Сварочные выпрямители

Закс М.И.

Энергоатомиздат , 1983 г.

В последние годы все более широкое распространение получает дуговая сварка на постоянном токе, совершенствуются традиционные и создаются новые, высокоэффективные способы сварки. Непрерывно увеличивается потребность в источниках питания постоянного тока.

Ранее в качестве источников питания постоянного тока использовались исключительно вращающиеся моторно-генераторные преобразователи, обладающие существенными эксплуатационными недостатками: значительной массой и габаритами, низким КПД, большими потерями при холостом ходе, невысокой надежностью, большим уровнем шума и вибраций.

Прогресс, достигнутый в последние годы в области производства полупроводниковых вентилей, позволил почти полностью решить вопрос о замене вращающихся преобразователей статическими полупроводниковыми преобразователями. Такие преобразователи переменного тока в постоянный, обеспечивающие требуемые для сварки статические и динамические характеристики, получили название сварочных выпрямителей.

В настоящее время разработана широкая номенклатура сварочных выпрямителей различной мощности и назначения.

Освоен массовый выпуск выпрямителей на неуправляемых полупроводниковых вентилях (диодах) и крупных серий выпрямителей на управляемых полупроводниковых вентилях (тиристорах). Выпрямители успешно используются в промышленности и на стройках.

Полупроводниковые сварочные выпрямители по сравнению с моторно-генераторным и преобразователями значительно проще по конструкции, более надежны, не требуют постоянного обслуживания. На их изготовление идет значительно меньше активных материалов. Вместо дорогой и дефицитной меди используются алюминиевые обмоточные материалы. Существенно ниже трудоемкость их изготовления. Кроме того, сварочные выпрямители имеют больший КПД, низкие потери при холостом ходе и бесшумны в работе.

Сварочные выпрямители на тиристорах отличаются меньшей массой при одновременном повышении КПД, а также обеспечивают ряд ценных технологических свойств процесса сварки: стабилизацию режима сварки при колебаниях напряжения сети, дистанционное управление, простейшее программирование сварочного тока {плавное нарастание и спадание тока, импульсный режим и т. д.).

Высокое быстродействие и малая мощность управления позволяют использовать тиристорные сварочные выпрямители в качестве исполнительного органа систем автоматического управления технологическими сварочными комплексами.

Сварочные выпрямители имеют специфические особенности, которые проявляются при выборе силовых схем, систем управления и регулирования, в конструктивном оформлении.

Классификация

и основные технические характеристики сварочных выпрямителей

Сварочный выпрямитель состоит из следующих основных элементов: трансформатора, регулирующего устройства и полупроводниковых вентилей. Часто в комплект выпрямителей входит дроссель, включаемый в цепь постоянного тока для сглаживания пульсаций и обеспечения нормального переноса электродного металла при сварке.

Обычно полупроводниковые выпрямители классифицируются по следующим основным признакам:

по числу фаз питания (с однофазным и трехфазным питанием);

по схеме выпрямления;

по типу полупроводниковых вентилей (селеновые, кремниевые);

по управляемости вентилей (управляемые, неуправляемые);

по способу регулирования тока и напряжения в выпрямителях с неуправляемыми вентилями.

Сварочные выпрямители, кроме того, в зависимости от числа сварочных постов, которые могут быть одновременно подключены к выпрямителю, разделяются на однопостовые и многопостовые.

В зависимости от вида статической внешней вольт-амперной характеристики все сварочные выпрямители подразделяются на выпрямители с крутопадающими или пологопадающими (жесткими) внешними характеристиками. Выпрямители, сочетающие в себе оба вида внешних характеристик, получили название универсальных сварочных выпрямителей.

Внешней характеристикой выпрямителя называют зависимость выпрямленного напряжения Ua на его зажимах от выпрямленного тока Id- Выпрямленный ток 1а является сварочным током выпрямителя. Выпрямленное напряжение Ua при некотором значении сварочного тока называют условным рабочим напряжением на зажимах выпрямителя.

Сварочный ток при крутопадающих внешних характеристиках — ПВХ (рис. 1-1) регулируется в заданном диапазоне от минимального ld до максимального lai значения при постоянном выпрямленном напряжении холостого хода . Каждому значению сварочного тока соответствует определенное значение условного рабочего напряжения.

Требования к виду внешних характеристик определяется такими показателями сварочного процесса, как тип электрода (плавящийся, неплавящийся, сжатая дуга), характер среды, в которой происходит сварка (открытая дуга, дуга под флюсом, в защитных газах), степень механизации (ручная, полуавтоматическая, автоматическая сварка), способ регулирования режима дуги (саморегулирование, автоматическое регулирование напряжения дуги).

Так, выпрямители с ПВХ используются для ручной дуговой сварки покрытыми штучными электродами, аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, сварки сжатой дугой, механизированной сварки под флюсом на автоматах с регулированием скорости подачи электродной проволоки в зависимости от напряжения дуги.

Выпрямители с ЖВХ применяются при механизированной сварке плавящимся электродом в среде защитных газов и под флюсом при постоянной, не зависящей от напряжения дуги скорости подачи электродной проволоки.

Структура условного обозначения приборов (вентилей). Условное обозначении прибора содержит обозначение типа прибора, его класс, климатическое исполнение, категорию размещения и обозначение стандарта. Дополнительно могут быть также оговорены пределы по импульсному прямому падению напряжения (импульсному напряжению в открытом состоянии), для диодов — группа по времени обратного восстановления, для тиристоров — группа по критической скорости нарастания напряжения, группа по времени выключения, группа по критической скорости нарастания тока или по времени включения.

Обозначение типа прибора состоит из букв и цифр, означающих вид и подвид прибора, его модификацию, значение тока в амперах, и при необходимости содержит букву, обозначающую обратную полярность прибора. Для обозначения вида прибора используются буквы В (диод но ГОСТ 20859—75), Д (диод по ГОСТ 20859.1—79), Т (тиристор). Для диодов и тиристоров, имеющих лавинные вольт-амперные характеристики, и обозначение вида дополнительно входит буква Л. К буквенному обозначению вида прибора могут добавляться буквы Ч (быстровыключающийся, или высокочастотный), В (быстродействующий), II (быстровключающийся, или импульсный), характеризующие подвид прибора в зависимости от его коммутационных параметров.

Цифры, входящие в обозначение типа прибора, означают порядковый номер модификации (конструктивного исполнения) прибора, а для приборов унифицированной серии также цифровой код значения базового размера и номер конструктивного исполнения корпуса.

Диод унифицированной серии, штыревого исполнения е гибким выводом, первого конструктивного исполнения, с размером шестигранника под ключ 41 мм, па средний ток 200 А, обратной полярности (индекс X), па повторяющееся напряжение 600 В, с разбросом по прямому падению напряжения 1,60—1,70 В, климатического исполнения У, категории размещения 2 обозначается следующим образом:

Диод Д171-200Х-6-1,60-1,70 У2 ГОСТ 20859.1—79.

Аналогичный прибор второго конструктивного исполнения неунифицированной серии:

Диод В2-200Х-6-1,60-1,70 У2 ГОСТ 20859—75.

Тиристор унифицированной серии, быстродействующий, таблеточный, первого конструктивного исполнения, с диаметром корпуса 58 мм, па ток 320 А, повторяющееся напряжение 800 В, с критической скоростью нарастания напряжения по пятой группе, со временем выключения по четвертой группе, временем включения по третьей группе, климатического исполнения У2 обозначается следующим образом: