Embedded Files
Випрямляч — це пристрій, призначений для перетворення змінного струму в постійний. Основні елементи випрямляча : силовий трансформатор 1 для зниження напруги мережі до необхідної при зварюванні; блок вентилів 2 для випрямляння змінного струму; стабілізуючий дросель 3 для зменшення пульсацій випрямленого струму дуги 4. Якщо випрямляч керований, то до схеми входить додатковий вузол 5, який містить систему керування вентилями. Для захисту випрямляча від пошкоджень в аварійних режимах його система містить блок 6 захисту та сигналізації. Основний вузол випрямляча — випрямний блок — є набором вентилів, увімкнених за певною схемою. За силові вентилі правлять напівпровідникові діоди та кремнієві керовані вентилі-тиристори.
Будову та принцип дії вентиля розглянемо на прикладі кремнієвого діода .
Діоди виготовляють з тонкої кремнієвої пластинки, на один бік якої нанесено шар алюмінію. У разі безпосереднього контактування двох напівпровідників, один з яких має електронну я, а інший — діркову р-провідність, створюється електронно-дірковий перехід. Цей перехід легко пропускає електричний струм в одному напрямку (від анода А до катода К) і майже не пропускає струм у зворотному напрямку.
Кремнієвий диск з р—п -переходом впаяно у нерозбірний геометричний корпус, який запобігає зовнішньому впливу. Нижня частина корпусу виконана у вигляді шестигранної гайки, закінчується шпилькою з різзю для вгвинчування вентиля в охолоджувач та приєднання катода до електричного кола. Зовнішнім виводом анода є мідний провід з наконечником, ізольованим від корпусу. Катодом називають електрод, приєднаний до диску з боку кремнію, анодом — електрод, приєднаний до алюмінієвої пластини.
Кремнієвий тиристор має чотири шари (p, n, p, n) та переходи (П1, П2; П3). Навіть якщо прикласти зовнішню напругу від анода до катода, середній перехід П2 включається у зворотному напрямку, тому тиристор не пропускає струм. Тиристор можна відперти, якщо подати на його керуючий електрод КЕ позитивний потенціал. У такому разі перехід П2 пробивається, й струм йде через тиристор від анода до катода. Тому тиристор називають керовним вентилем. Конструктивно він виконаний як кремнієвий діод, але має ще третій (керуючий) електрод.
Роботу випрямної схеми розглянемо на прикладі найпростішого однофазного випрямляча. Струм по навантаженому колу проходить лише тоді , коли точка а вторинної обмотки трансформатора, до якої приєднано анод вентиля, має позитивний потенціал відносно точки б (в інтервалах часу t0 — t1 та t2—t3). В інтервалі часу t1—t2 до вентиля прикладається зворотна напруга, і він не пропускає струм.
Напруга Uд, що подається на навантаження, буде збігатися з додатними півхвилями напруги U2 вторинної обмотки трансформатора. Струм у навантаженні Iя проходить в одному напрямку, тобто є випрямленим струмом. Випрямлені напруга й струм прийнято характеризувати їхніми середніми значеннями UR та Iд.
Схема (а), вторинні напруга (б) та випрямлені струм та напруга (в) трифазного мостового випрямляча
У разі заміни діода тиристором струм пропускається за двох умов: на анод подано позитивну відносно катода напругу і на керуючий електрод тиристора подано відпираючий імпульс. У момент г0 буде виконана лише перша умова, відпирання ж тиристора відбудеться тільки в момент ta подачі імпульсу . Тому середнє значення випрямленої напруги
Uдабуде менше, ніж у схемі з діодом. Керуючи моментом подачі імпульсу або електричним кутом керування а, регулюють випрямлені напругу та струм. Окрім цього, за допомогою тиристорів легко сформувати зовнішні характеристики потрібного типу, стабілізувати струм і напругу.
Однонапівперіодна схема випрямлення має певні недоліки: неефективне використання трансформатора, великі пульсації випрямленої напруги й струму, переривчастий струм.
Цих недоліків не має трифазна мостова схема випрямлення. Випрямляч складається з трифазного трансформатора та шести вентилів, з'єднаних за мостовою схемою. Вентилі V1, V3, V5 утворюють катодну групу, їхній спільний вивід є позитивним полюсом для зовнішнього кола. Вентилі V2, V4, V6 утворюють анодну групу, спільна точка з'єднання їхніх анодів править за негативний полюс для зовнішнього кола.
У катодній групі протягом кожної третини періоду працює вентиль з найбільш високим потенціалом анода. В анодній групі в дану частину періоду працює той вентиль, катод якого має найбільш негативний потенціал по відношенню до спільної точки анодів. Вентилі катодної групи відкриваються в момент перетину додатних ділянок синусоїд, а вентилі анодної групи — в момент перетину від'ємних ділянок синусоїд (точки к—н). Кожен з вентилів працює протягом третини періоду. Струм в будь-який час проводять два вентилі — один із катодної, інший з анодної групи. Так, від початкового моменту до точки а струм буде проходити від фази А трансформатора крізь вентиль VI, навантаження Лд, вентиль V6 до фази В. Від точки а до точки к працюють вентилі VI raV2, від точки к до точки б — V2 та V3 і т. д. Струм у навантаженні весь час проходить в одному напрямку. Випрямлена напруга U. і струм / відрізняються малими пульсаціями (рис. 3.4, в). Такий випрямляч забезпечує рівномірне завантаження фаз мережі живлення, ефективне використання трансформатора та вентилів. Трифазна мостова схема широко використовується у зварювальних випрямлячах.
Випрямлячі розрізнюють за способом регулювання сили струму або напруги та за конструктивним виконанням.
У ручному зварюванні найбільш поширені випрямлячі з. механічним регулюванням, силовий трансформатор яких виконаний за схемою з рухомими котками (типу ВД). Для механізованого зварювання у вуглекислому газі випускають випрямлячі, які регулюються зміною коефіцієнта трансформації силового трансформатора (типу ВС), методом магнітної комутації (типу ВСЖ), а також за допомогою дроселя насичення (типу ВДГ) або тиристорами. Універсальні випрямлячі мають тиристорне регулювання.
Випрямлячі слабких та середніх струмів (до 315 А) виконують за трифазною мостовою схемою, середніх струмів (до 500 А) — за шестифазною схемою із зрівняльним реактором, більших струмів (понад 1000 А) — за шестифазною кільцевою схемою випрямлення. Напівпровідниковими вентилями є кремнієві діоди та тиристори.
За видом приміщень випрямлячі мають третю або четверту категорії розміщення. Випрямлячі третьої категорії розміщення призначені для роботи у сирих неопалюваних приміщеннях з температурою —40... + 40 °С, випрямлячі четвертої категорії розміщення — в опалюваних приміщеннях з коливаннями температури +1... + 45 °С.
Google Sites
Report abuse