Источники питания постоянного тока

1. Многопостовой преобразователь постоянного тока. Представляет собой агрегат, состоящий из генератора с жёсткой внешней характеристикой, смонтированного в одном корпусе с трёхфазным приводным двигателем (Рис.6.1).

Внешняя характеристика многопостового генератора должна быть обязательно жёсткой, иначе одновременная работа нескольких постов будет невозможна, так как посты работают несинхронно и на одном посту может быть напряжение холостого хода, на другом – рабочее, а на третьем – равно нулю (короткое замыкание).

Падающая характеристика на каждом посту обеспечивается наличием в сварочной цепи балластного реостата.

Режим работы на каждом посту определяется следующими зависимостями:

а) холостой ход

I_св = 0;

U_хх = U_г; 6.1.

б) рабочий режим

I_cв ≠ 0;

U_п = U_г - I_св · R_б 6.2.

в) короткое замыкание

U_п ≈ 0;

U_п = U_г – I_rp · R_б = 0 6.3.

Откуда ток короткого замыкания

I_кз = U_г/ R_б , 6.4.

где I_св - сварочный ток, А;

U_хх – напряжение холостого хода, В;

U_г - напряжение на зажимах генератора, В;

U_п - напряжение на сварочном посту, В;

R_б - омическое сопротивление балластного реостата, Ом;

I_кз - ток короткого замыкания, А.

Балластный реостат служит также для регулирования силы сварочного тока.

Количество постов, которое может быть подключено к многопостовому генератору, определяется по формуле

n = I_г/ I_св · К₀ , 6.5.

где n - число постов;

I_г - номинальный ток многопостового генератора, А;

I_св - средний ток сварочного поста, А;

К₀ - коэффициент одновременности работы постов (большое число постов -0,5 – 0,6; малое число постов – 0,7-0,8).

Нашей промышленностью выпускается многопостовые сварочные преобразователи типа ПСМ-1000 и ВКСМ-2000.

Однопостовые сварочные преобразователи постоянного тока с падающей внешней характеристикой. Такие преобразователи представляют собой агрегат, состоящий из однопостового сварочного генератора постоянного тока и приводного двигателя – асинхронного короткозамкнутого электродвигателя переменного тока, смонтированных в одном корпусе (Рис.6.2).

Иногда вместо электродвигателя используется ДВС (в полевых условиях).

Падающая внешняя характеристика генератора создаётся встречно включенной последовательной обмоткой возбуждения, либо за счёт развитой реакции якоря.

Сварочные генераторы, выполненные по этой схеме, выпускаются в настоящее время – это агрегаты марок ПСО-800, ПС-500, ПСО-500. Широко применяются также сварочные генераторы, у которых падающая характеристика создаётся за счёт использования развитой реакции якоря. Не рассматривая схему таких генераторов, отметим, что к этому типу относятся выпускаемые в настоящее время генераторы, входящие в комплект электромашин сварочных преобразователей ПС-300, ПС-300М, САК-2г-VI.

Однопостовые сварочные преобразователи с жёсткой или возрастающей внешней характеристикой. Для сварки в углекислом газе и других защитных газах электродной проволокой малого диаметра (0,8 – 2,0 мм) разработаны и широко применяются в судостроении специальные преобразователи типа ПСГ-350, ПСГ-500. Преобразователь ПСГ-500 состоит из сварочного генератора, имеющего жёсткую внешнюю характеристику, и приводного асинхронного трёхфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, выполненным в одном корпусе. Принцип создания жёсткой внешней характеристики – использование схемы генератора с двумя обмотками возбуждения, независимой и последовательной. Жёсткую или возрастающую внешнюю характеристику генератору создаёт подмагничивающий поток возбуждения последовательной обмотки.

Генератор представляет собой четырёхполюсную машину. На главных полюсах расположены две обмотки: независимого возбуждения и последовательная, подмагничивающая, секционированная на две ступени. При включении двух витков последовательной обмотки получается возрастающая внешняя характеристика, а при включении одного витка – жёсткая. Напряжение на зажимах генератора регулируется путём изменения тока в цепи обмотки независимого возбуждения с помощью реостата.

В судостроении всё шире применяются универсальные сварочные преобразователи, создающие жёсткую или падающую внешнюю характеристику. Эти преобразователи представлены марками ПСУ-300 и ПСУ-500.

Сварочные выпрямители. Созданы специальные сварочные выпрямители на полупроводниках, служащие для выпрямления переменного тока. Выпрямитель состоит и понижающего трансформатора, устройства для регулирования напряжения и блока вентилей. Эти установки имеют жёсткую характеристику.

Сварочные выпрямители не имеют вращающихся частей и поэтому более просты и надёжны, чем сварочные преобразователи; кроме того, они имеют более высокий к.п.д.; мощность холостого хода у выпрямителей в 5-6 раз меньше, чем у преобразователей. Преимуществами выпрямителей, по сравнению со сварочными трансформаторами, являются большая устойчивость дуги на малых силах тока, пригодность для использования различных сварочных материалов, например, электродов и флюсов, требующих постоянного тока.

Указанные особенности определяют область применения сварочных выпрямителей в судостроении: они заменили более дорогие и менее выгодные установки постоянного тока при сварке электродами типа УОНИ-13, при сварке малыми токами (малые толщины стали, сварка угловых швов с малыми катетами).

В судостроении нашли применение однопостовые выпрямители типа ВСС-300, ВС-200, ВС-300, вс-500 и многопостовые выпрямители типа ВКСМ 509, ВКСМ-1000, ВДГМ-1000 и ВДГМ-1600 (на 9 постов).

Сварочные установки переменного тока, Они бывают однофазные и трёхфазные. Последние имеют значительные преимущества перед однофазными, так как трёхфазные дуги горят более устойчиво, питающая их силовая сеть загружается равномерно, производительность сварки повышается на 20 – 40%, а экономия электроэнергии достигает 10 – 20% (применяется для сварки больших толщин). В последние годы трёхфазное питание дуги стали применять для сварки алюминиево-магниевых сплавов. Трансформаторы трёхфазного тока и многопостовые в судостроении не применяются. Однопостовые сварочные трансформаторы, применяемые в судостроении, бывают следующего типа:

- реакторного, у которых падающая характеристика создаётся за счёт включения в сварочную цепь индуктивного сопротивления дросселя;

- трансформаторного, у которых падающая характеристика создаётся за счёт искусственного увеличения потоков рассеяния, что достигается с помощью подвижных обмоток.

Трансформаторы первого типа состоят из понижающего однофазного трансформатора с жёсткой внешней характеристикой и встроенного дросселя. Встроенный дроссель служит для создания падающей характеристики и регулирования сварочного тока. И поэтому, он называется иногда регулятором или реактором. Режим работы сварочного трансформатора будет рассмотрен на лабораторных занятиях.

В судостроении ещё применяются трансформаторы, как первого, так и второго типа. К ним можно отнести марки СТН-500, ТСД-500, ТСД-1000, ТСД-2000, а также ТС-500, ТД-500 и др.