|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Зварювальний апарат з електронним регулюванням зварювального струму. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / зварювальне обладнання Особливість представленого у статті трансформаторного зварювального апарату постійного струму - електронне регулювання зварювального струму за допомогою керованого триністорного випрямляча. При відповідній потужності електромережі живлення апарат придатний для зварювання покритими електродами діаметром до 4 мм. Апарат для зварювання виробів із чорних металів дуже корисний у домашній майстерні. У продажу є багато таких апаратів, але вони досить дорогі. Дешеві забезпечують тільки змінний зварювальний струм, що погіршує якість зварювання. Регулюють зварювальний струм таких апаратів переміщенням обмоток трансформатора або перемиканням їх секцій, а це знижує термін служби апарату та оперативність роботи з ним. Пропонований зварювальний апарат позбавлений цих недоліків. Основні технічні характеристики
Схема силової частини апарату представлена рис. 1 . Його основою служить трансформатор T1, що має дві вторинні обмотки. Чотири секції обмотки III і триністори VS1 і VS2 утворюють керований двонапівперіодний випрямляч. Порівняно з мостовим він має більш високий ККД, вимагає меншого перерізу дроту вторинної обмотки і містить менше випрямляючих елементів (триністорів).
Регулюють та стабілізують зварювальний струм зміною кута затримки включення тріністорів. На виході випрямляча є дросель L2, що забезпечує стійке горіння дуги та полегшує її запалювання [1]. На діодному мосту VD1 зібраний випрямляч для підживлення дуги. Його вихідна напруга - близько 80 В. Необхідність у ньому викликана такими причинами: по-перше, при великих кутах затримки відкривання триністорів основного випрямляча дуга горить дуже нестійко, а по-друге, для полегшення її запалення до електродів необхідно підвести максимально можливу напругу. Однак, згідно з вимогами [2], воно не повинно перевищувати 80 В. На виході допоміжного випрямляча також є дросель L1. Резистор R2 обмежує струм цього випрямляча приблизно до 7 А (при дузі, що горить). У разі "залипання" електрода струм збільшується до 12 А. Охолодження апарату - примусове за допомогою вентилятора M1. Як показує практика, триністори нагріваються не дуже сильно і без вентилятора, але його застосування дозволяє збільшити відносну тривалість роботи під навантаженням (ПОНЕДІЛОК) і полегшити тепловий режим апарата, що сприятливо позначається на його надійності. Блок управління A1 формує сигнали управління триністорами та забезпечує стабілізацію зварювального струму, датчиком якого служить трансформатор струму T3. По суті, блок являє собою фазоімпульсний регулятор зі зворотним зв'язком струму навантаження. До його переваг можна віднести відсутність гальванічної зв'язку з триністорами випрямляча, а також те, що імпульси, що формуються ним, надходять на керуючий електрод кожного триністора тільки при позитивному щодо катода напрузі на його аноді. Слід зазначити, що остання властивість блоку управління використана лише частково через наявність додаткового випрямляча підживлення дуги. Живиться блок керування від трансформатора T2. Схема блоку A1 представлена на рис. 2. На транзисторах A1.VT1 і A1.VT2 виконаний вузол синхронізації з змінною мережевою напругою, причому кожен з транзисторів відкривається тільки в "своєму" напівперіоді. Імпульси з колекторів транзисторів керують генератором пилкоподібної напруги на логічних елементах A1.DD2.1 та A1.DD2.2, включених паралельно для збільшення здатності навантаження. На межі напівперіодів, коли миттєве значення напруги мережі близько до нуля, обидва транзистора закриті, а напруга на виходах елементів A1.DD2.1 і A1.DD2.2 має низький логічний рівень. Конденсатор A1 .C7 розряджається через діод A1 .VD11, що відкрився. З початком чергового напівперіоду відкривається транзистор A1. VT1 (або A1. VT2) і починається зарядка конденсатора A1. C7 струмом, що тече через резистори A1 R12 і A1 R13.
