Регулятор напряжения сварочного трансформатора: Регулятор большой мощности для сварочного аппарата – Регулировка тока по вторичке тиристорами. — Самодельное сварочное и вспомогательное оборудование — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Как регулировать ток трансформатора в сварочном трансформаторе

Одним из видов соединения и резки металлов является электросварка. Она выполняется при помощи сварочных аппаратов и электродов или специальной проволоки. Необходимая сила тока при этом зависит от диаметра электрода, вида работ – сварка или резка и толщины металла. Поэтому ее необходимо регулировать.

Несмотря на распространение новых, инверторных, аппаратов, у многих людей в гаражах и сараях остались старые устройства, которые нуждаются в ручной регулировке. Ее нельзя производить так же, как регулировать ток трансформатора в сварочном полуавтомате или инверторе, в которых эту работу выполняет электроника.

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора

Трансформатор для электросварки, как и любой другой, состоит из трех основных элементов:

Первичной обмотки. На нее подается напряжение. В домашних аппаратах катушка подключается к сети 220В, на производстве для уменьшения потребляемого тока на нее подается 380В.
Вторичная обмотка с напряжением 45-110В. К ней подключается электрод и масса, а в сварочных выпрямителях диоды или диодный мост.

Магнитопровод. Это сердечник, на котором наматываются катушки. Состоит из большого количества пластин трансформаторного железа и может быть тороидальной, прямоугольной и Ш-образной формы.

Устройства большой мощности дополнительно оснащаются пусковой и защитной аппаратурой, а также вентиляторами.

Есть три режима работы трансформаторов:

Режим холостого хода. В нем аппарат работает при перерыве в процессе сварки.
Рабочий режим. Это сварка или резка металла.
Режим короткого замыкания. Появляется при залипании электрода.

Регулировка тока сварочного трансформатора производится в рабочем режиме.

Основным недостатком такого аппарата является переменное выходное напряжение. Это дает возможность использовать только углеродистые электроды и сваривать только обычный металл. Для сварки нержавеющих и высоколегированных сталей необходимы специальные электроды и использование сварочного выпрямителя.

Информация! В отличие от обычных трансформаторов, у сварочных аппаратов рабочий режим похож на режим короткого замыкания. Поэтому для уменьшения нагрева они мотаются проводом большего сечения.

Сварочный выпрямитель

Использование постоянного напряжения дает более качественный шов. Она позволяет кроме обычных видов обработки выполнять аргонно-дуговую сварку и другие виды работ.

Информация! Такие устройства кроме однофазных изготавливают трехфазные. Это увеличивает мощность с распределением нагрузки на три фазы и обеспечивает более “гладкое” выходное напряжение, без пульсаций.

Сварочные выпрямители различают по типу установленных выпрямительных блоков:

С двумя диодами. Вместо одной вторичной обмотки мотаются две и диоды подключаются по схеме с общей средней точкой.

С обычным диодным мостом. В однофазных аппаратах устанавливается обычный мост, из четырех диодов, в трехфазных – мост Ларионова, из шести.
Транзисторные. Редко встречаются из-за слишком мощных выходных транзисторов.
Тиристорные. Разновидность диодных аппаратов, но вместо диодов устанавливаются тиристоры и система управления. Регулировка осуществляется за счет изменения угла открытия тиристора и действующего значения напряжения.
Инверторные. Современные электронные аппараты индивидуального использования. Ток регулируется ручками управления или кнопками, расположенными на передней панели.

Эти трансформаторы изготавливаются разной мощности и предназначенные для подключения различного количества постов:

Однопостовые. Используются только одним сварщиком. Регулировка осуществляется как на рабочем месте, так и внутри аппарата. Вольтамперная характеристика может быть крутопадающей (мягкой), пологопадающей (жесткой), а также переключаемой.
Многопостовые. Имеют достаточную мощность для подключения нескольких (до 9) постов. Характеристика только жесткая, регулировать процесс сварки можно только на рабочем месте при помощи балластных сопротивлений.

Сварочный полуавтомат

Полуавтомат состоит из двух основных узлов:

Блок подачи проволоки. Подает проволоку в зону сварки, дополнительно оснащается устройством подачи защитного газа.

