Многопостовые сварочные выпрямители

В различных областях промышленности для повышения эксплуатационных технико-экономических показателей вместо большого количества постов сварки, размещенных на ограниченных производственных площадях, целесообразно применять многопостовые выпрямительные установки. Они обеспечивают питание нескольких сварочных постов с помощью специальной системы шинопроводов.

Многопостовые выпрямители применяются для ручной дуговой сварки и для сварки в среде защитных газов. Они могут также использоваться для автоматической сварки под слоем флюса.

Для ручной дуговой сварки и автоматической сварки под слоем флюса применяются выпрямители типов ВКСМ и ВДМ.

В настоящее время вместо выпрямителей ВКСМ выпускаются выпрямители ВДМ. Принципиальная электрическая схема ВДМ-1001 приведена на рис. 4.9.

Сварочный выпрямитель ВДМ-1001 предназначен для одновременного питания постоянным током семи постов ручной дуговой сварки покрытыми электродами. Он состоит из трехфазного силового трансформатора Т₁ (ТВТ-1000-13), двух блоков диодов, собранных из кремниевых вентилей по шестифазной кольцевой схеме выпрямления, электродвигателя с вентилятором, блоков аппаратуры и защиты. Сварочный трансформатор имеет минимальное внутреннее сопротивление, что определяется совместным размещением первичной и вторичной обмоток на стержнях сердечника. Поэтому у трансформатора жесткая внешняя характеристика, что является обязательным условием для многопостовых источников питания, т.к. только в этом случае возможна нормальная одновременная работа сварочных постов. Выпрямитель питается от сети через автоматический выключатель F₁.

Рис. 4.9. Принципиальная электрическая схема ВДМ-1001

Запуск выпрямителя в работу осуществляется кнопкой S₁,при этом получает питание контактор K₁, который подключает двигатель вентилятора М. Поток воздуха вентилятора включает контакт реле контроля вентиляции Р. При этом катушка K₂оказывается под напряжением и включает контакт K_2-1, который обеспечивает работу источника при отпущенной кнопке S₁. Одновременно с этим замыкаются контакты К_2Mкатушки К₂, включающие первичную обмотку сварочного трансформатора в сеть. Работа трансформатора возможна только при включенном вентиляторе. Выключение выпрямителя от сети производится нажатием кнопки S₂, в результате чего обесточивается цепь катушек реле К₁ и К₂и отключается вентилятор.

Для исключения ложных срабатываний автоматического выключателя F₁от пускового тока, в цепь первичной обмотки трансформатора введены добавочные резисторы R₁и R₂. Последовательность включения силового трансформатора выбрана такой, что сначала контактами K_1.4 и К_1.5пускателя K₁ указанные резисторы включаются последовательно первичной обмотке, а затем они шунтируются главными контактами K_2М пускателя K₂. Силовой трансформатор защищен от перегрузок тепловыми контактами реле К_2F, встроенными в магнитный пускатель К₂ и отключающими выпрямитель при перегрузках.

Для защиты кремниевых вентилей выпрямительного блока и обмоток трансформатора от коммутационных перенапряжений диоды шунтируются защитными R–С цепочками, которые состоят из последовательно соединенных сопротивлений и конденсатора. Поскольку выпрямитель имеет жесткую внешнюю характеристику, режим короткого замыкания для него является аварийным и недопустимым. Поэтому для защиты выпрямителя применен быстродействующий автомат F₁, который выключает установку в момент короткого замыкания или в случае пробоя одного из вентилей его выпрямительного блока.

Комплектно к выпрямителю прилагается семь балластных реостатов РБ-301, которые при ручной дуговой сварке по одному включаются на каждый сварочный пост. Реостаты включаются последовательно со сварочной дугой поста и выполняют следующие функции:

– при жесткой внешней характеристике выпрямителя создают падающую внешнюю характеристику на дуге сварочного поста;

– служат регулятором тока сварочного поста (РТСП);

– ограничивают ток короткого замыкания сварочного поста, предохраняя выпрямитель от недопустимых перегрузок по току.

