Общие сведения, устройство, классификация

По способу формирования внешней характеристики сварочные выпрямители можно разделить на две группы: параметрические и с фазовым регулированием. Внешняя характеристика параметрических выпрямителей формируется за счет конструктивных и электрических параметров трансформатора либо блока переменного тока выпрямителя. Эти же параметры определяют и способы настройки режимов сварки. В сварочных выпрямителях с фазовым регулированием настройка выходной мощности и формирование любой внешней характеристики осуществляется с помощью обратных связей по току и напряжению.

Блок-схемы параметрических выпрямителей представлены на рис.3.1,а,б.

Рис.3.1. Блок-схемы сварочных выпрямителей

Сварочные выпрямители включают трансформатор (Т), выпрямительный блок на неуправляемых вентилях (V) и сглаживающий дроссель (L) (рис.3.1,а).. Трансформатор в этих схемах используется для понижения напряжения, формирования внешней характеристики и настройки режима. В некоторых конструкциях используется дроссель насыщения (L1) Он применяется для формирования внешней характеристики и настройки ре­жима (рис.3.1,б). Эти сварочные выпрямители имеют механический или электромагнитный способом регулирования. В настоящее время такие дешевые сварочные выпрямители, хотя и не обеспечивают стабильность выходной мощности и имеют низкий КПД, вполне пригодны для неответственных и ремонтных работ и име­ют повышенный спрос на рынке.

При сварке плавящимся электродом в защитных газах, а также покрытыми электродами такие технологические недостатки дуговых про­цессов, как разбрызгивание металла, нестабильность возбуждения и неустойчивость горения дуги, связаны с особенностями источников питания. Принцип построения рассмотренных двух групп сварочных выпрямителей (рис. 3.1, а, б) не позволяет устранить эти недостатки.

Блок-схемы выпрямителей с фазовым регулированием представлены на рис.3.1,в,г.В этих выпрямителях электромагнитное управление сварочным током заменено электронным - с помощью тиристоров или транзисторов. С этой целью силовой выпрямительный блок собирается на управляемых вентилях, а сварочные выпрямители получили названия соответственно тиристорные или транзисторные.

В выпрямительный блок (VS) входят тиристоры и диоды или од­ни тиристоры, выполняющие функции: выпрямление тока, регулирование выходной мощности и формирование любой внешней характеристики с помощью обратных связей по току и напряжению.

Трансформатор (Т) служит только для понижения сетевого напряжения до сварочного и имеет жесткую внешнюю характеристику. Бесступенчатое управление током осуществляется регулятором фазы на однооперационном тиристоре за счет фазового управления моментом включения тиристоров. Преимуществом тиристорного управления током является его простота, устойчивость к грубым внешним воздействиям. Эти ис­точники питания имеют лучшие сварочно-технологические свойства, чем параметрические сварочные выпрямители.

В последние годы в развитии систем для дуговой сварки наблю­даются значительные изменения, обусловленные рядом объективных причин, таких как возрастание стоимости электроэнергии, требования экологии, развитие научно-технического прогресса в области промышленной силовой электроники.

Постановка новых задач и развитие технологий дуговых процессов изменили концепцию создания источников питания в результате применения новых более совершенных конструкторских решений. Это относится к созданию принципиально нового сварочного выпрямителя - инверторного типа (рис.1, г). С этим типом выпрямителя связывают будущее развитие дуговой сварки. От традиционных сварочных выпрямителей они отличаются тем, что в них отсутствует силовой сетевой сварочный трансформатор. В инверторных источниках питания сварочной дуги сетевое переменное напряжение сначала выпрямляется, а затем выпрямленное напряжение, пройдя через инвертор (UZ) с транзисторным или тиристорным преобразователем, преобразуется в напряжение высо­кой частоты порядка 5-50 кГц. Высокочастотным трансформатором преобразованное напряжение понижается до сварочных значений, вторичным выпрямителем V2 выпрямляется и подается на дугу.

