Порівняння електричних схем зварювальних випрямлячів в агрегатах

ТИРИСТОРНІ І ТРАНЗИСТОРНІ ВИПРЯМЛЯЧІ В АВТОНОМНИХ ЗВАРЮВАЛЬНИХ АПАРАТАХ

Використання дизельних зварювальних агрегатів при виконанні ремонтно-монтажних робіт передбачає, що пов'язані з цим дії будуть проводиться віддалено від джерел енергопостачання і точок обслуговування. Подібна віддаленість вимагає від автономних зварювальних апаратів підвищену надійність при максимальній тривалості роботи.

У зв'язку з цим застосування найбільш надійних і економічних вузлів стає одним з основних завдань при виборі моделі зварювального апарату. Так неодноразово піднімалося питання про переваги і недоліки тиристорних зварювальних випрямлячів або випрямлячів на IGBT-транзисторах. Тут відразу необхідно відзначити, що будь-яка з вище згаданих моделей зварювальних випрямлячів має свої позитивні і негативні сторони. Вибір же автономного зварювального апарату з тим або іншим випрямлячем необхідно робити виходячи з планованих завдань і умов експлуатації.

Зварювальний випрямляч Шиндайва - параметри економії

Схема “економіка - термін експлуатації“

Схеми на IGBT- транзисторах.

Дані вузли є найбільш простими і дешевими у виробництві. Таке рішення забезпечує непогані вихідні характеристики зважаючи на високочастотну комутацію. Випрямлячі на IGBT-транзисторах дають гарну швидкодію і малі комутаційні втрати за умови оптимальної глибини насичення. Урахо́вуючи, що при використанні схеми на IGBT

Спрощується пристрій управління струмом оскільки керувати доводиться одним транзистором замість 6 тиристорів (як в агрегатах Shindaiwa)
Через високі частоти пульсації транзисторного регулятора струму досить тільки згладжуючих реакторів,

то має місце суттєве зниження початкової вартості апаратів з подібними схемами управління струмом.

Недоліком транзисторної схеми є її низька надійність. Транзистори у порівнянні з тиристорами погано переносять кидки струму і імпульсні перенапруги, що часто виникають у процесі електрозварювання. Крім того, знижена надійність транзисторів також пов'язана з їх роботою на більш високих частотах комутації (сотні, а то й тисячі герц). Через це у кристалах напівпровідників мають місце підвищені теплові втрати і комутаційні перенапруги, що відчутно знижують ресурс. Як наслідок, під час розрахунку на довгострокову експлуатацію слід ураховувати додаткові витрати на заміну цих блоків (див схему “економіка - термін експлуатації”). Схема випрямляча на IGBT дозволяє здешевити агрегат, тим не менш, ціна випрямляча може досягати 20-30% у пропорційному еквіваленті вартості самого агрегату. Така висока ціна пов'язана з тим, що самі транзистори, захисні зворотні діоди і ін. компоненти повинні мати дуже високу потужність нарівні з іншими технічними характеристиками. Володарі обладнання з випрямлячем на IGBT повинні бути готові до статті експлуатаційних непередбачених витрат на ремонт.

Тиристорні зварювальні випрямлячі.

Регулювання зварювального струму в тиристорних випрямлячах здійснюється шляхом регулювання кута відкриття тиристорів у діапазоні від 0 до 120º. Чим вище кут відкриття тиристорів, тим сильніше обмежується напруга на виході випрямляча і, відповідно, зварювальний струм. При більш глибокому регулюванні в сторону зменшення зварювального струму можна досягти зони переривчастих струмів з безструмовими паузами у стовпі дуги. Це є недоліком класичного тиристорного випрямляча.
Однак, в агрегатах SHINDAIWA використовується трифазна мостова несиметрична схема з основними і допоміжними тиристорами, 0-вим шунтувальним діодом і індуктивними реакторами (див. схему 1). При кутах відкриття основних тиристорів, що перевищують 60º, у роботу включаються допоміжні тиристори, підключені до «мінусової» шині через баластні резистори. Завдяки складному схемотехнічному рішенню SHINDAIWA, їх випрямляч може працювати з кутами відкриття допоміжних тиристорів менше 60º і дозволяє повністю «вийти» із зони переривчастих струмів при будь-яких значеннях зварювального струму, причому як у двохпостовому, так і в однопостовому режимах. Така модель управління (наприклад, в агрегатах Shindaiwa) має переваги:

Стійкість до кидків струму і імпульсного перенапруження, обумовлену фізичною будовою самих тиристорів;
Природна комутація на відміну від примусової у транзисторних пристроїв;
Чудові вихідні зварювальні характеристики у будь-якому діапазоні струмів.

Тобто за фактом, отримуємо більш плавне регулювання, 100% стабільність зварювальної дуги, вкрай високу надійність і тривалий термін експлуатації

Схема 1 Електрична схема генератора SHINDAIWA DGW500DM/RU

Схема 2 Монтажна схема генератора з випрямлячем на IGBT транзисторах

Світова і вітчизняна практика виявляє явну перевагу надійності тиристорної схеми зварювального випрямляча над транзисторною. Особливо це помітно у тривалості термінів експлуатації та надійності роботи. Підтвердженням даного факту може служити порівняння термінів гарантії для таких вузлів. Якщо для транзисторних апаратів термін гарантії становить зазвичай 1 рік, то для тиристорних він дорівнює 3 рокам.

У підсумку, якщо організація, що хоче придбати автономний зварювальний агрегат оорієнтується на короткострокову експлуатацію без особливої необхідності у надійності, то апарати з транзисторними схемами цілком виправдають своє придбання. Якщо ж підприємство розраховує на довгострокову перспективу і зацікавлене у зниженні витрат і часу на обслуговування, то слід звернути увагу на агрегати типу Shindaiwa з тиристорної схемою управління.