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:

Связь между кофе, жиром и половыми гормонами 12.09.2026

Кофе давно стал привычной частью повседневной жизни миллионов людей. Его чаще всего связывают с повышением бодрости и улучшением концентрации, однако воздействие этого напитка на организм значительно сложнее. В последние годы специалисты все чаще изучают возможные связи между употреблением кофе, обменом веществ и гормональной регуляцией. Новое исследование ученых из Финляндии позволило обнаружить несколько любопытных закономерностей, касающихся жировой ткани, мышечной массы и половых гормонов. Исследователи из Университета Оулу проанализировали данные 2264 человек в возрасте 46 лет. Участники отличались по привычному количеству потребляемого кофе, и ученые сопоставили эти сведения с показателями состава тела, обмена глюкозы и инсулина, а также концентрациями половых гормонов. Полученные результаты указывают на связь между более высоким употреблением кофе и некоторыми особенностями метаболического профиля. При этом специалисты подчеркивают, что обнаруженные закономерности еще не дока ...>>

Умные паруса для торгового флота 12.09.2026

Морское судоходство остается одной из важнейших составляющих мировой экономики, но его зависимость от ископаемого топлива создает серьезные экологические и экономические проблемы. Поэтому разработчики судовых технологий ищут способы использовать возобновляемые источники энергии непосредственно во время плавания. Одним из наиболее перспективных направлений считается применение ветра, однако для его широкого внедрения недостаточно просто установить на судне парус или роторный движитель. Норвежская компания Kongsberg Maritime и консорциум морских предприятий и научно-исследовательских организаций решили объединить ветровую тягу с интеллектуальными системами управления судном в рамках проекта WINTEGRATE. Главная задача новой инициативы заключается в ускорении внедрения ветровых движительных систем, известных как WAPS, в коммерческое судоходство. Участники проекта рассчитывают добиться заметного сокращения расхода топлива и связанных с ним выбросов, сделав энергию ветра практичным дополн ...>>

Картофель фри и риск диабета 11.09.2026

Картофель давно стал одним из наиболее распространенных продуктов питания в мире, однако отношение к нему со стороны специалистов по питанию остается неоднозначным. Сам овощ содержит полезные питательные вещества, но его воздействие на организм во многом определяется тем, что происходит с ним во время приготовления. Новое крупное исследование Гарвардской школы общественного здоровья им. Т.Х. Чана показывает, что особенно заметную роль в этом вопросе может играть способ термической обработки. Картофель занимает важное место и в рационе жителей США: в среднем один американец съедает около 22 килограммов этого овоща в год. Исследователи решили выяснить, одинаково ли различные блюда из картофеля связаны с риском развития заболеваний. Результаты работы были опубликованы в научном журнале BMJ и показали существенную разницу между привычными способами приготовления одного и того же продукта. Наиболее неблагоприятный результат специалисты обнаружили для картофеля фри. У людей, которые уп ...>>

Случайная новость из Архива Автомобильный проектор понимает жесты и человеческую речь 16.08.2014 Калифорнийский стартап Navdy разработал одноименную проекционную систему, которая может быть использована во всех автомобилях. В отличие от других подобных продуктов вида Head-up-Display (HUD), новинка не только выводит полезную информацию, вроде подсказок навигации и текущей скорости, но и позволяет управлять некоторыми функциями смартфона при помощи голоса и жестов. Компактное устройство Navdy, управляемое двухъядерным процессором и операционной системой Android 4.4, устанавливается на рулевую колонку перед водителем. Проектор выводит картинку в высоком разрешении на 5,1-дюймовый прозрачный экран, который располагается не на лобовом стекле, как у модели Garmin HUD, а на самом приспособлении. При этом человек за рулем видит изображение, которое как будто находится на расстоянии около двух метров от его глаз. Navdy, подключаясь к бортовому компьютеру через диагностический разъем OBD-II (есть у всех современных машин), проецирует показания текущей скорости, уровень топлива, запас хода и другие штатные сведения. Этот гаджет может выступать в качестве навигатора. Для этого доступна синхронизация с iPhone или Android-смартфоном по беспроводному каналу (Wi-Fi 802.11 b/g/n или Bluetooth 4.0). Навигация осуществляется при помощи сервиса Google Maps, но в будущем разработчики обещают добавить поддержку других картографических служб, таких как Waze и Apple Maps. Инструкции с направлениями движения для водителей наглядно прорисовываются и не убираются во время входящего звонка или сообщения. Информация о звонящем абоненте также выводится на проекционную поверхность. Движением руки автовладелец, не отвлекаясь от управления машиной, может принять вызов или отклонить его. За распознавание жестов отвечает встроенная инфракрасная камера. Входящие сообщение могут зачитываться вслух или настроены таким образом, чтобы выводились на дисплей только во время полной остановки автомобиля. В Navdy есть и голосовое управление, построенное на использовании популярных сервисов Apple Siri и Google Now. При помощи речевых команд можно набрать номер абонента, управлять аудиосистемой, задавать маршрут, диктовать SMS-сообщение или заметку для Twitter-блога. При этом микрофон снабжен технологией цифровой обработки звука DSP (Digital Signal Processing) для подавления нежелательных шумов. Устройством можно комфортно пользоваться во время езды по неровным дорогам: стабилизацию изображения обеспечивают акселерометр и электронный компас. Встроенный датчик света поможет автоматически отрегулировать яркость картинки в зависимости от интенсивности внешнего освещения.

Другие интересные новости:

▪ Электростанция в горах

▪ Искусственная радуга для солнечных батарей

▪ Компактный вариант видеокарты GeForce GTX 970

▪ Прозрачный и растягивающийся литий-ионный аккумулятор

▪ Вино в таблетках

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Применение микросхем. Подборка статей

▪ статья Мы с тобой два берега у одной реки. Крылатое выражение

▪ статья Какие растения чаще всего встречаются на государственных символах? Подробный ответ

▪ статья Киноа. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Предоконечный усилитель для мощных триодных выходных каскадов ламповых УМЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Королевские пары. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026