Сварочный трансформатор с плавным регулированием сварочного тока

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Сварочное оборудование

 Комментарии к статье

Имея довольно большой архив технической документации по сварочному оборудованию как отечественного, так и импортного производства, я занялся его обработкой и систематизацией технических решений, применяемых в сварочном оборудовании. Естественно, я надеялся, что с привлечением Интернета эта задача упростится и, возможно, удастся дополнить имеющуюся информацию. Проводя постоянный поиск не только в русскоязычной части Интернета, но и англоязычной, я с удивлением обнаружил, что требуемая информация почти полностью отсутствует или очень скупо представлена.

Речь может идти всего лишь о нескольких любительских конструкциях авторы которых разрабатывали их, не являясь специалистами в области сварочного оборудования, а следовательно, руководствовались в основном знаниями в области электроники, а не сварочных свойств конкретного оборудования. Именно поэтому любительские "сварочники" не обеспечивают легкого зажигания дуги, "мягкой" сварки без значительного разбрызгивания металла электродов или сварочной проволоки.

Основой всех сварочных аппаратов является источник тока. Самым простым и, по всей видимости, наиболее распространенным, является сварочный трансформатор. При сварке штучными электродами возбуждение сварочной дуги начинается с короткого замыкания сварочной цепи - контакта между электродом и деталью. При этом выделятся тепло, место контакта быстро разогревается. На этой стадии от источника требуется повышенное напряжение. В дальнейшем сопротивление дугового промежутка уменьшается, что приводит к снижению напряжения.

В процессе сварки капли электродного металла отрываются от электрода и попадают в сварочную ванну, приводя к частым коротким замыканиям сварочной цепи. При каждом очередном коротком замыкании напряжение снижается до нулевого значения, при этом происходит лавинообразное нарастание тока до уровня тока короткого замыкания, т.е. тока, который максимально может обеспечить сварочный источник. Это, в свою очередь, ведет к разбрызгиванию металла электрода, который предназначался для заполнения шва. Сварщики говорят о том, что варит "жестко", разбрызгивает, шов плохо формируется.

Исходя из условий, в которых проходит процесс сварки, можно определить, каким требованиям должен отвечать источник питания сварочной дуги:

1. Напряжение "холостого хода" должно быть достаточным для легкого возбуждения дуги и в то же время не должно достигать значений, опасных для жизни человека. Особенно это касается источников переменного тока.
2. Напряжение на дуге должно быстро реагировать на длину дуги, т.е. источник должен иметь хорошие динамические свойства. Статическая характеристика источника для ручной сварки, выражающая зависимость напряжения на выходе в функции от протекающего тока, должна иметь явно выраженный уклон. Такой вид кривой называют крутопадающей зависимостью U_ист=f(l_св).
3. Величина тока короткого замыкания должна ограничиваться за счет свойств источника и не превышать сварочный ток более чем на 40...50%. Также должно обеспечиваться длительное пребывание в режиме короткого замыкания сварочной цепи без перегрева или повреждения обмоток.

Вышеприведенные требования лишь частично обеспечиваются в ряде любительских конструкций. Особенно это касается обеспечения крутизны графика U_ист=f(l_св) и требований в части безопасности выходных напряжений.

Не лучше обстоит дело и со способами регулировки сварочного тока. В подавляющем большинстве любительских конструкций она сводится к выполнению дополнительных отводов первичной обмотки трансформатора. Такое решение хотя и является очевидным с точки зрения простоты, тем не менее ведет к усложнению конструкции самой дорогой части сварочного аппарата - его трансформатора, и повышению его стоимости.

В конструкции появляются переключатели с подвижными контактами, которые являются одними из самых ненадежных элементов. Да и технический уровень исполнения такого аппарата примитивен. Правда, существуют конструкции с подвижными элементами (катушками или магнитными шунтами). Но такие конструкции влекут за собой необходимость изготовления дополнительных механических узлов, которые многим не хотелось бы делать и которые значительно увеличивают трудоемкость конструкции в целом.

Где же решение проблемы регулятора тока? Одним из решений проблемы однофазного регулируемого сварочного трансформатора является применение так называемого тиристорного трансформатора, т.е. обычного трансформатора с двумя обмотками (первичной и вторичной), снабженного тиристорным регулятором. Практически все схемы подобных любительских сварочных установок имеют недостаток, который переносится их авторами из схемотехники обычных фазовых регуляторов, предназначенных для управления нагревом электропечей или изменения яркости ламп накаливания.

При традиционном построении силовой части тиристорных фазовых регуляторов при попытке обеспечения малых токов, паузы между импульсами становятся столь значительными, что никакие дополнительные меры не позволяют стабилизировать горение дуги. Но специфика схемы, предназначенной для работы со сварочным оборудованием, состоит в том, что необходимо обеспечить непрерывность горения дуги, не доводя до деионизации дугового промежутка и погасания дуги в паузах между импульсами. Столкнувшись с этой проблемой, полезно будет вспомнить, что в сварке нет необходимости регулировать ток от нуля до максимума. Достаточно производить его регулировку в необходимом диапазоне значений.

В промышленном сварочном оборудовании такого типа вводятся специальные цепи для подпитки дуги в паузах между импульсами. На рис.1 показана схема включения сварочного трансформатора с тиристорным регулятором в цепи его первичной обмотки.