Устройство питания дуги. В качестве него используются сварочный выпрямитель или инвертор.

Справка! Ток полуавтомата регулируется в устройстве, питающем дугу.

Параметры аппаратов

Основными параметрами являются выходные ток и напряжение, а так же динамическая характеристика.

Выходной ток и напряжение

Основным параметром аппарата для сварки является выходной ток. От него зависит диаметр электродов и толщина металла. В индивидуальных аппаратах он достигает 200А. Поскольку выходное напряжение имеет значение только при зажигании дуги, в современных инверторных устройствах для уменьшения потребляемой мощности и габаритов выпрямителя этот параметр максимально снижен, а поджиг дуги обеспечивается дополнительными встроенными устройствами.

Выходное напряжение в однопостовых аппаратах составляет 45-65В. В больших аппаратах, рассчитанных на одновременную работу нескольких сварщиков, выходное напряжение может достигать 110В.

Динамическая характеристика

При изменении расстояния от конца электрода до детали меняется длина дуги и ее сопротивление. Поэтому не менее важной является динамическая, или вольт амперная характеристика – зависимость тока от длины дуги:

Крутопадающая, или мягкая. При росте тока в устройстве с такой характеристикой падает напряжение, что ограничивает его рост. Это обеспечивает более стабильную дугу при изменении расстояния до детали. В самодельных аппаратах небольшой мощности мягкая характеристика обеспечивается внутренним устройством – первичная и вторичная обмотки намотаны на разных частях магнитопровода. За счет особенностей конструкции без добавочных сопротивлений они могли работать с электродами определенного, для каждого аппарата своего, диаметра. В устройствах большей мощности динамическую характеристику смягчают балластные сопротивления. Эти методы могут совмещаться.

Пологопадающая, или жесткая характеристика. При жесткой характеристике напряжение не меняется, а ток, соответственно меняется при изменении длины дуги. Такие параметры имеют большие много постовые аппараты или автоматические устройства, поддерживающие постоянное расстояние между электродом и деталью.

Регулировка сварочного аппарата

Есть разные способы управления током сварочного аппарата.

С подвижными обмотками и сердечником

Жесткость характеристики зависит от магнитной связи между первичной и вторичной катушками. Для ее изменения необходимо поменять расстояние между первичной и вторичной обмотками или величину воздушного зазора в магнитопроводе. Для этого сердечник или катушку крепят на специальной гайке, а винт оснащается рукояткой. При ее вращении гайка накручивается и подвижная часть меняет свое положение, что приводит к изменению тока.

Этот способ применяется в аппаратах переменного напряжения, а также дополнительно оснащенных диодными мостами.

Подмагничивание сердечника постоянным напряжением

Еще одним способом управления является подмагничивание сердечника постоянным напряжением. Намагниченный сердечник увеличивает сопротивление магнитному потоку, созданному первичной обмоткой. Это уменьшает ток дуги.

Интересно! На аналогичном принципе основана работа магнитного усилителя. Это устройство применялось в системах управления электроприводом до появления тиристорных преобразователей.

Балластные сопротивления

Одним из самых распространенных и простых способов регулировки является использование балластного сопротивления:

Активный балластник. Представляет из себя несколько проволочных или ленточных сопротивлений, которые переключаются при необходимости изменить ток электросварки. Используются с аппаратами всех типов. В самодельных устройствах малой мощности вместо комплекта сопротивлений используется спираль или змейка из нихрома.
Индуктивный балластник. Это дроссель, индуктивность которого может меняться при необходимости изменением числа витков или величиной воздушного зазора в магнитопроводе. Устанавливается последовательно со вторичной обмоткой до диодного моста.

Тиристорное управление

Эта регулировка применяется в выпрямителях, в которых часть или все диоды заменены тиристорами. При изменении угла открывания меняется действующее значение напряжения и ток устройства. Управление углом осуществляется переменными резисторами или более сложными схемами.

Недостатком этой схемы является превращение постоянного напряжения в пульсирующее, что ухудшает качество шва.

Важно! При угле открытия более 90° падает амплитудное значение, что ухудшает процесс зажигания дуги.

