Razvrstitev in naprava varilnih usmernikov

Varilni usmernik je vir enosmernega varilnega toka. Varilni usmernik vsebuje močnostni transformator, dobavo polprevodniških ventilov in naprave za nadzor varilnega toka.

Razvrstitev varilnih usmernikov, izdelanih glede na drugo od treh glavnih funkcij vira energije (zgorevanje, regulacija, transformacija). Vse varilne usmernike, glede na način prilagajanja varilnega toka, lahko razdelimo na transformatorsko krmiljene, tiristorske in nasičevalne dušilke.

Transformatorsko regulirani usmerniki imajo 3-fazne transformatorje, za razliko od varilnih transformatorjev, ki so enofazni.

Stopenjska regulacija poteka s preklopom zvezda-trikot, kar povzroči 3-kratno spremembo toka. (višji tok pri delta-delta kot zvezda-zvezda.)

Za razliko od varilnih transformatorjev tudi najpreprostejši usmerniki vsebujejo predstikalne naprave in zaščitno opremo za zaščito ventilov pred prevelikim tokom in hlajenjem (rele ventilatorja ali vodno tlačno stikalo).

Da bi to naredili, mora imeti vir napajanja napajalni kontaktor, ročno ga upravljate s tipkama START in STOP. Za usmernik VD-306: zaščita pred elektromagnetnim tokom, ki se sproži, ko je dovoljeni tok presežen za 1,5-krat.

riž. 1. Varilni usmernik VD-306

V vsakem varilnem usmerniku lahko ločimo naslednje elemente: padajoči močnostni transformator in usmernik. Transformatorji, ki se uporabljajo v varilnih usmernikih, se nekoliko razlikujejo od tistih, opisanih tukaj — Razvrstitev in naprava varilnih transformatorjev.

Glavna razlika je v tem, da so varilni usmerniški transformatorji trifazni. To ne zagotavlja samo enakomerne obremenitve faz električnega omrežja, temveč tudi zmanjša valovanje v popravljenem toku.

Pogost element varilnega usmernika je dušilka... Če je nameščena med nosilcem elektrode in usmerniškim blokom (v delu varilnega tokokroga, kjer teče enosmerni tok), potem služi za omejevanje stopnje naraščanja tok kratkega stika, tj. za zmanjšanje brizganja pri varjenju.

Če se dušilka nahaja med močnostnim transformatorjem in usmerniškim blokom (v delu varilnega tokokroga, kjer teče izmenični tok), služi za regulacijo varilnega toka oziroma izhodne napetosti.

Usmerniški bloki so sestavljeni iz močnostne diode. Za razliko od vodnikov električnega toka, ki enako dobro prevajajo tok v obe smeri, diode prepuščajo tok samo v eno smer. Z uporabo diode ni mogoče nadzorovati količine toka.

Poleg diod se uporabljajo varilni usmerniki tiristorji… S tiristorjem lahko nadzorujete tok. Vendar so možnosti nadzora omejene. Tiristorja ni mogoče izklopiti, preden napetost na glavnih elektrodah ne pade na nič. Zato se tiristorji imenujejo "polprevodniki, ki jih ni mogoče popolnoma nadzorovati". Popolnoma nadzorljivi polprevodniki so tranzistorji (triode), vendar je njihova uporaba v varilnih virih omejena.

Polprevodniške elemente je treba zaščititi pred pregrevanjem. Zato so diode in tiristorji nameščeni v radiatorje, ki jih prisilno ohlaja pretok zraka iz ventilatorja.

Pri varjenju verig zahvaljujoč EMF samoindukcije včasih se pojavijo napetostni skoki (sunaki), ki lahko povzročijo, da se polprevodnik obrne. Da bi to preprečili, polprevodniki premostijo R — Z vezjem ... Ko se na sponkah polprevodnika pojavi povečana napetost, se kondenzator napolni in nato izprazni skozi polprevodnik v smeri naprej.

riž. 2. Polprevodniško zaščitno vezje proti induktivni napetosti

V varilnih usmernikih so polprevodniški elementi sestavljeni v obliki različnih vezij. Razdeljen je na 1- in 3-fazno korekcijo.

Enofazna korekcijska vezja Uporabljajo se v krmilnih vezjih, kjer je poraba energije nizka, zato je s pomočjo gladilnih kapacitivnih filtrov mogoče dobiti napetost blizu konstante na izhodu.

Trifazna usmerniška vezja

Varilni usmerniki običajno uporabljajo trifazna usmerniška vezjaki zagotavljajo znatno manjše valovanje popravljenega toka v primerjavi z enofaznimi vezji.

Trifazno Larionovo rektifikacijsko mostno vezje

V trifaznih usmernikih so diodni bloki najpogosteje izvedeni v mostnem vezju. V tem primeru je valovanje popravljene napetosti 300 Hz.

riž. 3. Larionov trifazni mostični usmerniški tokokrog (a), faza in popravljena napetost (b)

Delovanje vezja: Ventili z največjim faznim potencialom so povezani z anodno skupino in obratno s katodno skupino. Ves čas so ventili odprti, povezani s fazami z največjim pozitivnim in največjim negativnim potencialom. Poleg tega vsak ventil ene skupine v eni tretjini obdobja deluje zaporedno z dvema ventiloma druge skupine.

