Тиристор для сварочного инвертора
Обновлено: 05.10.2024
Фазовое регулирование заключается в изменении угла управления тиристоров, приводящем к изменению части напряжения трансформатора, подаваемого тиристорным выпрямительным блоком на нагрузку.
Фазовое регулирование обладает всеми достоинствами электрического регулирования: компактность и высокая надежность бесконтактных органов управления, плавность и высокая кратность регулирования напряжения, простота дистанционного и программного управления.
Главный недостаток фазового регулирования заключается в значительной пульсации выпрямленного напряжения. При a>60″ в кривой выпрямленного напряжения появляются разрывы. Более того, даже в интервале 0
Приемы снижения пульсации напряжения и тока приведены на схемах, используемых в серийных тиристорных выпрямителях (рис. 1). Обычно с этой целью устанавливают сглаживающий дроссель L, иногда с обратным диодом VD (рис. 1,а). В те моменты, когда мгновенное значение выпрямленного напряжения уменьшается, сварочный ток поддерживается энергией, запасенной дросселем в предыдущий промежуток времени. Обратный диод особенно полезен при глубоком регулировании (a > 60″), поскольку позволяет дpосселю поддеpживать ток iд2 в моменты, когда тиpистоpы не пpопускают ток iд1. В pезультате кpивая тока сглаживается. Для пpактически полного сглаживания тока во всем интеpвале pегулиpования a от 0 до 90″ необходимо, чтобы сопротивление дросселя XL = wL было существенно выше сопротивления нагрузки — дуги (wL > 5Rд). Такой мощный дроссель слишком дорог и велик, к тому же чрезмерно замедляет переходные процессы при зажигании дуги и переносе электродного металла. Поэтому индуктивность назначают на уровне L = 0,2 — 0,5 мГн только из соображения уменьшения разбрызгивания, не стремясь к полному сглаживанию кривой тока. Обычно применяется дроссель с воздушным зазором на 2 — 3 ступени (рис. 1,б).
Рис. 1. Упрощённые схемы тиристорных выпрямителей:
а- с трёхфазной мостовой;
б- с шестифазной с уравнительным дросселем;
в- с кольцевой схемой выпрямления.
Для снижения пульсации напряжения разумно также ограничивать глубину фазового регулирования,например до a = 60″. Чтобы кратность регулирования напряжения при этом не снизилась, фазовое регулирование дополняют ступенчатым, например, изменяя соединение обмоток трансформатора. На рис. 4.7,б переключатель S показан в положении, обеспечивающем соединение первичных обмоток в звезду, что дает низший диапазон регулирования сварочного напряжения. При другом положении переключателя обмотки соединяются треугольником, и выпрямленное напряжение увеличивается в 1,73 раза.
Наконец, устойчивое горение дуги при глубоком фазовом регулировании достигается введением блока подпитки (рис. 1,в). Блок представляет собой вспомогательный маломощный выпрямитель, состоящий из трансформатора Т2 с увеличенным рассеянием и блока неуправляемых вентилей VD. Его ток заполняет паузы в кривой тока основного источника.
Формирование внешних характеристик в тиристорном выпрямителе
Необходимые(жесткие или крутопадающие) внешние характеристики в тиристорном выпрямителе могут быть сформированы как естественным, так и искусственным способом.
Естественные внешние характеристики имеют наклон, зависящий от сопротивления трансформатора.
Необходимый тип естественной внешней характеристики тиристорного выпрямителя задается конструкцией трансформатора. Жесткие характеристики получаются при использовании трансформатора с нормальным рассеянием, крутопадающие —трансформатора с увеличенным рассеянием.
Искусственные внешние характеристики формируются за счет обратных связей. В этом случае выпрямитель нужно представить как замкнутую систему автоматического регулирования тока или напряжения На приведенной функциональной схеме толстой линией вы-делены элементы, обязательные для любого тиристорного выпрямителя. В силовой части схемы напряжение сети преобразуется трансформатором с нормальным рассеянием и после выпрямления тиристорным блоком и сглаживания фильтром подается на дугу. В слаботочной части блок задания БЗ формирует сигнал задания тока Uзт или напряжения Uзн , а блок фазового управления БФУ передает его к тиристорному блоку, формируя импульсы управления. Для создания системы автоматического регулирования с цепями обратных связей необходимы, кроме того, датчики выпрямленного напряжения и тока, датчик сетевого напряжения, а также блок сравнения БС сигнала задания с сигналом датчика. В конкретной конструкции может быть как одна из показанных пунктирной линией обратных связей, так и несколько.
