первичной обмотки подводятся полуволны линейных напряжений сети (иАВ, иВС и иСА), которые трансформируются во вторичные обмотки (иа, ив и ис) и через неуправляемые вентили (Dl, D2 и D3) подводятся к вторичному контуру машины. В интервал р…q в проводящем состоянии находятся вентили Т1 и D1, через которые проходят токи iAB и ia соответственно. Начиная с момента q, потенциал фазы В становится выше потенциала фазы А, и анод вентиля Т2 оказывается под положительным напряжением относительно катода. Если в момент q на вентиль Т2 поступит отпирающий импульс, то он включается, а вентиль Т1 выключается (при мгновенной коммутации), так как к нему оказывается приложенным запирающее напряжение, и т. д.
Несмотря на униполярный характер первичных фаз токов (iAB, iBC и iCA), магнитопровод трехфазного трансформатора перемагничивается за период напряжения сети. Это связано с тем, что изменения магнитных потоков ФАВ, ФВС и ФСА в каждом стержне магнитопровода при работе «своей» фазы и поочередной работе двух других фаз противоположны по знаку. Благодаря соединению первичных обмоток в треугольник и наличию вентилей не только во вторичной, но и в первичной цепи, размагничивание, например, стержня фазы АВ, происходит магнитодвижущими силами обмоток, расположенных на двух других стержнях, ко времени очередного включения вентиля Т1.
Для обеспечения запирания управляемого вентиля раньше спада намагничивающего тока до нуля параллельно первичной обмотке каждой фазы включается шунтирующее сопротивление r (рис. 5.14, а).
При включении выпрямителя сварочный ток нарастает от нуля до установившегося значения по экспоненциальному закону.
После выключения выпрямителя сварочный ток быстро спадает до нуля. При этом возможно повторное включение выпрямителя. В зависимости от паузы, а также утла управления вентилей импульсы тока имеют различную форму (рис.5.14, г)
Действующее значение сварочного тока Iсв незначительно отличается от среднего значения Icв d. Так, при вылете машины 1,5 м и сварке деталей из легких сплавов для установившегося тока Iсв / Icв d = 1,02.
Фактический коэффициент мощности машины с выпрямлением тока во вторичном контуре приближенно равен 0,8.
Преимущества электрических машин с выпрямлением тока во вторичном контуре:
равномерная загрузка фаз;
возможность регулирования формы и длительности импульса сварочного тока, а также получения многоимпульсного режима;
по сравнению с однофазными машинами значительно меньшая потребляемая мощность, особенно при больших вылетах и при сварке изделий из легких сплавов;
незначительное влияние вносимых во вторичный контур ферромагнитных масс на значение сварочного тока.
Недостатки этой схемы получения сварочного тока:
наличие вентильного блока, через который проходит большой сварочный ток;
большое падение напряжения на этом блоке, равное почти половине вторичного напряжения трансформатора.
Рациональной областью применения машин постоянного тока является сварка деталей из алюминиевых и магниевых сплавов, высоколегированных сталей для, а также сварка деталей с размерами, требующими больших вылетов и растворов.