Назад: 3.3.3. Выпрямители с реактором насыщения

 

3.3.4. Выпрямитель с умножителем напряжения

 

Увеличение напряжения в период зажигания дуги у однофазных выпрямителей осуществляется за счет конденсаторного умножителя (удвоителя) напряже­ния, включенного последовательно или параллельно с основной силовой цепью.

На рис. 3.16 показана схема выпрямителя с последовательным удвоением напряжения.

 

 

Рис. 3.16. Схема выпрямления с удвоени­ем напряжения

 

В первый полупериод вторичная обмотка трансформатора Т име­ет полярность, показанную знаками (+) и (–). При этом через диод VD1 идет ток, направление которого показано тонкой линией, и заряжает конденсатор С1 до амплитудного напряжения вторичной обмотки UС1=. Во втором полупериоде через конденсатор С2 идет ток, показанный пунктирной линией создаваемый совместным действием напряжения вторичной обмотки и конден­сатора С1. При этом их полярность показана знаками (+) и (–), и их напряжения суммируются: UC2 = U2 + UC1. Поэтому конденсатор С2 заряжается до удвоенного амплитудного напряжения вторичной обмотки трансформатора, которое является напряжением холостого хода выпрямителя:

.

Высокое значение U0 способствует надежному за­жиганию дуги. При нагрузке напряжение выпрямителя UB снижается, но в ка­ждом из нечетных полупериодов оно частично восстанавливается благодаря пе­риодической подзарядке конденсатора С1. Провалы в кривой сварочного тока частично заполняются благодаря разрядке конденсатора С2 на дугу, что повышает устойчивость ее горения.

Такая конструкция выпрямителя позволяет снизить габариты, массу и стоимость трансформатора. Он может быть подключен даже к бытовой сети 220 В, 16 А.

На этом принципе разработан выпрямитель «Дуга 318М» (Электроприбор, Новомосковск) с парал­лельным умножением напряжения, рис.3.17, который может подключать­ся как к однофазной сети 220 В клеммами А и В, так и к двухфазной сети 380 В – клеммами А и С. Сетевое напряжение через автоматический выключатель QF поступает на трансформатор Т. Переключателем SA устанавливается необходимое пониженное напряжение, которое подается на вентильный блок VD1-VD4 и умножитель напряжения (батареи конденсаторов C1 и C2). Реактор L2 служит для сглаживания сварочного тока.

 

 

Рис. 3.17. Выпрямитель «Дуга 318М»: а – схема выпрямителя; б – внешние характеристики

 

Контакты переключателя SA перемещаются по оголенным проточенным виткам вторичной обмотки, за счет чего и регу­лируется ток. Вентильный блок собран по мостовой схеме из четырех диодов VD1-VD4. Умножитель напряжения работает следующим образом. В одном из полупериодов по цепи х5-VD3-С1-L1-х4 идет зарядка конденсаторной бата­реи С1. В следующем полупериоде по цепи х4-L1- С2-D4-х5 идет зарядка кон­денсаторной батареи С2 такой же емкости. При холостом ходе суммарное напряжение выпрямителя составляет 60 В. При общей емкости 17600 мкФ в умножителе запасается энергия CU2/2 = 30 Дж, которой достаточно для начального зажигания ду­ги при ручной дуговой сварке.

Внешние характеристики выпрямителя даны на рис. 3.17,б. Начальный крутопадающий участок характеристики сформирован умно­жителем. При сварке дуга питается от основной силовой цепь Т, VD1-VD4, L2. Внешняя характеристика источника питания на рабочем участке пологопадающая с отно­сительно невысоким U0, равным 15…35 В. Диапазон регулирования тока при витковом регули­ровании переключателем SA составляет 50…200 А.

У трехфазного двигателя вентилятора две обмотки получают питание непо­средственно от сети, а третья (со сдвигом фазы) - за счет конденсаторов С3, С4. Светодиод VDH получает питание от вспомогательной обмотки трансформатора через резистор R и сигнализирует о наличии напряжения сети.

Другие конструкции выпрямителей могут иметь комбинированные схемы последовательного и параллельного умножения, а также трехфазную схему вы­прямления.

Сварочные свойства таких выпрямителей зависят от параметров цепи умно­жителя. Надежное зажигание дуги электродом с рутиловым покрытием у источ­ника на 160 А обеспечивается уже при емкости 1000…2000 мкФ, но для электро­дов с основным покрытием, например марки УОНИ-13/55, потребуется более значительная емкость, а также сглаживающий реактор с индуктивностью не менее 0,3 мГн. К недостаткам таких выпрямителей следует отнести слишком пологий наклон внешних характеристик на основном участке, что приводит к снижению точности настройки и стабильности тока, к тому же большой пико­вый ток короткого замыкания 1пк=(2,5…3,5)Iд вызывает перегрев электрода и увеличение разбрызгивания элек­тродного металла.

 

Далее: 3.3.5. Выпрямитель с подпиткой