Искусственные внешние характеристики в тиристорном выпрямителе получаются благодаря обратным связям по напряжению или току. Стабилизация напряжения при жестких внешних характеристиках достигается введением отрицательной обратной связи по сварочному или сетевому напряжению. Крутопадающую характеристику обеспечивает ведение отрицательной обратной связи по току.
Выпрямитель с тиристорным выпрямительным блоком
Выше было показано, что на основе одной и той же силовой части тиристорного выпрямителя с помощью слаботочных цепей управления можно сформировать и жесткие, и крутопадающие характеристики. Поэтому большинство тиристорных выпрямителей разработаны как универсальные.
Универсальный выпрямитель ВДУ-505 (рис. 3) имеет в своем составе автоматический выключатель QF, пускатель K, силовой трансформатор T, уравнительный дpоссель L1, силовой блок тиристоров V1, линейный дроссель L2, а также не показанные на схеме вентилятор и цепи управления. Силовой понижающий трансформатор имеет нормальное рассеяние, что позволяет применять его при формировании как жестких, так и крутопадающих характеристик. Силовой выпрямительный блок собран из тиристоров T-160-3 по шести фазной схеме с уравнительным дpосселем, которая обеспечивает самую низкую токовую загрузку вентилей.
Рис. 3. Выпрямитель ВДУ-505 У3: а- упрощённая принципиальная схема;
б- падающие; в- жёсткие внешние характеристики
Линейный дроссель L2 предназначен для сглаживания выпрямленного тока, а при сварке в углекислом газе также для уменьшения разбрызгивания. При ручной сварке с крутопадающими характеристиками дроссель имеет максимальную индуктивность — 0,5мГн. При механизированной сварке в углекислом газе с жесткими характеристиками его индуктивность меняется автоматически в зависимости от режима сварки следующим образом. При низких режимах наблюдается значительная пульсация выпрямленного тока, протекающего по рабочей обмотке ОР дросселя. Поэтому в обмотке управления ОУ индуктируются большие ЭДС и ток, замыкающийся по вентилямV2, V3 и дуге. Этот ток создает с помощью обмотки управления большой магнитный поток, сильно насыщающий железо дросселя. Поэтому при низких режимах дроссель имеет малую индуктивность, при высоких — большую индуктивность.
Дроссель с управляемой индуктивностью изменяет характер переходных процессов при сварке в углекислом газе, существенно снижая разбрызгивание электродного металла.Процесс короткого замыкания каплей корректируется на всех трех этапах. В начале короткого замыкания дроссель L2 имеет максимальную индуктивность (около 0,5мГн), поэтому ток нарастает сравнительно медленно, не препятствуя слиянию капли с ванной. На втором этапе вступает в действие обмотка управления ОУ, в которойвозникает большая ЭДС, индуктированная всплеском тока в рабочей обмотке ОР. При этом тиристор V3 открывается, а V2— закрывается. Ток, протекающий по тиристоруV3 и обмотке ОУ, создает магнитный поток, насыщающий сердечник дросселя и резко снижающий его индуктивное сопротивление. Поэтому ток короткого замыкания на втором этапе нарастает быстрей, вызывая сбрасывание капли в ванну. Третий этап начинается со спада тока, который вызовет смену знака ЭДС обмотки ОУ. По этой причине закрывается тиристор V3, а V2 — открывается. При этом ЭДС обмотки ОУ будет подпитывать дугу, не допуская резкого провала сварочного тока после короткого замыкания, что способствует повышению устойчивости процесса, особенно при низких режимах.
Система управления выпрямителя, собранная на интегральных микросхемах, показана на функциональной схеме (см. рис. 2). Для получения крутопадающих характеристик (рис. 3,б) используется отрицательная обратная связь по току, одновременно с ней действует обратная связь по напряжению сети, что позволяет стабилизировать ток при колебаниях сетевого напряжения. При сварке с жесткими характеристиками (рис. 3,в) стабилизация напряжения обеспечивается обратными связями по сварочному и сетевому напряжению. Для получения небольшого заданного наклона характеристик используется также ослабленная обратная связь по току. При отсутствии сварочного тока обратная связь по сварочному напряжению отключена и тиристоры переходят к полнофазному включению (a = 0″), что обеспечивает высокое напряжение холостого хода при сварке на жестких характеристиках. В результате улучшается зажигание дуги и устойчивость при малых токах.