Регулировка первичной обмотки

Регулировка токов сварочного трансформатора по первичке осуществляется тиристорным ключом – двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно при помощи переменного резистора, соединяющего управляющие вывода или небольшой транзисторной схемы.

Регулировка тиристорным ключом первичек позволяет управлять аппаратами переменного напряжения.

Все эти способы регулировки теряют свое значение вместе со старыми аппаратами и распространением новых, инверторных. Они экономичнее, легче, а некоторые магазины предлагают обменять старый катушечный сварочник на новый. Но пока старые устройства находятся в эксплуатации знание того, как же регулируется сварочный ток в трансформаторе позволит выполнять сварочные работы более качественно.

Регулятор тока для сварочного аппарата

Каждый способ регулирования способен положительно сказываться на работе сварочного агрегата, но есть у каждого метода и свои недостатки, которые желательно знать и уметь избегать неприятных ситуаций. Сварочный процесс является ответственной процедурой, поэтому становится определяющим практически любое отклонение от норм.

При помощи специальных регуляторов:

Настраивается рабочий ток,
Меняется магнитный поток.

Поэтому регулятор тока для сварочного аппарата выполняет важную функцию и в качестве основных методов регулировки используют: магнитное шунтирование, подвижность обмоток, а так же дроссели разных видов.

Способы регулировки параметров сварки

Если подключится к отводам, которые выполняются на второй обмотке трансформатора, то есть возможность для ступенчатого регулирования электрического тока. При использовании данного способа меняется количество витков, таким образом, происходит уменьшение или увеличение тока.

Но есть недостатки в этом методе, которые заключаются в минимальных диапазонах регулировки. И придется делать приличные габариты регулирующего устройства, чтобы выдерживать серьезные электрические перегрузки. Также предстоит пользоваться мощными переключателями, способными выдерживать большие токи.

Вторичная обмотка принимает значительно большие нагрузки, чем вторичная обмотка, поэтому это приспособление быстро изнашивается. Для улучшения показателей подобной конструкции применяются тиристоры, которые интегрируются в первичную обмотку.

С помощью такого прибора осуществляется настройка сварочного аппарата, причем делать это очень просто. Чтобы сделать регулятор тока для сварочного аппарата, нужно правильно подбирать сопротивления и прочие элементы, входящие в схему данного устройства.

Схема регулятора тока для сварочного агрегата

Тиристоры в устройстве устанавливаются параллельно, так что они открываются при помощи тока, который создается двумя транзисторами. Когда регулятор включается в схему, тиристоры находятся в закрытом состоянии, а заряд принимают конденсаторы благодаря переменному сопротивлению.

И при достижении конденсатором определенного напряжения происходит движение тока разряда. После транзистора происходит открытие тиристора, подключающего нагрузку.

Меняя сопротивление резистора, будет можно осуществлять регулировку подключения тиристоров. В связи с этим происходит изменение общего тока на изначальной трансформаторной обмотке.

Чтобы добиться увеличения или снижения диапазона регулировки, меняется сопротивление резистора в нужном направлении. Если нет в наличии транзисторов, допустимым условием является применение динисторов.

Схема регулятора с динисторами и транзисторами

Монтируется регулятор тока для сварочного аппарата не только на транзисторах, предназначенных для получения лавинного напряжения, но и с использованием динисторов.

Данный элемент нужно подключить анодами к выводам сопротивления, а катодами он должен быть присоединен к другим двум резисторам. Используются для регуляторов сварочных приборов транзисторы моделей П416, ГТ308, но есть еще возможность для подключения маломощных транзисторов с похожими характеристиками.

Резисторы переменного типа могут быть использованы СП-2, а в качестве постоянных элементов применяются МБМ. При этом нужно подбирать такое сопротивление, которое будет обладать подходящим рабочим напряжением.

Чтобы качественно собрать регулирующее устройство для сварочного аппарата, нужно воспользоваться текстолитовым основанием, имеющим толщину 1,5 – 2 миллиметра, тогда процесс монтажа получится более удобным.

Необходимо предусмотреть изоляцию всех деталей, участвующих в схеме, от корпуса, так как возможны короткие замыкания и увеличение температуры. Серьезные перегрузки способны приводить к негативным последствиям и выходу из строя, как отдельных элементов, так и всего устройства.

