Сварочные выпрямители представляют собой устройство, пред­назначенное для преобразования переменного тока в постоянный (выпрямленный). Он состоит из следующих основных узлов: сило­вого трансформатора для понижения напряжения сети до необхо­димого напряжения холостого хода источника, блока полупровод­никовых элементов для выпрямления переменного тока, стабили­зирующего дросселя для уменьшения пульсаций выпрямленного тока. Выпрямительный блок представляет собой набор полупровод­никовых элементов, включенных по определенной схеме. Особен­ность полупроводниковых элементов заключается в том, что они проводят ток только в одном направлении, в результате чего сила тока получается постоянной (выпрямленной). Такие элементы об­ладают вентильным эффектом —пропусканием тока в одном на­правлении; их называют полупроводниковыми венти­лями. Они делятся на неуправляемые —диоды, управляемые — тиристоры.

I* и с. 10-9. Устройство и принцип работы диода и інристора

В качестве материала для кремниевого неуправляемого венти­ля-диода (рис 10.9, 6) применяют тонкую кремниевую пластинку (катод), на одну сторону которой нанесен слой алюминия (анод). При непосредственном контактировании двух полупроводников в месте контакта образуется переходный слой (П), легко пропускаю­щий электрический ток в одном направлении (от анода А к катоду К) и почти не пропускающий его в обратном направлении. Такой кремниевый диск с переходным слоем, впаянный в неразборный герметичный корпус (рис. 10.9, а), который имеет шпильку на одном конце для ввинчивания в охладитель, а с другого конца — вывод в виде гибкого провода, изолированного от корпуса, и представляет конструкцию диода.

Кремниевый управляемый вентиль-тиристор имеет четыре слоя и три перехода (ірис. 10.9, в). Если к такому элементу приложить внешнее напряжение от анода к катоду, то средний переход П2 оказывается включенным в обратном направлении и тиристор тока не пропускает (заперт). Его можно отпереть, если подать на его управляющий электрод (УЭ) положительный потенциал (импульс). В этом случае переход П2 открывается и ток идет по тиристору от анода к катоду. Тиристор снова запрется лишь при спаде протека­ющего по нему тока до нуля. Изменяя по фазе электрический угол открывания тиристора, т. е. время подачи импульса относительно начала синусоиды питающего напряжения, можно регулировать среднее значение выпрямленного тока. Таким образом, тиристор будет выполнять функции не только выпрямителя, но и регулятора сварочного тока. Изменяют время подачи импульса, а следователь­но. и силу тока с помощью специального электронного устройства. Конструктивно кремниевый тиристор выполнен, как и кремниевый диод, но имеет еще третий (управляющий) электрод. В промыш-

ленности в настоящее время получили распространение кремние­вые и селеновые диоды и кремниевые тиристоры.

На рис. 10.10 показана схема выпрямления однофазного пере­менного тока. Она состоит из силового однофазного трансформа­тора и четырех диодов, включенных по мостовой схеме. При таком варианте получают непрерывный выпрямленный пульсирующий токе падением его до нуля после каждого пол у периода. В сварочных выпрямителях силовой трансформатор, как правило, применяют трехфазный, что обеспечивает равномерную загрузку трехфазной сети, а с другой стороны, позволяет получать меньшие пульсации выпрямленного тока. В этом случае диоды соединяют по трехфазной мостовой схеме двухполупериодного выпрямления (рис. 10.11),

установлены вентили. Диоды в плечах каждой фазы соединены последовательно. В трех плечах соединены между собой все катоды, составляющие катодную группу выпрямителя, в остальных трех — все аноды, образующие анодную группу. Такая схема обеспечивает выпрямление обоих лолупериодов переменного трехфазного тока во всех трех фазах. Применение трехфазной мостовой схемы позво­ляет свести пульсации выпрямленного тока до минимума.

Выпрямители для ручной дуговой сварки изготовляют на номи­нальные значения сварочного тока от 125 до 500 А при номинальном рабочем напряжении от 25 до 40 В. Выпрямители для механизиро­ванной и автоматической дуговой сварки изготовляют на номиналь­ные значения сварочного тока от 500 до 2000 А при номинальном рабочем напряжении от 46 до 66 В. Технические характеристики некоторых типов выпрямителей, широко применяемых в производ­стве, приведены в табл. 10.3.

Сварочный выпрямитель ВД-306 УЗ предназначен для питания сварочной дуги постоянным током при ручной дуговой сварке, наплавке и резке металлов при питании от сети трехфазного пере­менного тока. Он состоит из понижающего сварочного трансфор­матора с подвижной первичной обмоткой, выпрямительного крем­ниевого блока с вентилятором, пусковой и защитной аппаратуры. Все составляющие части выпрямителя смонтированы на каркасе тележки и защищены кожухом из листового металла.

