Устройства ступенчатого регулирования

К этой группе устройств относятся трансформаторы с переменным коэффициентом трансформации, изменение которого осуществляется переключением отводов на первичной и вторичной обмотках, и системы с вольтодобавочными трансформаторами во вторичной цепи выпрямителя.

Для регулирования необходимы громоздкие силовые коммута­ционные аппараты. Дистанционное и программное регулирование здесь практически невозможно.

Однако эти устройства, сравнительно простые и дешевые, на­шли применение в выпрямителях с пологопадающими характери­стиками для механизированной сварки в защитных газах с мест­ным регулированием режима.

Трансформаторы с отводами на обмотках. Плавное регулиро­вание напряжения U2 производится изменением числа витков пер­вичных обмоток трансформатора Т с помощью переключателей (рис. 4-7).

Регулирование связано с введением дополнительных секций первичной обмотки, которые не используются при работе транс­форматора на максимальной мощности. Следовательно, такое ре­гулирование приводит к увеличению расчетной мощности транс­форматора по сравнению с нерегулируемым вариантом. Коэффи­циент использования трансформатора становится меньше единицы и уменьшается по мере увеличения глубины регулирования напря­жения. Поэтому наряду с плавным регулированием отводами на первичной обмотке целесообразно при широких пределах регули­рования применять ступенчатое регулирование путем секциониро­вания части вторичной обмотки.

В отдельных выпрямителях часть первичной обмотки выполня­ется из тонких медных пластин, изолированных друг от друга изо­ляционными прокладками. По наружной части поверхности вит­ков перемещаются токосъемные щетки, также состоящие из мед­ных изолированных друг от друга пластин. Отдельные пластины щеток соединены между собой через резисторы, и таким образом исключается возможность короткого замыкания витков регулиру­емой части первичной обмотки. Щетки могут перемещаться вруч­ную или электродвигателем. Следовательно, в таких источниках за счет сложности конструкции достигается плавное и дистанци­онное управление.

Рис. 4-7. Трансфор­матор с отводами на первичной об­мотке

8.3. Подмагничиваемые регуляторы

К этой группе относятся дроссели насыщения (ДН) и трансформаторы, регулируемые подмагничиванием шунта (ТРПШ). Эти устройства имеют ряд существенных преимуществ перед рассмотренными ранее. Первое преимущество — отсутствие подвижных частей н коммутирующих аппаратов и как следствие высокая надежность и долговечность. Второе преимущество — срав­нительно малая инерционность регулирования и простота дистан­ционного управления. Третье преимущество — очень широкие пре­делы регулирования тока.

Недостатки этих устройств — большая масса активных мате­риалов п невысокие энергетические показатели.

ТЕМА 9.

СИСТЕМА ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМИ СВАРОЧНЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИФУ. ТИРИСТОРНЫЙ СВАРОЧНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ КАК ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ.

9.1. Метод импульсно-фазового управления тиристорами. Основные требования, предъявляемые к системам управления

Тиристор является вентилем с ограниченной управляе­мостью. Действие управляющего электрода сводится к управлению моментом включения тиристора. Это свойство тиристоров легло в основу распространенного в настоящее время метода импульсно-фазового управления тиристорами, суть которого заключается в следующем.

Система управления тиристорами создает синхронизированную с сетью многофазную систему управляющих импульсов и осуще­ствляет сдвиг фазы фронтов импульсов относительно напряжения сети. Фронты импульсов системы управления включают тиристоры, а изменением фазы фронтов импульсов осуществляется фазовое регулирование выходных параметров сварочных выпрямителей.

Для нормальной работы сварочного выпрямителя система им­пульсно-фазового управления (СИФУ) должна удовлетворять сле­дующим требованиям:

1. Параметры импульсов управления должны обеспечивать га­рантированное включение любого тиристора выбранного типа в заданном диапазоне температур работы сварочного выпрямителя. При этом ток, напряжение и скважность импульсов должны быть выбраны в строгом соответствии с диаграммой управления вы­бранного типа тиристора (см. гл. 2). Длительность импульсов не­пременно должна быть достаточной для нарастания прямого тока тиристора от нуля до значения удерживающего тока с учетом за­данного характера нагрузки выпрямителя.

Кроме того, в схемах выпрямления, где два тиристора рабо­тают одновременно, длительность импульса должна быть выбрана с учетом дополнительного фактора—условия вхождения тиристоров в работу [9]. Так, для нормальной работы шестифазной схемы с уравнительным дросселем длительность (ширина) импульса должна быть не менее 30°, а в трехфазной мостовой схеме — не менее 60° (в последнем случае возможна также подача сдвоенных узких импульсов со сдвигом 60°).

Импульсы управления должны иметь крутой передний фронт, чтобы исключить разброс моментов включения тиристоров из-за разброса их входных характеристик.

2. СФУ должна обеспечивать определенную очередность вклю­чения тиристоров в схеме выпрямления. Интервалы между управ­ляющими импульсами, подаваемыми на очередные вентили схемы выпрямления, равны wТ/т, где w и T—угловая частота и период напряжения сети; т—число фаз схемы выпрямления, равное ча­стоте пульсаций выпрямленного напряжения.

Отклонение интервалов между импульсами от значения, равно­го wТ/т, называется асимметрией управляющих импульсов.

Асимметрия импульсов приводит к неравномерной загрузке тиристоров, к появлению низкочастотных составляющих в кривой выпрямленного напряжения, к ухудшению работы силового транс­форматора. Наиболее опасна асимметрия импульсов в шестифазной схеме выпрямления с уравнительным дросселем: в последнем по­является постоянный поток намагничивания и резко возрастает на­магничивающий ток. Складываясь с анодными токами тиристоров одной трехфазной группы и вычитаясь из токов другой группы, намагничивающий ток обусловливает резко неравномерную за­грузку этих групп.

3. Диапазон изменения фазы управляющих импульсов должен соответствовать схеме выпрямления и характеру нагрузки. Напри­мер, в трехфазной мостовой схеме выпрямления и шестифазной схеме с уравнительным дросселем при полном регулировании вы­ходного напряжения диапазон изменения фазы управляющих им­пульсов должен быть 0—120° при активной нагрузке и 0—90° при индуктивной.

4. Сигналы помех, генерируемые в СФУ, а также наводимые из силовой сети или схемы выпрямителя, должны быть меньше допу­стимых, указанных на диаграммах управления значений, при кото­рых может происходить срабатывание тиристоров при заданных температурах.

5. Так как сварочный выпрямитель, как правило, представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования, то с учетом специфики нагрузки (сварочная дуга) СФУ должна обла­дать высоким быстродействием.

6. Сварочный выпрямитель является массовым и недорогим аппаратом, СФУ—самый многоэлементный и слабый узел сва­рочного выпрямителя. Поэтому наряду с перечисленными тех­ническими требованиями стоимость, надежность и ремонтоспособность зачастую являются определяющими факторами при разра­ботке СФУ сварочных выпрямителей.