Балластный реостат РБ-302 представляет собой набор параллельно соединенных резисторов, подключаемых к нагрузке с помощью рубильников S1–S7. При различных комбинациях включенных рубильников реостат имеет сопротивление от 0,1 до 5 Ом. Вблизи каждого рубильника указана сила тока (6, 10, 20 А и т.д.), получаемая при его включении. Другие значения токов в интервале от 6 до 316 А получаются суммированием величин, соответствующих одновременно включенным рубильникам.

В последние годы выпускаются балластные реостаты типа РБС-303 МУ2 и РБС-303 У2.

Количество постов, питаемых от одного многопостового выпрямителя, можно определить по формуле

, (4.1)

где Iн – номинальный ток нагрузки выпрямителя, А; Iд – сварочный ток поста, А;
К – коэффициент одновременности работы поста, который для ручной сварки принимается равным 0,5, а для полуавтоматической и автоматической сварки 0,7.

Различные модификации выпрямителей ВДМ имеют разное количество вентилей в выпрямительном блоке в зависимости от тока нагрузки. Выпрямители ВДМ-1601 комплектуются девятью балластными реостатами РБ-301, ВДМ-3001 – восемнадцатью.

Выпрямители для сварки в углекислом газедолжны удовлетворять несколько более жестким требованиям. Во-первых, поскольку по технологическим соображениям не допускаются колебания рабочего напряжения более чем на ±1,5 В, напряжение выпрямителя должно быть стабилизировано с точностью не ниже ±5 %, а внешняя характеристика должна иметь наклон не более 0,002 В/А. Второе отличие заключается в необходимости регулирования напряжения с кратностью около 2.
В-третьих, постовое устройство должно ограничивать разбрызгивание металла.

В качестве многопостовых могут применяться универсальные выпрямители типов ВДУ-1201, ВДУ-1202, ВДУ-1604 (разд. 4.5), при этом используют жесткие характеристики с плавной регулировкой напряжения.

Для многопостовой сварки в защитных газах выпускаются выпрямители ВДГМ и ВМГ. Технология сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа предъявляет ряд дополнительных требований к многопостовым системам. При сварке наблюдается сильное разбрызгивание, причиной которого являются быстро нарастающие пики токов при резких колебаниях проводимости разрядного промежутка, что нарушает устойчивость горения дуги. Поэтому требуется стабилизация выпрямленного напряжения.

В состав выпрямителя типа ВДГМ (рис. 4.10) входят трехфазный трансформатор Т₁, шестифазный выпрямительный блок V₁, блок стабилизации напряжения V₂, блок управления БУ, вентилятор с ветровым реле.

Рис. 4.10. Принципиальная схема многопостового выпрямителя ВДГМ

Обмотки трансформатора выполнены алюминиевой шиной и соединены в «звезду» – первичные W₁, в шестифазную «звезду» с уравнительным реактором УР – вторичные W₂.

Выпрямительный блок собран из кремниевых вентилей В2-200 по два в плече выпрямителя ВДГМ-1001 и по три – выпрямителя ВДГМ-1601.

Для стабилизации напряжения используется тиристорный блок V₂, собранный из шести кремниевых тиристоров Т-160 по схеме встречно-параллельного включения двух вентилей в каждую из трех фаз, вследствие чего на трансформатор Т₁ подается не выпрямленное, а переменное трехфазное напряжение.

В блоке управления БУ сравнивается выходное напряжение выпрямителя, снятое с контактов 1 и 2, с опорным, что изменяет угол управления тиристорами при колебаниях напряжения сети. Таким образом, достигается стабилизация выпрямленного напряжения.

Выпрямители типа ВДГМ снабжены балластными реостатами РБГ-301 (для регулирования сварочного тока) и разделительно-стабилизирующими дросселями ДР-301 с двуми ступенями регулирования для уменьшения разбрызгивания. Выпускаются также источники ИДГМ-1001/1601, которые являются комбинацией выпрямителей ВДГМ-1001 и ВДГМ-1601.