Другие выпрямители отличаются от ВДУ-505 конструктивным оформлением, схемой выпрямления, типом вентилей и способом сглаживания тока и напряжения. Одинаковую с ВДУ-505 схему имеют выпрямители ВДУ-506 и ВДУ-507. Ранее выпускался выпрямитель ВДУ-504 (см. рис. 1,б). В отличие от ВДУ-505 он имел два диапазона регулирования напряжения при соединении первичных обмоток в звезду или треугольник, линейный дроссель на две ступени индуктивности и схему управления на дискретных полупроводниковых элементах. Небольшие отличия имеются в конструкциях других универсальных выпрямителей. Выпрямитель ВДУ-306, кроме жесткой и крутопадающей характеристики, имеет еще и комбинированную характеристику—жесткую в диапазоне больших токов и крутопадающую (ри от -0,1 до -0,2 В/А) при малых токах. Это повышает эластичность дуги при малых токах, что особенно важно при выполнении вертикальных швов. Выпрямитель ВДГ-401 предназначен для механизированной сварки в углекислом газе и имеет только жесткие характеристики. Выпрямитель ВДУ-602 предназначен для комплектации двух режимного полуавтомата и позволяет дистанционно с пульта автомата включать тот или иной из двух заранее настроенных режимов. Выпрямитель ВДУ-1201, предназначенный для механизированной сварки в углекислом газе и под флюсом, имеет шести фазную кольцевую схему выпрямления, собранную из таблеточных тиристоров Т-500.
Технико-экономические показатели тиристорных выпрямителей лучше, чем у диодных. Так, коэффициен тполезного действия при номинальном режиме составляет около 0,7 — 0,85, а коэффициент мощности—0,6—0,65. При жестких характеристиках оба показателя выше,чем при крутопадающих. Удельный расход электроэнергии при ручной дуговой сварке составляет 4 — 5,5 кВт·ч на 1 кг расплавленного металла.
Выпрямитель с тиристорным регулятором в первичной цепи
Для выпрямителей на токи более 1000 А рациональна установка ти-ристорного регулятора в первичной цепи трансформатора подобно тому, как это было выполнено в конструкции тиристорного трансформатора. При этом снижается коммутируемый тиристорами ток, что позволяет использовать маломощные массовые тиристоры без их параллельного соединения.
Рассмотрим конструкцию мощного выпрямителя ВДУ-1604, предназначенного для механизированной сварки под флюсом и в углекислом газе.Первичные обмотки силового трансформатора T соединены треугольником, в каждую фазу включено по два тиристора, соединенных встречно-параллельно. Тиристорный блок VS используется для регулирования режима и формирования необходимой внешней характеристики. Функция выпрямления тока передана диодному блоку VD,включенному в цепь вторичных обмоток по кольцевой схеме. Кремниевые диоды изготавливают на большие токи, и их использование в мощном выпрямителе не встречает затруднений. Кольцевая схема их соединения требует сравнительно простого и экономичного трансформатора. В цепи выпрямленного тока установлен сглаживающий дроссель L из четырех секций. В диапазоне малых токов используют две последовательно соединенные секции с общей индуктивностью 0,5 мГн, при большом сварочном токе используют три параллельно соединенных секции с общей индуктивностью 0,07 мГн.
Тип внешней характеристики зависит от положения переключателя S. При первом положении в блок сравнения БС проходит только сигнал отрицательной обратной связи по току ОСТ, в этом случае формируются крутопадающие характеристики с наклоном от -0,02до -0,2 В/А. Во втором положении переключателя действуют оба сигнала обратной связи—по току ОСТ и напряжению ОСН, при этом пологопадающие внешние характеристики имеют наклон от 0,011 до-0,015 В/А. В третьем положении действует только обратная связь по напряжению,что приводит к формированию стабилизированных (жестких) характеристик с наклоном от -0,006 до -0,009 В/А. Схемой управления предусмотрено также форcирование режима в начале сварки. С этой целью зажигание дуги происходит при максимальном токе благодаря полно фазному включению тиристоров (a = 0). При появлении сварочного тока сигнал о начале сварки СНС с дросселя L поступает в блок сравнения БС, в результате чего форсирование прекращается.
