2.5.3. Шестифазная кольцевая схема выпрямления

Кольцевая шестифазная схема выпрямления состоит из трехфазного трансформатора и шести вентилей (рис. 40). Трансформатор имеет две группы вторичных обмоток. (a´, b´, c´ и a´´, b´´, c´´), каждая из которых соединена в звезду. Блок вентилей замкнут в кольцо.

а	б

Рис. 40. Типовая схема выпрямления: а- кольцевая схема выпрямления; б- кривые напряжения питающих фаз , , и выпрямленного напряжения , - трехфазный трансформатор, - первичные обмотки, - вторичны обмотки, V1-V6- диоды

В любой момент времени ток проводит вентиль, имеющий высший потенциал анода и низший потенциал катода. В промежутке ОО₁ ток проводит вентиль V1 соединяющей обмотки a´ и b´´. Продолжительность прохождения тока через каждый вентиль 60º, а по вторичной обмотке трансформатора 120º.

Так в промежутке ОО1 выпрямленное напряжение равно и т.д.

Среднее действующее и амплитудное значение анодного тока равно

Ток вторичной обмотки трансформатора:

Ток первичной обмотки трансформатора:

2.5.4. Однофазная мостовая схема выпрямления

В сварочных выпрямителях для целей управления так же используются выпрямительные блоки, но в отличие от силовых блоков, они собираются по однофазной мостовой схеме (рис. 41).

Рис. 41. Однофазная мостовая схема выпрямления

В этой схеме используются 4 вентиля, которые образуют выпрямительный блок. В одну диагональ включен однофазный источник, а в другую включена нагрузка, питаемая постоянным током. В этой схеме происходит выпрямление обеих полуволн переменного напряжения. При одном направлении переменного напряжения ток проходит через вентили V1 и V3, лежащие в противоположных плечах. Во вторую половину периода, при обратном направлении напряжения ток проводят вентили (V2, V4). Следовательно, направление тока в нагрузке в оба полупериода не изменяется. Частота пульсации тока 100 Гц.

2.6. Условия работы вентилей в сварочных выпрямителях

Следует назвать два условия: первое связано с перегрузкой вентилей прямыми токами, второе связано с перенапряжениями возникающими в электрических цепях выпрямителей.

При возбуждении дуги контактными способами в выпрямительном блоке источника питания с внешними падающими характеристиками при сварке плавящимся электродом сварочный ток превосходит номинальный ток дуги в 1,5 – 2 раза.

Если источник питания имеет жесткую ВАХ, и сварка ведется не плавящимся электродом, то при работе дугового промежутка с использованием осциллятора возникает пик тока, который превосходит установившийся сварочный ток в 4-8 раз.

В связи с этим полупроводниковые вентили должны обладать высокой теплостойкостью и легко выдерживать перегрузки по току и напряжению. Этим требованиям отвечают селеновые и кремниевые вентили, которые рассчитаны на сотни ампер. Германиевые уступают им и реже применяются. Максимальные температуры, которые выдерживают вентили без пробоя, следующие: у германиевых до 80 ºС, у селена до 100 ºС, у кремниевых до 150 ºС.

Для защиты диодов и тиристоров от перегрева применяют воздушное принудительное или водяное охлаждение выпрямительных блоков. Однако если повышенный ток длительное время превышает установленный, то необходимо вентили включать параллельно, чтобы плотность тока для каждого вентиля была в пределах 60-80 А/см². А так как ВАХ отдельных вентилей одного типа имеет технологический разброс необходимо включать в цепь уравнительные резисторы R (рис. 42, а).

а	б

Рис. 42. Схема включения вентилей: а- при повышенном токе; б- при повышенном напряжении

Число параллельно включенных вентилей определяется отношением среднего значения выпрямленного тока в плече и допустимого номинального тока в вентиле

Для предотвращения пробоя выпрямленного тока вследствие повышенного напряжения вентили включают последовательно с делителями напряжения (рис. 42, б). Если в схеме выпрямителя на вентиль приходится более высокое напряжение, то вентиль надо включать последовательно без делителя напряжения.

Число последовательно включенных вентилей в плече определяется отношением напряжения холостого хода источника питания и допустимого значения обратного напряжения для вентиля.

Во всех сварочных выпрямителях для защиты вентилей от перегрузки при коротком замыкании вторичной цепи устанавливается магнитный усилитель (МУ) быстро отключающий установку от сети. Для защиты выпрямительного блока от коммутационных перенапряжений между выходными концами всех трех фаз включаются защитные цепочки, каждая из которых состоит из активного сопротивления R и конденсатора C (рис. 43).

Рис. 43. Электрическая схема защиты выпрямительного блока от коммутационных перенапряжений