Klassifizierung und Gerät von Schweißgleichrichtern

Ein Schweißgleichrichter ist eine Quelle für direkten Schweißstrom. Der Schweißgleichrichter enthält Leistungstransformator, Versorgung von Halbleiterventilen und Schweißstromregelgerät.

Klassifizierung der hergestellten Schweißgleichrichter nach der zweiten der drei Hauptfunktionen der Stromquelle (Verbrennung, Regelung, Transformation). Alle Schweißgleichrichter lassen sich je nach Art der Schweißstromregelung in transformatorgesteuerte, Thyristor- und Sättigungsdrosseln unterteilen.

Transformatorgeregelte Gleichrichter verfügen über 3-Phasen-Transformatoren, im Gegensatz zu Schweißtransformatoren, die einphasig sind.

Die Stufenregelung erfolgt durch Stern-Dreieck-Schaltung, wodurch sich der Strom dreimal ändert. (Höherer Strom bei Delta-Delta als Stern-Stern.)

Im Gegensatz zu Schweißtransformatoren enthalten selbst die einfachsten Gleichrichter Vorschaltgeräte und Schutzeinrichtungen zum Schutz der Ventile vor Überstrom und Kühlungsstörungen (Lüfterrelais oder Wasserdruckschalter).

Dazu muss die Stromquelle über ein Leistungsschütz verfügen, die manuelle Steuerung erfolgt über die START- und STOP-Tasten. Für den Gleichrichter VD-306: Schutz gegen elektromagnetischen Strom, ausgelöst bei Überschreitung des zulässigen Stroms um das 1,5-fache.

Reis. 1. Schweißgleichrichter VD-306

In jedem Schweißgleichrichter lassen sich folgende Elemente unterscheiden: ein Abwärtstransformator und ein Gleichrichter. Die in Schweißgleichrichtern verwendeten Transformatoren unterscheiden sich geringfügig von den hier beschriebenen – Klassifizierung und Anordnung von Schweißtransformatoren.

Der Hauptunterschied besteht darin, dass Schweißgleichrichtertransformatoren dreiphasig sind. Dies sorgt nicht nur für eine gleichmäßige Belastung der Phasen des Stromnetzes, sondern reduziert auch die Welligkeit des gleichgerichteten Stroms.

Ein gemeinsames Element des Schweißgleichrichters ist eine Drossel... Befindet sie sich zwischen Elektrodenhalter und Gleichrichterblock (im Abschnitt des Schweißkreises, in dem Gleichstrom fließt), dient sie dazu, die Anstiegsgeschwindigkeit zu begrenzen Kurzschlussstrom, d.h. ist. um Schweißspritzer zu reduzieren.

Befindet sich die Drossel zwischen dem Leistungstransformator und dem Gleichrichterblock (im Abschnitt des Schweißstromkreises, in dem der Wechselstrom fließt), dient sie der Regelung des Schweißstroms bzw. der Ausgangsspannung.

Gleichrichterblöcke werden daraus zusammengebaut Leistungsdioden. Im Gegensatz zu Stromleitern, die den Strom in beide Richtungen gleich gut leiten, leiten Dioden den Strom nur in eine Richtung. Es ist unmöglich, die Stromstärke mit einer Diode zu steuern.

Neben Dioden kommen auch Schweißgleichrichter zum Einsatz Thyristoren… Mit einem Thyristor können Sie den Strom steuern. Allerdings sind die Kontrollmöglichkeiten begrenzt. Der Thyristor kann nicht abgeschaltet werden, bevor die Spannung an den Hauptelektroden auf Null abfällt. Daher werden Thyristoren als „nicht vollständig steuerbare Halbleiter“ bezeichnet. Vollständig steuerbare Halbleiter sind Transistoren (Trioden), ihr Einsatz in Schweißquellen ist jedoch begrenzt.

Halbleiterelemente müssen vor Überhitzung geschützt werden. Daher werden Dioden und Thyristoren in Heizkörpern platziert, die durch den Luftstrom des Lüfters zur Kühlung gezwungen werden.

