Сварочные выпрямители

Как правило, сварочный выпрямитель для дуговой сварки включает в себя такие элементы, как силовой трансформатор, выпрямительный блок, пускорегулирующая, измерительная и защитная аппаратура.

Задача силового трансформатора состоит в преобразовании энергии силовой сети в энергию, которая необходима для сварки, кроме того, сего помощью согласуется значение напряжения сети с выходным напряжением. Однопостовые  выпрямители , как правило, имеют трехфазные трансформаторы, так как однофазные одно- и двухполупериодные схемы выпрямления становятся причинами существенных пульсаций выходного напряжения, ухудшающего, в итоге, качество сварных соединений.

Регуляторы тока ( их также называют регуляторами напряжения) применяются с целью образования жесткой или падающей внешней характеристики. При их использовании устанавливается режим сварки и требуемое значение сварочного тока.
Обычно выпрямительный блок собирается по трехфазной мостовой схеме, однако бывает, что он имеет однофазную мостовую схему двухполупериодного выпрямления. Трехфазная схема создает условия для равномерной загрузки трехфазной силовой сети,  что позволяет достичь высоких технико-экономических показателей. Полупроводники, применяемые здесь - это  селеновые или кремниевые вентили.
Известно, что существуют разные виды сварочных выпрямителей
Особенности конструкции силовой части определяют деление сварочных выпрямителей на такие виды, как:
с транзисторным регулятором;
регулируемые трансформатором;
тиристорные;
с дросселем насыщения;
инверторные.
Кроме того, сварочные выпрямители классифицируются в зависимости от типа образуемых в процессе работы вольт-амперных характеристик.
В течение механизированной сварки под флюсом, а также в защитном газе с саморегулированием дуги в сварочных аппаратах применяют однопостовые выпрямители, имеющие жесткие внешние характеристики. Как правило, подобные выпрямители требуют применения трансформатора, имеющего нормальное магнитное рассеяние. В число возможных способов регулирования сварочного напряжения входят:
1. витковое, характерно сварочным выпрямителям с трансформатором, имеющим секционированные обмотки;
2. магнитное, используется в трансформаторе с магнитной коммутацией, а также дросселем насыщения;
3. фазовое, свойственное для тиристорного выпрямителя;
4. импульсное, изменяется широта, частота и амплитуда в выпрямителе с транзисторным регулятором, а также в инверторном выпрямителе.
Среди самых известных выпрямителей с жесткими внешними характеристиками, которые применяются для механизированной дуговой сварки, можно назвать модели серий:
- ВС (ВС-200, ВС-300, ВС-400, ВС-500, ВС-600, ВС-632); 
- ВДГ (ВДГ-301, ВДГ-302, ВДГ-303, ВДГ-603); 
- ВСЖ (ВСЖ-303);
кроме того, в их число входят выпрямители ВС-1000 и ВС-1000-2, используемые для механизированной сварки в аргоне, а также в гелии, углекислом газе, при сварке под флюсом.
Ручная дуговая сварка диктует использование выпрямителя с падающими внешними характеристиками. В российских аппаратах используют такие способы формирования характеристик, как:
1. повышение сопротивления трансформатора, свойственное сварочным выпрямителям с трансформатором с подвижными обмотками, а также с магнитным шунтом или с разнесенными обмотками;
2. применение обратной связи по току, используется в тиристорном, инверторном или транзисторном выпрямителях.
Среди распространенных выпрямителей для ручной дуговой сварки выделяют следующие серии 
- ВД (ВД-101, ВД-102, ВД-201, ВД-301, ВД-302, ВД-303, ВД-306, ВД-401); 
- ВСС-120-4, ВСС-300-3; 
- ВД-502, ВКС-500 для автоматической сварки под флюсом.
Популярными и универсальными сварочными выпрямителями, формирующими падающие и жесткие характеристики, являются такие серии:
- ВСК (ВСК-150, ВСК-300, ВСК-500), используемые при ручной дуговой сварке покрытыми электродами, при полуавтоматической и автоматической сварке в защитных газах;
- ВСУ (ВСУ-300, ВСУ-500);  ВДУ (ВДУ-504, ВДУ-305, ВДУ-1201, ВДУ-1601): ручная сварка покрытыми электродами, механизированная сварка плавящейся электродной проволокой под флюсом,  проистекаемая в защитных газах или под порошковой проволокой.
Что представляют из себя сварочные выпрямители, регулируемые трансформатором, имеющие крутопадающие характеристики?
В силовую часть выпрямителя входят трансформатор,  выпрямительный блок с силовыми диодами.

