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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Флэш-накопители Strontium On-The-Go USB для мобильных устройств 22.12.2013 Компания Strontium Technology, которая занимается разнообразными накопителями (от флэш-накопителей, до SSD), представила новый продукт под названием Strontium On-The-Go USB. Данная модель разработана для использования в связке с мобильными устройствами (планшетами, смартфонами). На одном конце накопителя расположен стандартный разъём USB, а на противоположном - micro-USB. Накопитель Strontium On-The-Go USB подключается к разъёму micro-USB и сможет временно расширить встроенную флэш-память мобильного устройства либо скопировать важные файлы. По словам исполнительного директора и президента компании Strontium Technology Вивиана Сингха (Vivian Singh), новое устройство является самым маленьким накопителем-OTG на рынке и будет особенно полезно тем пользователям, мобильные устройства которых не оснащены разъёмом microSD. Накопитель Strontium On-The-Go USB поступит в продажу в нескольких исполнениях объёмом от 8 до 64 ГБ, на которые будет распространяться пятилетняя гарантия.

Другие интересные новости:

▪ Медицинские DC/DC-преобразователи Mean Well MDS15/20

▪ Квантовый кристалл для поиска темной материи

▪ Персональная фармацевтика

▪ Причины мужского живота

▪ Добыча железа на Марсе

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цифровая техника. Подборка статей

▪ статья Стреляного воробья на мякине не проведешь. Крылатое выражение

▪ статья Кто придумал использовать обратный отсчет для старта космических ракет? Подробный ответ

▪ статья Двухприводной веломобиль. Личный транспорт

▪ статья Малогабаритный вольтомметр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья БП от принтера Epson для питания УМЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025