Широко применяются универсальные тиристорные выпрямители, которые могут работать как на падающих так и на жестких характеристиках

В состав любого выпрямителя входят также вентилятор, пускорегулирующая, защитная и контрольная аппаратура.

Выпрямители различаются по типу внешних характеристик. Для комплектования аппаратов, действующих по принципу саморегулирования дуги, при механизированной сварке в углекислом газе и под флюсом применяют однопостовые выпрямители с жесткими или с пологопадающими и пологовозраставшими характеристиками. Эти выпрямители имеют, как правило, трансформатор с нормальным рассеянием. Регулятор выпрямителя применяется для настройки сварочного напряжения. В настоящее время используются следующие способы регулирования сварочного напряжения: витковое (выпрямитель, управляемый трансформатором с секционированными обмотками), магнитное (выпрямитель, управляемый трансформатором с магнитной коммутацией, выпрямитель с дросселем насыщения), фазовое (тиристорный выпрямитель), частотное (инверторный выпрямитель).

Требования к выпрямителям изложены в ГОСТ 13821-77 Е "Выпрямители однопостовые с падавшими внешними характеристиками для дуговой сварки".

Главным достоинством сварочных выпрямителей при сопоставлении с трансформаторами является высокая надежность зажигания и устой­чивость горения дуги постоянного тока. По сравнению с вращающимися источниками (преобразователями и агрегатами) выпрямители обладают следующими преимуществами: более высоким КПД, относительно малым габаритом и массой, отсутствием вращающихся частей, высокой надежностью.

Вентили, используемые в сварочных выпрямителях. В нашей стра­не для этих целей используют только кремниевые силовые вентили: неуправляемые (диоды), не полностью управляемые (тиристоры) и управляемые (транзисторы).

Принцип работы диода рассмотрим на примере простейшей схемы однополупериодного выпрямления (рис.3.2).

а) б) с)

Рис.3.2. Диаграммы изменения тока и напряжения (б); работа диода при прямом (а) и обратном включении в цепи переменного тока

В положительном полупе­риоде синусоидального напряжения питающей сети диод V оказывается включенным в прямом направлении (рис. 3.2, а). Поскольку при этом его сопротивление мало, прямой ток i_пр сравнительно ве­лик (рис. 3.2, б). Практически все напряжение сети (U_Rпр ≈ U~) приложено к нагрузке R_н, а падение напряжения на диоде U_пр не превышает 1….2В. В отрицательном полупериоде (рис.3.2, в) диод включен в обратном направлении, его сопротивление резко возрастает, а ток i_обр снижается почти до нуля. На нагрузку напряжение почти не подается (U_Rобр ≈ 0), поскольку практи­чески все напряжение сети приложено к разрыву цепи, образованному закрытым диодом (U_обр ≈ U~). Таким образом, если пренебречь незначительным обратным током i_обр, то по нагрузке идет прерывистый ток одного направления - выпрямленный ток i_д = i_пр, а его усредненное значение за полный период - I_пр. По осцил­лограммам, изображенным на рис. 3.2, можно получить динамическую вольтамперную характеристику диода (рис.3.3). На прямой ветви характеристики видно, что прямое падение напряжения на вентиле U_пр невелико. Главный параметром, по которому из справочников выбирается диод, является его предельный ток I_пред. Это – максимальное допустимое среднее за период значение длительно протекающего тока синусоидальной формы при частоте 50 Гц и однополупериодном выпрямлении.

Рис. 3.3. Вольтамперная характеристика диода

В других вариантах выпрямления допустимый ток, как правило, меньше (I_доп < I_пред). В сварочных выпрямителях используются диоды с предельным током 200, 320, 400, 500 А. Другой важной характе­ристикой диода является прямое падение напряжения U_пр на вентиле при амплитудном значении предельного тока. Прямое падение ха­рактеризует потерю мощности на нагрев вентилей, от него зависит КПД выпрямителя.

