Phân loại và thiết bị chỉnh lưu hàn

Bộ chỉnh lưu hàn là nguồn cung cấp dòng điện hàn trực tiếp. Bộ chỉnh lưu hàn chứa máy biến áp, cung cấp van bán dẫn và thiết bị điều khiển dòng hàn.

Phân loại bộ chỉnh lưu hàn được chế tạo theo chức năng thứ hai trong ba chức năng chính của nguồn điện (đốt cháy, điều chỉnh, biến đổi). Tất cả các bộ chỉnh lưu hàn, theo phương pháp điều chỉnh dòng điện hàn, có thể được chia thành các cuộn cảm điều khiển bằng máy biến áp, thyristor và cuộn cảm bão hòa.

Bộ chỉnh lưu điều chỉnh biến áp có máy biến áp 3 pha, không giống như máy biến áp hàn, là loại một pha.

Điều chỉnh bước được thực hiện bằng cách chuyển đổi sao-tam giác, làm cho dòng điện thay đổi 3 lần. (dòng điện cao hơn với delta-delta so với star-star.)

Không giống như máy biến áp hàn, ngay cả những bộ chỉnh lưu đơn giản nhất cũng có chấn lưu và thiết bị bảo vệ để bảo vệ van khỏi quá dòng và nhiễu làm mát (rơle quạt hoặc công tắc áp suất nước).

Để làm được điều này, nguồn điện phải có công tắc tơ, nó được điều khiển thủ công bằng các nút START và STOP. Đối với bộ chỉnh lưu VD-306: bảo vệ chống lại dòng điện từ được kích hoạt khi dòng điện cho phép vượt quá 1,5 lần.

Cơm. 1. Máy hàn chỉnh lưu VD-306

Các yếu tố sau có thể được phân biệt trong bất kỳ bộ chỉnh lưu hàn nào: máy biến áp giảm thế và bộ chỉnh lưu. Máy biến áp được sử dụng trong bộ chỉnh lưu hàn hơi khác so với máy biến áp được mô tả ở đây — Phân loại và thiết bị máy biến áp hàn.

Sự khác biệt chính là máy biến áp chỉnh lưu hàn là ba pha. Điều này không chỉ đảm bảo tải đồng đều các pha của mạng điện mà còn giảm gợn sóng trong dòng điện chỉnh lưu.

Một yếu tố phổ biến của bộ chỉnh lưu hàn là một cuộn cảm... Nếu nó nằm giữa giá đỡ điện cực và khối chỉnh lưu (trong phần của mạch hàn nơi dòng điện một chiều chạy qua), thì nó sẽ hạn chế tốc độ tăng của dòng điện. dòng điện ngắn mạch, tức là. để giảm bắn tóe hàn.

Nếu cuộn cảm nằm giữa máy biến áp nguồn và khối chỉnh lưu (trong phần của mạch hàn nơi dòng điện xoay chiều chạy qua), thì nó dùng để điều chỉnh dòng điện hàn hoặc điện áp đầu ra.

Khối chỉnh lưu được lắp ráp từ điốt điện. Không giống như dây dẫn điện dẫn dòng điện tốt như nhau theo cả hai hướng, điốt chỉ cho dòng điện chạy theo một hướng. Không thể kiểm soát lượng dòng điện bằng cách sử dụng một diode.

Ngoài điốt, bộ chỉnh lưu hàn được sử dụng thyristor… Sử dụng thyristor bạn có thể điều khiển dòng điện. Tuy nhiên, các tùy chọn kiểm soát bị hạn chế. Không thể tắt thyristor trước khi điện áp trên các điện cực chính giảm xuống bằng không. Do đó, thyristor được gọi là "chất bán dẫn không điều khiển được hoàn toàn". Chất bán dẫn có thể điều khiển hoàn toàn là bóng bán dẫn (triode), nhưng việc sử dụng chúng trong nguồn hàn bị hạn chế.

Các phần tử bán dẫn phải được bảo vệ khỏi quá nhiệt. Do đó, điốt và thyristor được đặt trong bộ tản nhiệt buộc phải làm mát bằng luồng không khí từ quạt.