В составе выпрямителя имеются также автоматический выключатель, вентилятор, приборы контроля и сигнализации. Схемой предусмотрена возможность параллельного соединения двух выпрямителей для получения тока до 3000 А с настройкой режима на одном из них.
Подобную конструкцию имеет и выпрямитель ВДУ-1202, однако в нем используется шести фазная нулевая схема соединения диодов и более простой сглаживающий дроссель.
Выпрямитель с транзисторным регулятором
Транзисторный регулятор, как правило, устанавливается в цепи постоянного, т.е. сварочного тока. Чаще всего в качестве такого регулятора используется силовой транзистор,включенный по схеме с общим эмиттером (ОЭ). При недостаточной мощности одиночного транзистора используют несколько параллельно соединенных транзисторов или транзисторных модулей, т.е. конструктивно и схемно оформленных устройств. Обычно транзистор работает в режиме ключа, т.е. при достаточной величине тока базы почти мгновенно из состояния отсечки переводится в состояние насыщения. Ключевой режим принят потому, что в отличие от режима усилителя потери энергии на транзисторе при этом минимальны, что гарантирует высокий КПДи сравнительно малый нагрев транзистора. Используются как биполярные, так и полевые транзисторы. Биполярные транзисторы имеют большую номенклатуру, лучше освоены и дешевле в производстве. Полевые МДП-транзисторы имеют больший КПД и более высокое быстродействие.
Рис. 4. Принципиальная схема (а) и осцилограммы при частотном (б)
и широтном (в) регулировании транзисторного источника
Регулирование напряжения выполняется частотно-импульсным (рис. 4,б) и широтно-импульсным (рис. 4,в) способами. Если при постоянной длительности включенного состояния транзистора tт увеличить частоту его включений (рис. 4,б), это вызовет сокращение интервала работы дросселя на разрядку tод и, следовательно, увеличение среднего напряжения на выходе источника Uи.
При широтном регулировании частота включения транзистора f, так же как и период следования импульсов T = 1 / f, остается постоянной.В этом случае при увеличении длительности включенного состояния транзистора tт напряжение источника Uи возрастает (рис.4,в).
Частотное регулирование технически проще осуществимо, при широтном регулировании меньше пульсации тока и выше быстродействие системы управления. Транзисторные источники наибольшее распространение нашли в составе установок для специальных способов сварки.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Инверторные выпрямители
Схема выпрямителя с транзисторным инвертором (рис. 1) наиболее удобна для объяснения процесса инвертирования. Сетевой выпрямительный блок V1 преобразует переменное напряжение сети в постоянное, которое сглаживается с помощью низкочастотного фильтра L1 — С1. Затем выпрямленное напряжение uвс преобразуется в однофазное переменное u1 высокой частоты с помощью инвертора на двух транзисторах VT1 и VT2. Далее напряжение понижается трансформатором T до u2, выпрямляется блоком вентилей V2, проходит через высокочастотный фильтр L2 — С2 и подается на дугу в виде сглаженного напряжения uв.
Рис. 1. Принципиальная схема (а) и осцилограммы напряжений (б) выпрямителя
с транзисторным инвертором
Инвертор — это устройство, преобразующее постоянное напряжение в высокочастотное переменное. Конвертор — устройство для понижения или увеличения постоянного напряжения с промежуточным высокочастотным звеном.
Регулирование режима сварки осуществляется несколькими способами. Например, при увеличении напряжения сетевого выпрямителя Uвс увеличивается и амплитуда высокочастотного напряжения U2 и среднее значение Uв выпрямленного напряжения.
В инверторном выпрямителе используется амплитудное, широтное и частотное регулирование режима.
Внешние характеристики инверторного выпрямителя зависят главным образом от конструктивных особенностей инвертора и трансформатора. Естественная внешняя характеристика собственно инвертора АИН почти жесткая . Но поскольку индуктивное сопротивление трансформатора Xт, пропорциональное частоте инвертирования f, велико даже при небольшом магнитном рассеянии, то характеристика выпрямителя в целом получается падающей. Обычно же внешние характеристики формируются искусственно с помощью системы управления.