На обратной ветви довольно высокое пробивное напряжение U_проб измеряемое сотнями вольт, при котором происходит не­обратимое разрушение полупроводниковой структуры вентиля. Другой справочный параметр вентиля - повторяющееся напряжение U_повт. Это - наибольшее мгновенное напряжение, прикладываемое к диоду в обратном направлении. Это не только амплитудное значение синусоидального напряжения U_m (см. рис. 3.2, б), но также и часто повторявшиеся броски напряжения при переходных про­цессах. Повторяющееся напряжение должно быть ниже пробивного не менее чем в 2 раза. В сварочных выпрямителях используются вентили 2 ÷ 8 классов (U_проб от 200 до 800 В). Допустимое обратное напряжение вентиля U_доп (его амплитудное значение U_m изображено на рис.3.2) с учетом бросков напряжения при переходных процессах долж­но быть в 1,5 раза ниже повторяющегося U_проб.

При выборе вентилей необходимо учитывать кратковременные, но довольно значительные перегрузки по току, сопровождавшие работу сварочного выпрямителя. При технологических перегрузках, например, из-за короткого замыкания электродом на изделие при зажигании дуги, допускается перегрев кремниевого диода с температуры 140 до 160° С. Из паспортной перегрузочной характеристики диода можно установить, что такая четырех кратная перегрузка может длиться не более 1с. Из этой же характеристики следует, что аварийная восьми кратная перегрузка вызванная, например, коротким замыканием внутри выпрями­теля, допустима при длительности менее 0,03 с, т.е. в течение времени срабатывания быстродействующего автоматического выключателя. Если предельный ток вентиля I_пред ниже необходимого, применяют параллельное соединение двух, трех и более одинаковых вентилей. Последовательное соединение кремниевых вентилей не принято, по­скольку для сварочных выпрямителей удается выбрать вентили с любым достаточно высоким пробивным обратным напряжением U_проб.

Рассмотрим работу тиристора (рис.3.4). Для отпирания тиристора необходимо выполнить два условия. Во-первых, его следует включить в прямом направлении, т.е. потенциал его анода А должен быть выше потенциала катода К.

а) б)

Рис.3.4. Тиристор в цепи переменного тока (а) и диаграмма изменения тока и напряжения (б)

Во-вторых, на его управляющий электрод УЭ необходимо подать положительный относительно катода импульс напряжения. Поэтому в положительном полупериоде тиристор отопрется с задержкой на электрический угол α, соответствующий подаче импульса управления. Следовательно, среднее значение выпрямленного тока I_пр, пропорциональное заштрихованной площади (см. рис3.4), для тиристора меньше, чем для диода, оно снижается при увеличении задержки включения:

α↑ => I_пр ↓

Силовые транзисторы разработаны сравнительно недавно. В сварочных выпрямителях используется схема с общим эмиттером Э (рис.3.5). Транзистор VT при этом работает в качестве ключа. В положительном полупериоде (пока в режиме отсечки до момента α₁ на базу Б не подан ток i_σ) практически отсутствует прямой ток i_пр коллектора К, а следовательно, и ток в нагрузке. При подаче достаточно большого тока базы i_σ транзистор в момент α₁ перейдет сразу в режим насыщения, в котором прямой ток коллектора i_пр резко увеличивается до величины, огра­ниченной только напряжением питавшей сети ~ U и сопротивлением нагрузки R_н. При снятии тока базы в момент α₂ резко снизится и прямой ток. В отрицательном полупериоде ток в нагрузке практически отсутствует. Среднее значение тока I_пр зависит от величин α₁ и α₂ и может регулироваться в широких пределах: α₁↑ => I_пр↓; α₂↑ => I_пр↑. Рис. 3.5 иллюстрирует работу транзистора при выпрямлении тока.

