当Bk一定时,每个半波的导通角相同,而与交流电流无关(也就是与焊接电流无关)。所以这时可以输出恒定电压,而空载电压却较高,它由变压器的二次电压决定,而与磁放大器无关。因此电源外特性呈L形,如图6-14所示。

总之,为调整该电源的外特性,只需调节直流控制绕组的控制电流即可。为了便于调节和改善性能,许多焊机还在控制绕组的铁心上设置了偏移绕组和弧压负反馈绕组。
自饱和电抗器式硅整流电源适合于熔化极气体保护焊。L形电源外特性有利于引弧和弧长自调节作用。输出电压可以远距离无级调节和具有较好的网络电压补偿能力。
该电源的主要缺点是耗用材料较多、成本高。常用于容量较大的电源,如ZPG1-500、ZPG2—500、ZPG4—2×800和ZPG7—1000型等。
6.7.1.3 晶闸管式弧焊整流器
晶闸管式弧焊整流器是利用晶闸管作为整流和控制元件。常用的整流方式为三相桥式整流电路和双反星形整流电路,目前应用较多的是带相间变压器的双反星形晶闸管整流器,如图6—15所示。主要由4部分组成:主变压器、晶闸管整流器、直流输出电抗器和触发电路。此处主变压器和直流输出电抗器与前述类似,不同点为主变压器的二次侧为双反星形联结,并通过相间变压器把两者联结起来。整流电路除了6个晶闸管外,有的还并联接入了6个二极管,以提高焊机空载电压,保证小电流下波形连续。此外还用来控制晶闸管导通角的触发电路。


晶闸管弧焊整流器的基本原理简述如下。为了说明晶闸管电源的工作原理,首先将带相间变压器双反星形整流电路的主要电压波形示于图6—16。2组三相半波整流输出电压示于图6—16a、图6—16b 以图6—16a为例,a相0-1点为30°,即自然换相点,这时a相与c相的电压相等,l~5点(30°~150°)之间a相电压Ua最高,所以晶闸管VT1具备导通条件。5~6点(150°~180°)时,Ua低于Ub,5点也为自然换相点,5点以后VT1关断,而VT3具备了导通条件。其他晶闸管也有类似的规律。可见晶闸管VT1、VT3、VT5的导通时刻可能为1~5点(即从30°~150°)。通常规定1点时的控制角α=0°,而5点时α=120°。由于相间变压器的作用,电路中始终是1、2两组(VT1、VT3、VT5为1组,VT2、VT4、VT6为2组)中各有1个晶闸管同时导通。如图6-16d所示,当α=0°时,在a相从30°~90°区间内,VT1与VT6同时导通,从90°~150°区间内,VT1与VT6同时导通,其他各管有类似的关系。当控制角α为不同值时,仍然是2组管同时导通。这样,2组电路同时供电,则每组电路只需提供直流输出电流的一半。从而降低了每只管子的负荷。
下面讨论控制角α与直流输出电压Ud的关系。当α=0°时,晶闸管全导通,则
Ud=1.17U2,
式中U2为变压器二次侧相电压。
从图6—16e可见,Ud小于六相半波整流电路的输出电压 即电压波形的包络线)。当α≠0°时,晶闸管部分导通,则
Ud=1.17U2cosα。
可见,α=0°时cosα=1,输出电压最高。而α=90°时,输出电压最低,cos90°=0,Ud=0(感性负载时)。当α从0°~90°调节时,便可以得到不同的直流输出电压。当Oα角为一定值时,各晶闸管的控制角相等,则直流输出电压也为一定值,它与控制角有关,而与焊接电流无关,所以电源外特性为一组平特性。
从图6-15还可看到,与晶闸管并联的是一组二极管(VD1~VD6),并在其输出回路中还串入1个限流电阻R。这个电路也是带相间变压器的双反星形整流电路,其电压波形如图6—16c所示,它可提供不超过15A的电流,以维持电弧连续燃烧。当空载或负载电流小于额定电流的2%~5%时,相间变压器将失去作用,接近六相半波整流情况,这时输出电压将达到
Ud=1.35U2,
该电压也就是电源空载电压。这样一来,就可以得到L形晶闸管电源的外特性,如图6-17所示。在空载和小电流时由二极管组成的六相半波整流电路供电,获得高空载电压和下降特性。当电流增加到某值后,相间变压器开始起作用,电路将自然转换到带相间变压器双反星形可控整流电路,并变为平特性。这种电源外特性有利于引弧和弧长自动调节作用。

电路中晶闸管的导通是依靠触发电路来控制的。目前常用的触发方式有单结晶体管电路、晶体管电路和集成电路等。触发电路应与主电路同步,并有相同的移相角和足够的触发功率。