weldit.ru — сайт о сварке

ОГЛАВЛЕНИЕ

3. Работа трехфазного выпрямителя

Трехфазный выпрямитель (см. рис. 1Посмотреть рисунок) является наиболее простым, имеет минимальное число управляемых вентилей без встречно-параллельного соединения. Благодаря этому выпрямитель обладает высокой надежностью и в первую очередь нашел применение в машинах контактной сварки. Рассмотрим работу этого выпрямителя и основные соотношения, связывающие напряжения и токи в элементах его схемы.

На диаграммах рис. 2Посмотреть рисунок не читываются намагничивающая составляющая фазных токов трансформатора и падение напряжения на вентилях. В действительности падение напряжения на неуправляемых вентилях велико и должно быть учтено. Наличие намагничивающей составляющей тока вызывает принципиально различные условия погасания вентилей на вторичной и первичной стороне трансформатора. На вторичной стороне — это спад тока нагрузки до нуля в течение времени, соответствующего углу коммутации γ. В одноименной фазе на первичной стороне исчезает нагрузочная составляющая первичного тока, как показано на диаграмме рис. 2Посмотреть рисунок. Однако управляемый вентиль этой фазы продолжает еще некоторое время проводить ток в области отрицательного линейного напряжения за счет намагничивающей составляющей первичного тока.

Для обеспечения погасания управляемого вентиля раньше спада намагничивающего тока до нуля параллельно первичной обмотке каждой фазы включается шунтирующее активное сопротивление. Управляемый вентиль гаснет после изменения знака первичного (линейного) напряжения и достижения им значения, при котором ток шунтирующего сопротивления становится равным спадающему намагничивающему току. В машинах контактной сварки применяется фазовое регулирование выпрямленного (сварочного) тока в широком диапазоне изменения угла регулирования α. Установленное значение выпрямленного тока стабилизируется автоматическим изменением угла α при колебании напряжения сети на ±10% от номинального. С учетом действия стабилизации максимальный выпрямленный ток и максимальная индукция в магнитопроводе трансформатора соответствуют α=0 при напряжении сети на 10% ниже номинального.

Рисунок 6
Рисунок 6

Таким образом, все элементы схемы выпрямителя должны быть рассчитаны на работу при малых углах регулирования.

Осциллограммы выпрямленного тока id и первичных фазных токов i1a, i1b, i1c приведены на рис. 6Посмотреть рисунок. Из-за большой индуктивности сварочного контура глубина пульсаций выпрямленного тока весьма мала.

Характерная особенность выпрямителя заключается в равновесии м. д. с. вторичного и нагрузочной составляющей первичного фазного тока трансформатора на каждом стержне магнитопровода, несмотря на одиотактное выпрямление тока на вторичной стороне. Это вызвано однотактным включением управляемых вентилей на первичной стороне трансформатора. Намагничивающая составляющая первичного фазного тока, хотя и обусловливает более длительный интервал проводимости управляемого вентиля по сравнению с неуправляемым, не влияет на значение выпрямленного напряжения. Это связано с тем, что амплитуда намагничивающего тока в данной фазе составляет незначительную часть амплитуды нагрузочной составляющей фазного тока и достигается в момент перехода соответствующего линейного напряжения через нуль, т. е. либо в процессе коммутации, либо после ее окончания. Амплитуды первичного фазного тока практически равна амплитуде нагрузочной составляющей первичного тока и определяется как I1фm=Id/k, где k — коэффициент трансформации.

В диапазоне малых углов регулирования — до α=π/6 — для расчета выпрямленного тока могут быть использованы известные методы теории выпрямителей [16].

Установившееся значение выпрямленного тока определяется по формуле

(1)

где Ud0=1.17Uлmin/k — выпрямленное напряжение холостого хода; Uлmin— минимальное действующее значение линейного напряжения сети при α=0; ΔU2 — падение напряжения на неуправляемых вентилях; ΔU1 — падение напряжения на управляемых вентилях (в случае применения тиристоров не учитывается); Rк.з=Rc.k+Rэ.ф+Xэ — сопротивление машины при коротком замыкании электродов, приведенное к стороне постоянного тока; Rс.к. — сопротивление сварочного контура постоянному току;

— эквивалентное фазное сопротивление, приведенное ко вторичной стороне трансформатора, с учетом параллельной работы фаз в интервале коммутации и динамического сопротивления неуправляемых кремниевых вентилей; Rф — сопротивление фазы, приведенное ко вторичной стороне трансформатора; RK — динамическое сопротивление неуправляемых вентилей; —эквивалентное индуктивное сопротивление, приведенное к стороне постоянного тока, определяющее падение напряжения при коммутации тока; xф — индуктивное сопротивление фазы, приведенное ко вторичной стороне трансформатора; Rэ.э — сопротивление деталей между электродами.

Мгновенное значение выпрямленного тока id, усредненное за период выпрямленного напряжения, т. е. за 1/3 периода линейного напряжения, с момента включения выпрямителя с достаточной точностью определяется из уравнения

где Lс.к. — индуктивность сварочного контура. Следовательно,

где— постоянная времени цепи выпрямителя.

Следующая страница