1. Принцип работы и принцип действия сварочного выпрямителя
Назначение сварочного выпрямителя состоит в преобразовании переменного тока сети (однофазной или трехфазной) с частотой 50Гц и напряжением 220/380в на постоянный ток, питающий сварочную дугу между электродом и свариваемой деталью.
Принцип действия сварочного выпрямителя любого типа, а существует много различных схем, как преобразования, так и управления процессом преобразования тока. Принцип работы сварочного выпрямителя можно разделить на три части: сварка выпрямитель ток напряжение
- понижение напряжения сети до напряжения холостого тока сварки;
- преобразование переменного тока в постоянный;
- регулировка сварочного тока, для создания управляемого процесса.
Понижение напряжения сети до напряжения холостого происходит в силовом трансформаторе низкочастотных устройств или в импульсном высокочастотном трансформаторе у выпрямителей с двойным преобразованием тока (инверторный тип выпрямителей).
Силовые трансформаторы рассчитываются исходя из заданных параметров мощности (тока сварки), необходимого времени непрерывной работы и формы магнитопровода (стержневой, тороидальный и др.).
Принцип действия сварочного выпрямителя инверторного типа отличается от обычного предварительным преобразованием частоты тока сети от 50Гц до 40-100кГц. Дальнейшее преобразование напряжения не требует массивного силового прибора. Высокочастотный трансформатор импульсного типа имеет минимальные габариты, и выпрямитель-инвертор получает значительные преимущества в габаритах и весе.
Для преобразование переменного тока в постоянный используются выпрямители на диодных схемах. На выходе выпрямителя получается напряжение холостого тока. Оно обычно выше напряжения дуги. Падающая вольтамперная характеристика понижает напряжение при возрастании тока сварки. Это способствует переносу металла электрода на соединяемые детали. Для сглаживания пульсаций используются емкостные фильтры.
Процесс регулировки сварочного тока, для создания управляемого процесса сварки позволяет производить сварочные работы при необходимой величине тока. Подобная регулировка позволяет варить металлические детали разной толщины или с разной скоростью сварки без прожогов металла свариваемых деталей. Высокий ток требует сварки с большей скоростью. Принцип работы сварочного выпрямителя, помимо создания нужного напряжения, основан на возможности плавного регулирования тока сварки с помощью активного переменного сопротивления (обычного реостата).
Многопостовые сварочные выпрямители
... напряжении выпрямителя, так как это вызывает изменение напряжения на шинопроводе, а следовательно, отражается на работе постов. Для устойчивого горения дуги любого поста при ручной дуговой сварке необходимо, чтобы напряжение ... дуговой сварки. Рис. 1. Функциональная блок-схема питания сварочных постов от выпрямителя через шинопровод: V выпрямитель; ШП шинопровод; СП сварочный пост; РТП регулятор тока ...
Сварочный выпрямитель — это аппарат, преобразующий переменный ток сети в постоянный ток для сварки. Сварочный выпрямитель для дуговой сварки, как правило, состоит из силового трансформатора, выпрямительного блока, пускорегулирующей, измерительной и защитной аппаратуры.
Силовой трансформатор преобразует энергию силовой сети в энергию, необходимую для сварки, а также согласует значения напряжений сети с выходным напряжением. В однопостовых выпрямителях используют преимущественно трехфазные трансформаторы, поскольку однофазные одно- и двухполупериодные схемы выпрямления приводят к существенным пульсациям выходного напряжения, которые ухудшают качество сварных соединений.
Регуляторы тока (или регуляторы напряжения) используются для формирования жесткой или падающей внешней характеристики. Они позволяют установить режим сварки и соответствующее значение сварочного тока.
Выпрямительный блок в основном собирают по трехфазной мостовой схеме, реже — по однофазной мостовой двухполупериодного выпрямления. При трехфазной мостовой схеме обеспечивается более равномерная загрузка трехфазной силовой сети и достигаются высокие технико-экономические показатели. В качестве полупроводников применяются селеновые или кремниевые вентили.
2. Виды сварочных выпрямителей
В зависимости от конструкции силовой части сварочные выпрямители подразделяют на следующие виды:
- регулируемые трансформатором;
- с дросселем насыщения;
- тиристорные;
- с транзисторным регулятором;
- инверторные.
Сварочные выпрямители также классифицируют по типу формируемых вольт-амперных характеристик.
При механизированной сварке под флюсом или в защитном газе в сварочных аппаратах с саморегулированием дуги используют однопостовые выпрямители с жесткими внешними характеристиками. Обычно в таких выпрямителях применяется трансформатор с нормальным магнитным рассеянием. Возможные способы регулирования сварочного напряжения:
- витковое регулирование — в сварочном выпрямителе с трансформатором с секционированными обмотками;
- магнитное регулирование — в выпрямителе с трансформатором с магнитной коммутацией или дросселем насыщения;
- фазовое регулирование — в тиристорном выпрямителе;
- импульсное регулирование — широтное, частотное и амплитудное регулирование в выпрямителе с транзисторным регулятором и инверторном выпрямителе.