а) б)

Рис.3.5. Транзистор в цепи переменного тока (а) и диаграмма изменения тока и напряжения (б)

Технические характеристики нескольких силовых вентилей, используемых в сварочных выпрямителях:

- кремниевый диод широко применявшейся ранее унифицированной серии В2-200-6-1, 60-1, 70 штыревого исполнения с гибким выводом анода на предельный ток 200 А и обратным пробивным напряжением 600 В с разбросом прямого падения напряжения 1,6...1,7 В;

- кремниевый диод унифицированной серии Д171-400 У2 штыревого исполнения с гибким выводом катода на предельный ток 400 А;

- кремниевый тиристор унифицированной серии ТБ143-320-8 У2, быстродействующий таблеточного исполнения на предельный ток 320 А с обратным пробивным напряжением 800 A;

- кремниевый транзистор ТК 152-100-3 У2 штыревого исполнения на предельный ток коллектора 100 А и максимально допустимое напря­жение цепи "коллектор-база" 300 В.

Схемы выпрямления

Рассмотрим несколько силовых диодных схем, используемых в свароч­ных выпрямителях: однофазную мостовую, шестифазную с выведенным ну­лем, шестифазную с уравнительным дросселем, кольцевую, а также трехфазную мостовую при их работе на активную линейную нагрузку (резистор). Общее правило анализа схем следующее: в любой момент времени открывается тот вентиль, к аноду которого приложен максимальный положительный потенциал или к катоду которого приложен максимальный отрицательный потенциал.

Однофазный мостовой выпрямитель (рис.3.6) работает следующим образом. В первом полупериоде (при положительной полярности левой клеммы вторичной обмотки трансформатора) ток пропускают вентили V₁ и V₂ (путь тока показан пунктирной линией), во втором - вентили V₃ и V₄. В результате ток i_д в нагрузке остается постоянным по направлению (см. рис.3.6, г). Форма кривой выпрямленного напряжения U_в (см. рис. 3.6, в) - пульсирующая от 0 до U_m, т.е. малопригодная для сварки.

Рис.3.6. Однофазная мостовая схема выпрямления: а – принципиальная схема; б – вторичное напряжение на трансформаторе; в – выпрямленное напряжение; г – выпрямленный ток

Шестифазная схема с выведенным нулем (рис.3.7) ранее использо­валась в многопостовых выпрямителях. Как видно, трансформатор имеет две группы вторичных обмоток (А1, B1, C1 и А2, В2, C2), каждая из которых соединена в звезду. Нулевые точки обеих звезд соединены и вы­ведены к нагрузке. В цепи каждой обмотки установлен вентиль. Поскольку катоды всех вентилей соединены и, следовательно, имеют одинаковый потенциал, то в любой момент работает только один вентиль с максимальным положительным потенциалом на аноде. Как следует из рис.3.7, б, с момента Θ₁ работает вентиль V₁, соединенный с обмоткой A1. На рис.3.7, а путь тока в этом интервале времени показан пунктирной линией. Остальные вентили заперты, так как к их катодам через V₁ подан максимальный положительный потенциал. С момента Θ₂ вен­тиль V₁ отключается, а в работу вступает вентиль V₂, соединен­ный с обмоткой С2, и далее - другие вентили по порядку номеров. Выпрямленное напряжение u_в, показанное утолщенной линией на рис.3.7, б, меняется по огибающей фазных напряжений отдельных обмо­ток. Его среднее значение U_в можно вычислить на участке от Θ₁=π/3 до Θ₂=2π/3, где U_в=U_α1

(3.1)

Рис.3.7. Шестифазная нулевая схема выпрямления: а – принципиальная схема; б – вторичные фазные и выпрямленное напряжение; в – выпрямленный ток

Выпрямленное напряжение u_в (рис. 3.7, б) колеблется вблизи средней величины U_в менее значительно, чем в однофазной мостовой схеме, поэтому и выпрямленный ток меняется незначительно и дуга при сварке более устойчива. Частота колебаний выпрямленного напряжения в шесть раз больше исходной, т.е. равна 300 Гц.

