Однофазные выпрямительные сварочные установки

В США однофазные выпрямительные установки с селеновыми вентилями выпускаются рядом фирм.

Фирма Дженерал Электрик выпускает однофазные выпрямитель­

В этих установках используются стандартные сварочные трансфор­ маторы с увеличенным рассеянием, выпускаемые фирмой. Регулиро­ вание режима производится при помощи перемещения подвижной

фазные выпрямительные установки с применением дросселя насы­ щения. В схеме установки предусмотрена возможность переключения на сварку выпрямленным или переменным током.

Пределы регулирования: на постоянном токе 7—200 а; на пере­ менном токе 7—275 а.

Особенностью схемы является форсировка тока короткого замы­ кания для облегчения зажигания дуги. Для этой цели на сердечнике дросселя насыщения размещена дополнительная подмагничивающая обмотка, которая включается последовательно в цепь выпрямленного тока. Выпрямленный сварочный ток в последовательной обмотке дросселя насыщения усиливает подмагничивание и тем самым умень­ шает индуктивное сопротивление дросселя, что вызывает увеличение тока короткого замыкания.

Трехфазные выпрямительные сварочные установки типа СПГ-100, СПС-100, СПС-300

В 1955 г. во ВНИИЭСО были разработаны опытные образцы трех­ фазных выпрямительных сварочных установок типа СПГ-100 с гер­ маниевыми вентилями и СПС-100 с селеновыми вентилями на номи­ нальный ток 100 а (ПР°/0— 100%), предназначенные для сварки тонких изделий. Конструкция, схема и номинальные данные вы­ прямительных установок СПГ-100 и СПС-100 одинаковые.

Установки состоят из трехфазного сварочного трансформатора 1 (фиг. 189) с нормальным рассеяньем, трех дросселей насыщения 2 с отдельными сердечниками и блока выпрямителей 3, собранного по трехфазной мостовой схеме. На сердечнике каждого дросселя насы­ щения размещена одна обмотка переменного тока 2 и одна подмаг­ ничивающая обмотка постоянного тока 4. Все подмагничивающие обмотки дросселей соединяются между собой последовательно. Так как сумма переменных токов в фазах трехфазной цепи в каждый момент времени равна нулю, то и суммарная переменная э. д. с. (пер­ вая гармоника), наводимая этими токами в трех последовательно со­ единенных подмагничивающих обмотках, будет также равна нулю. Подмагничивающие обмотки питаются постоянным током от вспомо­

гательного трансформатора 5 через выпрямительный блок 6> собран­ ный по однофазной мостовой схеме. Изменение тока в подмагничивающих обмотках, т. е. регулирование режима работы выпрямитель­ ной установки, производится при помощи потенциометра 7.

Дроссели насыщения имеют дополнительную обмотку <5, включен­ ную последовательно в цепь выпрямленного тока. Благодаря этой обмотке индуктивные сопротивления дросселей насыщения с увели-

чением сварочного тока несколько уменьшаются, что делает внешние характеристики выпрямительной установки более пологими. В схеме предусмотрен переключатель 9, позволяющий включать или выклю­ чать дополнительную последовательную обмотку. Такое пере­ ключение дает две ступени регулирования режима. В пределах каж­ дой ступени режим регулируется путем изменения тока в подмагничивающей обмотке 4 дросселей насыщения. Внешние характери­ стики выпрямительной установки СПГ-100 для различных значений тока в подмагничивающей обмотке дросселя насыщения показаны на фиг. 190.

Всхемах установок СПГ-100 и СПС-100 (фиг. 189) может быть также предусмотрен переключатель полярности 10.

Вслучае необходимости дистанционного управления устанавли­ вается маломощный реверсивный двигатель 11, служащий для пере­ мещения движка потенциометра 7.

Для усиления охлаждения выпрямительные установки снабжены вентилятором.

Вид выпрямительной установки СПГ-100 показан на. фиг. 191. В ы п р я м ите л ь н а я у ста н о в к а СПС-300 с с е л е н о в ы м и в е н т и л я м и , опытный образец которой разработан ВНИИЭСО,

была предназначена для сварки токами до 300 а (ПР°/0= 100%). Пи­ тающий трехфазный сварочный трансформатор в этой установке имеет оригинальную конструкцию и схему (фиг. 192 и 193). Помимо нормального трехфазного стержневого сердечника ОС (фиг. 192), на

Фиг. 190. Внешние характеристики выпрямительной сварочной установки СПГ-100.

котором размещены первичные обмотки /, в трансформаторе имеются три дополнительных замкнутых сердечника ДС. Вторичные обмотки трансформатора 2 охватывают как стержни основного сердечника, так и стержни дополнительных сердечников. Следовательно, допол­ нительные сердечники служат магнитными шунтами, увеличиваю­ щими рассеяние и индуктивность трансформатора.

Подмагничивающая обмотка 3, питаемая постоянным током от постороннего источника, охватывает три стержня дополнительных сердечников. Поток, создаваемый этой обмоткой, изменяет насыще­ ние дополнительных сердечников и тем самым изменяет индуктивное сопротивление трансформатора. Таким способом производится на­ стройка режима сварки.

Следовательно, в трансформаторе выпрямительной установки СПС-300 вторичные обмотки выполняют также функции обмоток пере­ менного тока дросселей насыщения. Из-за несимметричности совме­ щенного дросселя насыщения и разной степени насыщения его стер­ жней в кривой переменного тока резко выражены третьи гармоники. Для уменьшения этих гармоник на стержнях дополнительных сер­ дечников расположена еще одна короткозамкнутая обмотка, также

Фиг. 191. Вид выпрямительной установки СПГ-100 (кожух снят):

/ — трансформатор; 2 — дроссель насыщения; 3 — выпрямительный блок.