Первичная обмотка трансформатора включена через дроссель с достаточно большой индуктивностью. Два тиристора регулятора включены встречно-параллельно дросселю. При полностью закрытых тиристорах ток трансформатора ограничивается дросселем, имеющим довольно большое индуктивное сопротивление. Тиристоры, открываясь, шунтируют дроссель, что приводит в конечном счете к увеличению тока сварки. При любых углах открытия тиристоров ток первичной обмотки в паузах между импульсами не снижается до нуля, тем самым обеспечивается стабильное горение дуги при любых токах сварки. По аналогичной схеме в прошлые годы промышленностью серийно выпускался сварочный трансформатор ТЗР-500.

Дроссель Др1 (рис.2) может быть намотан на трансформаторном железе, аналогичном сердечнику сварочного трансформатора.

Площадь поперечного сечения сердечника дросселя для трансформатора на ток сварки 120... 160 А должна быть ориентировочно 40x50 мм. Диаметр провода выбирают равным диаметру провода первичной обмотки. Количество витков - 80-120. Воздушный зазор - около 1,5 мм. Эти цифры весьма ориентировочные и требуют некоторого уточнения для конкретной конструкции.

Данные трансформатора Т1 определяются исходя из таких исходных данных, как напряжение питания сети, максимальный сварочный ток и напряжение на вторичной обмотке при "холостом ходе".

Преимуществами указанной ниже схемы являются плавность регулирования и возможность применения готового трансформатора, имеющего всего две обмотки без отводов. Недостаток - необходимость установки довольно мощного дросселя. В качестве схемы управления для фазового регулятора может применяться схема практически любого регулятора, обеспечивающая привязку угла открытия тиристоров к переходу через "0" сетевых импульсов и управление двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно. Это может быть и регулятор с импульсным трансформатором на выходе, и с оптронными тиристорами. Интересным, современным решением может быть выполнение схемы управления тиристорами регулятора на базе микроконтроллера с узлом цифровой индикации. Если дополнить схему фазового регулятора цепями обратной связи, то появится возможность формировать зависимость напряжения от сварочного тока.

Автор: А.М. Семернев

Смотрите другие статьи раздела Сварочное оборудование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива Нейтронные звезды проверяют гипотезу пятой силы природы 03.12.2025 Современная физика опирается на четыре фундаментальные силы, однако уже не одно десятилетие ученые допускают существование пятой, пока неуловимой формы взаимодействия. Найти ее в земных условиях крайне сложно, поскольку любые слабые эффекты тонут в экспериментальных шумах. Новые астрофизические исследования предлагают неожиданного союзника в этом поиске - нейтронные звезды, самые плотные наблюдаемые объекты во Вселенной. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, международная группа физиков показала, что нейтронные звезды позволяют установить наиболее жесткие на сегодняшний день ограничения на существование гипотетической пятой силы. В центре внимания оказались так называемые скалярные частицы - предполагаемые переносчики нового взаимодействия, которое могло бы дополнять известные фундаментальные силы. Нейтронные звезды образуются после коллапса массивных светил и представляют собой сверхплотные объекты, где протоны и нейтроны сжаты до экстремальных состояний. В отличие от лабораторных экспериментов, здесь слабые эффекты не теряются на фоне тепловых или механических флуктуаций. Если скалярные частицы действительно существуют, то в недрах таких звезд они должны рождаться при столкновениях нуклонов и уносить энергию наружу, ускоряя процесс охлаждения. Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи построили детальные компьютерные модели эволюции нейтронных звезд - от момента их рождения до нынешнего состояния. В расчетах были учтены все известные механизмы потери энергии, включая нейтринное излучение и тепловое излучение с поверхности. Затем в модель добавили дополнительный канал охлаждения, связанный с возможным рождением скалярных частиц. Полученные теоретические кривые сравнили с наблюдениями реальных объектов. В качестве эталона использовались данные по изолированным рентгеновским нейтронным звездам, известным как Magnificent Seven, а также по пульсару PSR J0659. Эти объекты хорошо изучены, и их температура позволяет достаточно точно проследить историю остывания. Результаты моделирования оказались показательными. Если бы новая сила взаимодействовала с нуклонами достаточно интенсивно, нейтронные звезды должны были бы остывать заметно быстрее и выглядеть значительно холоднее, чем это фиксируют телескопы. Однако никаких отклонений от стандартной картины охлаждения обнаружено не было. На основании этого был установлен самый строгий на сегодняшний день предел на силу взаимодействия скалярных частиц с нуклонами - не более 5x10^-14, что примерно в десять раз точнее предыдущих оценок. По словам автора исследования Эдоардо Витальяно, эти результаты наглядно демонстрируют, что сама Вселенная может служить уникальной экспериментальной установкой для проверки фундаментальных законов физики. Хотя прямых доказательств существования пятой силы пока не получено, новые ограничения существенно сужают пространство возможных теорий и помогают уточнить модели, описывающие гравитацию и темную материю. Нейтронные звезды тем самым становятся не только астрофизическими объектами, но и ключевым инструментом в поиске новых законов природы.

Другие интересные новости:

▪ Найдена причина кислотных дождей

▪ Графен помогает проникнуть в мозг

▪ Силу гравитации уточнили

▪ Электромобиль Yiwei EV с безлитиевой натриевой батареей

▪ Твердотельный накопитель Kingston Digital KC3000

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Культурные и дикие растения. Подборка статей

▪ статья Да будет стыдно тому, кто об этом дурно думает. Крылатое выражение

▪ статья Что такое лекарство? Подробный ответ

▪ статья Чабер садовый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Устройство для проверки кварцевых резонаторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Беспроводное прослушивание стереозвукового сопровождения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026