Назад: 3.3.1. Выпрямители с секционированными обмотками

3.3.2. Выпрямители с подвижными обмотками

Выпрямитель этого типа (рис. 3.12) используется в основном при ручной дуговой сварке и имеет падающую характеристику. В его состав входит трехфазный понижавший трансформатор Т и выпрямительный блок V, собранный по трехфазной мостовой схеме. У трансформатора три подвижных обмотки 1, обычно первичные, установлены в обойме и перемещаются по вертикали. Три вторичных обмотки 2 неподвижны и жестко закреплены на магнитопроводе 3.

Благодаря большому рассеянию между первичными и вторичными обмотками трансформатор имеет увеличенное магнитное рассеяние, что и обеспечивает получение крутопадающей внешней характеристики выпрямителя. Регулируемым параметром является величина сварочного тока. Его регулирование осуществляется изменением индуктивного сопротивления трансформатора X_L путем перемещения подвижных обмоток. При увеличении расстояния ℓ между обмотками увеличивается рассеяние и сопротивление X_L, поэтому ток уменьшается:

ℓ Þ x Þ U_B¯ Þ I_д¯ . (3.11)

Кратность такого регулирования I_{д max}/I_{д min} достигает 3….3,5. Для получения большей кратности приходится значительно увеличивать ход подвижных обмоток, что приводит к увеличению высоты Н и перерасходу железа трансформатора (рис.3.12,в).

Рис.3.12. Выпрямитель, управляемый трансформатором с увеличенным рассеянием: а – упрощенная схема при соединении обмоток в звезду; б – при соединении в треугольник; в – трансформатор с подвижными обмотками; г – трансформатор с магнитным шунтом

Поэтому плавное регулирование дополняется ступенчатым регулированием за счет переключения обмоток со схемы λ/λ (звезда – звезда) на схему Δ/Δ (треугольник – треугольник) с помощью переключателей 4 и 5. Для получения диапазона малых токов переключатели становятся в положение I, при котором как первичные, так и вторичные обмотки соединены в звезду (рис.3.12,а). Диапазон больших токов получается при установке переключателей в положение II, обеспечивающее соединение обмоток в треугольник (рис.3.12,б). Отметим, что при обеих схемах напряжение холостого хода выпрямителя U_хх одинаково.

Действительно, вторичное линейное напряжение трансформатора для схемы λ/λ:

, (3.12)

а для схемы Δ/Δ:

, (3.13)

где w₁ и w₂ – число витков первичной и вторичной обмотки соответственно.

Следовательно, при переходе от схемы λ/λ к схеме Δ/Δ переменное напряжение, подаваемое на выпрямительный блок, не меняется, а поэтому не меняется и выпрямленное U_xx, значение которого описано уравнением (3.9). В то же время следует отметить, что величина выпрямленного тока и общее сопротивление выпрямителя при переходе от схемы λ/λ к схеме Δ/Δ меняются. Это можно показать на примере короткого замыкания вторичных обмоток трансформатора. При соединении λ/λ (рис. 3.12,а) с учетом (3.12):

, (3.14)

при соединении Δ /Δ (рис.3.12,б) с учетом (3.13):

. (3.15)

Как видно, отношение , а поэтому и сварочный ток при переходе к схеме Δ/Δ увеличивается приблизительно в 3 раза.

Регулирование тока выпрямителя выполняется перемещением подвижных обмоток трансформатора, а также переключением обмоток со схемы λ/λ на схему Δ/Δ.

Общая кратность плавного и ступенчатого регулирования достигает 10. Поэтому другие способы регулирования: секционирование обмоток, переключение на схемы λ/Δ и Δ/λ - не используются как менее эффективные.

Для выпрямителей, регулируемых трансформаторами с подвижными обмотками, опишем сварочные свойства. Зажигание дуги при сравнительно высоком U_xx 50….80 В происходит, как правило, с первой попытки. Устойчивость горения дуги высокая. Поскольку пульсация выпрямленного тока не превышает 20…25 %, то разрывная длина дуги, например, при сварке электродами УОНИ 13/45, достигает 10…15 мм. Благодаря наличию крутопадающей характеристики ток при колебаниях дуги достаточно стабилен. Однако при колебаниях напряжения сети в пределах ±10 % величина тока меняется до ±20 %. При значительной индуктивности трансформатора пиковый ток короткого замыкания при крупнопанельном переносе превышает сварочный ток не более чем на 50…70 %, поэтому коэффициент разбрызгивания невелик – 1,5…3,5 %.

Некоторое применение находят также выпрямители с трансформатором, регулируемым магнитным шунтом 6 (рис.3.12,г). Другие схемы выпрямления, кроме трехфазной мостовой, используются редко.

Важными достоинствами выпрямителей с трехфазной мостовой схемой выпрямления и трансформатором, имевшим подвижные обмотки, являются простота, дешевизна и высокие сварочные свойства. Основные их недостатки – зависимость режима от колебаний напряжения сети и сложность дистанционного управления.

Рассмотрим работу выпрямителя ВД-306 по принципиальной электрической схеме (рис.3.13). Для пуска выпрямителя предусмотрена пусковая кнопка S1, при нажатии на нее срабатывает контактор К2, силовые контакты которого подают напряжение на двигатель вентилятора М и силовой трансформатор Т1. При правильном направлении потока воздуха ветровое реле S3 срабатывает и блокирует кнопку S1. Для выключения выпрямителя предусмотрена кнопка S2. Первичные обмотки подвижные. Перемещение их осуществляется с помощью ходового винта. Это обеспечивает плавную регулировку режимов сварки. Ступенчатое регулирование напряжения источника производится переключателем S4, путем соединения первичной и вторичной обмоток по схеме Δ/Δ или λ/λ .

Рис.3.13. Выпрямитель ВД-306: а – принципиальная схема; б – внешние характеристики: 1 и 2 интервалы малых и больших токов

Выпрямительный блок VD1–VD6 собран по трехфазной мостовой схеме. Выпрямитель имеет защиту, отключающую его от сети при пробое одного из вентилей или замыкании вторичной обмотки на корпус. В состав защиты входят магнитный усилитель (L₁, L₂), вспомогательный трансформатор Т2 и реле K1. Магнитный усилитель имеет два тороидальных сердечника с двумя рабочими обмотками, включенными в цепь реле K1, обмотками управления являются фазные провода выпрямителя, пропущенные через окна сердечников.

При пробое одного из вентилей, например VD1 (рис.3.13,а), происходит короткое замыкание внутри выпрямителя, например по цепи, показанной пунктирной линией, в результате чего может выйти из строя и второй вентиль, работавший в паре с пробитым. При этом в фазных проводах в окне сердечника появляется постоянная составляющая тока. В результате этого насыщается сердечник усилителя, уменьшается индуктивное сопротивление его обмотки переменного тока, что приводит к увеличению в ней тока и срабатыванию реле K1, отключавшего с помощью контактора К2 выпрямитель от сети. Внешние характеристики выпрямителя ВД-306 даны на рис. 3.13,б (прил.4). Такую же конструкцию имеют серийно выпускаемые выпрямители ВД-201 и ВД-401.

Далее: 3.3.3. Выпрямители с реактором насыщения