Выпрямитель с подвижными обмотками

Выпрямитель этого типа (рис.3.12) используется в основном при ручной дуговой сварке и имеет падающую характеристику. В его состав входит трехфазный понижавший трансформатор Т и выпрямительный блок V, собранный по трехфазной мостовой схеме. У трансформатора три подвижные обмотки I, обычно первичные, установлены в обойме и перемещаются по вертикали. Три неподвижные вторичные обмотки 2 жестко закреплены на магнитопроводе 3.

Рис.3.12. Выпрямитель, управляемый трансформатором с увеличенным рассеянием: а – упрощенная схема при соединении обмоток в звезду; б - при соединении в треугольник; в - трансформатор с подвижными обмотками; г – трансформатор с магнитным шунтом

Благодаря большому рассеянию между первичными и вторичными обмотками трансформатор имеет увеличенное магнитное рассеяние, что и обеспечивает получение крутопадающей внешней характеристики выпрямителя. Регулируемым параметром является величина сварочного тока. Его регулирование осуществляется изменением индуктивного сопротивления фазы трансформатора X перемещением подвижных обмоток. При увеличении расстояния L между обмотками увеличиваются рассеяние и сопротивление X, поэтому ток уменьшается:

e↑=> x↑=> U_B↓=> I_д↓

Кратность такого регулирования I_{д max}/I_{д min} достигает 3...3,5. Для получения большей кратности приходится значительно увеличивать ход подвижных обмоток, что приводит к увеличению высоты Н и перерасходу железа трансформатора.

Поэтому плавное регулирование дополняется ступенчатым за счет переключения обмоток со схемы λ / λ на схему Δ /Δ с помощью переключателей 4 и 5. Для получения диапазона малых токов переключатели становятся в положение 1, при котором как первичные, так и вторичные обмотки соединены в звезду (см. рис.3.12, а). Диапазон больших токов получается при установке переключателей в положение 2, обеспечивающее соединение обмоток в треугольник (см. рис.3.12, б). Заметим, что при обеих схемах напряжение холостого хода выпрямите­ля U₀ одинаково. Действительно, вторичное линейное напряжение трансформатора для схемы λ / λ.

, (3.12)

а для схемы Δ /Δ:

. (3.13)

Следовательно, при переходе от схемы λ / λ к схеме Δ /Δ пере­менное напряжение, подаваемое на выпрямительный блок, не меняется , а поэтому не меняется и выпрямленное напряжение холостого хода, значение которого описано уравнением (3.9). В то же время следует отметить, что величина выпрямленного тока и общее сопротивление выпрямителя при переходе от схемы λ / λ к схеме Δ /Δ меняются. Это можно показать на примере короткого замы­кания вторичных обмоток трансформатора. При соединении λ / λ (см. рис.3.12, а) с учетом (3.12).

, (3.14)

при соединении Δ /Δ (см. рис.3.12, б) с учетом (3,13)

(3.15)

Как видно, отношение , а поэтому и сварочный ток при переходе к схеме Δ /Δ увеличивается приблизительно в 3 раза.

Регулирование тока выпрямителя выполняется перемещением подвижных обмоток трансформатора, а также переключением обмоток со схемы λ / λ на схему Δ /Δ.

Общая кратность плавного и ступенчатого регулирования достига­ет 10. Поэтому другие способы регулирования секционирование обмо­ток, переключение на схемы λ / Δ и Δ / λ, не используются как менее эффективные.

Для выпрямителей, регулируемых трансформаторами с подвижными обмотками, опишем сварочные свойства. Зажигание дуги при сравнительно высоком напряжении холостого хода 50...80В происходит, как правило, с первой попытки. Устойчивость горения дуги высокая. Поскольку пульсация выпрямленного тока не превышает 20…25%, то разрывная длина дуги, например при сварке электродами УОНИ 13/45, достигает 10...15 мм. Благодаря наличию крутопадающей характеристики ток при колебаниях дуги достаточно стабилен. Однако при колебаниях напряжения сети в пределах ±10% сила тока меняется до ±20%. При значительной индуктивности трансформатора пиковый ток короткого замыкания при крупнопанельном переносе превышает сварочный ток не более чем на 50...70%, поэтому коэффициент разбрызгивания невелик - 1,5...3,5%.

Некоторое применение находят также выпрямители с трансформатором, регулируемым магнитным шунтом 6 (см. рис. 3.12,г). Другие схемы выпрямления, кроме трехфазной мостовой, используются редко.

Важным достоинством выпрямителей с трехфазной мостовой схемой выпрямления и трансформатором, имевшим подвижные обмотки, являются простота, дешевизна и высокие сварочные свойства. Основные их недостатки – зависимость режима от колебаний напряжения сети и сложность дистанционного управления.

Рассмотрим работу выпрямителя ВД-306 по принципиальной электри­ческой схеме (рис. 3.13). Для пуска выпрямителя предусмотрена пусковая кнопка S1, при нажатии на нее срабатывает контактор К2, силовые контакты которого подают напряжение на двигатель вентилятора М и силовой трансформатор Т1. При правильном направлении потока воздуха ветровое реле S3 срабатывает и блокирует кнопку S1. Для выключения выпрямителя предусмотрена кнопка S2. Первичные обмотки подвижные. Перемещение их осуществляется с помощью ходового винта. Это обеспечивает плавную регулировку режимов сварки. Ступенчатое регу­лирование осуществляется соединением первичной и вторичной обмоток по схеме: "треугольник - треугольник" или "звезда - звезда" c помощью переключателя S4.

Рис.3.13. Выпрямитель ВД-306:

а – принципиальная схема; б - внешние характеристики

Выпрямительный блок V1 – V6 собран по трехфазной мостовой схеме. Выпрямитель имеет защиту, отключающую его от сети при пробое одного из вентилей или замыкании вторичной обмотки на корпус. В состав защиты входят магнитный усилитель L₁, L₂, вспомогательный трансформатор Т2 и реле K1. Магнитный усилитель имеет два тороидальных сердечника с двумя рабочими обмотками, включенными в цепь реле K1, обмотками управления являются фазные провода выпрямителя, пропущенные через окна сердечников. При пробое одного из вентилей, например V1 (см. рис. 3.13,а), происходит короткое замыкание внутри выпрямителя, например по цепи, показанной тонкой линией (см. рис. 3.13,б), в результате чего может выйти из строя и второй вентиль, работавший в паре с пробитым. При этом в фазных проводах в окне сердечника появляется постоянная составляющая тока. В результате этого насыщается сердечник усилителя, уменьшается индуктивное сопротивление его обмотки переменного тока, что приводит к увеличению в ней тока и срабатыванию реле K1, отключавшего с помощью контактора К2 выпрямитель от сети.

Такую же конструкцию имеют серийно выпускаемые выпрямители ВД-201 и ВД-401 (см. приложение, табл. 1).

Поиск по сайту: