Выпрямители типа ВД предназначены для ручной сварки, резки и наплавки, а также для механизированной сварки под флюсом.

Они относятся к источни­кам питания группы О. Функ­циональная блок-схема вы­прямителя приведена на рис. 3.23. В состав выпрями­теля входят трехфазный си­ловой трансформатор Т с усиленными магнитными по­лями рассеяния и выпрями­тельный блок V, собранный по трехфазной мостовой схе­ме на кремниевых вентилях, а также пусковая и защит­ная аппаратура. Конструк­ция сердечника и расположе­ние обмоток на стержнях трансформатора показаны на рис. 3.24. Обмотки транс­форматора обладают боль­шой индуктивностью рассея­ния вследствие усиленных магнитных полей рассеяния, получаемых уменьшением магнитной связи между пер­вичной I и вторичной II об­мотками, что достигается установкой их на расстоянии Ь. Большие индуктивности рассеяния обусловливают значительные индуктивные сопротивле­ния и крутопадающую внешнюю характеристику трансформатора

в диапазоне рабочих напряжений. На рис. 3.25 приведены предель­ные внешние характеристики выпрямителя при Ь = 0 и Ьыаы:, для которых рабочее напряжение и ток короткого замыкания определя­ются по эмпирическим формулам: £/д=20+0,04/, /к= (1,2ч-1,35)/н. Регулирование сварочного тока у выпрямителя ступенчато-плавное, в две ступени: ступень малых (при Ьмакс) и ступень больших (при

^мин) ТОКОВ.

Ступенчатое регулирование осуществляется одновременным пе­реключением фаз обеих об­моток трансформатора со звезды на треугольник при сохранении коэффициента трансформации. При соеди­нении фаз звездой и данном расстоянии Ь между катуш­ками обмоток выпрямитель работает на ступени малых токов, а при соединении тре­угольником — больших то­ков. Ток короткого замыка­ния выпрямителя на ступени МТ меньше тока короткого замыкания ступени БТ при­мерно в три раза. Переклю­чатель ступеней сварочного тока вынесен на лицевую панель выпрямителя. Сту­пенчатое регулирование можно производить лишь при отключении выпрямите­ля от силовой сети.

В пределах каждой сту­пени плавное регулирование сварочного тока осущест­вляется изменением расстоя­ния Ь. Верхнее ярмо ВЯ трансформатора состоит из двух пакетов, между которыми проходит ходовой винт с закрепленным внизу подпятником. При вращении ходового винта происходит переме­щение катушек фаз первичной обмотки /. Катушки фаз вторичной обмотки II закреплены неподвижно у верхнего Ярма (см. рис. 3.24). Рукоятка ходового винта и шкала сварочного тока [6] находятся на крышке кожуха выпрямителя. При повороте рукоятки по часовой стрелке происходит сближение катушек фаз обмоток, уменьшение расстояния Ь и увеличение сварочного тока вследствие у меньше:

НИЯ индуктивности рассеяния обмоток Lai и Lai и уменьшения ин­дуктивных сопротивлений обмоток. При раздвижении да тушек ин­дуктивности рассеяния обмоток увеличиваются, сварочный ток уменьшается. Напряжение холостого хода {У2х. х при плавном регу­лировании тока за счет изменения b изменяется незначительно (см. рис. 3.25).

При Ь = Ьмаис напряжение (У2х. х на 5—6% меньше, чем при Ь = 0.

Рис. 3.26. Упрошенная электрическая'схема выпрямителя типа ВД-306

На рис. 3.26 представлена упрощенная электрическая схема вы­прямителя типа ВД-306; на рис. 3.27 приведена его регулировочная характеристика для одной ступени регулирования при Un= 0.

Технические данные выпрямителя типа ВД-306 представлены ниже.

Климатическое исполнение и категория размещения - . . УЗ, ТЗ Нижнее значение температуры окружающего воздуха, °С —40

Номинальный сварочный ток, А............................................. ■. . 315

Пределы регулирования сварочного тока, А................................. 45—315

Номинальное рабочее напряжение, В...................................................... 32,6

Напряжение холостого хода, В. . . ................................................ 70

Номинальное напряжение питающей сети, В.................................... 220/380

Первичная мощность, кВ-А.......................................................................... 21

Режим работы, ПН%..................................................................................... 60

К. п. д., %........................................................................................................ 70

Габаритные размеры, мм................................................................ 765 X 735 X

Х772

Масса, кг, не более........................................................................................ 170

Включение выпрямителя в работу осуществляется в следующем порядке.

При включении пакетного выключателя S (см. рис. 3.26) полу­чает питание двигатель вентилятора. При его нормальной работе (т. е. при обеспечении необходимого обдува вентилей блока В) срабатывает реле контроля вентиляции и своим замыкающим кон -

тактом включает цепь катушки магнитного пускателя. Последний, замыкая свои контакты S2 в линейной цепи, подает питание на трансформатор Т[7]. От трансформатора через выпрямительный блок V получает питание дуга.

Неаварийное отключение выпрямителя от сети осуществляется также пакетным выключателем S.

Аварийное отключение в зависимости от причины аварии мо­жет осуществляться реле контроля вентиляции (при прекраще­нии или снижении уровня обдува вентилей) или узлом защиты (при пробое вентилей или замыканиях на корпус вторичных обмоток трансформатора Т).

Узел защиты состоит из магнитного уси­лителя А, вспомогательного трансформато­ра Тв и реле К.

Обмотками управления служат провода двух фаз вторичной обмотки трансформато­ра Т, проходящие через окна двух торо­идальных сердечников магнитного усилите­ля. Эти провода соединяют вторичную об­мотку трансформатора с выпрямительным блоком. Необходимость наличия в окнах сердечников А проводов двух фаз объясня­ется тем, что узел защиты должен обеспе­чивать отключение выпрямителя при соеди­нении фаз вторичной обмотки Т как в звез­ду, так и в треугольник.

Обмотка реле К и включенные парал­лельно рабочие обмотки РО магнитного усилителя получают пита­ние от вспомогательного трансформатора Тв. ■

В нормальных (неаварийных) условиях работы сердечники магнитного усилителя не насыщены, величина напряжения вто­ричной обмотки Тв недостаточна для срабатывания реле К. В ава­рийных режимах (например, при пробое р-л-перехода вентиля) в фазных вторичных токах трансформатора Т появляются постоян­ные составляющие, вызывающие насыщение сердечников усили­теля А, реле К срабатывает, снимает питание с катушки магнит­ного пускателя,-контакты которого S2 размыкаются и снимают пи­тание с трансформатора и с двигателя вентилятора; сварочный вы­прямитель отключается от сети, процесс сварки прерывается. В схе­ме предусмотрена самоблокировка реле К с помощью контакта S1.

Для защиты блока V от коммутационных перенапряжений, воз­никающих при изменениях состояния вентилей от запертого к про­водящему, между выводами а, b и с фаз вторичной обмотки транс­форматора Т включены защитные разрядные цепи Rv—Ср (на рис. 3.26 не показаны; см. рис. 3.9).

3.28, б видно, что если при заданных U и ОУ2/Ш1 ток дуги определен точкой пересечения характеристик Un=f(I) и U=f(I) при Ux. x=U0i и равен Л, то при увеличении wx ток дуги станет меньше h и будет определяться точкой пересечения характеристик Ua=f(I) и U = =/(/) при Ux. x=Uог-

Выпрямитель имеет два переключателя числа витков Шь один — для ступенчатого регулирования (три ступени), второй — для плавного регулирования (во­семь ступеней). При помощи этих переключателей выпрямитель обеспечивает регулирование вы­ходного напряжения в 24 ступени.

