Klasyfikacja i urządzenie prostowników spawalniczych
Prostownik spawalniczy jest źródłem stałego prądu spawania. Prostownik spawalniczy zawiera transformator, zasilać zawory półprzewodnikowe i urządzenie sterujące prądem spawania.
Klasyfikacja prostowników spawalniczych wykonanych według drugiej z trzech głównych funkcji źródła prądu (spalanie, regulacja, transformacja). Wszystkie prostowniki spawalnicze ze względu na sposób regulacji prądu spawania można podzielić na dławiki sterowane transformatorowo, tyrystorowe i nasycające.
Prostowniki regulowane transformatorowo mają transformatory trójfazowe, w przeciwieństwie do transformatorów spawalniczych, które są jednofazowe.
Regulacja skokowa odbywa się poprzez przełączanie gwiazda-trójkąt, co powoduje 3-krotną zmianę prądu. (wyższy prąd z delta-trójkąt niż gwiazda-gwiazda.)
W przeciwieństwie do transformatorów spawalniczych, nawet najprostsze prostowniki zawierają stateczniki i urządzenia zabezpieczające zawory przed przetężeniem i zakłóceniami chłodzenia (przekaźnik wentylatora lub wyłącznik ciśnieniowy wody).
W tym celu źródło prądu musi posiadać stycznik mocy, jest on sterowany ręcznie przyciskami START i STOP. Dla prostownika VD-306: zabezpieczenie przed prądem elektromagnetycznym wyzwalane przy 1,5-krotnym przekroczeniu dopuszczalnego prądu.
Ryż. 1. Prostownik spawalniczy VD-306
W każdym prostowniku spawalniczym można wyróżnić następujące elementy: transformator obniżający napięcie i prostownik. Transformatory stosowane w prostownikach spawalniczych różnią się nieco od opisanych tutaj — Klasyfikacja i urządzenie transformatorów spawalniczych.
Główna różnica polega na tym, że transformatory prostownika spawalniczego są trójfazowe. Zapewnia to nie tylko równomierne obciążenie faz sieci elektroenergetycznej, ale także zmniejsza tętnienia w wyprostowanym prądzie.
Elementem wspólnym prostownika spawalniczego jest dławik... Jeżeli znajduje się pomiędzy uchwytem elektrody a blokiem prostownika (w części obwodu spawania, w której płynie prąd stały), to służy do ograniczenia szybkości narastania prąd zwarciowy, tj. w celu zmniejszenia odprysków spawalniczych.
Jeżeli dławik znajduje się pomiędzy transformatorem mocy a blokiem prostownika (w odcinku obwodu spawania, w którym płynie prąd przemienny), służy do regulacji prądu spawania lub napięcia wyjściowego.
Bloki prostownika są montowane z diody mocy. W przeciwieństwie do przewodników prądu elektrycznego, które przewodzą prąd równie dobrze w obu kierunkach, diody przepuszczają prąd tylko w jednym kierunku. Nie da się kontrolować ilości prądu za pomocą diody.
Oprócz diod stosowane są prostowniki spawalnicze tyrystory… Za pomocą tyrystora można sterować prądem. Możliwości sterowania są jednak ograniczone. Tyrystora nie można wyłączyć, zanim napięcie na głównych elektrodach nie spadnie do zera. Dlatego tyrystory nazywane są „półprzewodnikami nie do końca sterowalnymi”. W pełni sterowalnymi półprzewodnikami są tranzystory (triody), ale ich zastosowanie w źródłach spawalniczych jest ograniczone.
Elementy półprzewodnikowe należy chronić przed przegrzaniem. Dlatego diody i tyrystory są umieszczane w grzejnikach, które są wymuszane przez strumień powietrza z wentylatora.
W łańcuchach spawalniczych dzięki EMF samoindukcji czasami występują skoki napięcia (przepięcia), które mogą spowodować odwrócenie przebicia półprzewodnika. Aby temu zapobiec, mostek półprzewodnikowy R — Z obwodem... Gdy na zaciskach półprzewodnika pojawi się podwyższone napięcie, kondensator jest ładowany, a następnie rozładowywany przez półprzewodnik w kierunku do przodu.
Ryż. 2. Półprzewodnikowy obwód zabezpieczający przed napięciem indukcyjnym
W prostownikach spawalniczych elementy półprzewodnikowe są montowane w postaci różnych obwodów. Dzieli się na korekcję 1- i 3-fazową.
Obwody korekcji jednofazowej Stosowane są w obwodach sterujących, w których pobór mocy jest niski, dlatego za pomocą wygładzających filtrów pojemnościowych można uzyskać na wyjściu napięcie zbliżone do stałego.
Obwody prostownika trójfazowego
Zwykle stosuje się prostowniki spawalnicze obwody prostownika trójfazowegoktóre zapewniają znacznie mniejsze tętnienia prądu wyprostowanego w porównaniu do obwodów jednofazowych.
Trójfazowy obwód mostka prostowniczego Larionova
W prostownikach trójfazowych bloki diodowe są najczęściej realizowane w obwodzie mostkowym. W tym przypadku wyprostowane tętnienie napięcia wynosi 300 Hz.
Ryż. 3. Trójfazowy obwód prostownika mostkowego Larionova (a), faza i napięcie wyprostowane (b)
Działanie obwodu: Zawory o najwyższym potencjale fazowym są podłączone do grupy anod i odwrotnie do grupy katod. Przez cały czas zawory są otwarte, podłączone do faz o największym potencjale dodatnim i największym ujemnym. Ponadto każdy zawór z jednej grupy przez jedną trzecią okresu pracuje szeregowo z dwoma zaworami z innej grupy.