Определим величину максимального обратного напряжения на неработающем вентиле. Например, в интервале Θ₁… Θ₂ сопротивление проводящего вентиля V₁ близко к нулю, поэтому к катоду вентиля V₄ приложен максимальный положительный потенциал обмотки A1. В то же время к аноду этого вентиля V₄ приложен максимальный от­рицательный потенциал обмотки А2.. Следовательно, к неработающему вентилю V₄ приложено в обратном направлении напряжение двух обмоток A1 и А2, а его амплитудное значение:

(3.2)

С учетом соотношения (3.I)

(3.3)

Из рис. 3.7,в следует, что каждый вентиль работает 1/6 часть пе­риода, поэтому средний ток вентиля

(3.4)

Небольшая токовая загрузка вентилей дает значительные выгоды.. Недостатком схемы является то, что расчетная мощность трансформатора в шестифазной схеме S_т = 1,55I_дU_в, т.е. почти в полтора раза выше потребляемой мощности. Для устранения вынужденного намагничивания железа трансформатора его первичные обмотки можно сое­динять только треугольником.

Шестифазная схема с уравнительным реактором-дросселем L (рис.3.8) обеспечивает лучшее использование вентилей. Здесь в любой момент па­раллельно работают два вентиля и две обмотки - по одной из каждой трехфазной группы (A1, B1, С1 и А2, В2, С2). Например, с момента Θ₁ в работу вступает вентиль V₁, на аноде которого появился максимальный в первой группе положительный потенциал обмотки А1 (показано пунктирной линией на рис.3.8, а). Но в этот момент продолжает работать и вентиль V₆, на аноде которого остается мак­симальный во второй группе потенциал обмотки B2 (показано тонкой линией). Выпрямленное напряжение равно полу­сумме напряжений работающих фаз. В интервале Θ₁…Θ₂

_, или

_, или

_.

Из уравнения видно, что напряжение дросселя L (показанное на рис.3.8, б штриховкой) добавляется к напряжению фазы А1 и вычитается из напряжения фазы В2. Благодаря этому в цепи вен­тилей V1 и V6 действует одинако­вое напряжение, и следовательно, работа вентиля V6 не препятствует отпиранию V1.

а)

Рис.3.8. Шестифазная схема выпрямления с уравнительным реактором: а – принципиальная схема; б – вторичные фазные и выпрямленное напряжение; в – выпрямленный ток

Таким образом, назначение дросселя заключается в выравнивании напряжения коммутируемых фаз из разных групп обмоток, что приводит к вовлечению в одновременную параллельную работу двух вентилей.

Ток по любому вентилю идет одну треть периода (см. рис.3.8, в), но поскольку по каждому вентилю идет лишь половина выпрямленного тока, то среднее значение тока вентиля так же, как в шестифазной нулевой схеме,I_v=0,17I_д. В отличие от шестифазной нулевой схемы (в сравнении с рис.3.7, в) ток вентиля более равномерно распределен по периоду и, следовательно, его действующее значение меньше, что обеспечивает лучшее ис­пользование вентиля.

Выпрямленное напряжение u_в меняется по огибающей полусумм напряжений коммутирующих фаз (см. рис.3. 8, б), поэтому среднее значение выпрямленного напряжения U_в = 1,17 U₂ несколько ниже, чем в шестифазной нулевой схеме. Максимальные обратные напряжения у них совпадают U_обр ⁼ 2,1U_в. Расчетная мощность трансформатора S_т=1,26U_в и дросселя S_L =0,071I_д U_в, т.е. ниже, чем в шестифазной нулевой схеме.

Из всех рассматриваемых схем шестифазная с уравнительным реактором требует наименее мощных вентилей, она нашла применение в кон­струкции выпрямителей на управляемых вентилях.

