Трехфазный регулятор напряжения
Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для регулирования напряжения, подаваемого на первичные обмотки трехфазного силового трансформатора, например, в сварочных полуавтоматах, где требуется регулировка большой мощности в нагрузке. Технический результат- упрощение схемной реализации, достигается тем, что трехфазный регулятор напряжения, включает зажимы для подключения схемы к источнику сетевого напряжения, зажим нулевого проводника, силовые ключи, блок импульсно-фазового управления силовыми ключами посредством формирования прямоугольных импульсов, сдвинутых по фазе на 60 эл. град. относительно фаз сетевого синусоидального напряжения и токоограничивающие резисторы. Согласно полезной модели силовые ключи выполнены на симисторах, в качестве блока импульсно-фазового управления силовыми ключами использован пик-контроллер, вход которого через три двухвходовых логических элемента «и-не» и три токоограничивающих резистора соединен с фазами источника сетевого напряжения, а три выходных вывода пик-контроллера через токоограничивающие резисторы подключены к базам транзисторов, эмиттеры которых подключены к общему проводнику, а коллекторы через токоограничивающие резисторы подключены к управляющим входам трех симисторов, аноды которых подключены последовательно к первичным обмоткам трехфазного силового трансформатора, четвертый вход пик- контроллера подключен к средней точке потенциометра, один вывод которого и пятый вывод пик-контроллера подключены к нулевому проводнику и источнику питания, а другой вывод потенциометра подключен к шестому выводу пик-контроллера и к общему проводнику.
Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для регулирования напряжения, подаваемого на первичные обмотки трехфазного силового трансформатора, например, в сварочных полуавтоматах, где требуется регулировка большой мощности в нагрузке.
Известно устройство для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения, выполненные на встречно-параллельно соединенных тиристорах, где трехфазная нагрузка включена в трехфазную сеть через указанные тиристоры. (Шубенко В.А. и Браславский И.Я. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением. М.: Энергия, 1972, с.22, рис.1-76) /1/. Однако в этом регуляторе напряжения, когда нагрузка имеет переменное активно-индуктивное сопротивление, при отпирании тиристоров регулятора с помощью узких управляющих импульсов в процессе изменения фазового сдвига тока нагрузки относительно напряжения сети необходимо корректировать момент подачи отпирающих импульсов. Осуществить такую коррекцию без значительного усложнения схемы управления невозможно.
Известен трехфазный тиристорный регулятор напряжения, силовая часть которого выполнена на встречно-включенных тиристорах, последовательно с каждым тиристором в каждой фазе и в том же направлении включен разделительный диод, причем общие точки соединения катода тиристора и анода разделительного диода в каждой фазе соединены в звезду через вспомогательные диоды, образующие последовательно анодную и катодную группы, общие точки которых соединены через резистор между собой. (А.св. СССР №1112504, Кл. Н 02 М 5/257, 1984) /2/.
Недостаток известного регулятора напряжения состоит в том, что не обеспечивается работоспособность устройства независимо от порядка чередования фаз на входных выводах. Это объясняется тем, что требуется одновременная подача узких отрицательных импульсов на вход двух тиристоров, включенных в разные фазы. При этом без изменения порядка подачи управляющих импульсов если изменится порядок чередования фаз на входных выводах, тиристоры, на входе которых присутствуют управляющее импульсы, не включаются, так как они находятся под обратным напряжением.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является трехфазный регулятор напряжения (патент RU №2031533 С1 6 МПК Н 02 М 5/257, дата публ. 1995.03.20.) /3/, принимаемый за прототип, который содержит зажимы для подключения схемы к напряжению сети, шесть силовых тиристоров, шесть разделительных диодов, шесть вспомогательных диодов, нагрузку, зажим для подключения к нулю трехфазного напряжения и блок импульсно-фазового управления тиристорными ключами, формирующий одновременно на всех входах узкие управляющие импульсы, сдвинутые один относительно другого на 60 эл. град.
Недостатком прототипа является сложность выполнения схемы из шести тиристоров и шести диодов, что требует использования схемы управления с шестью управляющими сигналами.
Техническим результатом полезной модели является упрощение схемной реализации трехфазного регулятора напряжения.
Указанный технический результат достигается тем, что трехфазный регулятор напряжения, включающий зажимы для подключения схемы к источнику сетевого напряжения, зажим нулевого проводника, силовые ключи, блок импульсно-фазового управления силовыми ключами посредством формирования прямоугольных импульсов, сдвинутых по фазе один относительно другого на 60 эл.