Отримана пилкоподібна напруга подано на неінвертуючий вхід ОУ A1.DA1, що є компаратором напруги. На його інвертуючий вхід надходить зразкова напруга Uобр з підстроювального резистора A1. R15. У кожному напівперіоді, як тільки напруга на вході, що не інвертує, ОУ A1.DA1 перевищить Uобрна його виході з'являється імпульс високого логічного рівня. Запізнення наростаючого перепаду цього імпульсу щодо початку напівперіоду залежить від напруги Uобра спадаючий перепад прив'язаний до моменту переходу напруги мережі через нуль. Змінюючи зразкову напругу, можна регулювати тривалість відкритого стану тріністорів, а отже, і потужність у навантаженні. Пропорційне зварювальному струму напруга зворотного зв'язку на резистори R1 випрямляє діодний міст A1.VD5-A1.VD8. Випрямлена напруга надходить на змінний резистор R3, який слугує регулятором цього струму. Підстроювальним резистором A1.R15 встановлюють мінімальне значення напруги спрацьовування компаратора, коли двигун змінного резистора R3 знаходиться в положенні, що відповідає максимальному зварювальному струму. Поки зварювальний апарат працює в режимі холостого ходу, напруга на змінному резисторі R3 дорівнює нулю. Зразкова напруга на вході, що інвертує ОУA1 .DA1 мінімально, а на його виході встановлений високий логічний рівень. Тривалість відкритого стану триністорів у цьому режимі є максимальною, і вони працюють як звичайні діоди. При запаленні дуги напруга на вході, що інвертує, ОУ A1.DA1 збільшується. На його виході з'являються імпульси високого рівня, тривалість яких тим менша, чим більший зварювальний струм. Це веде до зменшення тривалості відкритого стану триністорів та середнього зварювального струму. Неважко помітити, що коли зварювальний струм встановлений максимальним (двигун резистора R3 у крайньому правому за схемою положенні), зворотний на роботу регулятора не впливає. У цьому режимі, як і при неодруженому ході, триністори працюють як діоди, а максимальний зварювальний струм залежить лише від параметрів трансформатора T1. З виходу ОУ A1.DA сигнал надходить на вузол контролю дуги, побудований на логічному елементі A1 .DD1. Призначення цього вузла – блокування роботи регулятора при "залипанні" зварювального електрода. Для апарата це режим короткого замикання. На висновок 2.3 елемента A12.DD1 подано напругу з дільника A2.3.R1, A18.R1, яке стабілітрон A19.VD1 обмежує безпечного для мікросхеми значення (близько 14 В). Поки навантаження апарату - зварювальна дуга, напруга на виведенні 9 елемента A12. Коли на виході ОУ високий рівень, низький рівень виходу елемента A1.DD2.3 дозволяє роботу генератора імпульсів частотою близько 1 кГц на елементах A1.DD1 і A2.3.DD5. При "залипання" електрода напруга на виході апарата різко падає. На виході елемента A1.DD2.3 рівень високим, забороняючи роботу генератора. Подача імпульсів, що відкривають, на триністори припиняється. У такому стані апарат перебуватиме доти, доки не буде усунено коротке замикання. Підстроювальним резистором A1.R19 встановлюють напругу спрацьовування вузла контролю дуги. Цей вузол можна використовувати для керування зварювальним апаратом за допомогою кнопки [1]. Щоб реалізувати цю можливість, слід розірвати ланцюг виведення блоку 11 управління в точці А (див. рис. 1) і встановити в розрив кнопку з нормально розімкненими контактами. Тоді керований випрямляч працюватиме тільки при утриманні цієї кнопки натиснутою, а блокування апарата при "залипання" електрода збережеться. Пачки імпульсів з виходу генератора, і навіть імпульси з колекторів транзисторів A1.VT1 і A1 .VT2 надходять на логічні елементи АБО-НЕ A1.DD1.1 іA1.DD1.2. Високий рівень з'являється на виході елемента, на обох входах якого рівень низький. На рис. 3 представлені епюри напруги у різних точках схеми блоку управління, а також на виході апарату (під навантаженням).
Вихідні сигнали елементів A1.DD1.1 та A1.DD1.2 посилюють транзистори A1.VI3 та A1.VI4, навантажені первинними обмотками розділових трансформаторів A1.T1 та A1.T2. Для захисту транзисторів від ЕРС самоіндукції первинні обмотки трансформаторів зашунтовані діодно-резистивними ланцюгами A1.R10, A1. VD10 та A1.R21, A1.VD13. Блок керування зібраний на друкованій платі, виготовленій із фольгованого склотекстоліту відповідно до креслення на рис. 4. У ньому застосовані постійні резистори МЛТ та підстроювальні резистори СП3-38г. Конденсатори – К73-17, оксидні – будь-якого типу на відповідну напругу, наприклад К50-35. Транзистори КТ315Г можна замінити будь-якими малопотужними кремнієвими транзистори структури npn, а КТ829А - КТ972А, КТ972Б. Діоди 1N4007 замінюються на КД105В, КД247А – на КД226А. Замість діодного мосту MB5010 допускається встановити чотири окремі діоди на струм не менше 25 А, наприклад, серії Д132. Триністори Т160 можуть бути замінені іншими, розрахованими струм 160 А і більше, наприклад, Т171-200, Т123-200. При заміні слід враховувати конструктивні особливості триністорів та їх охолодження.