В инверторном выпрямителе сравнительно легко получить ломаную внешнюю характеристику,сформированную из нескольких участков. Крутопадающий участок необходим для задания сравнительно высокого напряжения холостого хода, что полезно при зажигании дуги. Пологопадающий основной участок обеспечивает эффективное саморегулирование при механизированной сварке в углекислом газе. Вертикальный участок ограничивает сварочный ток, что предотвратит прожог при сварке тонкого металла. Последний участок задает величину тока короткого замыкания.Разумеется, положение каждого участка настраивается с помощью отдельных регуляторов. Так, при сварке в углекислом газе перемещением по вертикали участка регулируется сварочное напряжение, а при сварке покрытыми электродами перемещением участка устанавливается сила тока.
И все же инверторный выпрямитель дороже других источников, поэтому его рекомендуют использовать в тех случаях, где имеют значение малые масса и габариты — при сварке на монтаже, в быту, на ремонтных работах. В эксплуатации такой источник чрезвычайно экономичен. Его коэффициент мощности cosj близок к 1, т.к. он не потребляет реактивной мощности. Его КПД не ниже 0,7, а иногда достигает 0,9. Главный недостаток инверторного выпрямителя заключается в чрезмерной сложности устройства и связанной с этим низкой надежности и ремонтопригодности. Специфическим недостатком является также повышенный шум, издаваемый высокочастотным трансформатором, выходным фильтром и дугой. Радикальный способ борьбы с шумом заключается в повышении рабочей частоты сверх 20 кГц, что выводит акустический эффект за пределы слышимого звука. Частным недостатком выпрямителей с транзисторным инвертором является их малая мощность. Дело в том,что отечественные силовые транзисторы на ток больше 20 А пока еще не освоены серийно. Решение проблемы— в использовании не полностью управляемых силовых вентилей — тиристоров.
Выпрямитель с тиристорным инвертором
При конструировании тиристорного инвертора главная трудность заключается в необходимости выключения тиристора для прекращения каждого импульса. Как известно, тиристор, установленный в цепи постоянного тока, невозможно выключить снятием сигнала управления (если не считать специальных запираемых тиристоров). Принципиально для его выключения необходимо снизить до 0 анодный ток, а после прекращения тока некоторое время поддерживать обратное напряжение для восстановления запирающих свойств. Это возможно, если параллельно или последовательно с тиристором включить конденсатор, разрядом или зарядом которого прекращается ток в анодной цепи тиристора. Поэтому различают параллельный и последовательный тиристорные инверторы (рис.2).
Рис. 2. Схемы тиристорных параллельных (а) и последовательных (б,в) инверторов
Резонансный последовательный инвертор, собранный по симметричной полу мостовой схеме (рис. 2), наиболее распространен. В сравнении с мостовой схемой здесь не только достигается экономия тиристоров, но и прощается система управления.
Рис. 3. Принципиальная схема резонансного
последовательного инвертора
Универсальный тиристорный выпрямитель ВДУЧ-301 У3 с последовательным резонансным инвертором (рис. 4) — одна из первых серийных отечественных конструкций.
Рис. 4. Упрощённая принципиальная схема выпрямителя ВДУЧ-301 У3
Другие конструкции выпрямителей, как правило, также имеют тиристорный резонансный инвертор, собранный по симметричной полу мостовой схеме. Выпрямитель ВДЧ-122 предназначен для ручной дуговой сварки, он может использоваться для питания пульсирующей дуги. Выпрямитель ФЕБ-160 является универсальным источником,предназначенным для ручной и механизированной сварки в углекислом газе. Его схемой предусмотрена возможность питания привода шлангового аппарата, а также запуск двигателя внутреннего сгорания. Выпрямители ПИРС-160, ВДУЧ-161, ДС-250У, ВДУЧ-315, ФЕБ-350 и ПИРС-500 также являются универсальными. Выпрямители ВДУЧ-16, ДС-140 и ТИР-ВЧ-125 РС предназначены для ручной дуговой сварки, но могут использоваться и для сварки неплавящимся электродом. Источник ТИР-МАГ-500 предназначен для сварки в углекислом газе.
