การจำแนกประเภทและอุปกรณ์ของวงจรเรียงกระแสเชื่อม

วงจรเรียงกระแสการเชื่อมเป็นแหล่งกระแสเชื่อมโดยตรง วงจรเรียงกระแสเชื่อมประกอบด้วย หม้อแปลงไฟฟ้า, จัดหาวาล์วเซมิคอนดักเตอร์และอุปกรณ์ควบคุมกระแสเชื่อม

การจำแนกประเภทของวงจรเรียงกระแสการเชื่อมที่ผลิตขึ้นตามหน้าที่หลักที่สองในสามของแหล่งพลังงาน (การเผาไหม้ การควบคุม การเปลี่ยนแปลง) วงจรเรียงกระแสการเชื่อมทั้งหมดตามวิธีการปรับกระแสเชื่อมสามารถแบ่งออกเป็นโช้กที่ควบคุมด้วยหม้อแปลง, ไทริสเตอร์และอิ่มตัว

วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยหม้อแปลงมีหม้อแปลง 3 เฟสซึ่งแตกต่างจากหม้อแปลงเชื่อมซึ่งเป็นเฟสเดียว

การควบคุมขั้นตอนทำได้โดยการสลับสตาร์เดลต้าซึ่งทำให้กระแสเปลี่ยน 3 ครั้ง (กระแสสูงกว่าด้วย delta-delta มากกว่า star-star)

ไม่เหมือนกับหม้อแปลงเชื่อม แม้แต่วงจรเรียงกระแสที่ง่ายที่สุดก็มีบัลลาสต์และอุปกรณ์ป้องกันเพื่อป้องกันวาล์วจากกระแสไฟเกินและการรบกวนการระบายความร้อน (รีเลย์พัดลมหรือสวิตช์แรงดันน้ำ)

ในการทำเช่นนี้ แหล่งจ่ายไฟต้องมีคอนแทคไฟฟ้า ซึ่งควบคุมด้วยตนเองโดยปุ่ม START และ STOP สำหรับวงจรเรียงกระแส VD-306: การป้องกันกระแสไฟฟ้าที่กระตุ้นเมื่อกระแสที่อนุญาตเกิน 1.5 เท่า

ข้าว. 1. เครื่องเชื่อมวงจรเรียงกระแส VD-306

องค์ประกอบต่อไปนี้สามารถจำแนกได้ในวงจรเรียงกระแสการเชื่อมใดๆ: หม้อแปลงไฟฟ้าแบบ step-down และวงจรเรียงกระแส หม้อแปลงที่ใช้ในวงจรเรียงกระแสการเชื่อมแตกต่างจากที่อธิบายไว้ที่นี่เล็กน้อย — การจำแนกประเภทและอุปกรณ์ของหม้อแปลงเชื่อม.

ข้อแตกต่างที่สำคัญคือหม้อแปลงวงจรเรียงกระแสเชื่อมเป็นแบบสามเฟส สิ่งนี้ไม่เพียงรับประกันการโหลดเฟสของเครือข่ายพลังงานที่สม่ำเสมอเท่านั้น แต่ยังช่วยลดการกระเพื่อมในกระแสที่แก้ไขแล้ว

องค์ประกอบทั่วไปของวงจรเรียงกระแสการเชื่อมคือ โช้ค... หากอยู่ระหว่างตัวยึดอิเล็กโทรดและบล็อกวงจรเรียงกระแส (ในส่วนของวงจรเชื่อมที่กระแสตรงไหล) ก็จะทำหน้าที่จำกัดอัตราการเพิ่มขึ้นของ กระแสลัดวงจรเช่น คือ เพื่อลดการกระเด็นของแนวเชื่อม

หากสำลักอยู่ระหว่างหม้อแปลงไฟฟ้าและบล็อกวงจรเรียงกระแส (ในส่วนของวงจรเชื่อมที่กระแสสลับไหล) จะทำหน้าที่ควบคุมกระแสเชื่อมหรือแรงดันเอาต์พุต

