4.2.2. Вентильные генераторы

Вентильный генератор представляет собой комбинацию генератора переменного тока и выпрямительного блока. Переменный ток вырабатывается индукторным генератором или синхронным генератором с явнополюсным ротором.

Индукторный генератор (рис. 4.10) имеет зубчатый ротор-индуктор 3, а обмотка возбуждения 4, питаемая источником постоянного тока 5, размещена на статоре 1. Обмотка возбуждения создает постоянную магнитодвижущую силу, но магнитный поток возбуждения Ф_В, пронизывающий силовую обмотку 2, имеет пульсирующий характер, так как на его пути при вращении ротора воздушный зазор скачкообразно меняется от _min до _max. В связи с этим скачкообразно меняется магнитное сопротивление на пути потока Ф_В. Поток максимален при совпадении оси силовой обмотки с зубцом ротора (_min) и минимален при совпадении с впадиной (_max). Поэтому в силовой обмотке создается переменное напряжение, частота которого зависит от числа оборотов ротора в единицу времени n (об/мин). Переменное напряжение U_Г подается на выпрямительный блок 6, а оттуда – в сварочную цепь.

Рис. 4.10. Конструктивная и электрическая схемы

индукторного вентильного генератора:

1 – статор; 2 – силовая обмотка; 3 – ротор; 4 – обмотка возбуждения;

5 – источник постоянного тока для питания обмотки возбуждения;

6 – выпрямительный блок; R – реостат; L – сглаживающий дроссель

Синхронный генератор переменного тока с явнополюсным ротором (рис. 4.11).

В синхронном генераторе обмотка возбуждения 1 расположена на роторе генератора 2. К обмотке возбуждения с помощью двухконтактных щеток 6 и колец 5 от источника 7 подводится сравнительно небольшой постоянный ток, в результате чего создается магнитное поле с полюсами N и S на концах ротора 2. При вращении ротора вращающийся магнитный поток возбуждения Ф_В замыкается по железу ротора и статора 4, пересекает силовую обмотку 3, наводя в ней переменную ЭДС, которая через выпрямительный блок подается в сварочную цепь.

Рис. 4.11. Синхронный генератор переменного тока с явнополюсным

ротором:

1 – обмотка возбуждения; 2 – ротор; 3 – силовая обмотка; 4 – статор;

5 – контактные кольца; 6 – углемедные щетки; 7 – источник

постоянного тока; 8 – выпрямительный блок; N и S – северный и южный

полюса ротора; Ф_В – магнитный поток возбуждения

Достоинства вентильных генераторов

Характеристики вентильного генератора в значительной степени определяются типом вентилей и количеством фаз генератора переменного тока. Обычно выпрямительный блок собирается из неуправляемых вентилей – диодов.

В настоящее время выпускают одно- и трехфазные генераторы. Соответственно и выпрямительные блоки собираются по одно- и трехфазной мостовой схеме.

Однофазные вентильные генераторы применяются для питания дуги небольшой мощности (до 125 А). Однофазная мостовая схема выпрямления выдает в сварочную цепь пульсирующее напряжение (рис. 4.12), меняющееся от нуля до максимального значения.

Поэтому в сварочную цепь для сглаживания выпрямленного тока включается дроссель L (рис. 4.10).

Трехфазный мостовой выпрямительный блок (рис. 3.8) на кремниевых диодах обеспечивает хорошо сглаженный ток (рис. 3.9). Он работает в комплекте с трехфазным генератором переменного тока, который, по сравнению с однофазным генератором одинаковой мощности, легче. В настоящее время большая часть вентильных генераторов выпускается по этой схеме.

Рис. 4.12. Осциллограмма напряжения

после однофазного выпрямительного блока

Основные достоинства вентильных генераторов связаны с относительной простотой генератора переменного тока.

Во-первых, и индукторный, и синхронный с явнополюсным ротором генераторы имеют неподвижную силовую обмотку, а в индукторном генераторе силовая обмотка и обмотка возбуждения расположены на статоре. Это обеспечивает передачу электроэнергии в сварочную цепь без скользящих контактов (щеток). Поэтому вентильные генераторы проще и надежнее в эксплуатации. Отсутствие скользящих контактов обеспечивает вентильному генератору более высокий КПД. У вентильного генератора КПД - около 0,7, а у коллекторного – 0,6-0,65.

Во-вторых, вентильные генераторы имеют лучшие массовые характеристики. Масса, приходящаяся на 1 Ампер тока в сварочной цепи, у вентильного генератора в 1,8-1,4 раза (0,3–0,42 кг) больше, чем у коллекторного (0,55-0,58 кг/А).

В-третьих, вентильный генератор обладает универсальностью по роду тока. Если у вентильного генератора использовать клеммы перед выпрямительным блоком, то возможна сварка и на переменном токе.

По сравнению со сварочными выпрямителями вентильные генераторы заметных преимуществ не имеют. Поэтому они вытесняют коллекторные генераторы в сварочных агрегатах при отсутствии на месте производства сварочных работ электрической сети, где сварочные выпрямители неприменимы.