ЭСО / Однопост_унив_св_выпрямители

Однопостовые универсальные сварочные выпрямители, имеющие тиристорные блоки, благодаря которым осуществляют переключе­ния для работы с жесткими или падающими ВАХ, находят широкое применение в свароч­ном производстве. Тиристорные сварочные вы­прямители — это ИП для ду­говой сварки, осуществляющие функции и вы­прямления, и регулирования сварочного тока, и стабилизации режима сварки. Они дают возможность дистанционного регулирования и программного управления процессами сварки. Создание тиристорных выпрямителей с блока­ми регулирования и управления на аналоговых и логических элементах с применением интег­ральных микросхем позволило повысить надеж­ность их работы и ремонтоспособность.

Рис. 30. Типовая структурная схема тиристорного свароч­ного выпрямителя с универсальными внешними ВАХ:

Т — силовой трансформатор; СТВ—силовой тиристорный выпрямитель; ДТ — датчик тока; СД — сварочная дуга; САР — система автоматического регулирования; СИФУ — система импульсно-фазового управления; БЗ — блок задания; L — дроссель; Кост — обратная связь по току; Коcн — обратная связь по напряжению

На рис. 30 представлена типовая структур­ная схема однопостового универсального сва­рочного тиристорного выпрямителя. Схема изображает замкнутую систему автоматичес­кого регулирования за счет введения обратных связей по току ОСТ и напряжению ОСН. Сердцем этой системы является блок СТВ (си­ловой тиристорный выпрямитель), питающий сварочную дугу постоянным током, но мозг ее — САР и СИФУ, которые командуют СТВ путем подачи на него управляющих импульсов. От них зависят сварочный ток, напряжение и фор­ма внешней ВАХ. С целью получения выпрям­ленного тока каждый тиристор в СТВ необхо­димо открыть на некоторый угол  в поло­жительной полуволне синусоиды переменного тока. Для этого СИФУ формирует определен­ной формы (например, прямоугольной) сигна­лы и в нужное время импульсно их подает на управляющие электроды тиристоров.

СИФУ в основном состоит из трех устройств: элемента сравнения (ЭС), фазосдвигающего (ФУ) и выходного (ВУ) устройств. ЭС может быть транзистором, который сравнивает сигналы с блока задания БЗ и датчика обратной связи ДТ; разность их подается на ФУ, которое работает синхронно с напряжением питающей сети. ФУ суммирует поступающие на него сигналы и результаты подает на ВУ. ВУ со­стоит из схем формирования импульсов и усили­телей, которые необходимы для устойчивой работы тиристоров. Сформированные и уси­ленные в ВУ импульсы подаются на управляю­щие электроды тиристоров блока СТВ.

Рассмотрим работу ВУ, выполненного на интегральных микросхемах серии К511. На рис. 31 дана функциональная электрическая схема формирователя импульсов и усилителя одного канала ВУ из существующих шести данной системы фазового управления (ВДУ-505, ВДУ- 506, ВДУ-601). С целью лучшей ориентации в работе всей схемы на рис. 31 также приведены шестифазный сварочный выпрямитель (с урав­нительным реактором Lyp), состоящий из транс­форматора Т1, СТВ, собранного на шести тиристорах VS1—VS6; дросселя L и блока питания БП.

Для управления тиристором, например VS1, включенным в фазе А, используют два напря­жения: и Uс, синхронизированные с фазами С и В соответственно, причем находится в противофазе с напряжением фазы В питающей сети. Напряжения Uс и поступают на диоды VD1 и VD2, которые пропускают напряжения положительной полярности. Положительные пульсирующие напряжения, сдвинутые между собой на угол 60°, поступают на входы х₁ и х₂ триггера, собранного на двух логических элементах D1 и D2 серии К511ЛА1. Пороговое напряжение срабатывания этих элементов U_ПОР = 8B. Поэтому сигнал на входе элемента, меньший U_ПОР, соответствует логическому «0», больший — логической «1». В первый период времени (I) (рис. 32), когда оба напряжения (Uс и ) еще не достигли U_ПОР, на входах триггера будет «0», на выходе будет «1» (табл. 9).