Beim Schweißen von Ketten dank EMF der Selbstinduktion Manchmal treten Spannungsspitzen (Überspannungen) auf, die dazu führen können, dass der Halbleiter durchbricht. Um dies zu verhindern, überbrücken Halbleiter R — Mit Schaltung... Wenn an den Anschlüssen des Halbleiters eine erhöhte Spannung auftritt, wird der Kondensator geladen und anschließend über den Halbleiter in Vorwärtsrichtung entladen.

Reis. 2. Halbleiter-Schutzschaltung gegen induktive Spannung

In Schweißgleichrichtern werden Halbleiterelemente in Form verschiedener Schaltkreise zusammengesetzt. Es ist in 1- und 3-Phasen-Korrektur unterteilt.

Einphasige Korrekturschaltungen werden in Steuerschaltungen mit geringem Stromverbrauch verwendet. Daher ist es mit Hilfe von glättenden kapazitiven Filtern möglich, eine nahezu konstante Spannung am Ausgang zu erhalten.

Dreiphasen-Gleichrichterschaltungen

Normalerweise werden Schweißgleichrichter verwendet Dreiphasen-Gleichrichterschaltungendie im Vergleich zu einphasigen Schaltungen eine deutlich geringere gleichgerichtete Stromwelligkeit bieten.

Dreiphasige Larionov-Gleichrichtungsbrückenschaltung

Bei Drehstromgleichrichtern werden Diodenblöcke meist in Brückenschaltung realisiert. In diesem Fall beträgt die gleichgerichtete Spannungswelligkeit 300 Hz.

Reis. 3. Larionovs dreiphasige Brückengleichrichterschaltung (a), Phase und gleichgerichtete Spannung (b)

Schaltungsbetrieb: Die Ventile mit dem höchsten Phasenpotential werden an die Anodengruppe und umgekehrt an die Kathodengruppe angeschlossen. Die Ventile sind jederzeit geöffnet und an die Phasen mit dem größten positiven und dem größten negativen Potenzial angeschlossen. Darüber hinaus arbeitet jedes Ventil einer Gruppe während eines Drittels der Periode in Reihe mit zwei Ventilen einer anderen Gruppe.

In Schweißgeräten wird dieses Schema in fast allen Gleichrichtern zum manuellen Lichtbogenschweißen mit einem Nennstrom von bis zu 500 A verwendet.

Ring-Dreiphasen-Gleichrichterschaltung

Für seine Umsetzung muss der Gleichrichtertransformator über zwei identische Sekundärwicklungssätze verfügen, die zu einem Stern verbunden und mit einem Versatz von der halben Periode der Netzfrequenz eingeschaltet sind. In diesem Fall beträgt die gleichgerichtete Spannungswelligkeit 300 Hz.

Reis. 4. Ring-Dreiphasen-Gleichrichterschaltung

Schaltungsbetrieb: Bei dieser Schaltung wird beim Einschalten des Ventils auch eine der beiden Spulen im Gleichrichterkreis geschaltet.Darüber hinaus arbeitet jede Spule einer Gruppe für ein Drittel der Periode in Reihe mit zwei Spulen einer anderen Gruppe.

Der Hauptnachteil dieser Gleichrichterschaltung besteht darin, dass sie einen komplexeren und teureren Transformator erfordert, der unter Berücksichtigung der Abweichung des Gleichstromanteils ausgelegt ist.

Sechsphasige Gleichrichterschaltung mit Ausgleichsdrossel

Für seine Umsetzung muss der Gleichrichtertransformator außerdem über zwei identische Gruppen von Sekundärwicklungen verfügen, die im Stern geschaltet und mit einem Versatz von der halben Periode der Netzfrequenz eingeschaltet sind. Um den parallelen Betrieb zweier Phasen gleichzeitig an der Last zu gewährleisten, ist außerdem eine Ausgleichsdrossel erforderlich – eine symmetrische Drossel.

Sechsphasige Gleichrichterschaltung mit Stoßdrossel

Schaltungsbetrieb: Für jeden Stern werden die Ventile mit dem höchsten positiven Phasenpotential eingeschaltet, ähnlich einem dreiphasigen Neutralleiterkreis. Ohne Ausgleichsreaktor wird eine sechsphasige Gleichrichtung durch den Betrieb jeder Phase und ein 1/6-Periodenventil erreicht.