Trong dây chuyền hàn nhờ EMF của tự cảm ứng đôi khi xảy ra đột biến điện áp (đột biến) có thể khiến chất bán dẫn bị hỏng ngược lại. Để ngăn chặn điều này, cầu bán dẫn R — Với mạch... Khi xuất hiện điện áp tăng ở các cực của chất bán dẫn, tụ điện được tích điện và sau đó phóng điện qua chất bán dẫn theo chiều thuận.

Cơm. 2. Mạch bảo vệ bán dẫn chống điện áp cảm ứng

Trong bộ chỉnh lưu hàn, các phần tử bán dẫn được lắp ráp dưới dạng các mạch khác nhau. Nó được chia thành hiệu chỉnh 1 và 3 pha.

Mạch hiệu chỉnh một pha Chúng được sử dụng trong các mạch điều khiển có mức tiêu thụ điện năng thấp, do đó, với sự trợ giúp của các bộ lọc điện dung làm mịn, có thể thu được điện áp gần như không đổi ở đầu ra.

Mạch chỉnh lưu ba pha

Chỉnh lưu hàn thường sử dụng mạch chỉnh lưu ba phacung cấp độ gợn dòng điện chỉnh lưu thấp hơn đáng kể so với mạch một pha.

Mạch cầu chỉnh lưu Larionov ba pha

Trong các bộ chỉnh lưu ba pha, các khối diode thường được thực hiện trong mạch cầu. Trong trường hợp này, gợn điện áp được chỉnh lưu là 300 Hz.

Cơm. 3. Mạch chỉnh lưu cầu ba pha của Larionov (a), điện áp chỉnh lưu pha và chỉnh lưu (b)

Hoạt động của mạch: Các van có điện thế pha cao nhất được nối với nhóm cực dương và ngược lại với nhóm cực âm. Tại mọi thời điểm, van luôn mở, nối với pha có điện thế dương lớn nhất và điện thế âm lớn nhất. Ngoài ra, mỗi van của một nhóm trong một phần ba thời gian hoạt động nối tiếp với hai van của nhóm khác.

Trong thiết bị hàn, sơ đồ này được sử dụng trong hầu hết các bộ chỉnh lưu để hàn hồ quang thủ công với dòng điện định mức lên tới 500A.

Mạch chỉnh lưu ba pha dạng vòng

Để thực hiện, máy biến áp chỉnh lưu phải có hai bộ cuộn thứ cấp giống hệt nhau được nối với một ngôi sao và được bật với độ lệch bằng một nửa chu kỳ của tần số nguồn. Trong trường hợp này, gợn điện áp được chỉnh lưu là 300 Hz.

Cơm. 4. Mạch chỉnh lưu ba pha dạng vòng

Hoạt động của mạch: Trong mạch này, khi bật van, một trong hai cuộn dây trong mạch chỉnh lưu cũng được bật.Ngoài ra, mỗi cuộn dây của một nhóm trong một phần ba thời gian hoạt động nối tiếp với hai cuộn dây của nhóm khác.

Nhược điểm chính của mạch chỉnh lưu này là nó đòi hỏi một máy biến áp phức tạp và đắt tiền hơn, được thiết kế có tính đến độ lệch của thành phần DC của dòng điện.

Mạch chỉnh lưu sáu pha với lò phản ứng cân bằng

Để thực hiện, máy biến áp chỉnh lưu cũng phải có hai nhóm cuộn thứ cấp giống hệt nhau được kết nối theo hình sao và được bật với độ lệch bằng một nửa chu kỳ của tần số nguồn. Ngoài ra, để đảm bảo hoạt động song song của hai pha cùng lúc trên tải, cần có một cuộn kháng cân bằng - một cuộn cảm đối xứng.

Mạch chỉnh lưu sáu pha với lò phản ứng đột biến

Vận hành mạch: Đối với mỗi ngôi sao, các van có điện thế pha dương cao nhất được bật, tương tự như mạch trung tính ba pha. Không có lò phản ứng cân bằng, chỉnh lưu sáu pha thu được với hoạt động của từng pha và van 1/6 chu kỳ.