При работе на максимальную мощность секционированная часть первичной обмотки трансформа­тора не используется. Кроме того, изменение числа витков wx влечет за собой нарушение симметрии обмоток и увеличивает магнитное рассеяние, что сказывается на на­клоне внешней характеристики.

Эксплуатационным недостатком данного выпрямителя является то, что регулирование выходного напряжения и, следовательно, сварочного тока можно произво­дить только при холостом ходе.

Выпрямители выпускались на токи 200—600 А при напряжении холостого хода 20—60 В; в насто­ящее время эксплуатируются на

ряде предприятий, но промышленностью не выпускаются.

Выпрямитель тина ВДГ, управляемый дросселем с самоподмаг - ничиванием[8]. Функциональная блок-схема выпрямителя приведе­на на рис. 3 29, а упрощенная электрическая схема — на рис. 3.30. Регулирование выходного напряжения ступенчато-плавное. Сту­пенчатое регулирование (три ступени) осуществляется изменением коэффициента трансформации силового трансформатора Т. Соеди­нению фаз первичной обмотки треугольником с использованием от­водов (рис. 3.30) соответствует первая ступень регулирования I, соединению фаз обмоток треугольником без отводов — вторая сту­пень II и соединению фаз звездой с использованием отводов — третья ступень регулирования III выходного напряжения выпрями­теля. Переключение фаз пакетно-кулачковым переключателем Si производится на холостом ходу. Плавное регулирование в пределах каждой ступени осуществляется трехфазным дросселем насыщения

Cetnb

Рис. 3.30. Упрощенная принципиальная электрическая схема выпрямителя типа ВДГ с дроссельным управ­лением. Обозначения основных элементов схемы такие же. как на рис. 3.29

Ф+ а 2 Я Ё Я і о і о

А. Дроссель выполнен на шести ленточных разрезных сердечниках, на каждом из которых расположены рабочие обмотки РО. Объ­единенные попарно сердечники охвачены катушками обмоток уп­равления (ОУ) и смещения (ОСМ), магнитодвижущие силы кото­рых направлены встречно. На обмотку управления подается стаби­лизированное напряжение с потенциометра R1, который включен на выпрямленное стабилизированное выходное напряжение блока V7, собранного по однофазной мостовой схеме выпрямления. Пи­тание блока V7 осущест­вляется от силовой сети [/;В через феррорезонансный стабилизатор напряжения СН.

Обмотка смещения по­лучает питание от вторич­ной обмотки ^ СИЛОВОГО •трансформатора Т через вентили блока V8 и нере­гулируемый токоограни­чивающий резистор R2.

Обмотка смещения слу­жит для расширения пре­делов плавного регулиро­вания выходного напря­жения, осуществляемого током /у на данной ступе­ни регулирования [19].

На рис. 3.31 приведены предельные внешние характеристики для трех ступеней регулирова­ния выпрямителя, типа ВДГ-302.

На рис. 3.32 приведена зависимость сварочного тока / от тока /у обмотки управления и отмечен диапазон регулирования между

Jу1 И /у2-

Технические данные выпрямителя типа ВДГ-302 приведены в табл. 3.1. До сварочного выпрямителя ВДГ-302 промышленность выпускала сварочный выпрямитель типа ВДГ-301, который имел ту же функциональную схему и тот же принцип действия, что и ВДГ-302, но худшие технико-экономические показатели.

Выпрямитель типа ВДГ, управляемый тиристорами[9]. Выпря­митель используется как источник питания в сварочном автомате типа ПДГ-601. Функциональная блок-схема выпрямителя типа ВДГ с тиристорным управлением приведена на рис. 3.33.