Наиболее известные выпрямители с жесткими (естественно пологопадающими) внешними характеристиками для механизированной дуговой сварки:
- серий ВС (ВС-200, ВС-300, ВС-400, ВС-500, ВС-600, ВС-632), ВДГ (ВДГ-301, ВДГ-302, ВДГ-303, ВДГ-603) и ВСЖ (ВСЖ-303);
- а также сварочные выпрямители ВС-1000 и ВС-1000-2 для механизированной сварки в аргоне, гелии, углекислом газе, под флюсом.
При ручной дуговой сварке применяют выпрямители с падающими внешними характеристиками. В конструкциях российских аппаратов используют следующие способы формирования характеристик:
- повышение сопротивления трансформатора — в сварочном выпрямителе с трансформатором с подвижными обмотками, с магнитным шунтом либо с разнесенными обмотками;
- применение обратной связи по току — в тиристорном, транзисторном или инверторном выпрямителях.
Наиболее распространенные выпрямители для ручной дуговой сварки: серии ВД (ВД-101, ВД-102, ВД-201, ВД-301, ВД-302, ВД-303, ВД-306, ВД-401), типов ВСС-120-4, ВСС-300-3, а также аппараты ВД-502 и ВКС-500, предназначенные для автоматической сварки под флюсом.
Регулирование напряжения трансформатора
... переключения никогда не разрывают электрический ток и могут находиться в масле самого трансформатора. 3.2. Автоматическое регулирование напряжения Переключатель числа витков устанавливается для того, чтобы обеспечивать изменение ... и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.: ил. ББК 31.277.1 Р63 Данный реферат составлен на основе .
Весьма популярны и универсальные сварочные выпрямители, формирующие как падающие, так и жесткие характеристики. Наиболее известные типы:
- серии ВСК (ВСК-150, ВСК-300, ВСК-500) для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, полуавтоматической и автоматической сварки в защитных газах;
— серий ВСУ (ВСУ-300, ВСУ-500) и ВДУ (ВДУ-504, ВДУ-305, ВДУ-1201, ВДУ-1601) для ручной сварки покрытыми электродами, механизированной сварки плавящейся электродной проволокой под флюсом, в защитных газах, порошковой проволокой.
Сварочные выпрямители с крутопадающими характеристиками и регулируемые трансформатором , Силовая часть выпрямителя состоит из трансформатора и выпрямительного блока с силовыми диодами.
В таких выпрямителях обычно используются трехфазные трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием — с подвижными обмотками или магнитными шунтами.
Режимы сварки регулируются комбинированно: ступенчато за счет переключения обмоток трансформатора со «звезды» на «треугольник» и плавно, например, в результате изменения зазора между обмотками трансформатора.
Сварочные выпрямители с жесткими характеристиками и регулируемые трансформатором
Силовая часть выпрямителя состоит из трансформатора, выпрямительного блока и сглаживающего дросселя.
За счет дросселя снижается скорость увеличения сварочного тока и его пиковое значение при возбуждении дуги, а также уменьшается разбрызгивание расплавленного металла при сварке плавящимся электродом (проволокой).
В сварочных выпрямителях типа ВС используется ступенчатое регулирование напряжения — переключением числа витков обмоток.
В выпрямителях типа ВСЖ (ВСЖ-303) применяется плавно-ступенчатое регулирование. Плавное регулирование режима сварки осуществляется с помощью трансформатора с магнитной коммутацией (см. рисунок ниже).
Сварочные выпрямители с дросселем насыщения
Дроссель насыщения применяется в конструкциях выпрямителей, формирующих как падающие, так и жесткие характеристики.
Типичным представителем выпрямителей с дросселем насыщения и крутопадающими внешними характеристиками является сварочный выпрямитель ВД-502.
В нем используются силовой трехфазный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием, несимметричный дроссель насыщения, выполненный на трех отдельных сердечниках с одной обмоткой управления, и выпрямительный блок с трехфазной мостовой схемой. Режим работы выпрямителя настраивается за счет изменения индуктивности дросселя насыщения.
Проектирование силового трансформатора
... каналах обмоток и эффективных охладителях. В связи с повышением общих требований, предъявляемых энергетикой к силовым трансформаторам, расширением шкалы мощностей и напряжений в последние годы продолжалась работа по стандартизации силовых трансформаторов. ...
Типичный представитель выпрямителей с дросселем насыщения и жесткими внешними характеристиками — сварочный выпрямитель ВДГ-302.
В нем используется плавно-ступенчатое регулирование вольт-амперных характеристик. Ступенчатое регулирование осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации силового трехфазного трансформатора с нормальным магнитным рассеянием. С помощью пакетно-кулачкового переключателя первичные обмотки трансформатора устанавливаются на три рабочих положения.
Плавное регулирование в пределах каждой ступени выполняется трехфазным симметричным дросселем насыщения, выполненным на шести попарно объединенных ленточных сердечниках. Первая ступень регулирования напряжения соответствует соединению фаз первичной обмотки «треугольником» с применением отводов, вторая ступень регулирования — соединению фаз обмоток «треугольником» без отводов, третья ступень регулирования — соединению фаз обмоток с применением отводов «звездой».
