Ταξινόμηση και συσκευή ανορθωτών συγκόλλησης
Ένας ανορθωτής συγκόλλησης είναι μια πηγή συνεχούς ρεύματος συγκόλλησης. Ο ανορθωτής συγκόλλησης περιέχει μετασχηματιστής ισχύος, τροφοδοσία βαλβίδων ημιαγωγών και συσκευή ελέγχου ρεύματος συγκόλλησης.
Ταξινόμηση ανορθωτών συγκόλλησης που κατασκευάζονται σύμφωνα με τη δεύτερη από τις τρεις κύριες λειτουργίες της πηγής ισχύος (καύση, ρύθμιση, μετασχηματισμός). Όλοι οι ανορθωτές συγκόλλησης, σύμφωνα με τη μέθοδο ρύθμισης του ρεύματος συγκόλλησης, μπορούν να χωριστούν σε ελεγχόμενους από μετασχηματιστή, θυρίστορ και κορεσμούς.
Οι ανορθωτές με ρύθμιση μετασχηματιστή έχουν μετασχηματιστές 3 φάσεων, σε αντίθεση με τους μετασχηματιστές συγκόλλησης, οι οποίοι είναι μονοφασικοί.
Η ρύθμιση βημάτων γίνεται με εναλλαγή αστέρα-τρίγων, η οποία προκαλεί την αλλαγή του ρεύματος 3 φορές. (υψηλότερο ρεύμα με δέλτα-δέλτα από αστέρι-αστέρι.)
Σε αντίθεση με τους μετασχηματιστές συγκόλλησης, ακόμη και οι απλούστεροι ανορθωτές περιέχουν στραγγαλιστικά πηνία και προστατευτικό εξοπλισμό για την προστασία των βαλβίδων από υπερένταση και διαταραχές ψύξης (ρελέ ανεμιστήρα ή διακόπτης πίεσης νερού).
Για να γίνει αυτό, η πηγή τροφοδοσίας πρέπει να διαθέτει επαφέα ισχύος, ελέγχεται χειροκίνητα από τα κουμπιά START και STOP. Για τον ανορθωτή VD-306: προστασία από ηλεκτρομαγνητικό ρεύμα που ενεργοποιείται όταν το επιτρεπόμενο ρεύμα ξεπεραστεί κατά 1,5 φορές.
Ρύζι. 1. Ανορθωτής συγκόλλησης VD-306
Τα ακόλουθα στοιχεία μπορούν να διακριθούν σε οποιονδήποτε ανορθωτή συγκόλλησης: ένας μετασχηματιστής ισχύος και ένας ανορθωτής. Οι μετασχηματιστές που χρησιμοποιούνται στους ανορθωτές συγκόλλησης είναι ελαφρώς διαφορετικοί από αυτούς που περιγράφονται εδώ — Ταξινόμηση και διάταξη μετασχηματιστών συγκόλλησης.
Η κύρια διαφορά είναι ότι οι μετασχηματιστές ανορθωτή συγκόλλησης είναι τριφασικοί. Αυτό όχι μόνο εξασφαλίζει ομοιόμορφη φόρτιση των φάσεων του δικτύου ισχύος, αλλά και μειώνει τους κυματισμούς στο ανορθωμένο ρεύμα.
Ένα κοινό στοιχείο του ανορθωτή συγκόλλησης είναι ένα τσοκ... Εάν βρίσκεται ανάμεσα στη θήκη του ηλεκτροδίου και το μπλοκ ανορθωτή (στο τμήμα του κυκλώματος συγκόλλησης όπου ρέει συνεχές ρεύμα), τότε χρησιμεύει για τον περιορισμό του ρυθμού αύξησης του ρεύμα βραχυκυκλώματος, δηλ. για να μειώσετε το πιτσίλισμα συγκόλλησης.
Εάν το τσοκ βρίσκεται μεταξύ του μετασχηματιστή ισχύος και του μπλοκ ανορθωτή (στο τμήμα του κυκλώματος συγκόλλησης όπου ρέει το εναλλασσόμενο ρεύμα), χρησιμεύει για τη ρύθμιση του ρεύματος συγκόλλησης ή της τάσης εξόδου.