W sprzęcie spawalniczym schemat ten jest stosowany w prawie wszystkich prostownikach do ręcznego spawania łukowego o prądzie znamionowym do 500 A.
Obwód trójfazowego prostownika pierścieniowego
Do jego realizacji transformator prostownikowy musi mieć dwa identyczne zestawy uzwojeń wtórnych połączonych w gwiazdę i włączonych z przesunięciem równym połowie okresu częstotliwości sieci. W tym przypadku wyprostowane tętnienie napięcia wynosi 300 Hz.
Ryż. 4. Pierścień obwodu trójfazowego prostownika
Działanie obwodu: W tym obwodzie, gdy zawór jest włączony, jedna z dwóch cewek w obwodzie prostownika jest również przełączana.Ponadto każda cewka jednej grupy przez jedną trzecią okresu pracuje szeregowo z dwiema cewkami innej grupy.
Główną wadą tego obwodu prostowniczego jest to, że wymaga on bardziej złożonego i droższego transformatora, który jest zaprojektowany z uwzględnieniem odchylenia składowej stałej prądu.
Sześciofazowy obwód prostowniczy z dławikiem wyrównawczym
Do jego realizacji transformator prostownikowy musi mieć również dwie identyczne grupy uzwojeń wtórnych połączone w gwiazdę i załączone z przesunięciem równym połowie okresu częstotliwości sieci. Ponadto, aby zapewnić równoległą pracę dwóch faz jednocześnie na obciążeniu, wymagany jest dławik wyrównawczy - dławik symetryczny.
Sześciofazowy obwód prostownika z dławikiem udarowym
Działanie obwodu: Dla każdej gwiazdy włączane są zawory o najwyższym potencjale fazy dodatniej, podobnie jak w trójfazowym obwodzie neutralnym. Bez dławika wyrównawczego uzyskuje się prostowanie sześciofazowe z działaniem każdej fazy i zaworem 1/6 okresu.
Ryż. 5. Sześciofazowy obwód prostowniczy z dławikiem wyrównawczym
Taki schemat jest stosowany w prostownikach dużej mocy (1000 A i więcej), głównie do zasilania niskiego napięcia.
Główną wadą tego obwodu prostowniczego jest to, że wymaga on bardziej złożonego i droższego transformatora, który jest zaprojektowany z uwzględnieniem odchylenia składowej stałej prądu, a także dodatkowego dławika.
Prostowniki spawalnicze z regulacją transformatorową
Charakterystykę opadania prostowników spawalniczych uzyskuje się na różne sposoby, najprostszym jest wyposażenie prostownika spawalniczego w transformator mocy o opadającej charakterystyce.Prostownik spawalniczy VD-306 został zaprojektowany zgodnie z tą zasadą.
Ryż. 6. Prostownik spawalniczy sterowany transformatorem o zwiększonej dyspersji: a, b — obwody elektryczne, c, d — budowa transformatora.
Zawiera transformator mocy z ruchomymi uzwojeniami lub bocznikiem, prostownik i zabezpieczenie rozruchowe. Zgrubna regulacja prądu odbywa się poprzez jednoczesne przełączanie uzwojenia pierwotnego i wtórnego z „gwiazdy” (λ / λ) do obwodu „trójkąt” (∆ / ∆). W pierwszym przypadku ustawia się etap małych prądów, aw drugim - dużych. W każdym stopniu odbywa się płynna regulacja prądu poprzez zmianę odległości między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym.
Blok prostownika zmontowany jest na krzemowych diodach, które chłodzone są wymuszonym wentylatorem. Prostownik włącza się i wyłącza. rozrusznik magnetyczny.
Zabezpieczenia nie pozwalają na włączenie prostownika w przypadku braku doprowadzenia powietrza do diod, a także w przypadku awarii jednej z diod lub przerwy w zasilaniu skrzynki. Opisane urządzenia zabezpieczające przed rozruchem są tradycyjne dla prostowników spawalniczych.
Prostowniki spawalnicze rozważanego typu są łatwe w produkcji i obsłudze. Ich wadą jest brak stabilizacji trybu przy zmianie napięcia sieciowego oraz brak możliwości zdalnego sterowania.
Ryż. 7. Schemat elektryczny prostownika spawalniczego VD-306
Ryż. 8. Schemat elektryczny prostownika spawalniczego VD-313
Prostowniki spawalnicze ze sterowaniem tyrystorowym
Prostowniki tyrystorowe oprócz transformatora i bloku zaworowego zawierają dławik filtrujący w obwodzie zasilającym oraz czujniki i bloki elektroniczne w układzie sterowania.
Ryż. 9. Schematy tyrystorowych prostowników spawalniczych: a — z mostkiem trójfazowym, b — z sześciofazowym dławikiem wyrównawczym, c — z obwodem prostownika pierścieniowego
Prostowniki spawalnicze regulowane dławikiem nasycenia
Dławiki nasycone są również wykorzystywane do uzyskiwania charakterystyk opadających w prostownikach spawalniczych. Pomiędzy transformatorem mocy a zespołem prostownika umieszczony jest indukcyjny dławik reaktancyjny. Transformator mocy w prostowniku ma sztywną charakterystykę zewnętrzną. Opadająca charakterystyka prostownika jest zapewniona przez rezystancję indukcyjną cewki indukcyjnej.
Wielostanowiskowe prostowniki spawalnicze
Prostowniki spawalnicze o sztywnej charakterystyce zewnętrznej służą do spawania wielostanowiskowego - półautomatycznego i ręcznego. W pierwszym przypadku zapewniają możliwość regulacji napięcia wyjściowego, aw drugim - nie. Tak więc wielostanowiskowy prostownik spawalniczy jest najprostszy w konstrukcji.