На рисунке Вы видите функциональную блок-схему сварочного выпрямителя, имеющую крутопадающие характеристики, регулируемые трансформатором.

Подобные выпрямители требуют использования трехфазных трансформаторов с увеличенным магнитным рассеянием, имеющих подвижные обмотки или магнитные шунты.

Обычно режимы сварки регулируются комбинировано, а именно, ступенчато с помощью переключения обмоток трансформатора, как правило, со «звезды» на «треугольник», а также плавно, к примеру, как результат смены зазора между обмотками трансформатора.

На рисунке изображены упрощенные схемы соединения обмоток трансформатора, характерные для сварочного выпрямителя,  «звезда» и «треугольник».

В чем особенность сварочных выпрямителей с жесткими характеристиками и регулируемым трансформатором?

Как правило, силовая часть такого выпрямителя включает трансформатор, выпрямительный блок, сглаживающий дроссель.

Дроссель снижает скорость увеличения сварочного тока, а также его пиковое значение в процессе возбуждения дуги, сводит к минимальному количественное значение разбрызгивания расплавленного металла при процедуре сварки плавящимся электродом.
Сварочные выпрямители типа ВС применяют ступенчатое регулирование напряжения посредством переключения числа витков обмоток.
Выпрямители типа ВСЖ (ВСЖ-303) применяют плавно-ступенчатое регулирование, которое осуществляется при помощи трансформатора с магнитной коммутацией, схема изображена на рисунке ниже.

В чем особенность сварочного выпрямителя с дросселем насыщения?
Такой элемент, как дроссель насыщения, используется в конструкциях выпрямителей, с падающими и жесткими характеристиками.
Сварочный выпрямитель ВД-502 является типичным представителем выпрямителей, имеющих дроссель насыщения и крутопадающие внешние характеристики.

На рисунке изображена функциональная блок-схема сварочного выпрямителя ВД-502

Применяются силовой трехфазный трансформатор с нормальным магнитным рассеянием, дроссель насыщения несимметричный, созданный на трех отдельных сердечниках и имеющий одну обмотку управления, выпрямительный блок, имеющий трехфазную мостовую схему.  Настройка режима работы выпрямителя происходит путем изменения индуктивности дросселя насыщения.
Среди типичных представителей выпрямителя с дросселем насыщения, обладающего жесткими внешними характеристиками, выделяется сварочный выпрямитель модели ВДГ-302.

Применяется плавно-ступенчатое регулирование вольт-амперных характеристик. Изменение коэффициента трансформации силового трехфазного трансформатора с нормальным магнитным рассеянием позволяет производить ступенчатое регулирование. Пакетно-кулачковый переключатель позволяет установить первичные обмотки трансформатора в три рабочих положения.

Плавное регулирование доступно благодаря трехфазным симметричным дросселем насыщения, созданным на шести парно объединенных ленточных сердечниках. 
1я ступень - соединение фаз первичной обмотки «треугольником» с применением отводов; 
2я ступень - соединение фаз обмоток «треугольником» без применения отводов;
3я ступень - соединение фаз обмоток с характерным для него применением отводов «звездой».
Структура выпрямительного блока: трехфазная мостовая схема, имеющая неуправляемые вентили.

Питание обмотки управления дросселя насыщения осуществляется через стабилизатор и 1й выпрямительный блок, для обмотки смещения дросселя насыщения характерно питание от вторичных обмоток трансформатора посредством 2го выпрямительного блока.