Назад: 3.5.4. Универсальные инверторные источники

3.6. Многопостовые выпрямительные системы

3.6.1. Особенности создания многопостовых систем для сварки [7]

Системы для ручной дуговой сварки обычно компонуют по схеме, показанной на рис.3.34,а. Для обеспечения жесткой характеристики трехфазный понижающий трансформатор должен иметь минимальное рассеяние, иногда его первичные обмотки секционируют для регулирования выпрямленного напряжения в небольших пределах. Наклон внешней характеристики обычно не более 0,01 В/А. В мощных выпрямителях используют все разновидности шестифазных схем выпрямления. Сварочные свойства выпрямительных систем с балластными реостатами близки к аналогичным характеристикам однопостовых выпрямителей.

Рис.3.34. Многопостовые выпрямительные системы: а – с постовыми регуляторами; б – с выпрямительными постовыми устройствами

Промышленностью выпускаются различные типы многопостовых выпрямителей, которые отличаются либо схемой выпрямления, либо способами разделения постов.

При наличии нескольких сварочных постов рационально использовать многопостовую систему питания от 4 до 30 постов на один источник. Многопостовые выпрямительные системы изготовляют на токи 1000, 1600 и 5000 А. По назначению различают системы для ручной, механизированной сварки в углекислом газе и универсальные (прил.9).

Многопостовая система имеет общий источник, шинопровод и постовые устройства. Она должна иметь развязку постов, т.е. обеспечивать независимость режимов сварки постов друг от друга. Поэтому внешняя характеристика общего источника должна быть жесткой. Действительно, при падающей характеристике выпрямителя короткое замыкание на одном из постов вызовет снижение напряжения источника и погасание дуги на других постах. Таким образом, для развязки ток короткого замыкания поста должен быть ограничен наличием балластного реостата R_б1.

Наибольшее распространение получила простейшая система (рис.3.34,а). В ней используется многопостовой выпрямитель, состоящий из трансформатора Т и силового выпрямительного блока VD. Шинопровод с целью экономии кабелей, как правило, выполняется общим для всего цеха в виде голых медных шин, проложенных по стене. Сечение шинопровода рассчитывается из условия, что у самого отдаленного потребителя напряжение источника снизится не более чем на 5%. Постовые балластные реостаты РБ (рис.3.35) выполняют функции развязки, регулирования режима и формирования падающей характеристики. При многопостовом питании постов для сварки в СО₂ в качестве развязки используется реактор L_п или электронный регулятор, собранный на управляемых элементах VT.

Балластный реостат РБ-302 представляет собой набор параллельно соединенных резисторов, подключенных к нагрузке с помощью рубильников S1…S7 (рис.3.35). При различных комбинациях включенных рубильников реостат может иметь сопротивление от 0,1 до 50 Ом. Непосредственно у каждого рубильника указана величина тока, полученная при напряжении источника, равном 30 В.

Рис.3.35. Балластный реостат РБ-302

Уравнение внешней характеристики на отдельном посту следующее:

U_n = U_в – I_дR_б ≈ U₀ – I_дR_б. (3.17)

На рис.3.36 видно, что с ростом сварочного тока I_д увеличиваются потери напряжения на балластном реостате I_дR_б и снижается напряжение поста

I_д Þ I_дR_б Þ U_n¯.

При малом сопротивлении реостата получаются пологопадающие характеристики, при большом сопротивлении – крутопадающие характеристики.

Рис.3.36. Внешняя характеристика сварочного поста при многопостовом питании

Для получения падающей характеристики поста, запитанного от многопостового источника питания с жесткой характеристикой, в сварочную цепь поста включают последовательно балластный реостат.

Поскольку балластный реостат подключен последовательно с дугой (U_п = U_д), то из уравнения (3.17) можно получить уравнение для анализа способов регулирования режима.

I_д = (U_в – U_д)/R_б. (3.18)

Основной способ регулирования тока при ручной сварке – изменение сопротивления балластного реостата: R_б Þ I_д¯.

В многопостовых системах регулирование режима выполняется изменением сопротивления балластного реостата.

При проектировании многопостовой системы и выборе тока основного источника I_в учитывают количество постов n и средний ток поста I_д: I_в = I_дnk₀.

При относительной продолжительности нагрузки поста ПН < 1, расчетный ток может быть снижен за счет коэффициента одновременности k₀ < 1:

.

Коэффициент b учитывает вероятность сварки на нескольких постах и различный характер нагрева элементов системы. Так, при расчете медленно нагревающихся элементов (шинопровода, трансформатора) принимают β = 0,5…1,5, при расчете быстро нагревающихся вентилей назначают β = 2…2,5.

При малом сопротивлении реостата получаются пологопадающие характеристики, необходимые для сварки в углекислом газе, а для регулирования скорости нарастания тока короткого замыкания с целью снижения разбрызгивания используются реакторы.

Далее: 3.6.2. Выпрямители с постовыми балластными реостатами