Мікросхеми серії К561 можна замінити їх функціональними аналогами із серій К176 або КР1561, а мікросхему КР544УД1А – будь-яким ОУ з високим вхідним опором. Двигун вентилятора – трифазний АВ-042-2МУ3 потужністю 40 Вт. Можна використовувати вентилятори з іншими двигунами. Трансформатор T1 виготовлений відповідно до рекомендацій, викладених у [3]. Його магнітопровід набраний з П-подібних пластин електротехнічної гарячекатаної сталі товщиною 0,5 мм, зібраних уперекришку. Його розміри, форма та розташування секцій обмоток показано на рис. 5. Обмотки трансформатора – дискові [3]. Ширина зазору між обмотками II та III значення не має. Обмотка I складається з двох секцій по 100 витків мідного дроту діаметром 3 мм. Обмотка II має дві секції по 38 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 1,8 мм. Обмотка III розділена на чотири секції по 20 витків мідної шини 2x9 мм. Як ізоляція використана стрічка шириною 20 мм з бавовняної тканини. Секції кожної обмотки розташовані різних кернах магнитопровода (секції обмотки III - попарно). Їхні номери є на рис. 5. Усі вони безкаркасні, намотані на дерев'яних оправках. Щоб витки не розповзалися, їх фіксують тканинною стрічкою з обов'язковим подальшим просоченням лаком.
Трансформатор T2 використаний готовий з напругою на обмотці II 10...12 при струмі навантаження не менше 150 мА. Трансформатор струму T3 намотаний на половині магнітопроводу ШЛ16х20, стягнутої хомутом із жерсті товщиною 0,2 мм. Щоб не робити зайвих сполук, як його первинні обмотки (по одному витку кожна) використані висновки обмотки III трансформатора T1. Вторинна обмотка трансформатора T3 має 300 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,4 мм. Трансформатори T1 та T2 блоку A1 намотані на магнітопроводах Б26 з фериту 2000НМ без немагнітного зазору. Обмотка I містить 150 витків, а обмотка II - 100 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,18 мм. Обмотка дроселя L1 намотана на магнітопроводі від трансформатора ТС-180 з немагнітним зазором 1 мм дротом ПЕВ-2 діаметром 1,8 мм до заповнення вікна. Дросель L2 намотаний на магнітопроводі ШЛ32х40 з немагнітним зазором 1 мм. Його обмотка містить 60 витків тієї ж шини, що й обмотка III трансформатора T1. Як матеріал немагнітних прокладок у магнітопроводи дроселів використаний текстоліт товщиною 0,5 мм. Резистор R1 – імпортний дротяний. Можна застосувати вітчизняні С5-35 (ПЕВ) або С5-37 потужністю 10 Вт або з'єднати паралельно п'ять резисторів МЛТ-2 номіналом 110 Ом. Резистор R2 виготовлений з ніхромового дроту діаметром 1 мм та довжиною 1,7 м, намотаного на керамічні трубки від діодних стовпів КЦ109А, як показано на рис. 6. Було випробувано варіант паралельного з'єднання шести резисторів ПЕВ-30 по 18 Ом. При "залипанні" електродів вони сильно перегріваються, але оскільки це короткочасний режим, такий перегрів можна вважати допустимим. У будь-якому випадку рекомендується помістити резистор R2 для кращого охолодження повітря в потік від вентилятора.