Формирование жестких внешних характеристик, регулирование и стабилизация выпрямленного выходного напряжения, подавае­мого на сварочную дугу, осуществляются в выпрямителе с помощью блока фазового управления БФУ, получающего питание от транс­форматора Та. С блока БФУ поступают отпирающие импульсы на

тиристоры преобразователя ТП. Форма внешних характеристик вы­прямителя типа ВДГ с тиристорным управлением подобна форме внешних характеристик выпрямителя типа ВДГ с дроссельным управлением. Стабилизация установленного выходного напряжения выпрямителя осуществляется обратной связью по напряжению с

Рис. 3.33. Функциональная блок-схема выпря­мителя типа ВДГ с тиристорным управлением:

Т — трехфазный ендовой трансформатор; ТП—тири­сторный преобразователь; БФУ■—блок фазового уп­равления; Тв — вспомогательный трансформатор; L — линейный дроссель [Ui—fVs} — внешняя харак­теристика трансформатора; U=f(f) — внешняя ха­рактеристика выпрямителя]

выхода блока ТП на блок БФУ. При изменении напряжения сети от + 5 до —10% от номинального значения напряжение на выходе выпрямителя с тиристорным управлением типа ВДГ-601 поддержи­вается с точностью ±1 В в диапазоне рабочих напряжений 18—50 В

и с точностью ±5 В в диапазоне ра­бочих напряжений 50—66 В. Выпря­митель двухрежимный обеспечивает режимы малых и больших токов. Режим малых токов применяется при вертикальном положении швов и при заварке кратеров, режим больших токов — при горизонталь­ном положении швов. При режиме малых токов (в сравнении с режи­мом больших токов) скорость пода­чи сварочной проволоки должна быть меньше, а индуктивность ли­нейного дросселя в цепи дуги боль­ше (индуктивность подбирается опытным путем и обеспечивается переключением выводов дросселя).

На рис. 3.34 показан вид предель­ных внешних характеристик выпря­мителя типа ВДГ-601 с тиристорным

управлением для одного из режимов выпрямителя приведены в табл. 3.1.

Выпрямитель типа ВСЖ. Функ­циональная блок-схема выпрямите­ля приведена на рис. 3.35. В выпря­мителе применен силовой трбхфаз- ный трансформатор с магнитной си­стемой особой конструкции. Сердеч­ник имеет ярма с регулируемой маг-, нитной проводимостью: два средних ярма СЯ и верхнее ярмо ВЯ (рис. 3.36). Стержни сердечника внизу со­единены нижним ярмом НЯ с нере­гулируемой магнитной проводи­мостью. Средние ярма делят каждое окно трансформатора на два окна а и р. Магнитная проводимость сред­него и верхнего ярм регулируется подмагничиванием их потоками, создаваемыми обмотками ОУ1 и ОУ2, расположенными на этих яр - мах. В окнах а расположены все витки Ш] первичной обмотки и боль­шая часть W2а витков вторичной об­мотки. В окнах Р размещена осталь-

ная часть витков вторичной обмотки w2р. Витки w2a и w2p соедине­ны последовательно и согласно. Соотношением w2p/wza обеспечи­вается заданный диапазон регулирования выходного напряжения. Таким образом, трансформатор Т выполняет функции не только трансформатора, но и регулятора выходного напряжения выпря­мителя. Вторичная обмотка трансформатора имеет отводы для ступенчатого регулирования выходного напряжения выпрямителя.

Рис. 3.36. Конструкция сердечника и расположение обмоток транс­форматора выпрямителя типа ВСЖ

Силовой выпрямительный блок V собран на неуправляемых по­лупроводниковых вентилях по трехфазной мостовой схеме вы­прямления. В цепь дуги включен линейный дроссель L.

Формирование жестких внешних характеристик, регулирование и стабилизация выпрямленного выходного напряжения осущест­вляются блоком БКТ, блоком БСН сравнения заданного напряже­ния с фактическим напряжением на выводах выпрямителя (после блока V) и блока усиления А.