Напряжение, необходимое для процесса сварки, падающая внешняя характеристика выпрямителя и регулирование сварочного тока обеспечиваются трехфазным трансформатором с повышенным магнитным рассеянием. Через верхнее ярмо трансформатора про­пущена направляющая

ходового винта. При вращении винта проис­ходит перемещение первичной обмотки и тем самым изменяется расстояние ее располо­жения от вторичной об­мотки. Преобразование переменного тока в по­стоянный (сварочный) осуществляется с по­мощью выпрямитель­ного блока, состоящего из шести диодов, со­бранных по трехфазной мостовой схеме вы-

ное. Для подключения выпрямителя к питающей сети на передней решетке корпуса имеется штепсельный разъем, для подключения сварочного кабеля там же имеются два гнезда токовых разъемов, обозначенных знаками «+» и «-». На лицевой панели корпуса расположен переключатель диапазонов сварочного тока, контроль­ные приборы и кнопки управления. Выпрямитель имеет два диапа­зона регулирования сварочных токов. Внутри каждого диапазона плавное регулирование сварочного тока производится изменением расстояния между обмотками сварочного трансформатора. Внешние характеристики выпрямителя (рис. 10.12) имеют крупнопадаюшую рабочую часть с небольшими кратностями тока короткого замыка­ния (1,2—1,4) от сварочного тока при номинальном рабочем на­пряжении.

Сварочный выпрямитель ВДГ-601 предназначен для однопосто­вой механизированной сварки в среде углекислого газа на форси­рованных режимах. Выпрямитель имеет трехфазный трансформа­тор, силовой выпрямительный блок на тиристорах, собранных на шестифазной схеме, дроссель в сварочной цепи, блок управления тиристорами, блок управления сварочным полуавтоматом, подогре­ватель газа, пускорегулирующую и защитную аппаратуру. Для подключения выпрямителя к сети и подключения сварочного про­вода имеются специальные зажимы. Силовой сварочный трансфор­матор — стержневого типа, трехфазный, с нормальным магнитным рассеянием. Первичная и вторичная обмотки расположены концен­трически на стержнях магнитопровода. Силовой выпрямительный блок состоит из шести тиристоров. Охлаждение выпрямителя воз­душное, принудительное. Плавное регулирование сварочного на­пряжения осуществляется резисторами, расположенными на блоке управления (местное управление), или с пульта управления полу­автоматом (дистанционное управле­ние). Выпрямитель имеет жесткие внешние характеристики (рис. 10.13).

Сварочные выпрямители ВСВУ —

ВСП. Источники питания дуги этого вида относятся к тиристорным вы­прямителям. Отличительным эле­ментом их по сравнению с предыду­щими является наличие тиристорно­го выпрямительного блока, который может использоваться в качестве регулятора силы тока. За счет управ­ляющих импульсов, подаваемых на тиристорный блок, формируют воль - тамперную характеристику выпрями-

теля и осуществляют его настройку на заданный режим непрерыв­ной или импульсной дуговой сварки. Для этой цели в источнике предусмотрен специальный блок фазоимпульсного управления. Тиристорные выпрямители отличаются высокой стабилизацией по напряжению и силе тока дуги при изменениях напряжения питаю­щей сети, длины дути и температуры окружающей среды.

Принципиальная электрическая схема источников типа ВСВУ приведена на рис. 10.14, о. Трехфазный силовой трансформатор имеет одну первичную обмотку' lTt и две вторичные Щ и W2V. Обмотка W7 подключена к тиристорному выпрямителю V(RT), выполняющему роль регулятора токи и имеющему пологопадающую вольтамперную характеристику. От вторичной обмотки fV2H напря­жение подводится к диодному выпрямительному блоку Кв, образу­ющему вспомогательный источник питания дути с крутопадающей вольтамперной характеристикой с помощью дросселей LB. Вспомо­гательный источник питания предназначен для зажигания дуги, сварки на малых токах и др. В процессе сварки дута питается одновременно от обоих источников. Совмещение двух источников питания позволило существенно снизить напряжение холостого хода основного источника и сформировать крутопадающие внеш­ние характеристики в области рабочих токов (рис. 10.14, б). Источ­ники питания используют для автоматической сварки вольфрамовым электродом.

Источники питания дуги типа ВСП предназначены для меха­низированной сварки плавящимся электродом и имеют пологопа­дающие внешние характеристики. Единая принципиальная схема

Рис 1014. Электрическая схема (а) и внешние характеристики (п) сварочных выпрямителей ВСВУ—ВСІI

источников обеих серий реализована в виде унифицированных блоков. В настоящее время эти выпрямители получили широкое распространение в промышленности.