Кольцевая схема (рис.3.9) считается также разновидностью шестифазной. Трансформатор имеет две группы вторичных обмоток (Al, B1, C1 и A2, B2, С2), каждая из которых соединена в звезду. С нулевых точек каждой звезды напряжение подается на нагрузку. Блок вентилей как бы образует кольцо, что и объясняет название схемы. В любой момент работают две обмотки и один вентиль. На рис.3.9 показано, например, что ток идет по вентилю V1 через обмотку А1 с наибольшим положительным потенциалом и через обмотку В2 - с наибольшим отрицательным потенциалом. Затем ток пойдет по вентилю V2 через обмотки A1 и С2 и т.д. Следовательно, выпрямленное напряжение меняется по огибающей линейных напряжений, его среднее значение U_в = 2,34U₂. По любому вентилю ток идет 1/6 часть периода, его среднее значение I_u=0,17I_д. Обратное напряжение на вен­тиле U_обр = 2,1U_в. Трансформатор здесь используется эффектней, чем в любой из шестифазных схем, его расчетная мощность S_т=1,26I_дU_в. Кольцевая схема, дающая наибольшую экономию на стоимости трансформатора при относительно дешевом выпрямленном блоке, широко используется в конструкции мощных многопостовых выпрямителей.

Рис. 3.9. Кольцевая схема выпрямления

Трехфазная мостовая схема (рис.3.10) получила наибольшее распространение. В ней вентили V1, V3 и V5, у которых соединены катоды, образуют катодную, а вентили V2, V4 и V6 – анодную группы. Так как катоды вентилей в катодной группе имеют одинаковый потенциал, то здесь в любой момент будет работать вентиль с максимальным положительным потенциалом анода, в момент Θ₀ - это вентиль V6 в фазе С. В анодной группе открыт вентиль с мак­симальным отрицательным потенциалом катода, в момент Θ₀ - это вентиль V6 в фазе В. Путь тока в этот момент показан на рис.3.10, а пунктиром. Все остальные вентили заперты, на анодах потенциал ниже, чем на катодах. С момента Θ₁ в катодной группе вместо вентиля V5 начинает работать вентиль V1, а с момента Θ₂ в анодной группе вместо V6 - вентиль V2 и т.д. Очередность вступления в работу вентилей соответствует их номерам (см. рис.3.10 г).

Рис.3.10. Трехфазная мостовая схема выпрямления: а – принципиальная схема; б – вторичные фазные напряжения; в – вторичные линейные и выпрямленные напряжения; г – выпрямленный ток

Потенциал общих катодов схемы изменяется по верхней огибающей кривых фазных напряжений (u_2c, u_2a…), а потенциал обоих ано­дов - по нижней огибающей (u_2в, u_2с…). Выпрямленное напряже­ние u_в в интервале Θ₀…Θ₁ представляет собой разность напряжений фаз С и В – u_в=u_2c-u_2в=u_cв (заштриховано на рис.3.10, 6 и в), а с момента Θ₁ - разность напряжений фаз А и В – u_в=u_2а-u_2в=u_ав. Следовательно, выпрямленное напряжение u_в меняется по огибающей линейных напряжений u_cв, u_ав (показано толстой линией). Среднее значение выпрямленного напряжения U_в можно вычислить на участке между –π/6 и +π/6 (см. рис.3.10, в).

(3.5)

Выпрямленное напряжение u_в колеблется вблизи средней величины U_в не­значительно, что способствует устойчивому горению дуги.

Определим величину максимального обратного напряжения U_обр на неработающем вентиле. Например, в момент Θ₀ потенциал катода вентиля V3 тот же, что и у открытого вентиля V5, следовательно, совпадает с фазным напряже­нием u_2с. В этот же момент на анод V3 подано отрицательное напряжение u_2в. Следовательно, к закрытому вен­тилю приложено вторичное напряжение u_св=u_2с-u_св, амплитудное значение

, (3.6)

, (3.7)

На рис.3.10, г видно, что каждый вентиль работает 1/3 периода, поэтому средний ток вентиля

(3.8)

выше, чем в шестифазных схемах, но ниже, чем в однофазной мостовой.

Расчетная мощность трансформатора в трехфазной мостовой схеме S_т=1,05I_дU_в. Как видно, она незначительно отличается от мощности потребите­ля S_н=I_дU_в. Это свидетельствует о хорошем использовании трансформатора, к тому же трансформатор имеет наиболее простую конструкцию среди всех рассмотренных многофазных схем выпрямления. Так как затраты на трансформатор всегда преобладают в общей стоимости выпрямителя, то, несмотря на небольшой проигрыш в стоимости выпрямительного блока, трехфазная мостовая схема нашла широкое применение в конструкции серийных выпрямителей на неуправляемых вентилях.