Τα μπλοκ ανορθωτών συναρμολογούνται από διόδους ισχύος. Σε αντίθεση με τους αγωγούς ηλεκτρικού ρεύματος, οι οποίοι μεταφέρουν το ρεύμα εξίσου καλά και στις δύο κατευθύνσεις, οι δίοδοι περνούν ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση. Είναι αδύνατο να ελέγξετε την ποσότητα του ρεύματος χρησιμοποιώντας μια δίοδο.
Εκτός από τις διόδους, χρησιμοποιούνται ανορθωτές συγκόλλησης θυρίστορ… Χρησιμοποιώντας ένα θυρίστορ μπορείτε να ελέγξετε το ρεύμα. Ωστόσο, οι επιλογές ελέγχου είναι περιορισμένες. Το θυρίστορ δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί πριν πέσει στο μηδέν η τάση στα κύρια ηλεκτρόδια. Επομένως, τα θυρίστορ ονομάζονται «μη πλήρως ελεγχόμενοι ημιαγωγοί». Οι πλήρως ελεγχόμενοι ημιαγωγοί είναι τρανζίστορ (τρίοδοι), αλλά η χρήση τους σε πηγές συγκόλλησης είναι περιορισμένη.
Τα στοιχεία ημιαγωγών πρέπει να προστατεύονται από υπερθέρμανση. Επομένως, δίοδοι και θυρίστορ τοποθετούνται σε θερμαντικά σώματα που αναγκάζονται να κρυώσουν από τη ροή αέρα από τον ανεμιστήρα.
Σε αλυσίδες συγκόλλησης χάρη σε EMF αυτοεπαγωγής Μερικές φορές συμβαίνουν αιχμές τάσης που μπορεί να προκαλέσουν την αντιστροφή της βλάβης του ημιαγωγού. Για να αποφευχθεί αυτό, οι ημιαγωγοί γεφυρώνουν R — Με κύκλωμα... Όταν εμφανίζεται αυξημένη τάση στους ακροδέκτες του ημιαγωγού, ο πυκνωτής φορτίζεται και στη συνέχεια εκφορτίζεται μέσω του ημιαγωγού προς την εμπρός κατεύθυνση.
Ρύζι. 2. Προστατευτικό κύκλωμα ημιαγωγών έναντι επαγωγικής τάσης
Στους ανορθωτές συγκόλλησης, τα στοιχεία ημιαγωγών συναρμολογούνται με τη μορφή διαφόρων κυκλωμάτων. Χωρίζεται σε διόρθωση 1 και 3 φάσεων.
Μονοφασικά κυκλώματα διόρθωσης Χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα ελέγχου όπου η κατανάλωση ενέργειας είναι χαμηλή, επομένως, με τη βοήθεια εξομάλυνσης χωρητικών φίλτρων, είναι δυνατό να ληφθεί μια τάση κοντά στη σταθερή στην έξοδο.
Τριφασικά κυκλώματα ανορθωτή
Συνήθως χρησιμοποιούνται ανορθωτές συγκόλλησης τριφασικά κυκλώματα ανορθωτήτα οποία παρέχουν σημαντικά χαμηλότερο κυματισμό ανορθωμένου ρεύματος σε σύγκριση με τα μονοφασικά κυκλώματα.
Τριφασικό κύκλωμα γέφυρας ανόρθωσης Larionov
Στους τριφασικούς ανορθωτές, τα μπλοκ διόδου υλοποιούνται συχνότερα σε ένα κύκλωμα γέφυρας. Σε αυτήν την περίπτωση, η ανορθωμένη κυματισμός τάσης είναι 300 Hz.
Ρύζι. 3. Τριφασικό κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας Larionov (a), φάση και ανορθωμένη τάση (b)
Λειτουργία κυκλώματος: Οι βαλβίδες με το υψηλότερο δυναμικό φάσης συνδέονται με την ομάδα ανόδου και αντίστροφα με την ομάδα καθόδου. Ανά πάσα στιγμή, οι βαλβίδες είναι ανοιχτές, συνδεδεμένες με τις φάσεις με το μεγαλύτερο θετικό και το μεγαλύτερο αρνητικό δυναμικό. Επιπλέον, κάθε βαλβίδα μιας ομάδας κατά το ένα τρίτο της περιόδου λειτουργεί σε σειρά με δύο βαλβίδες μιας άλλης ομάδας.