Высокойс тепенью совершенства обладают универсальные источники PS-2800 и PS-5000 финской фирмы «Кемппи». Они положены в основу так называемой мультисистемы, в которой на базе общего источника могут комплектоваться сварочные установки четырех разных типов. В простейшем случае один только источник используется для ручной дуговой сварки. Во втором варианте источник дополняется блоком цикла с осциллятором, а также газовой аппаратурой и горелкой для аргоно-дуговой сварки.В этом варианте, кроме постоянного тока, возможна также сварка алюминиевых сплавов знакопеременными прямоугольными импульсами регулируемой амплитуды и продолжительности. В третьем варианте установка комплектуется приводом подачи электродной проволоки и становится пригодной для механизированной сварки в защитном газе. Наконец, в четвертом варианте последняя установка дополняется блоком импульсов для сварки плавящимся электродом в инертном газе с управляемым переносом.
Выпрямитель с транзисторным инвертором
Схемное решение транзисторного инвертора проще, чем у тиристорного.
Двухтактный мостовой инвертор показан на рис. 5,а. В первом полупериоде (такте) система управления запускает транзисторы VT1 и VT4, и ток идет по первичной обмотке трансформатора в направлении, показанном тонкой линией. Во втором полупериоде путь тока через транзисторы VT2 и VT3 показан пунктирной линией.
Однотактный полумостовой инвертор на рис. 5,б приведен в составе конвертора, он имеет половинное количество транзисторов. В момент t1 при отпирании транзисторов VT1 и VT2 по первичной обмотке трансформатора идет импульс тока, показанный тонкой линией. Затем следует пауза t2 — t4, после чего в этом же направлении проходит такой же импульс тока (рис.4.17,в). Таким образом, в однотактном инверторе ток оказывается переменным только по величине, но не по направлению. Недостатком такой схемы являются значительные перенапряжения на транзисторах в момент их выключения. Этот дефект устраняется при установке диодов VD1, VD2. С момента t2 выключения транзисторов энергия, запасенная в индуктивности первичной цепи, возвращается в сеть. При этом по первичной обмотке через диоды по пути, показанному пунктирной линией, идет ток, постепенно снижаясь к моменту t3.
Рис. 5. Схемы транзисторных инверторов
Инверторный выпрямитель LHL-315 шведской фирмы «ЭСАБ» показан на рис. 6.
Рис. 6. Упрощённая принципиальная схема выпрямителя LHL-315
Выпрямитель предназначен для ручной сварки покрытыми электродами и имеет крутопадающую внешнюю характеристику, сформированную системой управления. Подобным же образом, но только с одним однотактным инвертором выполнен портативный выпрямитель «Кэдди». Самая малая его модификация на 130 А имеет массу 8 кг и переносится, как сумка, на ремне.
Последние разработки в области транзисторных инверторов представлены конструкцией выпрямителя LUC-500 той же фирмы «ЭСАБ». Он является универсальным, т.е. пригодным как для ручной дуговой сварки, так и механизированной в защитных газах, в том числе импульсно-дуговой. В нем используется инвертор с частотой 48кГц на мощных МОП- транзисторах. Источник снабжен микропроцессорным устройством«Аристо», реализующим принцип синергетического управления, т.е. автоматической настройки режима по математической модели.
ВыпрямительTS-330 «Транссинергик» австрийской фирмы «Фрониус» с транзисторным инвертором на 60 кГц также является универсальным синергетическим источником. Установка режима выполняется с помощью регуляторов, на которых указаны марка свариваемого металла и диаметр электродной проволоки. В памяти машины содержатся 18 стандартных программ и до 32 подобранных сварщиком. Предоставлен и широкий выбор вариантов программного управления.Эта же фирма выпускает компактный источник TP-200 «Транспокет» для ручной дуговой сварки с транзисторным инвертором с частотой 30 кГц.
Хорошими сварочными свойствами обладает также легкий инверторный выпрямитель«Мастер-3500» фирмы «Кемппи», предназначенный для ремонтных и монтажных работ с использованием покрытых электродов. В нем используются биполярные транзисторы с улучшенным охлаждением, что существенно повышает их нагрузочную способность и надежность.