Если при сборке регулирующего устройства соблюдались все правила, и детали были подобраны по оптимальным параметрам, то регулятор не обязательно настраивать.

Но перед тем как эксплуатировать приспособление в полном объеме, нужно проконтролировать работу транзисторов, включенных в схему, потому что они могут не выдержать лавинного режима.

Благодаря стабильной работе устройства сварочные аппараты смогут нормально работать с разными свариваемыми материалами и конструкциями.

Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):

регулятор сварочного тока по первичной обмотке трансформатора. — Электроника

Потерял тему, где это обсуждалось. Поэтому обещанную (малость подзатянул..) там схему выкладываю здесь.. Как и обещал, без микропроцессора..

TR1 -любой мощности… выходное напряжение 14-20 в. Сдвоенный оптрон CNY74-2 тут работает формирователем импульсов. Если проблема — поменяйте на 2 чего-нить типа 4N35… Симистор можно и другой но тип лучше все же BTA — изолированный и удобнее в монтаже…Совсем без регулировки все же не обойтись -алгоритм такой: соберите схему, подключите вместо сварочника лампу накаливания 100-300 вт. Покрутите потенциометр на весь диапазон.. должен нормально регулировать..

если нет — ищите ошибки в схеме.. Затем подключайте сварочник без нагрузки…Опять проверьте регулировку на весь диапазон.. Если не будет ни при каком положении потенциометра характерного рычания и и вибраций транса — то все нормально.. Если в каком-то из крайних положений вибрация появится — подбирайте номинал R2, RV1 или C3… что-нибудь одно, проще резисторы… на вторичку сварочника повесьте лампочку 220в 100вт. Когда избавитесь от вибраций, то сравните яркость лампы на максимальном токе и с закороченным вручную симистором. Должно быть примерно одинаково.. Если есть осцил и умеете пользоваться — то все проще..

Как у любого тиристорного регулятора, у нее есть врожденный недостаток — плохая форма тока… Но особо в верхней половине диапазона не ощущается…

Второй недостаток — ей неделя от роду, она стоит на всего одном моем полуавтомате (ПДГ-205 ), т.е. не особо обкатана…Кстати, дуга поет — рваный полупериод особо не чувствуется….Зато стало возможно регулировать ток плавно и прямо во время сварки ( у ПДГ регулятором часто штатно ставят радиотехнический галетник — одно такое переключение — и ищи новый)…

Да, спасибо коллегам с Казуса — схема там обсуждалась, правда, еще в микропроцессорном варианте…

Изменено 15.11.2011 13:35 пользователем alex56

Сварочный аппарат с вольтодобавкой и плавной регулировкой тока

Р/л технология

Главная Радиолюбителю Р/л технология

Вниманию читателей предлагается описание простого в изготовлении и надёжного в работе сварочного аппарата. Он позволяет выполнять сварку как постоянным, так и переменным током, причём в обоих случаях возможна его не только ступенчатая, но и плавная регулировка. Чтобы облегчить зажигание дуги, предусмотрена вольтодобавка.

Сегодня в продаже имеется огромное число разнообразных сварочных аппаратов. Портативные сварочные аппараты (так называемые инверторы) работают только на постоянном токе. Их дешёвые модели, предназначенные для непрофессионального применения, сравнительно небольшой мощности и недостаточно надёжны. Сварочные аппараты на низкочастотных трансформаторах большой мощности выпускают в основном для промышленного использования. Они имеют, как правило, большую мощность, значительные массу и габариты и сравнительно дороги. Кроме того, они допускают возможность длительной непрерывной работы. Сварочный ток в таких аппаратах регулируется плавно или ступенчато путём изменения индуктивности дополнительного дросселя или индуктивности рассеяния самого сварочного трансформатора. Большая масса и высокая цена делают покупку такого аппарата для личного (не профессионального) применения нецелесообразной.

Бывают в продаже и дешёвые маломощные сварочные аппараты на низкочастотных трансформаторах. Но в формировании нужной нагрузочной характеристики в них принимает участие активное сопротивление обмоток. Поэтому такие сварочные аппараты сильно нагреваются при работе.