Reis. 5. Sechsphasiger Gleichrichterkreis mit Ausgleichsdrossel

Ein solches Schema wird in Hochleistungsgleichrichtern (1000 A und mehr) hauptsächlich für die Niederspannungsstromversorgung verwendet.

Der Hauptnachteil dieser Gleichrichterschaltung besteht darin, dass sie einen komplexeren und teureren Transformator erfordert, der unter Berücksichtigung der Abweichung des Gleichstromanteils des Stroms ausgelegt ist, sowie eine zusätzliche Drossel.

Schweißgleichrichter mit Transformatorregelung

Die herabhängende Kennlinie von Schweißgleichrichtern wird auf unterschiedliche Weise erhalten. Die einfachste besteht darin, dass der Schweißgleichrichter mit einem herabhängenden Kennlinien-Leistungstransformator ausgestattet ist.Der Schweißgleichrichter VD-306 ist nach diesem Prinzip konzipiert.

Reis. 6. Schweißgleichrichter, gesteuert durch einen Transformator mit erhöhter Streuung: a, b – Stromkreise, c, d – Transformatorkonstruktion.

Es umfasst einen Leistungstransformator mit beweglichen Wicklungen oder Shunt, einen Gleichrichter und einen Anlaufschutz. Die grobe Stromregelung erfolgt durch gleichzeitiges Umschalten der Primär- und Sekundärwicklung von der „Stern“-Schaltung (λ / λ) auf die „Dreiecksschaltung“ (∆ / ∆). Im ersten Fall wird eine Stufe mit kleinen Strömen eingestellt, im zweiten Fall mit großen Strömen. Innerhalb jeder Stufe erfolgt eine stufenlose Anpassung des Stroms durch Änderung des Abstands zwischen Primär- und Sekundärwicklung.

Der Gleichrichterblock ist auf Siliziumdioden aufgebaut, die durch einen Lüfter zwangsgekühlt werden. Der Gleichrichter schaltet ein und aus. Magnetstarter.

Die Schutzausrüstung verhindert das Einschalten des Gleichrichters, wenn den Dioden kein Luftstrom zugeführt wird, eine der Dioden nicht funktioniert oder die Netzspannung der Box unterbrochen ist. Die beschriebene Anlaufschutzeinrichtung ist traditionell für Schweißgleichrichter vorgesehen.

Schweißgleichrichter der betrachteten Art sind einfach herzustellen und zu betreiben. Ihre Nachteile sind die fehlende Stabilisierung des Modus bei Netzspannungsänderungen und die Unmöglichkeit einer Fernbedienung.

Reis. 7. Elektrisches Schaltbild des Schweißgleichrichters VD-306

Reis. 8. Elektrisches Schaltbild des Schweißgleichrichters VD-313

Schweißgleichrichter mit Thyristorsteuerung

Thyristorgleichrichter enthalten neben einem Transformator und einem Ventilblock eine Filterdrossel im Versorgungskreis sowie Sensoren und Elektronikblöcke in der Steuerung.

Reis. 9. Schemata von Thyristor-Schweißgleichrichtern: a – mit einer dreiphasigen Brücke, b – mit einer sechsphasigen Brücke mit Ausgleichsdrossel, c – mit einer Ringgleichrichterschaltung

Schweißgleichrichter einstellbar durch Sättigungsdrossel

Gesättigte Drosseln werden auch verwendet, um bei Schweißgleichrichtern abfallende Eigenschaften zu erzielen. Zwischen dem Leistungstransformator und der Gleichrichtereinheit wird eine induktive Reaktanzdrossel platziert. Der Leistungstransformator im Gleichrichter hat eine starre äußere Kennlinie. Die Abfallcharakteristik des Gleichrichters wird durch den induktiven Widerstand der Induktivität bereitgestellt.

Mehrstationen-Schweißgleichrichter

Für das Mehrstationenschweißen – halbautomatisch und manuell – werden Schweißgleichrichter mit starren äußeren Eigenschaften eingesetzt. Im ersten Fall bieten sie die Möglichkeit, die Ausgangsspannung anzupassen, im zweiten Fall nicht. Somit ist der Mehrstationen-Schweißgleichrichter der einfachste im Aufbau.