บล็อกวงจรเรียงกระแสประกอบจาก เพาเวอร์ไดโอด. ซึ่งแตกต่างจากตัวนำกระแสไฟฟ้าซึ่งนำกระแสได้ดีเท่ากันทั้งสองทิศทาง ไดโอดจะผ่านกระแสในทิศทางเดียวเท่านั้น เป็นไปไม่ได้ที่จะควบคุมปริมาณกระแสโดยใช้ไดโอด

นอกจากไดโอดแล้วยังใช้วงจรเรียงกระแสเชื่อม ไทริสเตอร์… การใช้ไทริสเตอร์ทำให้สามารถควบคุมกระแสไฟได้ อย่างไรก็ตาม ตัวเลือกการควบคุมมีจำกัด ไม่สามารถปิดไทริสเตอร์ได้ก่อนที่แรงดันไฟฟ้าบนขั้วไฟฟ้าหลักจะลดลงถึงศูนย์ ดังนั้นไทริสเตอร์จึงถูกเรียกว่า "สารกึ่งตัวนำที่ไม่สามารถควบคุมได้อย่างสมบูรณ์" เซมิคอนดักเตอร์ที่ควบคุมได้อย่างสมบูรณ์คือทรานซิสเตอร์ (ไตรโอด) แต่การใช้งานในแหล่งเชื่อมมีจำกัด

องค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ต้องได้รับการปกป้องจากความร้อนสูงเกินไป ดังนั้นไดโอดและไทริสเตอร์จึงอยู่ในหม้อน้ำซึ่งถูกบังคับให้เย็นลงโดยการไหลของอากาศจากพัดลม

ในการเชื่อมโซ่ต้องขอบคุณ EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเอง บางครั้งเกิดแรงดันไฟกระชาก (ไฟกระชาก) ซึ่งอาจทำให้เซมิคอนดักเตอร์ย้อนกลับการเสียได้ เพื่อป้องกันสิ่งนี้ เซมิคอนดักเตอร์สะพาน R — ด้วยวงจร... เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นปรากฏขึ้นที่ขั้วของเซมิคอนดักเตอร์ ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จและปล่อยผ่านเซมิคอนดักเตอร์ในทิศทางไปข้างหน้า

ข้าว. 2. วงจรป้องกันเซมิคอนดักเตอร์จากแรงดันอุปนัย

ในวงจรเรียงกระแสการเชื่อม ส่วนประกอบของเซมิคอนดักเตอร์จะประกอบกันเป็นวงจรต่างๆ แบ่งออกเป็นการแก้ไข 1- และ 3 เฟส

วงจรแก้ไขเฟสเดียว ใช้ในวงจรควบคุมที่ใช้พลังงานต่ำ ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของตัวกรองแบบคาปาซิทีฟที่ปรับให้เรียบจึงเป็นไปได้ที่จะได้รับแรงดันไฟฟ้าใกล้เคียงกับค่าคงที่ที่เอาต์พุต

วงจรเรียงกระแสสามเฟส

มักใช้วงจรเรียงกระแสเชื่อม วงจรเรียงกระแสสามเฟสซึ่งให้การกระเพื่อมของกระแสไฟฟ้าที่แก้ไขต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับวงจรเฟสเดียว

วงจรสะพานแก้ไข Larionov สามเฟส

ในวงจรเรียงกระแสแบบสามเฟส บล็อกไดโอดมักถูกนำไปใช้ในวงจรบริดจ์ ในกรณีนี้ ระลอกของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขคือ 300 Hz

ข้าว. 3. วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์สามเฟสของ Larionov (a) เฟสและแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้ว (b)

การทำงานของวงจร: วาล์วที่มีศักยภาพเฟสสูงสุดเชื่อมต่อกับกลุ่มแอโนดและในทางกลับกันกับกลุ่มแคโทด ตลอดเวลา วาล์วจะเปิด เชื่อมต่อกับเฟสที่มีศักยภาพในเชิงบวกมากที่สุดและเชิงลบมากที่สุด นอกจากนี้ วาล์วแต่ละตัวของกลุ่มหนึ่งในช่วงหนึ่งในสามของช่วงเวลาทำงานแบบอนุกรมกับวาล์วสองตัวของอีกกลุ่มหนึ่ง

