Функциональная схема тиристорных выпрямителей для дуговой сварки в обобщенном и упрощенном виде показана на рис. 19.13. Отличительным элементом в приведенной схеме является наличие тиристорного выпрямительного блока. Это дает возможность использовать его в качестве регулятора тока РТ. Благодаря сдвигу по времени управляющего импульса (см. рис. 19.3, б), подаваемого на тиристорный блок, формируют вольт-амперную характеристику выпрямителя и осуществляют его настройку на заданный режим непрерывной или импульсной работы. Для этих целей в схеме источника предусмотрен блок фазоимпульсного управления БФИУ. Через этот же блок замыкаются и обратные связи от дуги на регулятор тока.
Тиристорные выпрямители, как правило, отличаются высокой стабилизацией по напряжению и току дуги при изменениях напряжения питающей сети, длины дуги и температуры окружающей среды.
Рис. 19.13. Функциональная схема выпрямителей дуги с тиристорными регуляторами тока
Получили широкое распространение выпрямители типа ВСВУ-ВСП и ВДУ-ВДГ. В настоящее время это основные выпрямители для дуговой сварки.
В выпрямителях типа ВСВУ - ВСП принцип фазорегулировки заключается в формировании пилообразного напряжения Uc, сравнении его с напряжением управления Uу и последующем формировании прямоугольных импульсов. На рис. 19.14 приведена карта напряжений блока формирования импульсов управления. Невысокие значения напряжения управления Uy = min (вариант а) обеспечивают открытие тиристоров в силовом блоке при α = max. При этом реализуются минимальные выходные параметры источника. Максимальные значения напряжения управления Uу = max (вариант б) соответствуют минимальным углам открытия тиристоров α = min и, соответственно, максимальным выходным параметрам.
Рис. 19.14. Карта напряжений блока формирования импульсов: Uc — пилообразное напряжение; Uу — напряжение управления; U0 — напряжение нс тиристорах
По принципу «вертикального управления» тиристорами разработаны широко известные, выпускаемые в больших количествах выпрямители для дуговой сварки с крутопадающими (серия ВСВУ) и пологопадающими (серия ВСП) вольт-амперными характеристиками. Единая принципиальная электрическая схема этих источников реализована в виде унифицированных блоков.
Принципиальная упрощенная электрическая схема источников питания типа ВСВУ приведена на рис. 19.15, а. Трехфазный трансформатор Т имеет одну первичную обмотку W1 и две вторичные обмотки W2 и W2в. Обмотка W2 подключена к тиристорному выпрямителю V (RT), выполняющему функции регулятора тока и имеющему нологопадающую вольт-амперную характеристику. От вторичной обмотки W2в, напряжение подводится к диодному выпрямительному блоку Vв, образующему вспомогательный источник питания с крутопадающей вольт-амперной характеристикой с помощью линейных дросселей LB. Вспомогательный источник предназначен для зажигания дуги, сварки на малых токах, обеспечивает сигналы обратной связи и др. В процессе сварки дуга питается одновременно от обоих источников. Совмещение двух источников позволило существенно снизить напряжение холостого хода основного источника и сформировать крутопадающие внешние характеристики в области рабочих токов (рис. 19.15, б).
Рис. 19.15. Источники серии ВСВУ: а — принципиальная электрическая схема; б — вольт-амперные характеристики
Источники питания типа ВСП предназначены для механизированной сварки плавящимся электродом. В связи с этим на блок формирования импульсов поступают сигналы с блока регулирования тока и напряжения. Типовые вольт-амперные характеристики источников серии ВСП приведены на рис. 19.16. В диапазоне 30—60 В напряжение регулируется плавно. Для улучшения динамических свойств характеристики изменяют угол ее наклона.
Рис. 19.16. Вольт-амперные характеристики источников серии ВСП
В выпрямителях типа ВДУ блок фазоимпульсного управления тиристорами состоит из трех основных элементов (рис. 19.17, а):
- узла формирования шестифазного синусоидального напряжения (7);
- узла формирования постоянного напряжения управления (2);
- узла формирования и усиления управляющих сигналов (3).
Рис. 19.17. Схемы управления тиристорами: а — электрическая; б — формирования положительного сигнала
Напряжение управления Uу представляет собой сумму двух встречновключенных постоянных напряжений: напряжения смещения Uсм и регулируемого напряжения задания U3.
Напряжение смещения служит для стабилизации выходных параметров выпрямителя при колебаниях напряжения сети. Регулируемое напряжение задания представляет собой часть стабилизированного напряжения и изменяется резистором. На рис. 19.17, б показано формирование положительного сигнала, подаваемого на вход узла усиления, и формирование сигнала управления тиристорами при двух различных напряжениях задания U3l и U32. При изменении U3 меняются фаза и длительность положительного гш нала на входе узла усиления (α1 и α2), что приводит к изменению угла открытия тиристоров и регулированию режима работы источника.
Принципиальная электрическая схема выпрямителей для дуговой сварки типа ВДУ приведена на рис. 19.18, а. Трансформатор Т имеет две вторичные обмотки, соединенные в две обратные звезды через уравнительный реактор Lyp. Тиристоры V1 — V6 включены в каждую фазу вторичных обмоток. Линейный дроссель L сглаживает пульсации выпрямленного тока и формирует динамические свойства источника. В качестве датчика тока использован магнитный усилитель МУ. Сигнал обратной связи, пропорциональный сварочному току, снимается с резистора Roc. Внешние типовые вольт-амперные характеристики рассматриваемых выпрямителей приведены на рис. 19.18, б.
Рис. 19.18. Выпрямители типа ВДУ: а - принципиальная электрическая
схема; б - вольт-амперные характеристики.
