Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители являются устройствами для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока для получения сварочной дуги.

Сварка на постоянном токе имеет преимущества по сравнению со сваркой на переменном токе: повышается стабильность горения дуги из-за отсутствия нулевых значений сварочного тока, увеличивается глубина проплавления свариваемого металла, снижается разбрызгивание металла, повышается прочность металла шва и снижается количество дефектов шва. Поэтому сварку ответственных соединений лучше выполнять на постоянном токе.

Некоторые металлы свариваются на постоянном токе, например, высоколегированные и теплоустойчивые стали, чугуны, титан, сплавы на основе меди и никеля.

Элементами сварочного выпрямителя являются силовой трансформатор, выпрямительный блок на полупроводниковых приборах, устройства пуска, регулирования, защиты, измерения, охлаждения.

В сварочных выпрямителях желательно применение трехфазного тока, при котором меньше пульсации выпрямленного напряжения.

Силовые трансформаторы для питания выпрямительного блока по принципу действия и устройству сходны с трансформаторами для сварки на переменном токе. Для выпрямления тока используются неуправляемые полупроводниковые вентили-диоды или управляемые полупроводниковые вентили-тиристоры.

Важными элементами сварочного выпрямителя являются радиаторы охлаждения вентилей, вентилятор, включающийся перед пуском выпрямителя, элементы защиты от токовых перегрузок и перегрева.

Регулирование сварочного тока в выпрямителях осуществляется электромеханическим или электрическим методами. При электромеханическом регулировании изменение тока происходит до выпрямительного блока, и на выпрямляющие вентили поступает переменный ток, имеющий заданные параметры. При этом применяются трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием или с управляемым магнитным шунтом.

Одним из способов электромеханического регулирования тока сварки является применение выпрямителей с трансформаторами, имеющими секционированные обмотки высшего напряжения которые могут включаться последовательно переключателем. При этом происходит ступенчатое изменение тока во вторичной цепи силового трансформатора. Такие выпрямители просты в изготовлении и надежны в эксплуатации, их применение целесообразно для полуавтоматической сварки в среде защитных газов, так как они имеют жесткую внешнюю характеристику.

Ступенчатое изменение силы сварочного тока может производиться с применением вольтодобавочных трансформаторов, обмотки которых включаются согласно или встречно со вторичными обмоткам силового трансформатора. Плавное изменение тока в пределах каждой ступени производится изменением напряжения в первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора.

Электрические схемы регулирования сварочного тока в сварочных выпрямителях применяются в выпрямительных блоках или после них.

Распространенной схемой регулирования сварочного тока является схема с применением тиристоров. При этом регулирование сварочного тока производится изменением времени открытия тиристоров в течение полупериода напряжения, получаемого от трансформатора. Это время открытия тиристоров изменяется системой импульсно-фазового управления (СИФУ) и называется углом регулирования. Получается плавная регулировка тока сварки, которую можно осуществлять и дистанционно, и получается дуга с высокой стабильностью работы.

На рис. 3.16. приведена электрическая схема, показывающая принцип действия сварочного трехфазного выпрямителя, которая является упрощенной. На схеме показаны только сварочный трансформатор и блок полупроводниковых диодов со сварочной дутой.

Рис. 3.16. Упрощенная принципиальная схема сварочного выпрямителя:
Т— трансформатор понижающий; VD1-VD6 — блок выпрямительных вентилей;
I_в — ток вентиля; I_d — выпрямленный ток

Рис. 3.17. Принципиальная электрическая схема сварочного выпрямителя:
КМ - магнитный пускатель включения выпрямителя; Т1 - трансформатор понижающий; Т2 - трансформатор в цепи управления; А - магнитный усилитель; К1 - реле защиты от аварийных режимов; К2 - реле контроля работы вентилятора; М - электродвигатель;
S - переключатель обмоток трансформатора на схемы "звезда - звезда" или "треугольник - треугольник"

На рис. 3.17 приведена принципиальная электрическая схема сварочного выпрямителя ВД-306. Силовой трансформатор Т1 включается магнитным пускателем КМ. От трансформатора получает питание блок выпрямительных вентилей VD1-VD6. Также получает питание двигатель вентилятора через автоматический выключатель QF и системы защиты.

Переключение диапазонов изменения сварочного тока осуществляется переключением первичных и вторичных обмоток трансформатора Т1 в «треугольник—треугольник» (диапазон больших токов) или в «звезду—звезду» (диапазон малых токов). Такое переключение диапазонов обеспечивает изменение величины сварочного тока в три раза без дополнительного расхода активных материалов.

Плавное регулирование тока внутри диапазона производится за счет изменения расстояния между катушками первичного и вторичного напряжений трансформатора Т1. Выпрямительный блок состоит из шести кремниевых вентилей VD1-VD6, соединенных по трехфазной мостовой схеме выпрямления.

Вентиляция выпрямителя — воздушная принудительная, работа которой контролируется ветровым реле К2. При отсутствии вентиляции контакт К2 ветрового реле размыкается и пускатель КМ отключает выпрямитель от сети, так как контакт реле К2 включен в цепь управления магнитного пускателя КМ.

Выпрямитель имеет также защиту, отключающую его от сети при выходе из строя одного из вентилей выпрямительного блока или при пробое на корпус вторичной обмотки трансформатора. Защита состоит из магнитного усилителя А, трансформатора Т2 и реле К1. В нормальном состоянии переменный ток, текущий по фазным проводам, проходящим через окно магнитопровода магнитного усилителя, не насыщает магнитопровод, и все напряжение падает на обмотках усилителя. При аварийных режимах в фазных проводах появляется постоянная составляющая токов, магнитопровод магнитного усилителя насыщается, в цепи реле К1 появляется ток и оно срабатывает, размыкая цепь управления магнитного пускателя КМ, который отключает выпрямитель от сети.

Сварочные агрегаты переменного тока.

Технико-экономическое сопоставление электричес­кой сварки на постоянном и переменном токе говорит о том, что в тех случаях, когда сварка на переменном токе обеспечивает необходимое качество соединения, она обладает существенным преимуществом перед свар­кой на постоянном токе. Основными причинами этого являются:

1. Меньшая стоимость источника сварочного тока, питаемого непосредственно от сети переменного тока, и соответственно меньшие амортизационные затраты на единицу свариваемой продукции.

2. Простота устройства и высокая степень надежно­сти работы сварочного оборудования переменного тока обусловливают меньшие эксплуатационные расходы на его обслуживание и ремонт.

3. Меньший расход электроэнергии на единицу сва­риваемой продукции.

Источниками питания при дуговой сварке на пере­менном токе являются специальные сварочные транс­форматоры.