3.4.3. Конструкции тиристорных выпрямителей
Выше было показано, что на основе одной и той же силовой части тиристорного выпрямителя с помощью слаботочных цепей управления можно
сформировать и жесткие, и крутопадающие характеристики, поэтому большинство тиристорных выпрямителей разработаны как универсальные.
Рассмотрим конструкцию универсального выпрямителя ВДУ-505 (рис.3.20). В его состав входят автоматический выключатель QF пускатель К, силовой трансформатор Т, уравнительный реактор L1, силовой блок тиристоров V1 , линейный дроссель L2, а также не показанные на схеме вентилятор и цепи управления. Силовой понижающий трансформатор имеет нормальное рассеяние, что позволяет применять его при формировании как жестких, так и крутопадающих характеристик. Силовой выпрямительный блок собран из тиристоров T-160-3 по шестифазной схеме с уравнительным реактором, которая обеспечивает самую низкую токовую загрузку вентилей. Линейный дроссель L2 предназначен для сглаживания выпрямленного тока, а при сварке в углекислом газе - для уменьшения разбрызгивания. При ручной сварке с крутопадающими характеристиками дроссель имеет максимальную индуктивность - 0,5 мГн.
а)
Рис.3.20. Выпрямитель ВДУ-504: а – упрощенная схема; б – крутопадающие характеристики; в – жесткие внешние характеристики
При механизированной сварке в углекислом газе с жесткими характеристиками его индуктивность меняется в зависимости от режима сварки следующим образом. При низких режимах наблюдается значительная пульсация выпрямленного тока, протекающего по рабочей обмотке ОР дросселя, поэтому в обмотке управления ОУ создаются большие ЭДС и ток, замыкающийся по вентилям V2 и V3 и дуге. Система управления выпрямителем, собранная на интегральных микросхемах, показана на функциональной схеме (см. рис.3.18).
Для получения крутопадающих характеристик (см. рис.3.20,б) используется отрицательная обратная связь по току, одновременно с ней действует обратная связь по напряжению сети, что позволяет стабилизировать ток при колебаниях сетевого напряжения. При сварке с жесткими характеристиками (cm. рис. 3.20, в) стабилизация напряжения обеспечивается обратными связями по сварочному и сетевому напряжению. Для получения небольшого заданного наклона характеристик используется ослабленная обратная связь по току. При отсутствии сварочного тока обратная связь по сварочному напряжению отключена и тиристоры переходят к полнофазному включению (α=0), что обеспечивает высокое напряжение холостого хода при сварке на жестких характеристиках. В результате улучшается зажигание дуги и устойчивость при малых токах.
Такую же схему имеют выпрямители ВДУ-506 и ВДУ-601. Ранее выпускался выпрямитель ВДУ-504 (см. рис. 3.16, б). В отличие от ВДУ-505 он имел два диапазона регулирования напряжения при соединении первичных обмоток в звезду или треугольник, силовой дроссель на две ступени индуктивности и схему управления на дискретных полупроводниковых элементах. Небольшие отличия имеются в конструкциях других универсальных выпрямителей. Так, выпрямитель ВДУ-305 имеет блок подпитки, выпрямитель ВДУ-1201, предназначенный для механизированной сварки, имеет шестифазную кольцевую схему выпрямления, собранную из тиристоров T-500 таблеточного типа.
Тиристорный сварочный выпрямитель ВДГ-б01 предназначен для механизированной сварки в углекислом газе и имеет только жесткие характеристики. Его выпрямительный блок собран по шестифазной кольцевой схеме из тиристоров T-320, для подпитки используется маломощный вспомогательный выпрямитель с падающей характеристикой (см. рис. 3.16, в). Выпрямитель предназначен для комплектации двухрежимного полуавтомата и позволяет дистанционно с пульта управления полуавтомата включить тот или иной из двух заранее настроенных режимов.
Достоинства и недостатки тиристорных выпрямителей в части обеспечения сварочных свойств предопределены самим принципом фазового регулирования. Так, выпрямитель ВДУ-505 обеспечивает бесступенчатое плавное регулирование тока с очень высокой кратностью - около 10, и напряжения - около 3, благодаря чему он может быть использован для питания роботизированных сварочных постов. Однако, при столь глубоком регулировании в результате увеличения пульсации при малых токах, безусловно, снижаются надежность зажигания, устойчивость горения дуги. С другой стороны, именно фазовое регулирование открывает новые возможности совершенствования сварочных свойств. Так, начальное зажигание дуги при сварке в углекислом газе от выпрямителя ВДУ-505 проходит достаточно надежно, поскольку напряжение холостого хода может в 3...4 раза превышать настроенное сварочное напряжение. Начальное зажигание при ручной сварке с крутопадающими характеристиками также можно улучшить, усиливая или ослабляя обратную связь по току так, чтобы отношение тока короткого замыкания к сварочному находилось в интервале 1,2...1,5. Перенос электродного металла при сварке в углекислом газе существенно улучшается при использовании дросселя с автоматическим регулированием индуктивности.