ในอุปกรณ์การเชื่อม โครงร่างนี้ใช้ในวงจรเรียงกระแสเกือบทั้งหมดสำหรับการเชื่อมอาร์คแบบแมนนวลที่มีพิกัดกระแสสูงถึง 500A

วงจรเรียงกระแสสามเฟสแบบวงแหวน

สำหรับการนำไปใช้งาน หม้อแปลงเรียงกระแสจะต้องมีชุดขดลวดทุติยภูมิสองชุดที่เหมือนกันซึ่งเชื่อมต่อกับดาวฤกษ์และเปิดสวิตช์โดยมีค่าชดเชยครึ่งหนึ่งของช่วงความถี่หลัก ในกรณีนี้ ระลอกของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขคือ 300 Hz

ข้าว. 4. วงจรเรียงกระแสสามเฟสแบบวงแหวน

การทำงานของวงจร: ในวงจรนี้ เมื่อเปิดวาล์ว ขดลวดหนึ่งในสองขดลวดในวงจรเรียงกระแสก็จะเปิดด้วยนอกจากนี้ แต่ละคอยล์ของหนึ่งกลุ่มเป็นเวลาหนึ่งในสามของช่วงเวลาทำงานเป็นอนุกรมกับสองคอยล์ของอีกกลุ่มหนึ่ง

ข้อเสียเปรียบหลักของวงจรการแก้ไขนี้คือต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่ซับซ้อนและมีราคาแพงซึ่งได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงส่วนเบี่ยงเบนของส่วนประกอบ DC ของกระแส

วงจรสัตยาบันหกเฟสพร้อมเครื่องปฏิกรณ์อีควอไลซิ่ง

สำหรับการนำไปใช้งานนั้น หม้อแปลงเรียงกระแสจะต้องมีกลุ่มของขดลวดทุติยภูมิที่เหมือนกันสองกลุ่มที่เชื่อมต่อกันเป็นดาวและเปิดโดยมีการชดเชยครึ่งช่วงของความถี่หลัก นอกจากนี้ เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานแบบขนานของสองเฟสในเวลาเดียวกันบนโหลด จำเป็นต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์อีควอไลเซอร์ - โช้คแบบสมมาตร

วงจรเรียงกระแสหกเฟสพร้อมเครื่องปฏิกรณ์แบบกระชาก

การทำงานของวงจร: สำหรับดาวแต่ละดวง วาล์วที่มีศักย์ไฟฟ้าบวกสูงสุดจะเปิดอยู่ คล้ายกับวงจรนิวทรัลสามเฟส หากไม่มีเครื่องปฏิกรณ์อีควอไลซิ่ง การแก้ไขหกเฟสจะได้รับจากการทำงานของแต่ละเฟสและวาล์ว 1/6 รอบ

ข้าว. 5. วงจรเรียงกระแสหกเฟสพร้อมเครื่องปฏิกรณ์อีควอไลเซอร์

รูปแบบดังกล่าวใช้ในวงจรเรียงกระแสกำลังสูง (1,000 A ขึ้นไป) ส่วนใหญ่สำหรับแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำ

ข้อเสียเปรียบหลักของวงจรการแก้ไขนี้คือต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่ซับซ้อนและมีราคาแพงกว่าซึ่งได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงส่วนเบี่ยงเบนของส่วนประกอบ DC ของกระแสรวมทั้งโช้คเพิ่มเติม

วงจรเรียงกระแสเชื่อมที่มีการควบคุมหม้อแปลง

ลักษณะการหลบตาของวงจรเรียงกระแสการเชื่อมนั้นมีหลายวิธี วิธีที่ง่ายที่สุดคือวงจรเรียงกระแสการเชื่อมนั้นติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีลักษณะการหลบตาวงจรเรียงกระแสการเชื่อม VD-306 ได้รับการออกแบบตามหลักการนี้

ข้าว. 6. วงจรเรียงกระแสเชื่อมควบคุมโดยหม้อแปลงที่มีการกระจายตัวเพิ่มขึ้น: a, b — วงจรไฟฟ้า, c, d — โครงสร้างหม้อแปลง