Στον εξοπλισμό συγκόλλησης, αυτό το σχήμα χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλους τους ανορθωτές για χειροκίνητη συγκόλληση τόξου με ονομαστικό ρεύμα έως 500A.
Τριφασικό κύκλωμα ανορθωτή δακτυλίου
Για την υλοποίησή του, ο μετασχηματιστής ανορθωτή πρέπει να έχει δύο πανομοιότυπα σετ δευτερευουσών περιελίξεων συνδεδεμένων σε ένα αστέρι και ενεργοποιημένα με μετατόπιση της μισής περιόδου της συχνότητας δικτύου. Σε αυτήν την περίπτωση, η ανορθωμένη κυματισμός τάσης είναι 300 Hz.
Ρύζι. 4. Τριφασικό κύκλωμα ανορθωτή δακτυλίου
Λειτουργία κυκλώματος: Σε αυτό το κύκλωμα, όταν η βαλβίδα είναι ενεργοποιημένη, ενεργοποιείται και ένα από τα δύο πηνία στο κύκλωμα ανορθωτή.Επιπλέον, κάθε πηνίο μιας ομάδας για το ένα τρίτο της περιόδου λειτουργεί σε σειρά με δύο πηνία μιας άλλης ομάδας.
Το κύριο μειονέκτημα αυτού του κυκλώματος ανόρθωσης είναι ότι απαιτεί έναν πιο περίπλοκο και ακριβό μετασχηματιστή, ο οποίος έχει σχεδιαστεί λαμβάνοντας υπόψη την απόκλιση της συνιστώσας DC του ρεύματος.
Κύκλωμα ανόρθωσης έξι φάσεων με αντιδραστήρα εξισορρόπησης
Για την εφαρμογή του, ο μετασχηματιστής ανορθωτή πρέπει επίσης να έχει δύο πανομοιότυπες ομάδες δευτερευουσών περιελίξεων συνδεδεμένων σε αστέρι και ενεργοποιημένες με μετατόπιση της μισής περιόδου της συχνότητας δικτύου. Επιπλέον, για να εξασφαλιστεί η παράλληλη λειτουργία δύο φάσεων ταυτόχρονα στο φορτίο, απαιτείται ένας αντιδραστήρας εξισορρόπησης - ένα συμμετρικό τσοκ.
Κύκλωμα ανορθωτή έξι φάσεων με αντιδραστήρα υπέρτασης
Λειτουργία κυκλώματος: Για κάθε αστέρι, οι βαλβίδες με το υψηλότερο δυναμικό θετικής φάσης είναι ενεργοποιημένες, παρόμοια με ένα τριφασικό ουδέτερο κύκλωμα. Χωρίς αντιδραστήρα εξισορρόπησης, επιτυγχάνεται ανόρθωση έξι φάσεων με τη λειτουργία κάθε φάσης και μια βαλβίδα περιόδου 1/6.
Ρύζι. 5. Εξαφασικό κύκλωμα ανόρθωσης με αντιδραστήρα εξισορρόπησης
Ένα τέτοιο σχήμα χρησιμοποιείται σε ανορθωτές υψηλής ισχύος (1000 A και περισσότερο), κυρίως για παροχή ρεύματος χαμηλής τάσης.
Το κύριο μειονέκτημα αυτού του κυκλώματος ανόρθωσης είναι ότι απαιτεί έναν πιο περίπλοκο και ακριβό μετασχηματιστή, ο οποίος έχει σχεδιαστεί λαμβάνοντας υπόψη την απόκλιση της συνιστώσας DC του ρεύματος, καθώς και ένα πρόσθετο τσοκ.
Ανορθωτές συγκόλλησης με ρύθμιση μετασχηματιστή
Το χαρακτηριστικό πτώσης των ανορθωτών συγκόλλησης επιτυγχάνεται με διαφορετικούς τρόπους.Ο πιο απλός είναι ότι ο ανορθωτής συγκόλλησης είναι εξοπλισμένος με έναν χαρακτηριστικό μετασχηματιστή ισχύος που πέφτει.Ο ανορθωτής συγκόλλησης VD-306 έχει σχεδιαστεί σύμφωνα με αυτήν την αρχή.
Ρύζι. 6. Ανορθωτής συγκόλλησης ελεγχόμενος από μετασχηματιστή με αυξημένη διασπορά: α, β — ηλεκτρικά κυκλώματα, γ, δ — κατασκευή μετασχηματιστή.
Περιλαμβάνει μετασχηματιστή ισχύος με κινητές περιελίξεις ή διακλάδωση, ανορθωτή και προστασία εκκίνησης. Η ρύθμιση ακατέργαστου ρεύματος πραγματοποιείται με ταυτόχρονη εναλλαγή του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος από το «αστέρι» (λ / λ) στο κύκλωμα «τριγώνου» (Δ / ∆). Στην πρώτη περίπτωση, ορίζεται ένα στάδιο μικρών ρευμάτων και στη δεύτερη - μεγάλα. Σε κάθε στάδιο, πραγματοποιείται ομαλή ρύθμιση του ρεύματος αλλάζοντας την απόσταση μεταξύ της κύριας και της δευτερεύουσας περιέλιξης.
Το μπλοκ ανορθωτή συναρμολογείται σε διόδους πυριτίου που εξαναγκάζονται να ψύχονται από έναν ανεμιστήρα. Ο ανορθωτής ενεργοποιείται και απενεργοποιείται. μαγνητικός εκκινητής.
Ο προστατευτικός εξοπλισμός δεν επιτρέπει στον ανορθωτή να ενεργοποιηθεί εάν η ροή αέρα δεν τροφοδοτείται στις διόδους, καθώς και εάν μία από τις δίοδοι δεν λειτουργεί ή υπάρχει διακοπή της τάσης δικτύου στο κουτί. Ο εξοπλισμός προστασίας εκκίνησης που περιγράφεται είναι παραδοσιακός για ανορθωτές συγκόλλησης.
Οι ανορθωτές συγκόλλησης του εξεταζόμενου τύπου είναι εύκολο να κατασκευαστούν και να λειτουργήσουν. Τα μειονεκτήματά τους είναι η έλλειψη σταθεροποίησης της λειτουργίας όταν αλλάζει η τάση του δικτύου και η αδυναμία τηλεχειρισμού.
Ρύζι. 7. Ηλεκτρικό σχηματικό διάγραμμα του ανορθωτή συγκόλλησης VD-306
Ρύζι. 8. Ηλεκτρικό σχηματικό διάγραμμα του ανορθωτή συγκόλλησης VD-313
Ανορθωτές συγκόλλησης με έλεγχο θυρίστορ
Οι ανορθωτές θυρίστορ, εκτός από έναν μετασχηματιστή και ένα μπλοκ βαλβίδας, περιέχουν ένα τσοκ φίλτρου στο κύκλωμα τροφοδοσίας και αισθητήρες και ηλεκτρονικά μπλοκ στο σύστημα ελέγχου.
Ρύζι. 9. Σχέδια ανορθωτών συγκόλλησης με θυρίστορ: α — με τριφασική γέφυρα, β — με εξαφασικό με τσοκ εξισορρόπησης, γ — με κύκλωμα ανορθωτή δακτυλίου
Ανορθωτές συγκόλλησης ρυθμιζόμενοι με τσοκ κορεσμού
Τα κορεσμένα τσοκ χρησιμοποιούνται επίσης για την απόκτηση χαρακτηριστικών πτώσης σε ανορθωτές συγκόλλησης. Ένα επαγωγικό πηνίο αντίδρασης τοποθετείται μεταξύ του μετασχηματιστή ισχύος και της μονάδας ανορθωτή. Ο μετασχηματιστής ισχύος στον ανορθωτή έχει ένα άκαμπτο εξωτερικό χαρακτηριστικό. Το χαρακτηριστικό πτώσης του ανορθωτή παρέχεται από την επαγωγική αντίσταση του επαγωγέα.
Πολυσταθμικοί ανορθωτές συγκόλλησης
Ανορθωτές συγκόλλησης με άκαμπτα εξωτερικά χαρακτηριστικά χρησιμοποιούνται για συγκόλληση πολλαπλών σταθμών - ημιαυτόματων και χειροκίνητων. Στην πρώτη περίπτωση, προβλέπουν τη δυνατότητα ρύθμισης της τάσης εξόδου, και στη δεύτερη - όχι. Έτσι, ο ανορθωτής συγκόλλησης πολλαπλών σταθμών είναι ο απλούστερος σε σχεδιασμό.