3.3. Выпрямители сварочные параметрические

3.3.1. Выпрямитель с секционированными обмотками

Простейший выпрямитель этого типа предназначен для механизированной сварки в углекислом газе, следовательно, должен иметь жесткую внешнюю характеристику. Он состоит (рис. 3.11, а) из понижающего трехфазного трансформатора Т с нормальным рассеянием, переключателя ступеней S, силового выпрямительного блока V на неуправляемых вентилях и сглаживающего дросселя L. Каждая из трех первичных обмоток трансформатора состоит из секций с выведенными отпайками для регулирования режима. Выпрямительный блок обычно собирается по трехфазной мостовой схеме (рис. 3.11). Линейный дроссель включают для уменьшения разбрызгивания при сварке.

Рис. 3.11. Упрощенная схема выпрямителя, управляемого трансформатором с секционированными обмотками

Напряжение холостого хода выпрямителя е трехфазной мостовой схемой из (3.5):

(3.9)

Выпрямитель с трансформатором с секционированными обмотками имеет жесткую или естественную пологопадающую внешнюю характеристику благодаря малому сопротивлению трансформатора и выпрямительного блока. Характеристика имеет небольшой наклон ρ_u=0…–0,03 В/А.

Выпрямленное напряжение холостого хода и рабочее регулируется изменением числа витков первичных обмоток W₁ с помощью трехполюсных переключателей S (см. рис. 13, а) или трехфазных контакторов К (см. рис. 3.11)

W₁↑=>U₀↓=>U_в↓.

Таких переключателей может быть несколько, тогда общее число ступеней регулирования определяется как произведение числа ступеней отдельных переключателей n=n₁,n₂… Реже применяют секционирование вторичной обмотки.

Рассмотрим сварочные свойства выпрямителя при механизированной сварке в углекислом газе. При низких напряжениях дуги перенос электродного металла происходит с короткими замыканиями. При этом скорость нарастания тока короткого замыкания достигает 750 кА/с, а коэффициент разбрызгивания электродного металла – 20%. Скорость нарастания тока снижают: используя схемы с низкой пульсацией выпрямленного напряжения (трехфазную мостовую или шестифазные), увеличивая крутизну падающей внешней характеристики, путем введения большей индуктивности в цепь выпрямленного тока. Обычно используется дроссель с индуктивностью 0,2...0,5 мГн. Благодаря этим мерам, удается снизить разбрызгивание до 3...10%. Напряжение холостого хода у таких выпрямителей, близкое к рабочему напряжению, невелико. Поэтому начальное зажигание дуги, особен­но при большой скорости подачи проволоки, затруднительно. Время достижения устойчивого режима составляет 0,2...1с.

К недостаткам такого выпрямителя относят отсутствие стабилизации выпрямленного напряжения и перерасход обмоточных материалов, так как на высших ступенях регулирования часть витков первичной обмотки не используется. Главные достоинства - простота и надежность.

Серийно выпускается выпрямитель ВС-300Б. Его силовая схема соответствует схеме на рис. 3.11. Два переключателя в цепи первичных обмоток обеспечивают две ступени регули­рования. Секционирование вторичной обмотки дает две ступени грубого регулирования, кроме того, возможно изменение схемы соединения обмоток в треугольник или звезду. Сглаживающий дроссель имеет две ступени регулирования индуктивности. Выпрямительный блок собран из шести кремниевых диодов В2-200-2. В схеме выпрямления предусмотрен дополнительный диод, при включении которого повышается пульсация напряжения, что может быть использовано для импульсно-дуговой сварки.

Ранее в больших количествах выпускались более простые выпрямители BC-200, ВС-300, BC-500, BC-600

Поиск по сайту: