ГЛАВА X V III

ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ СВАРОЧНЫЕ УСТАНОВКИ

§ 1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ и СВОЙСТВА ТИПОВЫХ СХЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Первые образцы сварочных установок с выпрямителями были разработаны в СССР и за границей в середине 30-х годов. В большин­ стве установок применялись ртутные выпрямители. В опытном об­ разце, разработанном в 1935 г. в МВТУ имени Баумана, был приме­ нен полупроводниковый сульфидный выпрямитель. Однако в то время уровень развития выпрямительной техники не позволял создать мощные и надежные в эксплуатации установки для питания сварочной дуги, которые обладали бы относительно высокими технико-эконо­ мическими показателями.

В последние пщ>1, в связи с развитием техники полупроводников, выпрямители получают все большее применение в силовых электро­ технических установках, в том числе в установках для питания сва­ рочной дуги.

Выпрямительные элементы — вентили. Выпрямительные свароч­

не пропускает электрический ток, так как его проводимость крайне мала. В соответствии с этим свойства вентиля характеризуются сле­ дующими величинами.

Допустимое среднее значение рыпрямленного тока 1ан или допу­ стимая плотность этого тока, отнесенного к единице активной поверх­ ности вентиля jUHа/см2, зависит от условий охлаждения. При искус­ ственном воздушном охлаждении нагрузка вентиля может быть уве­ личена в 2—2,5 раза по сравнению с естественным охлаждением.

Падение напряжения в вентиле в прямом направлении &UaH при номинальном среднем значении выпрямленного тока 1ан в значи­ тельной степени определяет потери энергии и к. п. д. вентиля.

Обратный ток 1вн также характеризует выпрямительные свойства вентиля; он вызывает дополнительные потери энергии, снижающие к. п. д. вентиля.

22 Рабинович 22

В зависимости от действующего значения обратного напряжения JB заданного значения выпрямленного тока отдельные вентили, вклю­ ченные в плечи выпрямителя, соединяются между собой последова­ тельно и параллельно.

Число Последовательно включенных вентилей п определяется из выражения

(259)

а число параллельно включенных вентилей а — из выражения

(260)

где 1п — среднее значение выпрямленного тока в плече для данной схемы выпрямителя;

1ан — допустимое номинальное среднее значение тока в одном вентиле.

Основные соотношения между напряжениями, а также токами в однофазной и трехфазной мостовых схемах выпрямителей при актив­

напряжения и тока нагрузки общее число вентилей в трехфазной мостовой схеме будет меньше, чем в однофазной.

Обычно общее количество вентилей в трехфазной схеме составляет около 70% от количества вентилей, необходимых для однофазной схемы выпрямления, что является одним из преимуществ трехфаз­ ной мостовой схемы.

К преимуществам трехфазной мостовой схемы выпрямления по сравнению с однофазной относятся также равномерная загрузка сило­ вой сети переменного тока и лучшее использование трансформатора, питающего выпрямитель.

Коэффициент использования трансформатора выпрямительной установки обычно определяется из отношения расчетной мощности трансформатора Рр к мощности выпрямителя Рву = UcpIcp, т. е. .

kа Л . Рву

Как видно из данных табл. 12, расчетная мощность трансформа­ тора для трехфазной мостовой схемы будет меньше, чем для одно­ фазной, при одинаковой мощности выпрямителя.

§ 2. КОНСТРУКЦИЯ и СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ СВАРОЧНЫХ УСТАНОВОК

В большинстве случаев применяют выпрямительные сварочные установки с падающими внешними характеристиками. Для питания выпрямительного блока используют сварочные трансформаторы с увеличенным рассеянием или отдельным дросселем. Настройка или регулирование режима производится путем изменения индуктивности рас­ сеяния сварочного трансформатора или при помощи изменения индук­ тивного сопротивления' 'отдельного дросселя.

В качестве отдельных дросселей применяются как дроссели обычных конструкций с воздушным зазором в сердечнике и подвижным пакетом, так и дроссели насыщения.

Одна из типовых схем дросселей насыщения показана на фиг. 187. Дроссель имеет две обмотки пере­ менного тока, размещенные на край­ них стержнях сердечника, а . на среднем стержне расположена подмагничивающая обмотка, питаемая

от постороннего источника постоянного тока. Катушки обмотки переменного тока включены между собой последовательно так, чтобы потоки, создаваемые этими' катушками в среднем стержне, взаимно компенсировали друг друга (см. фиг. 187). Благодаря этому результирующая э. д. с. (первая ее гармоника), которая индукти­ руется потоками обмотки переменного тока в подмагничивающей обмотке, будет равна нулю.

Существует несколько типов сердечников и схем соединения об­ моток дросселей насыщения, но во всех этих схемах соблюдается прин­ цип компенсации переменной э. д. с., индуктируемой в подмагничи­ вающей обмотке, аналогичный описаннному выше.

Подмагничивающая обмотка дросселя насыщения, питаемая по­ стоянным током, создает дополнительное магнитное поле, которое