Выпрямители. Часть 1

Сварочный выпрямитель - это аппарат, преобразующий переменный ток в постоянный при помощи полупроводниковых вентилей и состоящий из сварочного трансформатора с регулирующим устройством и блока полупроводниковых вентилей с охлаждающим вентилятором. Иногда в комплект выпрямителя входит еще дроссель, включаемый в цепь постоянного тока. В выпрямителях в основном используются селеновые, кремниевые вентили и управляемые тиристоры. Дроссель служит для получения падающей внешней характеристики.

Первые образцы сварочных выпрямителей для ручной дуговой сварки были разработаны во ВНИИЭСО в 1955 г., а изготовлены в 1956 г. Они имели низкий КПД (менее 65%) и большой вес, затем совершенствовались.

Существуют две типовые схемы выпрямления: однофазная мостовая схема двухполупериодного выпрямления и трехфазная мостовая схема. Трехфазная схема обеспечивает меньшую пульсацию напряжения, лучшее использование трансформатора и более равномерную загрузку трехфазной сети. Поэтому в подавляющем большинстве случаев выполняются трехфазные схемы выпрямления тока.

Полупроводниковые элементы проводят ток только в одном направлении и используются в сварочной технике для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный. В качестве материала для полупроводникового вентиля служат селен, кремний, германий.

Селеновые вентили имеют меньший КПД, но обладают большей перегрузочной способностью, чем кремниевые. Селеновый вентиль состоит из тонкого металлического основания, слоя кристаллического селена и электрода из специального сплава. Выпрямительными свойствами обладает тонкий запирающий слой на границе селена и электрода.

Запирающий слой в селеновых вентилях образуется между селеном и селенистым кадмием.

Селеновые вентили применяют в выпрямителях с падающий и жесткой характеристикой, а кремниевые - главным образом в выпрямителях с падающий характеристикой, где ток короткого замыкания незначительно превышает рабочий ток.

Кремниевые вентили требуют интенсивного охлаждения, поэтому обязательно в выпрямителях устанавливают охлаждающие вентиляторы с датчиком давления струи воздуха.

Запирающий слой кремниевых, германиевых полупроводниковых вентилей образуется между основным полупроводниковым материалом и тем же материалом с введенными в него примесями (в малых долях процента).

В каждый момент времени ток проходит через два вентиля. В течение одного периода происходит шесть пульсаций выпрямленного тока вместо двух пульсаций при однофазной схеме.

В сварочных выпрямителях выпрямительный блок собирается по трехфазной мостовой схеме из полупроводниковых вентилей. Известную трехфазную схему с нулевым выводом не применяют, так как отрицательные полуволны не выпрямляются и в каждый момент работает только один блок (вентиль).

В трехфазной мостовой схеме выпрямления (схема Ларионова) выпрямленное напряжение в два раза больше, чем в схеме с нулевым выводом при одном и том же действующем напряжении переменного тока, подводимого к выпрямителю.

Кроме того, в мостовой схеме при том же значении выпрямленного напряжения величина обратного напряжения в два раза меньше, чем в нулевой схеме. Следовательно, в мостовой схеме можно применять вентили с более низким значением допустимого обратного напряжения.

К трехфазному мосту подводится напряжение от вторичной обмотки силового трансформатора.

Следует отметить, что в большинстве сварочных выпрямителей для большего сглаживания пульсации в цепь выпрямленного тока включаются дроссели.

Падающая характеристика в сварочном выпрямителе создается включением в цепь реактивной катушки или применением трансформатора с увеличенным магнитным рассеянием. Во многих выпрямителях трансформаторы имеют подвижные первичные обмотки.

Регулирование сварочного тока производится при помощи секционированных обмоток трансформатора, специальным дросселем насыщения или изменением расстояния между обмотками.

Особо следует отметить широкое применение в последние годы управляемых полупроводниковых вентилей - тиристоров в сварочных выпрямителях, которыми очень легко регулировать сварочный ток (как громкость у радио).

Управляемым тиристором полупроводниковый вентиль становится тогда, когда при подведении к нему напряжения, приложенного в проводящем направлении, он не пропускает тока до тех пор, пока он не открывается при помощи специального управляющего электрода.

Генератор с самовозбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой Сварочные работы Выпрямители. Часть 2

Выпрямители