Многие делают сварочные трансформаторы самостоятельно. Для этого необходимы лишь подходящие магнитопровод и обмоточный провод. Но для выполнения высококачественной сварки самодельный аппарат должен обеспечивать возможность выбора рода тока (постоянный или переменный) и регулирования сварочного тока. Кроме того, для облегчения зажигания дуги при низком напряжении желательно иметь в аппарате вольтодобавку.

Ниже приводится описание простого и надёжного в работе сварочного аппарата с трансформатором на основе статора асинхронного трёхфазного электродвигателя и обеспечивающего выполнение перечисленных выше требований. Он имеет ряд существенных особенностей, которые значительно улучшают его характеристики и уменьшают трудоёмкость изготовления по сравнению с ранее описанными в радиолюбительской литературе и в Интернете.

Схема аппарата приведена на рис. 1. Сетевое напряжение через ступенчатый реостат, состоящий из проволочных резисторов R1-R4 и переключателя SA1, поступает на обмотку I сварочного трансформатора T2. Узел, состоящий из трансформатора тока T1, выпрямителя на диодах VD1, VD2 и измерительной головки PA1, измеряет ток, потребляемый от сети. Напряжение с обмотки II трансформатора T2 через переключатель SA2 и двухполупериодный выпрямитель на диодах vD5, VD7 и тринисто-рах VS1, VS2 подаётся в сварочную цепь.

Рис. 1

Выпрямитель совмещён с регулятором сварочного тока. При крайнем правом по схеме положении движков переменных резисторов R5 и R6 тринисторы VS1 и VS2 открываются при незначительно отличающемся от нуля мгновенном значении напряжении на обмотке II трансформатора T2. В этом случае угол отсечки тока близок к 180 град. и сварочный ток максимален. При перемещении движков этих резисторов влево напряжение открывания тринисторов VS1 и VS2 увеличивается, а угол отсечки тока уменьшается до 90 град. В результате сварочный ток уменьшается приблизительно в два раза по сравнению с максимальным. При дальнейшем увеличении сопротивления регулирующих резисторов тринисторы выпрямителя открываться перестают, поэтому выходное напряжение и ток становятся равными нулю.

Транзистор VT1 служит усилителем управляющего тока. Его можно исключить из схемы, но тогда сопротивление резисторов R5 и R6 придётся уменьшить приблизительно в 30 раз. При этом на резисторах R5 и R6 в некоторых режимах станет рассеиваться мощность в несколько ватт. Найти переменные резисторы с достаточно большой допустимой мощностью рассеяния трудно, поэтому в регуляторе было решено применить высокоомные резисторы с транзисторным усилителем тока. Два переменных резистора, соединённых последовательно, позволили обеспечить плавную регулировку тока в большом интервале его изменения.

В некоторых сварочных аппаратах применяют тринисторные регуляторы тока, обеспечивающие плавное изменение угла отсечки в интервале от 0 до 180 град., чему соответствует изменение тока от нуля до максимума. Тринисторами в таких регуляторах управляют, как правило, с помощью коротких импульсов. Но эти регуляторы сложнее и недостаточно стабильно работают на нагрузку с малым дифференциальным сопротивлением (сварочную дугу или заряжающуюся аккумуляторную батарею). Нестабильность проявляется в том, что при неизменном положении ручки регулятора выходной ток хаотично изменяется относительно заданного среднего значения. Регуляторы, в которых тринисторами управляют постоянным током, в этих условиях работают более стабильно. Кроме того, регулятор сварочного тока должен регулировать сварочный ток, но не амплитуду выходного напряжения сварочного аппарата. А при изменении угла отсечки от 90 до 0 град. амплитуда импульсов напряжения на выходе выпрямителя уменьшается, что нежелательно, так как ухудшаются условия зажигания дуги.

Чтобы расширить пределы регулировки тока, не усложняя тринисторный регулятор, в аппарате предусмотрен мощный ступенчатый реостат на резисторах R1-R4. Такие реостаты нередко включают в цепь вторичной обмотки сварочного трансформатора. Но включение его последовательно с первичной обмоткой даёт несколько преимуществ. В частности, трансформатор в этом случае работает при меньшем напряжении, поэтому меньше нагревается. Кроме того, в этом случае проще подобрать высокоомный провод для изготовления резисторов реостата, а в качестве переключателя SA1 можно использовать типовой пакетный переключатель на ток до 30 А.