Фиг. 192. Конструктивная схема сварочного трансформатора выпря­ мительной установки СПС-300.

охватывающая все три стержня. Принципиальная схема выпрями­ тельной установки СПС-300, соответствующая описанной конструк­ ции сварочного трансформатора, изображена на фиг. 193.

Фиг. 193. Принципиальная схема выпрямительной сварочной установки СПС-300:

/ — первичные обмотки сварочного трансформатора; 2 — вторичные обмотки; 3 — подмагничивающая обмотка; 4 — потенциометр для регулирЬвания режима; 5 — короткозамкнутая обмотка; 6 — блок выпрямителей.

Внешние характеристики выпрямителя СПС-300 показаны на фиг. 194.

Основные технические данные выпрямительных сварочных уста­ новок СПГ-100, СПС-100 и СПС-300 приведены в табл. 13.

В трехфазных выпрямительных сварочных установках, выпускае­ мых за границей, применяются сварочные трансформаторы с регули­ рованием режима при помощи раздвижения обмоток (фирма Дженерал Электрик, США), трансформаторы с подвижными магнитными шунтами, изменяющими индуктивное сопротивление (фирма Вестиигауз, США), а также трансформаторы с дросселями насыщения (фирма Харнишфегер, США). Выпускаются также мощные выпрями­

тельные установки на 500— 1200 а с жесткими характеристиками* в которых напряжение изменяется путем секционирования обмоток трансформатора (фирма Гленн, США).

Фиг. 194. Внешние характеристики выпрямительной сварочной установки СПС-300.

§ 3. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЕЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ СВАРОЧНЫХ УСТАНОВОК

Как было показано в § 1, в однофазных выпрямительных уста­ новках имеет место значительная пульсация выпрямленного напря­ жения (см. фиг. 186, а).

Вследствие этого в конце каждого полупериода выпрямленный сварочный ток уменьшается до нуля (фиг. 195) и дуга мгновенно» гаснет, а затем зажигается вновь. Поэтому устойчивость горения и. возбуждения дуги, питаемой от однофазной выпрямительной уста­ новки, как показали испытания, ненамного лучше, чем при непо­ средственном питании от сварочных трансформаторов. Пульсации сварочного тока можно сгладить, включив в цепь выпрямленного тока дополнительный дроссель. Однако это усложняет схему и удорожает выпрямительную установку.

Пульсации выпрямленного напряжения в трехфазных установках невелики (см. фиг. 186, б). Однако пульсации в кривой выпрямлен-

Как видно из кривой id = / 2 (/), пульсации тока по отношению к его среднему значению будут больше пульсаций в кривой выпрям­ ленного напряжения холостого хода источника питания. В источ­ никах питания с падающей внешней характеристикой, когда U^ значительно больше Ud, пульсации тока сравнительно невелики» причем ток в процессе его изменения не снижается до нуля (фиг. 196, а). Поэтому дуга, питаемая от трехфазных выпрямительных установок с падающей характеристикой, горит непрерывно и устойчиво так же» как при питании от сварочных генераторов постоянного тока. При жестких внешних характеристиках трехфазного выпрямителя, когда U0 ~ Uл, пульсации тока будут велики, причем ток периодически снижается почти до нуля, что ухудшает устойчивость дуги (фиг. 196, б). Как показали опыты по сварке дугой в углекислом газе» питаемой от трехфазного выпрямителя с жесткой внешней характери­ стикой, горение дуги неустойчиво [17]. Для сглаживания пульсаций тока и, следовательно, улучшения устойчивости дуги в таких случаях необходимо в цепь выпрямленного тока включить дроссель.

Динамические свойства выпрямительных установок из-за меньшей электромагнитной инерции лучше, чем у генераторов постоянного» тока. Ток и напряжение изменяются при переходных процессах прак­ тически мгновенно.

Отсутствие вращающихся частей и коллектора делает выпрями­ тельную установку более надежной и простой, чем генераторы по­ стоянного тока.

К.п. д. выпрямительных установок также несколько выше, чем

усварочных преобразователей с генераторами постоянного тока.

*Для повышения коэффициента MOIцности в уст*ановках были применены статические конденсаторы.

Некоторым недостатком выпрямительных сварочных установок по сравнению с преобразователями постоянного тока является то, что напряжение на их клеммах и соответственно режим сварки изменя­ ются при изменении напряжения питающей сети так же, как это имеет место в сварочных трансформаторах (см. главу VI).

По сравнениию со сварочными трансформаторами трехфазные выпрямительные установки обеспечивают большую стабильность дуги, особенно на малых токах, вследствие чего напряжение холостого хода их может быть несколько снижено.

В табл. 14 приведены сравнительные данные для трех сварочных установок на 300 а. Эти данные были получены на основании опыта применения выпрямительных установок в США [49].

Описанные выше преимущества выпрямительных установок, а также данные, приведенные в табл. 14, показывают, что трехфазные выпрямительные установки найдут широкое применение в сварочной технике. Наибольшее применение выпрямительные установки должны получить при ручной дуговой сварке малыми токами, для автомати­ ческой сварки металла малой толщины электродной проволокой малого диаметра при высокой плотности тока в электроде, а также в тех случаях, когда необходимо производить сварку при разной поляр­ ности электрода (прямой или обратной).