Сравнение электрических схем сварочных выпрямителей в агрегатах

ТИРИСТОРНЫЕ И ТРАНЗИСТОРНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ В АВТОНОМНЫХ СВАРОЧНЫХ АППАРАТАХ

Использование дизельных сварочных агрегатов при выполнении ремонтно-монтажных работ предполагает , что связанные с этим действия будут проводится удаленно от источников энергоснабжения и точек обслуживания. Подобная удаленность требует от автономных сварочных аппаратов повышенную надежность при максимальной длительности работы.

В этой связи применение наиболее надежных и экономичных узлов становится одной из основных задач при выборе модели сварочного аппарата. Так неоднократно поднимался вопрос о преимуществах и недостатках тиристорных сварочных выпрямителей или выпрямителей на IGBT-транзисторах. Тут сразу необходимо отметить, что любая из выше упомянутых моделей сварочных выпрямителей имеет свои положительные и отрицательные стороны. Выбор же автономного сварочного аппарата с тем или другим выпрямителем необходимо делать исходя из планируемых задач и условий эксплуатации.

Схема “экономика - срок эксплуатации“
Схемы на IGBT- транзисторах.

Данные узлы являются наиболее простыми и дешевыми в производстве. Такое решение обеспечивает неплохие выходные характеристики ввиду высокочастотной коммутации. Выпрямители на IGBT-транзисторах дают хорошее быстродействие и малые коммутационные потери при условии оптимальной глубины насыщения. Учитывая, что при использовании схемы на IGBT.
1. Упрощается устройство управления током, т. к. управлять приходится одним транзистором вместо 6 тиристоров (в агрегатах Shindaiwa);
2. Из-за высокой частоты пульсаций транзисторного регулятора тока достаточно только сглаживающих реакторов,
то имеет место очень существенное снижение стоимости аппаратов с подобными схемами управления током.

Недостатком транзисторной схемы является ее низкая надежность. Транзисторы в сравнении с Тиристорами плохо переносят броски тока и импульсные перенапряжения, часто возникающие в процессе электросварки. Кроме того, пониженная надежность транзисторов также связана с их работой на более высоких частотах коммутации (сотни, а то и тысячи герц). Из-за этого в кристаллах полупроводников имеют место повышенные тепловые потери и коммутационные перенапряжения, ощутимо снижающие ресурс. Как следствие при расчете на долгосрочную эксплуатацию следует учитывать дополнительные расходы на замену этих блоков (см схему “экономика - срок эксплуатации”). Схема выпрямителя на IGBT позволяет удешевить агрегат, тем не менее, цена выпрямителя может достигать 20-30% в пропорциональном эквиваленте стоимости самого агрегата. Такая высокая цена связана с тем, что сами транзисторы, защитные обратные диоды и др. компоненты должны обладать очень высокой мощностью наряду с другими техническими характеристиками. Обладатели оборудования с выпрямителем на IGBT должны быть готовы к статье эксплуатационных непредвиденных расходов на ремонт.

Тиристорные сварочные выпрямители.

Регулирование сварочного тока в тиристорных выпрямителях осуществляется путем регулирования угла открытия тиристоров в диапазоне от 0 до 120º. Чем выше угол открытия тиристоров, тем сильнее ограничивается напряжение на выходе выпрямителя и, соответственно, сварочный ток. При более глубоком регулировании в сторону уменьшения сварочного тока можно достичь зоны прерывистых токов с безтоковыми паузами в столбе дуги. Это является недостатком классического тиристорного выпрямителя.
Однако, в агрегатах SHINDAIWA используется трехфазная мостовая несимметричная схема с основными и вспомогательными тиристорами и с 0-вым шунтирующим диодом и индуктивными реакторами. (см. схему 1). При углах открытия основных тиристоров, превышающих 60º, в работу включаются вспомогательные тиристоры, подключенные к «минусовой» шине через балластные резисторы. Благодаря сложному схемотехническому решению SHINDAIWA, их выпрямитель может работать с углами открытия вспомогательных тиристоров менее 60º и позволяет полностью «уйти» из зоны прерывистых токов при любых значениях сварочного тока, причем как в двухпостовом, так и в однопостовом режимах Такая модель управления (например, в агрегатах Shindaiwa) имеет преимущества:

Устойчивость к броскам тока и импульсному перенапряжению, обусловленную физическим устройством самих тиристоров;
Естественная коммутация. в отличие от принудительной в транзисторных устройствах;
Превосходные выходные сварочные характеристики в любом диапазоне токов;

То есть по факту, получаем более плавную регулировку, 100% стабильность сварочной дуги, крайне высокую надежность и длительный срок эксплуатации.

Схема 1 Электрическая схема генератора SHINDAIWA DGW500DM/RU

Схема 2 Монтажная схема генератора с выпрямителем на IGBT транзисторах
Мировая и отечественная практика выявляет явное преимущество надежности тиристорной схемы сварочного выпрямителя над транзисторной. Особенно это заметно в длительности сроков эксплуатации и надежности работы. Подтверждением данного факта может служить сравнение сроков гарантии для таких узлов. Если для транзисторных для аппаратов этот срок гарантии оставляет обычно 1 год, то для тиристорных он равен 3 годам.

В итоге, если организация, приобретающая автономный сварочный агрегат ориентируется на краткосрочную эксплуатацию без особой необходимости в надежности, то аппараты с транзисторными схемами вполне оправдают свое приобретение. Если же предприятие рассчитывает на долгосрочную перспективу и заинтересовано в снижении затрат и времени на обслуживание, то следует обратить внимание на агрегаты типа Shindaiwa с тиристорной схемой управления.