Из отечественных источников с транзисторным инвертором следует отметить выпрямители ДС140.3 и ДС250.3.Последний собран по однотактной полумостовой схеме с широтно-импульсным регулированием и предназначен для ручной дуговой сварки, в том числе на импульсном режиме. Он имеет кроме плавного регулирования сварочного тока еще и независимую настройку тока короткого замыкания.Предусмотрено также форсирование режима при зажигании дуги и снижение напряжения холостого хода до безопасного значения.
Тиристорные и транзисторные выпрямители
СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ
Недавно беседовал со своим преподавателем в университете, и на свою беду раскрыл свои радиолюбительские таланты. В общем кончился разговор тем, что взялся я собрать человеку тиристорный выпрямитель с плавным регулятором тока, для его сварочного "бублика". Зачем это нужно? Дело в том, что переменным напряжением нельзя варить со специальными электродами, рассчитанными на постоянку, а учитывая что сварочные электроды бывают разной толщины (чаще всего от 2 до 6 мм), то и значение тока должно быть пропорционально изменено.
Выбирая схему сварочного регулятора, последовал совету -igRomana- и остановился на довольно простом регуляторе, где изменение тока производится подачей на управляющие электроды импульсов, формируемых аналогом мощного динистора, собранного на тиристоре КУ201 и стабилитроне КС156. Смотрим схему ниже:
Несмотря на то, что потребовалась дополнительная обмотка с напряжением 30 В, решил сделать проще, и чтоб не трогать сам сварочный трансформатор поставил небольшой дополнительный на 40 ватт. Тем самым приставка-регулятор стала полностью автономной – можно её подключать к любому сварочному трансформатору. Остальные детали регулятора тока собрал на небольшой плате из фольгированного текстолита, размерами с пачку сигарет.
В качестве основания выбрал кусок винипласта, куда прикрутил сами тиристоры ТС160 с радиаторами. Так как мощных диодов под рукой не оказалось, пришлось два тиристора заставить выполнять их функцию.
Она так-же крепится на общее основание. Для ввода сети 220 В использованы клеммы, входное напряжение со сварочного трансформатора подаётся на тиристоры через винты М12. Снимаем постоянный сварочный ток с таких-же винтов.
Сварочный аппарат собран, пришло время испытаний. Подаём на регулятор переменку с тора и меряем напряжение на выходе – оно почти не меняется. И не должно, так как для точного контроля вольтажа нужна хотя-бы небольшая нагрузка. Ей может быть простая лампа накаливания на 127 (или 220 В). Вот теперь и без всяких тестеров видно изменение яркости накала лампы, в зависимости от положения движка резистора-регулятора.
Вот и понятно, зачем по схеме указан второй подстроечный резистор – он ограничивает максимальное значение тока, что подаётся на формирователь импульсов. Без него выходной уже от половины движка достигает предельно возможного значения, что делает регулировку недостаточно плавной.
Для правильной настройки диапазона изменения тока, надо основной регулятор вывести на максимум тока (минимум сопротивления), а подстроечным (100 Ом) постепенно снижать сопротивление, пока дальнейшее его уменьшение не приведёт к увеличению сварочного тока. Зафиксировать этот момент.
Теперь сами испытания, так сказать по железу. Как и было задумано, ток нормально регулируется от нуля до максимума, однако на выходе не постоянка, а скорее импульсный постоянный ток. Короче электрод постоянного тока как не варил, так и не варит как следует.
Придётся добавлять блок конденсаторов. Для этого нашлось 5 штук отличных электролитов на 2200 мкФ 100 В. Соединив их с помощью двух медных полосок параллельно, получил вот такую батарею.
Проводим опять испытания – электрод постоянного тока вроде начал варить, но обнаружился нехороший дефект: в момент касания электрода, происходит микровзрыв и прилипание – это разряжаются конденсаторы. Очевидно без дросселя не обойтись.
И тут удача не оставила нас с преподавателем – в каптёрке нашёлся просто отличный дроссель ДР-1С, намотанный медной шиной 2х4 мм по Ш-железу и имеющий вес 16 кг.
Совсем другое дело! Теперь залипания почти нет и электрод постоянного тока варит плавно и качественно. А в момент контакта идёт не микровзрыв, а типа лёгкое шипение. Короче все довольны – учитель отличным сварочным аппаратом, а я избавлением от забивания головы архимутным предметом, не имеющим никакого отношения к электронике:)
Читайте также: