主电路的基本形式及工作原理详解

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：三相主变压器的二次有两组绕组，各以相反极性联成星形，故称“双反星形”。图1-2-21 带平衡电抗器双反星形整流主电路带平衡电抗器双反星形整流主电路中要有足够大的电感，与上述主电路相比，它的结构、工作原理特点如下：相当于正极性和反极性两组三相半波整流电路并联各组输出电压波形如图1-2-22a、b中实线所示，是各相电压的包络线。需用平衡电抗器为保证电路能正常工作，其铁心不宜饱和。

晶闸管式弧焊整流器主电路有三种：三相桥式半控、三相桥式全控和带平衡电抗器双反星形主电路。

1.三相桥式全控整流主电路

三相桥式半控整流主电路由三个晶闸管共阴极和三个二极管共阳极电路组成，只用三只晶闸管和三个触发单元，线路比较简单、可靠、经济，较易调试；缺点是调至低压或小电流时波形脉动较明显，需配大电感量输出电抗器，较少用。

把上述三个二极管代之以晶闸管，就成为较常用的三相桥式全控整流电路，如图1-2-19所示，其控制角α在0°≤α≤60°范围内，为了获得一周有六个波峰的负载电压波形，则需同时触发两组晶闸管。要求同组各个晶闸管触发电压互差120°，二组之间互差60°。这样每隔60°按序触发一只晶闸管，在负载两端每周出现u_ab、u_ac、u_bc、u_ba、u_ca、u_cb六个波峰。由于直流电抗器电感的滤波作用而变得平稳，当L→∞时，I_d波形也趋于水平。

当线电压过零变负时，电感电势仍为晶闸管提供正向阳极电压，使其不致关断。只要电感L足够大，已导通的晶闸管就可继续导通至下一次触发换相，而使u_d波形连续。图1-2-20a所示为α=90°时的u_d波形，正负部分对称，U_d=0。要求其触发脉冲（图1-2-20b）移相范围为90°。电感足够大使负载电流连续的条件：

U_d=2.34U₂cosα （1-2-16）

当α=0°时，U_d=2.34U₂；当α=90°时，U_d=0。

由上述分析可知，三相桥式全控整流电路的输出电压每周有6个波峰，脉动较小，所需配用的输出电感量也较小。其变压器是通用的，易于制造。但要用6只晶闸管、6套触发电路，使电路复杂，增加了调试和维修的难度。

图1-2-19 三相桥式全控整流主电路图

图1-2-20 三相桥式全控整流电路电压波形

2.带平衡电抗器双反星形可控整流主电路

其基本电路如图1-2-21所示，由六个晶闸管、一个平衡电抗器LB和一个主变压器组成。三相主变压器的二次有两组绕组，各以相反极性联成星形，故称“双反星形”。实际上，它只不过是通过平衡电抗器LB，并联起来的两组三相半波可控整流电路。图中，-a、-b、-c点的电压各与a、b、c点的电压反相，VT₁、VT₃、VT₅构成的三相半波整流电路称为正极性组，VT₂、VT₄、VT₆构成的三相半波整流电路称为反极性组。平衡电抗器是带有中心抽头的电感，抽头O两侧的线圈匝数相等。

图1-2-21 带平衡电抗器双反星形整流主电路

带平衡电抗器双反星形整流主电路中要有足够大的电感，与上述主电路相比，它的结构、工作原理特点如下：

（1）相当于正极性和反极性两组三相半波整流电路并联各组输出电压波形如图1-2-22a、b中实线所示，是各相电压的包络线。各相电流流通时间可延长至120°，同时有两个晶闸管并联导电，每管分担1/6负载电流。而三相桥式整流电路相当于两个三相半波整流电路的串联，同时有两个整流元件串联导电，每个晶闸管分担1/3负载电流，所用晶闸管额定电流也大，有两倍管子压降损耗，效率较低。因而，它更适合于要求大电流低电压的弧焊电源。

（2）六个晶闸管及其触发电路比三相桥式半控整流主电路复杂，比三相桥式全控整流主电路简单。

（3）整流电压波形为每个周波六个波峰其脉动程度比三相桥式半控小，最低谐波为六次，输出电抗器的电感量及体积都较小。

（4）需用平衡电抗器为保证电路能正常工作，其铁心不宜饱和。

为此，应避免该铁心被直流成分所磁化，要求抽头两边线圈的直流安匝相互抵消，即两组整流电路的参数（主要是变压器的匝数和漏感）应对称，这就给变压器制造和元件的挑选增添了麻烦。

主电路的基本形式及工作原理详解

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