Принципиальная электрическая схема выпрямителя типа ВСЖ приведена на рис. 3.37. Блок коррекции по сварочному току БКТ предназначен для изменения наклона внешних характеристик вы­прямителя, блок сравнения БСН — для сравнения заданного напря­жения с фактическим напряжением на выводах выпрямителя, а

Сеть

Рис. 3.37. Принципиальная электрическая схема выпрямителя типа ВСЖ - Обозначения основных элементов схемы такие же, как на рис. 3.35

также для стабилизации напряжения, подаваемого на обмотки под- магничивания верхнего и среднего ярм. Блок БСН представляет собой нелинейный мост, в плечи которого включены резисторы R и и стабилитроны VI и V2. При разбалансе моста на его выводах а и b возникает напряжение, которое подается на блок усиления А. В блоке А происходит усиление токов для питания обмоток ОУ1 и ОУ2 подмагничивания ярм трансформатора Т. В блок уси­ления А входят бесконтактные полупроводниковые реле на тран­зисторах V4, V5, V6, про­межуточный транзистор V7 и дифференциальный выходной усилитель на транзисторах V8 и V9. Промежуточный транзи­стор V7 управляет выход­ным усилителем. В кол­лекторные цепи транзи­сторов V8 и V9 включены обмотки управления верх­него ОУ1 и среднего ОУ2 ярм. Отдельные элементы блока А получают пита­ние от силовой сети через вспомогательные блоки, которые на рис. 3.37 не показаны. *

Рассмотрим работу блоков сравнения и усиления. Если напря­жение на входе блока БСН соответствует заданному, то нелиней­ный мост находится в равновесии и напряжение на его выводах а и Ь равно нулю. Бесконтактное реле отключено. Транзистор V8 в цепи обмотки управления ОУ1 открыт. Магнитный поток обмотки ОУ1 подмагничивает верхние ярма, уменьшается фазное напряже­ние Т и выходное напряжение выпрямителя. Если нарушается рав­новесие нелинейного моста, то на выводах а и b моста возникает разность потенциалов. Бесконтактные реле включаются, открытый транзистор V8 закрывается и открывается V9. Обмотка управления ОУ2 получает питание. С подмагничиванием средних ярм напряже­ние на выводах выпрямителя возрастает, бесконтактное реле и транзистор 1/9 отключаются, обмотка ОУ1 получает питание, на­пряжение на - выводах выпрямителя начинает уменьшаться и т. д. Благодаря инерционности обмоток управления, определяемой в основном их большими индуктивностями, заданное напряжение поддерживается стабильным. Таким образом, в сва­рочном выпрямителе типа ВСЖ путем поочередного включения обмоток управления ОУ1 и ОУ2 автоматически поддерживается за­данное выходное напряжение. Блок БКТ настраивают так, чтобы наклон стабилизированных внешних характеристик совпадал с на­клоном естественных внешних 'характеристик без работы блока коррекции. В этих условиях сварочный процесс протекает с наи­меньшим разбрызгиванием металла.

На рис. 3.38 приведены внешние характеристики выпрямителя типа ВСЖ, соответствующие трем ступеням регулирования вы­ходного напряжения (/, II, 111). В пределах каждой ступени плав­ное регулирование производится с помощью потенциометра Ru (см. рис. 3.37). Выпрямители типа ВСЖ имеют ряд преимуществ по сравнению с выпрямителями типа ВДГ с дроссельным управле­нием: плавное регулирование величины напряжения холостого хода, независимость процесса сварки от колебаний напряжения силовой сети, более высокие технико-экономические показатели. Ниже при­ведены технические данные выпрямителя типа ВСЖ-303.

Номинальный сварочный ток, А................................................................ 315

Режим работы, ПН%..................................................................................... 60

Продолжительность цикла сварки, мин...................................................... 5

Номинальное рабочее напряжение, В........................................................ 30

Пределы регулирования номинального рабочего напряже­ния, В 9—32

Номинальное напряжение питающей сети, В.......................................... 380

К. п. д., %.......................................................................... 76