Сварочные выпрямители с дроссельными регуляторами тока

Функциональная схема сварочных выпрямителей с дросселями насыщения приведена на рис. 19.10 .

Рис. 19.10. Функциональная схема выпрямителей с дроссельными регуляторами тока

В сварочных выпрямителях этого типа используют трансформаторы Т с нормальным магнитным рассеянием. Тип вольт-амперной характеристики преимущественно определяется дросселем насыщения ДН, одновременно являющимся и регулятором тока РТ. Электромагнитная схема трансформатора с дросселем насыщения приведена на рис. 18.10, в, г . Настройка выпрямителя на заданный режим работы осуществляется изменением тока I у в обмотке управления W y дросселя. Наличие управляющей обмотки позволяет вводить обратные связи и стабилизировать работу источника в заданном режиме. Для этой цели в состав выпрямителя введены блоки: БЗСТ - блок задачи сварочного тока; БС - блок сравнения; У - усилитель и БУ - блок управления током I у в дросселе насыщения.

В выпрямителях для дуговой сварки используют два типа дросселей насыщения: общепромышленные дроссели и специализированные с разделенными рабочими обмотками.

В выпрямителях с дросселями насыщения общепромышленного; исполнения требуемая крутизна падения вольт-амперной характеристики достигается включением в цепь вторичной обмоткщ трансформатора трехфазного дросселя насыщения. Анализ работы таких трансформаторов может быть проведен по аналогии с ранее рассмотренными однофазными трансформаторами.

Обмотки несимметричных дросселей насыщения (W р ) выполняют на трех отдельных сердечниках с одной обмоткой управления W y ( рис. 19.11, а ). Несимметричность заключается в различных его свойствах по отношению к положительным и отрицательным полуволнам переменного тока трансформатора.

Рис. 19.11. Выпрямители с дросселями насыщении: а — принципиальная электрическая схема; б — внешние вольт-амперные характеристики; в — регулировочные зависимости

Симметричные дроссели в большинстве случаев выполняют на шести отдельных сердечниках. На каждом из них расположена обмотка переменного тока W р , включенная последовательно с вторичной обмоткой трансформатора W 2 . Обмотка управления чаще всего одна. Ее витки охватывают стержни всех магнитопроводов. Питание обмотки управления осуществляется от отдельного выпрямителя.

Сварочные выпрямители с симметричными дросселями насыщения обеспечивают при сварке более устойчивое горение дуги, особенно в переходных режимах. Однако они сложнее в изготовлении и имеют большие размеры. Обмотки обратной связи так же, как и обмотки управления, охватывают все магнитные системы дросселя. Обратная связь, особенно по напряжению, оказывает большое влияние на форму вольт-амперной характеристики выпрямителя. При наличии дросселя насыщения с обратной связью

I д = (1/ω р ) (I y ω y ± ω о.c U д /R о.с ),

где ω p — число витков обмотки дросселя; I y ω y — ампер-витки обмотки управления дросселя; w о.c. , R о.c — число витков и сопротивление цепи обмотки обратной связи.

Плюс в выражении соответствует согласному, а минус—встречному включению обмотки обратной связи. Обратная связь потоку позволяет значительно уменьшить мощность источника питания обмотки управления и снизить размеры дросселя насыщения.

Выпрямитель на заданный режим работы настраивают изменением индуктивности дросселя насыщения Х р с помощью тока I у в обмотке управления W y ( рис. 19.11,б, в ).

Дроссели насыщения общепромышленного исполнения в режиме свободного намагничивания имеют два характерных состояния: режим трансформатора напряжения в интервале возбуждения на холостом ходу и режим трансформатора тока в интервале проводимости. В том и другом режимах участвует одна и та же обмотка W p . Сечение ее провода выбирают из условий работы в интервале проводимости; число ее витков должно соответствовать режиму трансформатора напряжения. Работа одной обмотки W p в двух чередующихся во времени режимах с различными противоречивыми требованиями является причиной, определяющей большую массу, объем и низкое быстродействие дросселя. В связи с этими большими недостатками выпрямители с дросселями насыщения общепромышленного исполнения распространения не получили.

В выпрямителях с дросселями насыщения с раздельными рабочими обмотками дроссель имеет не одну на каждом сердечнике, а две рабочие обмотки W pl и W р2 с разным числом витков. Обмотка W pl работает в интервале возбуждения на холостом ходу и имеет большое число витков, выполненных из провода малого сечения. Обмотка W р2 , которую называют токовой, работает в условиях основной нагрузки дуги, имеет один-два витка большого сечения. Благодаря этому дроссели насыщения с раздельными обмотками при равных мощностях нагрузки имеют значительно меньшие размеры и массу (в десятки и сотни раз). Об этом можно судить и по коэффициентам усиления дросселя по току: для общепромышленного исполнения K i = ω y /ω p , для дросселя с разделенными рабочими обмотками K' i = ω y /ω p2 ; w p ≥ ω p2 ; K' i >> K i .

В выпрямителях для дуговой сварки используют дроссели с разделенными рабочими обмотками, работающими в режиме вынужденного намагничивания. Для этой цели используют свойства линейного дросселя, включаемого последовательно с души. На рис. 19.12 приведена схема выпрямителя типа ТИР-200В с дросселем насыщения с разделенными рабочими обмотками. Однофазные силовые трансформаторы Т 1 и Т 2 со сдвигом вторичных напряжений на π/2 питают выпрямительные диодные блоки V 1 и V 2 . В цепь вторичной обмотки трансформаторов включены дроссели насыщения ДН1 и ДН2. Последовательность включения рабочих обмоток W pl и W p2 осуществляется с блока управления Б У с использованием тиристорной схемы. Блок БСНУ стабилизирует напряжение управления.

Линейный дроссель Др поддерживает горение дуги в интервале возбуждения и подает сигналы на БСНУ для улучшения динамических свойств ДН1 и ДН2. Трансформатор тока ТТ предназначен для корректировки формы вольт-амперной характеристики. Дополнительный источник питания ИВ используют для зажигания дуги на малых токах.

Наибольший интерес представляют источники питания ТИР-300Д с разделенными рабочими обмотками в дросселе насыщения. Это единственный источник, который обеспечивает питание дуги при сварке постоянным током и переменным током прямоугольной формы. Дроссель насыщения коммутируется тиристорами и работает в режиме вынужденного намагничивания.

Рис. 19.12. Схема выпрямителя с дросселями насыщения с разделенными рабочими обмотками