Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители представляют собой устройства, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный (выпрямленный). Они состоят из следующих основных узлов силового трансформатора для понижения напряжения сети до необходимого напряжения холостого хода, блока полупроводниковых элементов для выпрямления переменного тока, стабилизирующего дросселя для уменьшения пульсаций выпрямленного тока. Выпрямительный блок представляет собой набор полупроводниковых элементов, включенных по определенной схеме. Особенность полупроводниковых элементов заключается в том, что они обладают вентильным эффектом – пропусканием тока в одном направлении, в результате ток получается постоянным (выпрямленным). Полупроводники делят на неуправляемые – диоды и управляемые – тиристоры.

В качестве материала для кремниевого неуправляемого вентиля-диода применяют тонкую кремниевую пластинку (катод), на одну сторону которой нанесен слой алюминия (анод). При контактировании двух полупроводников в месте контакта образуется переходный слой (П), легко пропускающий электрический ток (от анода А к катоду К) и почти не пропускающий его в обратном направлении. Такой кремниевый диск с переходным слоем впаивают в неразборный герметичный корпус диода, который имеет шпильку на одном конце для ввинчивания в охладитель, а с другого конца – вывод в виде гибкого провода.

Кремниевый управляемый вентиль-тиристор имеет четыре слоя и три перехода. Если к такому элементу приложить внешнее напряжение от анода к катоду, то средний переход оказывается включенным в обратном направлении и тиристор тока не пропускает. Если на его управляющий электрод подать положительный потенциал, переход открывается и ток идет по тиристору от анода к катоду. Тиристор запирается лишь при снижении протекающего по нему тока до нуля. Изменяя по фазе электрический угол открывания тиристора, т.е. время подачи импульса относительно синусоиды питающего напряжения, можно регулировать среднее значение выпрямленного тока. Таким образом, тиристор будет выполнять функции не только выпрямителя, но и регулятора сварочного тока. Конструктивно кремниевый тиристор выполнен так же, как и кремниевый диод, но имеет еще третий электрод. В промышленности получили распространение кремниевые и селеновые диоды и кремниевые тиристоры.

Схема выпрямления однофазного переменного тока состоит из силового однофазного переменного тока. Она состоит из силового однофазного трансформатора и четырех диодов, включенных по мостовой схеме. При таком варианте получают непрерывный выпрямленный пульсирующий ток с падением его до нуля после каждого полупериода. В сварочных выпрямителях применяют трехфазный силовой трансформатор, что обеспечивает равномерную загрузку трехфазной сети и позволяет получать меньшие пульсации выпрямленного тока. В этом случае диоды соединяют по трехфазной мостовой схеме двухполупериодного выпрямления. В каждом плече моста установлены вентили. Диоды в плечах каждой фазы соединены между собой в катодную группу выпрямителя, аноды объединены в катодную группу.

Сварочные выпрямители для ручной дуговой сварки изготавливают на номинальные значения сварочного тока от 125 до 500 А при номинальном рабочем напряжении от 25 до 40 В. Выпрямители для механизированной и автоматической дуговой сварки изготавливают на номинальные значения сварочного тока от 500 до 2000 А при номинальном рабочем напряжении от 46 до 76 В.