36. Укажите основные структурные блоки сварочных выпрямителей и функции, которые они могут выполнять в выпрямителях разных конструкций.

По конструкции силовой части выпрямители можно разделить на шесть групп (рис.1). Более ранняя и простая конструкция у выпрямителя, регулируемого трансформатором (а). Его си­ловая часть состоит из трансформатора Т, выпрямительного блока VD на неуправляемых вентилях и сглаживающего дросселя L. Трансформатор в такой схеме используется для понижения напряжения, формирования необходимой внешней характеристики и регулирования режима. Некото­рое применение нашел выпрямитель с дросселем насыщения (б). Дроссель насыщения LS применяют для формирования внешней харак­теристики и регулирования режима. Более совершенны и распростране­ны тиристорные выпрямители (в).Тиристорный выпрямительный блок VS за счет фазового управления моментом включения тирис­торов обеспечивает регулирование режима, а при введении обратных связей по току и напряжению — также и формирование любых вне­шних характеристик. Иногда тиристорный регулятор VT устанавливают в цепи первичной обмотки трансформатора Т (г), тогда выпря­мительный блок VD может быть собран из неуправляемых вентилей - диодов. Транзисторный регулятор VT, наоборот, устанавливают в цепи сварочного тока (д), с его помощью легко реализовать про­граммное управление процессом сварки. Оригинальна схема инверторного выпрямителя (е). Инвертор UZ преобразует постоянное напряжение выпрямительного блока VD1 в высокочастотное перемен­ное, которое затем понижается трансформатором Т и выпрямляется бло­ком VD2. Воздействуя на параметры инвертора, регулируют режим и формируют внешние характеристики выпрямителя. В состав любого выпрямителя входят также вентилятор, пускорегулирующая и кон­трольная аппаратура. Тиристорные, транзисторные и инверторные вы­прямители имеют более сложные схемы управления с цепями формиро­вания управляющих сигналов и обратных связей.

Рис. 4.1. Блок-схемы сварочных выпрямителей

37. Укажите, чем отличается тиристор от диода по конструкции и принципу работы, по вольтамперной характеристике, и как реализуется фазовое регулирование тока тиристором

Выпрямительные блоки собираются из полупроводниковых элементов. В отличие от проводников электрического тока, которые одинаково хорошо проводят ток как в одном, так и в другом направлении (рис. 5.1, а), полупро­водниковые элементы пропускают ток только в одном направлении (рис. 5.1, б, в). Для изготовления полупроводников используются кремний и се­лен. Полупроводники с одним р-п - переходом называются диодами. Они име­ют 2 силовых электрода и обладают способностью пропускать ток только в прямом направление (см. рис. 5.1, б). Диоды еще называют неуправляемым* полупроводниками. Это связано с тем, что при постоянном сопротивлении цеп* ток в прямом направлении зависит только от напряжения прилагаемого к основным электродам. Другими словами, управлять величиной тока с помощью диода невозможно.

и

Рис. 5.1. Схема выпрямления переменного тока проводником (а), диодом (б) и тиристором (в)

Помимо диодов в сварочных выпрямителях используются тиристоры. Они имеют 4 слоя с различными типами проводимостей и образуют трехсту­пенчатый переход проводимостей р - п - р - п. В результате в обычном состоя­нии тиристор закрыт для протекания тока как в прямом, так и в обратном на­правлениях. Чтобы тиристор начал пропускать ток в прямом направлении, необходимо не только подать на него напряжение, но и разрушить средний п-р - переход. Это производится путем подачи напряжения на третий (управляющий) электрод. Задержка с подачей управляющего напряжения вызывает задержку t₃ в протекании тока в основном направлении (см. рис.5.1, в). Чем больше время задержки, тем меньше средняя величина выпрямленного тока и больше его пульсация.

Таким образом, с помощью тиристора можно управлять током. Однако возможности управления ограничены. Тиристор нельзя выключить раньше, чем напряжение на основных электродах упадет до нуля. Поэтому тиристоры назы­ваются «не полностью управляемыми полупроводникам». Полностью управ­ляемыми полупроводниками являются транзисторы (триоды), но применение таковых в сварочных источниках ограничено, и поэтому их работу в данном курсе рассматривать не будем.

Полупроводниковые элементы следует предохранять от перегрева. Максимальная температура, которую выдерживают р ~ п - переходы кремниевого вентиля без разрушения, составляет 120...150 °С. Поэтому диоды и тиристоры помещают в радиаторы, которые принудительно охлаждают потоком воздуха от вентилятор.

1. Динамическая вольтамперная характеристика диода

2. вольт-амперная характеристика тиристора