Цепь вольтодобавки представляет собой однополупериодный выпрямитель на диоде VD3, последовательно с которым в качестве ограничителя тока включена лампа накаливания EL1. В режиме холостого хода (когда сварочная дуга не горит) конденсатор C1 заряжается через диод VD3 до напряжения около 76 В при любом положении переключателя SA2. Поскольку сопротивление холодной нити накаливания лампы минимально, конденсатор C1 заряжается быстро. После зажигания дуги напряжение на конденсаторе C1 становится меньше. В этом режиме ток, протекающий через диод VD3, ограничен сопротивлением лампы EL1, которое растёт по мере разогрева нити, поэтому ток остаётся в допустимых для диода пределах и лишь незначительно увеличивает сварочный ток.

Вольтодобавка — очень полезное устройство. При её отсутствии и низком напряжении холостого хода на выходе сварочного аппарата дуга зажигается с трудом, что снижает производительность труда сварщика и сильно его утомляет. Повышение напряжения холостого хода без применения вольтодо-бавки резко уменьшает КПД сварочного аппарата и увеличивает нагрузку на электрическую сеть. Но во многих случаях узлы вольтодобавки слишком сложны, а в некоторых случаях недостаточно эффективны. Например, в [1] этот узел выполнен так, что при горении дуги через цепь вольтодобавки может протекать довольно большой ток, ограниченный только активным сопротивлением дросселя. Чтобы сохранить этот ток в допустимых пределах, напряжение вольтодобавки выбрано небольшим (10…12 В), что снижает её эффективность. Желательно, чтобы вольтодобавка повышала напряжение холостого хода до 80…90 В.

Кроме того, в устройстве, описанном в [1], выходной ток в момент зажигания дуги ограничен индуктивным сопротивлением дросселя, что дополнительно затрудняет её образование. Практика показывает, что дуга лучше всего зажигается в случае, когда на выходе сварочного выпрямителя установлен конденсатор. Немного хуже результат бывает, когда у выпрямителя нет вообще никакого сглаживающего фильтра. Но тяжелее всего дуга зажигается, если сглаживающий фильтр состоит только из дросселя или заканчивается дросселем.

Ёмкость конденсатора C1 должна быть такой, чтобы обеспечить быстрый переход искрового разряда в маломощную дугу. Практика показывает, что для этого достаточно его ёмкости в 3000 мкФ. Сгладить переменную составляющую сварочного тока такой конденсатор не может, да и необходимости в этом нет. При горении сварочной дуги напряжение на конденсаторе C1 пульсирует от нуля до амплитудного значения. Поэтому конденсатор C1 должен выдерживать пульсацию напряжения с такой амплитудой. При этом нужно иметь в виду, что допустимая амплитуда пульсаций напряжения на оксидных конденсаторах обычно не превышает 10…20 % их номинального рабочего напряжения.

Вопрос о том, какой сглаживающий фильтр лучше использовать в выпрямителе сварочного аппарата, является дискуссионным. Многие авторы статей, опубликованных в журналах и особенно в Интернете, считают, что в фильтре выпрямителя сварочного аппарата лучше применять дроссель. Например, бытует мнение, что его наличие предотвращает прилипание электрода к свариваемой детали. Но причина прилипания заключается обычно в недостаточной мощности источника сварочного тока (или в неумении выполнять сварку). При этом маломощная дуга немного расплавляет электрод и деталь, а для того чтобы создать мощную дугу, у источника не хватает мощности. В результате при случайном касании электродом свариваемой детали расплавленный металл электрода при соприкосновении с более холодной деталью кристаллизуется и электрод приваривается к детали.

Дроссель не может и облегчить зажигание дуги, потому что в режиме холостого хода он не запасает в себе энергии. В момент касания электродом детали ток начинает нарастать от нуля, дроссель начинает запасать энергию. В это время энергия источника идёт не на создание дугового разряда, а накапливается в магнитном поле дросселя.

В описаниях сварочных аппаратов, трансформаторы которых изготовлены на базе асинхронных электродвигателей, обычно рекомендуют удалять бандажные полосы, расположенные на внешней стороне пакета статорных пластин, и выступы на внутренней стороне этих пластин. При этом готовый трансформатор крепят в корпусе сварочного аппарата подобно маломощным трансформаторам с тороидальными магнитопроводами. Но сварочный трансформатор имеет большую массу, а при работе может сильно нагреваться. Вес трансформатора при таком креплении давит на изоляцию проводов обмотки, что может привести к её повреждению и межвитковым замыканиям. Эта проблема особенно сильно проявляется при недостаточно термостойкой изоляции проводов.

Удаление бандажных полос и выступов статорных пластин — очень трудоёмкая и не только бесполезная, но даже вредная операция. Однако считается, что бандажные полосы следует удалить, чтобы они не замыкали между собой статорные пластины. Удаление выступов вообще никак не обосновывают. Может быть, это делают, чтобы увеличить площадь окна магнитопровода или немного уменьшить расход провода.

Но дело в том, что размер окна магнитопровода, как правило, вполне достаточен, а экономия провода получается очень небольшой. Удаляют выступы пластин и бандаж обычно с помощью зубила и молотка. После такого удаления между пластинами образуется множество точек электрического контакта, которые могут создать в магнитопроводе пути для вихревых токов.

Магнитный поток в кольцевой части магнитопровода электродвигателя и трансформатора течёт параллельно бандажным полосам, не пересекая их, и не может создать в них вихревые токи. Разница только в том, что в статоре двигателя поток разделяется на две половины, текущие в диаметрально противоположных участках кольцевого магнитопровода в одну сторону, а в трансформаторе по кольцу течёт единый поток. Поэтому эффективное сечение одного и того же магнитопровода в трансформаторе получается приблизительно в два раза меньше, чем в двигателе, а средняя длина силовой линии — больше. В результате необходимое число витков обмотки трансформатора больше, чем обмотки двигателя на то же напряжение. Определять его лучше экспериментальным путём.

Конструкция магнитопровода трансформатора предлагаемого сварочного аппарата изображена на рис. 2. Бандажные полосы и выступы статорных пластин оставлены на месте. Для того чтобы витки обмоток не проваливались между выступами статорных пластин, к торцам их пакета 5 крепят две кольцевые пластины 3. Между выступами статорных пластин расположены четыре шпильки 4, изолированные от статорных пластин (используются прокладки, которые применялись в электродвигателе для изоляции обмоток). Шпильки ввинчены в стойки 2 с внутренней резьбой, закреплённые на деревянном основании 1. Поэтому нагрузка от веса трансформатора передаётся на основание 1 только через стойки 2, а не через изоляцию проводов. Это позволяет повысить максимально допустимую рабочую температуру трансформатора без риска деформации изоляции проводов и замыканий.

Рис. 2

В верхней части магнитопровода на двух из четырёх стягивающих пакет шпильках 4 закреплены кронштейны 6 с ручкой 7 из немагнитного материала (например, алюминия). Желательно из такого же материала изготовить и кронштейны 6, и стойки 2, но большой необходимости в этом нет. Чтобы оставить больше места для размещения обмотки, можно использовать только три шпильки, расположив их (в виде сверху) в вершинах равностороннего треугольника, но тогда придётся изменить конструкцию ручки.

В качестве собственно магнитопровода применён статор асинхронного двигателя мощностью 7,5 кВт. Обмотка I состоит из 305 витков алюминиевого провода сечением 4 мм² в тугоплавкой пластмассовой изоляции. Обмотка II намотана двумя сложенными вместе алюминиевыми проводами АПВ-10 сечением 10 мм² каждый. Она содержит 77 витков. Отводы сделаны от 48, 58 и 69-го витков.

Для определения необходимого числа витков на магнитопровод была намотана пробная обмотка и измерена её индуктивность. Затем было рассчитано число витков обмотки I для получения индуктивного сопротивления 220 Ом на частоте 50 Гц. В результате ток холостого хода трансформатора получился около 1 А. Затем, исходя из необходимого коэффициента трансформации, было вычислено число витков обмотки II.

