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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Холодильник Sharp JH-DT55B 21.06.2016 Компания Sharp представила холодильник JH-DT55B, который способен длительное время работать от резервного источника питания - такого, как солнечная батарея или домашняя аккумуляторная батарея. Для экономии энергии при переходе на резервный источник охлаждаемый объем автоматически уменьшается с 551 до 192 л. По оценке производителя, это позволяет увеличить запас автономности с трех дней до десяти и более. Переключение на резервный источник питания выполняется автоматически. Другой особенностью JH-DT55B является функция автоматической блокировки, которая фиксирует дверцы холодильника в закрытом состоянии в случае землетрясения. Это предотвращает выпадение продуктов и повышает устойчивость холодильника при раскачивании.

Другие интересные новости:

▪ Нейронный спидометр нашего мозга

▪ Мир может отказаться от угля

▪ Экологичные переносные солнечные станции Acer

▪ Стволовые клетки вылечили мозг

▪ Библиотека от Freescale для реализации защищенного радиоканала

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Культ личности. Крылатое выражение

▪ статья Какие заключенные сами себе невольно устроили казнь на электрическом стуле? Подробный ответ

▪ статья Осот огородный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Разрезание стеклянных трубок. Простые рецепты и советы

▪ статья Шумоизоляция автомобиля с помощью шумопоглотителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026