Рис. 31. Функциональная электрическая схема канала выходного устройства СИФУ:

БП — блок питания; ФИ — формирователь импульсов; У — усилитель; СТВ — силовой тиристорный выпрямитель; Т1 — силовой трансформатор; Т2 — трансформатор БП; VS1—VS6 — тиристоры СТВ; VD1, VD2 — диоды БП; VT — транзистор У; R1 – R7 – резисторы; С1—СЗ — конденсаторы; D1, D2 — логические элементы ИС серии К511ЛА1; D3 — логический элемент ИС серии К511ЛИ1; Lyp — уравнительный реактор; L —дроссель

Рис. 32. Диаграмма работы одного канала ВУ

Таблица 9. Работа триггера в канале формирования импульсов

Периоды времени	Значения сигналов			Значения истинности для триггера И—НЕ
	x1	x2	x1		x2	y
I	Uс < Uпор	< Uпор	«0»		«0»	«1»
II	Uс > Uпор	< Uпор	«1»		«0»	«1»
III	Uс < Uпор	> Uпор	«0»		«1»	«0»
IV	Uс < Uпор	< Uпор	«0»		«0»	«1»

Во второй период времени (II) через 60° (точка А) напряжение Uс превысит Uпор, но состоя­ние триггера при этом не изменится — на выхо­де остается «1». В третьем периоде времени (III), т. е. еще через 60° (точка В), напряжение Uс станет меньше Uпор, a достигнет Uпор и триггер опрокинется; на его выходе появится «0». Это состояние триггера сохранится до четвертого периода времени (IV), когда ста­нет меньше Uпор (точка С) и триггер опроки­нется вновь: на выходе его будет «1». И цикл повторяется. Таким образом, нулевой уровень на выходе триггера продолжается всего 60°.

Управляющие импульсы на выходе триггера (см. рис. 31) поступают на вход логического элемента D3 (К511ЛИ1), работающего в схеме согласующим усилителем. Усиленные импульсы поступают на транзисторный каскад VT, где они инвертируются (импульсы «нулевые» становят­ся «единичными»), дополнительно усиливаются и подаются на управляющий электрод тиристо­ра VS1, который сразу же открывается. При угле регулирования  = 0, что соответствует рассматриваемому примеру (для случая, когда напряжение управления Uy = 0), будет макси­мальное значение выпрямленного напряжения (угол проводимости тиристора  = 180°). С уве­личением Uу интервал нулевого сигнала на вы­ходе триггера смещается вправо, а выпрямлен­ное напряжение уменьшается. Продолжитель­ность открытия тиристора будет составлять 180° – .

Управление остальными тиристорами СТВ осуществляют другие пять каналов ФИ выход­ного устройства СИФУ, собранные по рассмот­ренной схеме и работающие аналогично ей. По этой схеме смонтированы СИФУ в сварочных выпрямителях ВДУ-505, ВДУ-506, ВДУ-601.

Рассматривая далее структурную схему уни­версального сварочного выпрямителя (см. рис. 30), необходимо пояснить, что датчиками тока (ДТ) могут быть измерительные шунты, магнит­ные усилители, трансформаторы тока и др.. В качестве индуктивности L применяют дроссели, ограничивающие пики токов коротких замыка­ний при сварке и сглаживающие пульсации выпрямленного тока. Дроссели с воздушным зазором и двумя ступенями индуктивности (200 и 550 мкГн) применяют в сварочных выпрямителях ВДУ-305, ВДУ-504-1, ВДУ-601, ВДУ-1201.

Реже используют дроссели с воз­душным зазором, снабженные обмотками уп­равления и диодами; основную рабочую обмот­ку включают последовательно в сварочную цепь, а две другие — через диоды подключают к зажиму выпрямителя со знаком минус. Эти дроссели обеспечивают автоматическое изме­нение индуктивности при сварке, их применяют в сварочных выпрямителях ВДГ-303, ВДУ-505.