Трансформатор тока T1 выполнен на магнитопроводе от выходного трансформатора кадровой развёртки ТВК-110. Его первичная обмотка — один виток монтажного провода сечением 2,5 мм². Вторичная обмотка содержит 100 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм.

Если в качестве измерительной головки PA1 использовать стрелочный авометр на пределе измерения 0,5 А, то его стрелка будет полностью отклоняться при токе 100 А через обмотку I. Такой запас по току полного отклонения необходим вследствие того, что в процессе сварки измеряемый ток непрерывно и резко изменяется. В результате стрелка прибора с малым током полного отклонения часто бьётся об упоры, что приводит к быстрому выходу измерительного механизма из строя.

Узел измерения тока можно без проблем перенести в цепь обмотки II трансформатора T2. Но большой необходимости в этом нет. Коэффициент трансформации известен, и зная ток в обмотке I, значение сварочного тока всегда можно вычислить.

Резисторы R1-R4 реостата изготовлены из трёх сложенных вместе нихро-мовых проводов от электронагревательной спирали мощностью 2 кВт. Эти резисторы при работе сварочного аппарата могут сильно нагреваться, поэтому они установлены на термостойком основании из огнеупорного облегчённого кирпича с отверстиями, через которые и пропущены нихромовые провода. Чтобы сделать реостат более компактным, можно распилить кирпич на две части и использовать только одну половину.

Вместо реостата можно применить дроссель с несколькими отводами от обмотки. Но масса и габариты дросселя получаются значительно большими, чем у реостата, изготовленного из кирпича и нихромового провода. Целесообразность регулирования сварочного тока дросселем зависит от нескольких обстоятельств. Например, при выполнении большого объёма сварочных работ дроссель позволит уменьшить расход электроэнергии и, следовательно, её стоимость, так как рассеиваемая им активная мощность незначительна.

Если необходимо выполнять сварку переменным током, то сварочную цепь следует включить в разрыв провода в точке A (см. рис. 1). При этом выводы конденсатора C1 должны быть замкнуты перемычкой, способной без заметного нагревания выдержать сварочный ток. В этом случае регулятор тока работает как обычно, но вольтодобавка отсутствует.

Перед выполнением сварочных работ рабочий режим сварочного аппарата рекомендуется устанавливать в следующем порядке. Сначала в зависимости от необходимой мощности сварочной дуги переключателем SA2 установить необходимое выходное напряжение, а движки переменных резисторов R5 и R6 перевести в правое (по схеме) положение. Затем следует поставить в нужное положение переключатель SA1 и, не включая аппарат, соединить перемычкой выводы конденсатора C1. Включив аппарат в сеть, с помощью переменных резисторов R5 и R6 установить ток короткого замыкания на 30…50 % больше необходимого сварочного тока.

Режим короткого замыкания должен быть кратковременным, не более 2…3 с, после чего следует отключить аппарат от сети и удалить перемычку с выводов конденсатора C1. Теперь можно вновь включать аппарат и приступать к выполнению сварки. В дальнейшем переменными резисторами R5 и R6 при необходимости можно подрегулировать ток. Типовые режимы сварки различных деталей приводятся в специальной литературе.

Применённый в описанном сварочном аппарате тринисторный регулятор по стабильности выходного тока аналогичен описанному, например, в [2], но по схеме заметно проще. Это связано с тем, что в нём отсутствует дополнительный выпрямитель для питания цепи управляющего электрода тринистора. Но его можно ввести, построив сварочный аппарат по схеме, изображённой на рис. 3. Дополнительная обмотка III трансформатора T2 должна содержать 10 витков монтажного провода сечением 1,5 мм² (для механической прочности). При этом выпрямленное напряжение на резисторе R5, сглаженное конденсатором C1, будет около 10 В. Ток управляющих электродов тринисторов станет не пульсирующим, а постоянным, зависящим от положения движка переменного резистора R5.

Рис. 3

Литература

1. Степанов Л. «Вольтодобавка» в сварочном аппарате. — Радио, 2004, № 6, с. 40.

2. Жеребцов И. П. Основы электроники. — Л.: Энергоатомиздат, 1985.

Автор: А. Сергеев, г. Сасово Рязанской обл.

Дата публикации: 12.11.2014