34. Укажите физическую основу регулирования силы тока тиристорами преимущества и недостатки в сравнении с другими конструктивными вариантами регулирования сварочного тока.

Принцип фазового управления проанализируем при работе трансформатора с нормальном рассеянием на линейную активную нагрузку. Здесь регулятор включен в цепь вторичной обмотки и имеет два встречно-параллельно соединенных тиристора. При таком соединении один из тиристоров проводит ток в одну сторону, другой – в другую. Поэтому, хотя по каждому тиристору идет ток выпрямленный ток, в цепи дуги он переменный. Предположим, что в первом полупериоде ток может пропускать тиристор V1, анод которого соединен с нижним зажимом трансформатора. Однако тиристор начнет пропускать ток не с момента t₀, а с задержкой на электрический угол  в момент t₁, когда на его управляющий электрод придет сигнал на отпирание от БФУ. Выключается тиристор только при исчезновении положительного потенциала на аноде, т.е. в момент t₂. Во втором полупериоде с такой же задержкой на угол  в момент t₃ включается тиристор V2, выключится он в момент t_4.

Среднее напряжение тиристорного трансформатора удобно вычислить за полупериод:

С увеличением угла управления  интервал проводимости тиристо­ра λ, сократится, и вместе с ним уменьшится напряжение на выходе ти­ристорного трансформатора U_И и сварочный ток I_2.

Фазовое регулирование режима в тиристорном трансформаторе заключается в изменении угла включения тиристоров, в результа­те чего изменяется часть напряжения трансформатора, подаваемая на нагрузку.

Поскольку кратность фазового регулирования тока обычно не пре­вышает 2, его дополняют ступенчатым по любому из ранее описанных вариантов.

Фазовое регулирование, обладая всеми достоинствами электриче­ского регулирования

достоинства: плавность, компактность регулятора, возможность дистанционного и программного управления, отсутствие подвижных частей, что повышает надежность и долговечность источника.

недостатки. Один из них заключается в том, что для коммутирования сварочного тока приходится использо­вать дорогие мощные тиристоры или увеличивать их число для уста­новки на параллельную работу. Этот недостаток устраняется включе­нием тиристорного коммутатора в первичную цепь трансформатора. Главный же недостаток заключается в снижении устойчивости горения дуги переменного тока. Действительно, в интервале t0-t1 длительность которого может достичь 10 мс, межэлектродный промежуток остывает даже более значительно, чем у ранее рассмотренных трансформаторов с амплитудным регулировани­ем, где время повторного зажигания tз = 0,2-0,3м/с. Это сильно затруд­няет повторное зажигание, особенно при больших углах . Для устра­нения этого недостатка используют трансформаторы с увеличенным рассеянием, применяют цепи подпитки, устанавливают параллельно трансформатору импульсный стабилизатор.

35. Укажите как осуществляется получение искусственной внешней статической характеристики в тиристорных выпрямителях и какова область технологического применения этих выпрямителей.

Искусственные внешние характеристики формируются за счет об­ратных связей. В этом случае выпрямитель нужно представить как зам­кнутую систему автоматического регулирования тока или напряжения (рис.1). На приведенной функциональной схеме толстой линией выделены элементы, обязательные для любого тиристорного выпрямите­ля. В силовой части схемы напряжение сети преобразуется трансформа­тором с нормальным рассеянием, и после выпрямления тиристорным блоком и сглаживания фильтром подается на дугу. В слаботочной час­ти блок задания БЗ формирует сигнал задания тока Uзт или напряжения Uзн, а блок фазового управления БФУ передает его к тиристорному бло­ку, формируя импульсы управления. Для создания системы автомати­ческого регулирования с цепями обратных связей необходимы, кроме того, датчики выпрямленного напряжения и тока, датчик сетевого на­пряжения, а также блок сравнения БС сигнала задания с сигналом дат­чика. В конкретной конструкции может быть как одна из показанных пунктирной линией обратных связей, так и несколько.

Рис. 1 Блок-схема тиристорного выпрямителя с обратными связями

Рассмотрим действие системы автоматического регулирования на­пряжения в выпрямителе с жесткими (пологопадающими) характери­стиками. Выпрямленное сварочное напряжение Uв сравнивается в БС с заданным Uзн, и их разность Uзн - Uв воздействует через БФУ на угол управления  тиристоров. Если при снижении напряжения в сети или увеличении нагрузки выпрямленное напряжение понизится, то угол управления уменьшится, в результате чего выпрямленное напряжение возрастет почти до исходной величины.

Таким образом, выпрямленное напряжение стабилизируется, т.е. остается постоянным, независимым от колебаний нагрузки и напряже­ния сети. На рис. 2 тонкими линиями показаны естественные пологопадающие, а толстыми — полученные из них искусственные жест­кие внешние характеристики, положение которых зависит только от значений заданного напряжения U_ЗН. Иногда ограничиваются стабили­зацией только при колебаниях напряжения сети, в этом случае сигнал задания U_ЗН сопоставляется с сетевым напряжением U_С.

Для получения крутопадающей внешней характеристики использу­ют действие отрицательной обратной связи по току, когда сигнал зада­ния U_ЗТ сопоставляется с напряжением U_дт датчика, пропорциональным сварочному току Iд. При введении отрицательной обратной связи с ро­стом тока угол управления тиристоров возрастает, что приводит к сни­жению выпрямленного напряжения.

На рис. 2,б показано, как из естественных пологопадающих (тон­кие линии) формируются искусственные крутопадающие характеристи­ки (толстые линии).

Рис. 2. Внешние характеристики тиристорного выпрямителя, полученные

за счет обратных связей

При введении положительной обратной связи по току можно полу­чить пологовозрастающие, так называемые оптимизированные, вне­шние характеристики. Они полезны при механизированной сварке в углекислом газе, поскольку при любом режиме обеспечивают оптимальное соотношение между сварочным током и напряжением, соответствующее минимальному разбрызгиванию элек­тродного металла.

Искусственные внешние характеристики в тиристорном вы­прямителе получаются благодаря обратным связям по напряжению или току. Стабилизация напряжения при жестких внешних харак­теристиках достигается введением отрицательной обратной связи по сварочному или сетевому напряжению. Крутопадающую харак­теристику обеспечивает введение отрицательной обратной связи по току.