V varilni opremi se ta shema uporablja v skoraj vseh usmernikih za ročno obločno varjenje z nazivnim tokom do 500A.

Obročno trifazno usmerniško vezje

Za njegovo izvedbo mora imeti usmerniški transformator dva enaka niza sekundarnih navitij, povezanih v zvezdo in vklopljenih z zamikom polovice periode omrežne frekvence. V tem primeru je valovanje popravljene napetosti 300 Hz.

riž. 4. Obročno trifazno usmerniško vezje

Delovanje vezja: V tem vezju, ko je ventil vklopljen, se preklopi tudi ena od dveh tuljav v vezju usmernika.Poleg tega vsaka tuljava ene skupine eno tretjino obdobja deluje zaporedno z dvema tuljavama druge skupine.

Glavna pomanjkljivost tega usmerjevalnega vezja je, da zahteva bolj zapleten in dražji transformator, ki je zasnovan ob upoštevanju odstopanja enosmerne komponente toka.

Šestfazno rektifikacijsko vezje z izravnalnim reaktorjem

Za njegovo izvedbo mora imeti usmerniški transformator tudi dve enaki skupini sekundarnih navitij, povezanih v zvezdo in vklopljenih z zamikom polovice periode omrežne frekvence. Poleg tega je za zagotovitev vzporednega delovanja dveh faz hkrati na obremenitvi potreben izravnalni reaktor - simetrična dušilka.

Šestfazno usmerniško vezje z udarnim reaktorjem

Delovanje vezja: Za vsako zvezdo so vklopljeni ventili z najvišjim pozitivnim faznim potencialom, podobno kot trifazno nevtralno vezje. Brez izravnalnega reaktorja se doseže šestfazno usklajevanje z delovanjem vsake faze in 1/6 periodnega ventila.

riž. 5. Šestfazno rektifikacijsko vezje z izravnalnim reaktorjem

Takšna shema se uporablja v močnostnih usmernikih (1000 A in več), predvsem za nizkonapetostno napajanje.

Glavna pomanjkljivost tega usmerjevalnega vezja je, da zahteva bolj zapleten in drag transformator, ki je zasnovan ob upoštevanju odstopanja enosmerne komponente toka, pa tudi dodatno dušilko.

Varilni usmerniki s transformatorsko regulacijo

Padežno karakteristiko varilnih usmernikov dosežemo na različne načine, najenostavnejši pa je ta, da je varilni usmernik opremljen z močnostnim transformatorjem padajoče karakteristike.Po tem principu je zasnovan varilni usmernik VD-306.

riž. 6. Varilni usmernik, ki ga krmili transformator s povečano disperzijo: a, b - električni tokokrogi, c, d - konstrukcija transformatorja.

Vključuje močnostni transformator s premičnimi navitji ali shunt, usmernik in zagonsko zaščito. Groba regulacija toka se izvede s hkratnim preklopom primarnega in sekundarnega navitja iz "zvezde" (λ / λ) v "delta" vezje (∆ / ∆). V prvem primeru je nastavljena stopnja majhnih tokov, v drugem pa velikih. Znotraj vsake stopnje se izvede gladka nastavitev toka s spreminjanjem razdalje med primarnim in sekundarnim navitjem.

Usmerniški blok je sestavljen na silicijevih diodah, ki so prisilno hlajene z ventilatorjem. Usmernik se vklopi in izklopi. magnetni zaganjalnik.

Zaščitna oprema ne dovoljuje vklopa usmernika, če zračni tok ni doveden do diod, pa tudi, če ena od diod ne deluje ali pride do prekinitve omrežne napetosti do škatle. Opisana oprema za zaščito pred zagonom je tradicionalna za varilne usmernike.

Varilni usmerniki obravnavane vrste so enostavni za izdelavo in upravljanje. Njihove pomanjkljivosti so pomanjkanje stabilizacije načina ob spremembi omrežne napetosti in nezmožnost daljinskega upravljanja.

riž. 7. Električni shematski diagram varilnega usmernika VD-306

riž. 8. Električni shematski diagram varilnega usmernika VD-313

Varilni usmerniki s tiristorskim krmiljenjem

Tiristorski usmerniki poleg transformatorja in ventilskega bloka vsebujejo filtrsko dušilko v napajalnem krogu ter senzorje in elektronske bloke v krmilnem sistemu.

riž. 9. Sheme tiristorskih varilnih usmernikov: a - s trifaznim mostom, b - s šestfaznim z izenačevalno dušilko, c - z obročnim usmerniškim vezjem

Varilni usmerniki nastavljivi z nasičeno dušilko

Nasičene dušilke se uporabljajo tudi za pridobitev padajočih karakteristik v varilnih usmernikih. Med močnostni transformator in usmerniško enoto je nameščena induktivna reaktančna dušilka. Močnostni transformator v usmerniku ima togo zunanjo karakteristiko. Padajočo karakteristiko usmernika zagotavlja induktivni upor induktorja.

Večpostajni varilni usmerniki

Varilni usmerniki s togimi zunanjimi karakteristikami se uporabljajo za varjenje na več postajah - polavtomatsko in ročno. V prvem primeru zagotavljajo možnost prilagajanja izhodne napetosti, v drugem pa ne. Tako je večpostajni varilni usmernik najpreprostejši v zasnovi.