Cơm. 5. Mạch chỉnh lưu sáu pha với cuộn kháng cân bằng

Sơ đồ như vậy được sử dụng trong các bộ chỉnh lưu công suất cao (1000 A trở lên), chủ yếu để cung cấp điện áp thấp.

Nhược điểm chính của mạch chỉnh lưu này là nó yêu cầu một máy biến áp phức tạp và đắt tiền hơn, được thiết kế có tính đến độ lệch của thành phần DC của dòng điện, cũng như một cuộn cảm bổ sung.

Chỉnh lưu hàn với điều chỉnh máy biến áp

Đặc tính rủ của bộ chỉnh lưu hàn có được theo nhiều cách khác nhau, đơn giản nhất là bộ chỉnh lưu hàn được trang bị một máy biến áp nguồn có đặc tính rủ.Bộ chỉnh lưu hàn VD-306 được thiết kế theo nguyên tắc này.

Cơm. 6. Bộ chỉnh lưu hàn được điều khiển bởi máy biến áp có độ phân tán tăng: a, b — mạch điện, c, d — cấu tạo máy biến áp.

Nó bao gồm một máy biến áp với các cuộn dây hoặc shunt có thể di chuyển được, một bộ chỉnh lưu và một bộ phận bảo vệ khởi động. Việc điều chỉnh dòng điện thô được thực hiện bằng cách chuyển đồng thời cuộn dây sơ cấp và thứ cấp từ mạch «sao» (λ / λ) sang mạch «tam giác» (∆ / ∆). Trong trường hợp đầu tiên, một giai đoạn của dòng điện nhỏ được thiết lập và trong giai đoạn thứ hai - lớn. Trong mỗi giai đoạn, việc điều chỉnh dòng điện trơn tru được thực hiện bằng cách thay đổi khoảng cách giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.

Khối chỉnh lưu được lắp ráp trên các điốt silicon được làm mát cưỡng bức bằng quạt. Bộ chỉnh lưu bật và tắt. khởi động từ tính.

Thiết bị bảo vệ không cho phép bật bộ chỉnh lưu nếu luồng không khí không được cung cấp cho điốt, cũng như nếu một trong các điốt không hoạt động hoặc có sự gián đoạn điện áp nguồn vào hộp. Thiết bị bảo vệ khởi động được mô tả là truyền thống cho bộ chỉnh lưu hàn.

Bộ chỉnh lưu hàn thuộc loại được xem xét dễ sản xuất và vận hành. Nhược điểm của chúng là thiếu ổn định chế độ khi điện áp nguồn thay đổi và không thể điều khiển từ xa.

Cơm. 7. Sơ đồ điện của bộ chỉnh lưu hàn VD-306

Cơm. 8. Sơ đồ điện của bộ chỉnh lưu hàn VD-313

Chỉnh lưu hàn với điều khiển thyristor

Bộ chỉnh lưu thyristor, ngoài một máy biến áp và khối van, còn có một cuộn cảm lọc trong mạch cung cấp và các cảm biến và khối điện tử trong hệ thống điều khiển.

Cơm. 9. Sơ đồ chỉnh lưu hàn thyristor: a — với cầu ba pha, b — với sáu pha với cuộn cảm cân bằng, c — với mạch chỉnh lưu vòng

Bộ chỉnh lưu hàn có thể điều chỉnh bằng cuộn cảm bão hòa

Cuộn cảm bão hòa cũng được sử dụng để đạt được đặc tính rủ xuống trong bộ chỉnh lưu hàn. Một cuộn cảm kháng điện cảm được đặt giữa máy biến áp nguồn và bộ chỉnh lưu. Máy biến áp nguồn trong bộ chỉnh lưu có đặc tính bên ngoài cứng. Đặc tính rủ xuống của bộ chỉnh lưu được cung cấp bởi điện trở cảm ứng của cuộn cảm.

Bộ chỉnh lưu hàn đa trạm

Bộ chỉnh lưu hàn với các đặc điểm bên ngoài cứng nhắc được sử dụng để hàn nhiều trạm - bán tự động và thủ công. Trong trường hợp đầu tiên, chúng cung cấp khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra và trong trường hợp thứ hai thì không. Do đó, bộ chỉnh lưu hàn nhiều trạm là đơn giản nhất trong thiết kế.