ประกอบด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีขดลวดหรือตัวแบ่งแบบเคลื่อนที่ได้ วงจรเรียงกระแส และระบบป้องกันสตาร์ท การควบคุมกระแสคร่าวๆ ดำเนินการโดยการสลับขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิพร้อมกันจาก «ดาว» (λ / λ) ไปยังวงจร «เดลต้า» (∆ / ∆) ในกรณีแรกมีการตั้งค่ากระแสขนาดเล็กและกระแสขนาดใหญ่ที่สอง ภายในแต่ละขั้นตอน การปรับกระแสอย่างราบรื่นจะดำเนินการโดยการเปลี่ยนระยะห่างระหว่างขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิ

บล็อกวงจรเรียงกระแสประกอบขึ้นบนไดโอดซิลิคอนที่ถูกพัดลมระบายความร้อน วงจรเรียงกระแสเปิดและปิด สตาร์ทแม่เหล็ก.

อุปกรณ์ป้องกันไม่อนุญาตให้เปิดวงจรเรียงกระแสหากไม่มีการจ่ายอากาศให้กับไดโอดรวมถึงหากไดโอดตัวใดตัวหนึ่งไม่ทำงานหรือมีการหยุดชะงักของแรงดันไฟหลักไปยังกล่อง อุปกรณ์ป้องกันการสตาร์ทที่อธิบายไว้เป็นแบบดั้งเดิมสำหรับวงจรเรียงกระแสแบบเชื่อม

วงจรเรียงกระแสการเชื่อมประเภทที่พิจารณานั้นง่ายต่อการผลิตและใช้งาน ข้อเสียของพวกเขาคือการขาดความเสถียรของโหมดเมื่อแรงดันไฟหลักเปลี่ยนแปลงและความเป็นไปไม่ได้ของการควบคุมระยะไกล

ข้าว. 7. แผนผังไฟฟ้าของวงจรเรียงกระแสเชื่อม VD-306

ข้าว. 8. แผนผังไฟฟ้าของวงจรเรียงกระแสเชื่อม VD-313

วงจรเรียงกระแสเชื่อมพร้อมการควบคุมไทริสเตอร์

วงจรเรียงกระแสไทริสเตอร์ นอกจากหม้อแปลงและบล็อกวาล์วแล้ว ยังมีโช้คตัวกรองในวงจรจ่ายไฟและเซ็นเซอร์และบล็อกอิเล็กทรอนิกส์ในระบบควบคุม

ข้าว. 9. แบบแผนของวงจรเรียงกระแสเชื่อมไทริสเตอร์: a - พร้อมสะพานสามเฟส, b - มีหกเฟสพร้อมโช้คปรับเสียง, c - พร้อมวงจรเรียงกระแสแบบวงแหวน

วงจรเรียงกระแสการเชื่อมปรับได้โดยโช้คอิ่มตัว

โช้กอิ่มตัวยังใช้เพื่อให้ได้ลักษณะการหลบในวงจรเรียงกระแสการเชื่อม สำลักรีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำถูกวางไว้ระหว่างหม้อแปลงไฟฟ้าและยูนิตเรียงกระแส หม้อแปลงไฟฟ้าในวงจรเรียงกระแสมีลักษณะภายนอกที่เข้มงวด ลักษณะการหลบตาของวงจรเรียงกระแสนั้นมาจากความต้านทานการเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ

วงจรเรียงกระแสแบบเชื่อมหลายสถานี

วงจรเรียงกระแสการเชื่อมที่มีลักษณะภายนอกแข็งใช้สำหรับการเชื่อมแบบหลายสถานี - แบบกึ่งอัตโนมัติและแบบแมนนวล ในกรณีแรกมีความเป็นไปได้ในการปรับแรงดันไฟขาออกและในกรณีที่สองไม่ใช่ ดังนั้น วงจรเรียงกระแสการเชื่อมแบบหลายสถานีจึงเป็นการออกแบบที่ง่ายที่สุด