Якщо непотрібне розсіювання потужності на резисторі R2 небажане, його можна видалити з апарата, обмеживши струм допоміжного випрямляча згідно з рекомендаціями [1], за допомогою батареї з'єднаних паралельно конденсаторів. Її включають послідовно з обмоткою II трансформатора T1 та діодним мостом VD1. Для такої батареї придатні конденсатори МБГП сумарною ємністю 240 мкф. Змінний резистор R3 – СП-I групи А. Триністори повинні бути встановлені на стандартні охолоджувачі (тепловідведення). Діодний міст MB5010 забезпечує окремим тепловідведенням з ефективною охолоджувальною поверхнею близько 300 см.2. Транзистори КТ829А тепловідведення не потребують. Корпус апарата може бути будь-яким. В авторському варіанті всі деталі апарату розміщені на рамі з куточків зігнутих з листової сталі товщиною 2 мм. Кожух апарата виготовлений із сталевого листа завтовшки 0,8 мм. Передня та задня стінки кожуха виконані із звареної дротяної сітки з осередками розмірами 10x10 мм. Металевий корпус необхідно заземлити. Для налагодження апарата потрібні осцилограф і регульоване джерело постійної напруги 0...12, а також мультиметр. Налагодження слід розпочинати з ретельної перевірки правильності монтажу. Переконавшись у відсутності помилок, подайте на висновки 3 та 4 блоку A1 напругу з обмотки II трансформатора T2 при відключених трансформаторі T1 та вентиляторі. За допомогою осцилографа переконайтеся в наявності аналогічних зображених на рис. 3 імпульсів на колекторах транзисторів VT1 і VT2, а також пилкоподібної напруги на конденсаторі A1 .C7. Далі встановіть двигун підстроювального резистора A1.R15 у верхнє за схемою положення, а двигун змінного резистора R3 - у праве за схемою положення. При цьому на виході ОУ A1 .DA1 має бути постійний низький рівень або спостерігатись короткі імпульси високого рівня. Потім, плавно переміщуючи двигун підстроювального резистора A1.R15 вниз (за схемою), досягніть зменшення пауз між імпульсами аж до повного зникнення і постійної присутності на виході ОУ високого рівня. Встановіть двигун підстроювального резистора A1.R19 у верхнє за схемою положення. Потім подайте на висновок 11 блоку A1 напруга +8 від додаткового джерела і, переміщуючи движок резистора A1.R15 вниз (за схемою), досягайте появи на виході елемента A1.DD2.3 низького рівня. Пачки імпульсів на виходах елементів DD1.1 та DD1.2 повинні відповідати рис. 3. Якщо необхідно змінити частоту імпульсів, слід підібрати резистор A1 .R23. При зменшенні напруги на виведенні блоку 11 A1 нижче 8 В генератор імпульсів повинен вимикатися. Далі перевірте наявність імпульсів між висновками 5, 6 і між висновками 7, 8 блоку A1 при підключених ланцюгах керуючих триністорів VS1 і VS2. Наступний етап налагодження – перевірка роботи ланцюгів зворотного зв'язку. Двигун підстроювального резистора A1.R7 переведіть у ліве за схемою положення, на виведення 11 блоку A1 тимчасово подайте напругу +9 В, а на конденсатор А1.С4 - постійна напруга 0...10 від додаткового джерела. При зміні цієї напруги, а також при обертанні двигуна змінного резистора R3 на виході ОУ A1.DA1 повинні з'являтися імпульси та змінюватись їх шпаруватість. Встановіть двигун резистора R3 у крайнє праве (за схемою) положення. До виходу апарата підключіть лампу розжарювання на 36 В потужністю щонайменше 20 Вт. Тимчасово відключіть дросель L1 та з'єднайте первинну обмотку трансформатора T1 з мережею. При цьому лампа повинна спалахнути. Інакше слід поміняти місцями висновки 3 та 4 блоку A1. Подаючи на конденсатор A1.С4 напругу від додаткового джерела, перевірте роботу регулятора струму. У разі збільшення напруги на цьому конденсаторі яскравість свічення лампи повинна зменшуватися. Перевірте, чи в потрібний бік обертається вентилятор. Щоб змінити напрямок його обертання, необхідно поміняти місцями будь-які два із трьох його висновків. Струм двигуна не повинен перевищувати максимально допустимого значення. Далі відключіть додаткове джерело напруги, підключіть згідно зі схемою дросель L1 та виведення 11 блоку A1. До вихідних затискачів апарата підключіть через амперметр на 200 А зварювальні кабелі, встановіть двигун змінного резистора R3 у положення мінімального струму та увімкніть апарат. Засвітіть дугу і підстроювальним резистором A1.R7 встановіть у зварювальному ланцюзі струм близько 40 А. Потім, контролюючи струм по амперметру, проградуюйте шкалу змінного резистора R3. література
Автор: Є. Герасимов
Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024 Управління об'єктами за допомогою повітряних потоків
04.05.2024 Породисті собаки хворіють не частіше, ніж безпородні
03.05.2024
▪ Електроніка друкується на тканині ▪ Жінкам важче кинути наркотики ▪ Стимуляція скроневих часток кори покращує пам'ять ▪ Блоки живлення NZXT C Series Bronze
▪ розділ сайту Цифрова техніка. Добірка статей ▪ стаття Чим відрізняються білі носороги від чорних носорогів? Детальна відповідь ▪ стаття Олень ріг. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Автомобільний стробоскоп для виставлення УОЗ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page