град., и токоограничивающие
резисторы, согласно полезной модели, силовые ключи выполнены на симисторах, в блоке импульсно-фазового управления силовыми ключами использован пик-контроллер, вход которого через три логических элемента «и-не» и три токоограничивающих резистора соединен с фазами источника сетевого напряжения, а три выхода пик-контроллера через токоограничивающие резисторы подключены к базам транзисторов, эмиттеры которых подключены к общему проводнику, а коллекторы через токоограничивающие резисторы подключены к управляющим входам трех симисторов, аноды которых подключены последовательно к первичным обмоткам трехфазного силового трансформатора а катоды соединены с нулевым проводом трехфазной сети, четвертый вывод пик- контроллера подключен к средней точке потенциометра, один вывод которого и пятый вывод пик-контроллера подключены к нулевому проводнику и источнику питания, а другой вывод потенциометра подключен к шестому выводу пик-контроллера и к общему проводнику.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.
1 приведена электрическая схема трехфазного регулятора напряжения, на фиг.2 приведены временные эпюры напряжений для одной фазы, где а-сетевое синусоидальное напряжение, б-импульсы сигналов на выходе логических элементов «и-не», в-импульсы, сформированные пик-контроллером, г-выходные импульсы, поступающие на первичную обмотку силового трансформатора.
Трехфазный регулятор напряжения (фиг.1) содержит зажимы Fl, F2, F3 для подключения схемы к источнику трехфазного сетевого напряжения, три токоограничивающих резистора 1, 2, 3, логические элементы «и-не» 4, 5, пик-контроллер 7, потенциометр 8, токоограничивающие резисторы 9, 10, 11, усилительные транзисторы 12, 13, 14, токоограничивающие резисторы 15, 16, 17, симисторы 18, 19, 20, первичные обмотки 21, 22, 23, источник питания 24 пик-контроллера. К зажимам Fl, F2, F3 трехфазного сетевого напряжения через токоограничивающие резисторы 1, 2, 3 подключены к
логическим элементам «и-не» 4-6, выходы которых соединены со входными выводами пик-контроллера 7, первый, второй и третий выходные выводы которого через токоограничивающие резисторы 9, 10, 11 подключены к базам транзисторов 12, 13, 14, коллекторы которых через токоограничивающие резисторы 15, 16, 17 подключены к управляющим входам симисторов 18, 19, 20, аноды которых соединены последовательно с первичными обмотками 21, 22, 23 трехфазного силового трансформатора.
Катоды симисторов соединены с нулевым проводом трехфазной сети. Эмиттеры транзисторов 12, 13, 14 соединены с общим проводником. Четвертый выход пик-контроллера 7 подключен к средней точке потенциометра 8, один вывод которого соединен с общим проводником, а другой с нулевым проводом. Пятый и шестой выводы пик-контроллера 7 соединены соответственно с общим и нулевым проводником.
Трехфазный регулятор напряжения работает следующим образом. От трехфазной сети через токоограничивающие резисторы 1, 2, 3 синусоидальное напряжение (фиг.2а) поступает на логические элементы «и-не» 4, 5, 6, с выходов которых снимаются прямоугольные импульсы той же частоты (фиг.26), поступающие на три входа пик-контроллера 7, типа PIC-16F-873, в котором по заданной программе формируются прямоугольные импульсы (фиг.2в), передний фронт которых сдвинут относительно фронтов поступающих импульсов на время т, которое вычисляется пик-контроллером 7 в зависимости от величины напряжения, задаваемого потенциометром 8, а положение заднего фронта импульса совпадает с задним фронтом прямоугольного импульса, подаваемого от логических элементов 4, 5, 6.
Импульсные сигналы снимаются с выходных выводов I, II, III пик-контроллера 7 через токоограничивающие резисторы 9, 10, 11 и поступают на базы транзисторов 12, 13, 14, усиливающих ток от пик-контроллера 7 через токоограничивающие резисторы 15, 16, 17 до уровня, необходимого для включения симисторов 18, 19, 20, которые включаются передним фронтом сформированных сигналов (фиг.2 в) в момент времени и
формируется двуполярный сигнал в форме части синусоиды (фиг.2 г, заштрихованная часть), который трансформируется с возможностью регулирования мощности в первичные обмотки 21, 22, 23 трехфазного силового трансформатора. Трехфазный регулятор напряжения использован в модернизированном варианте сварочного полуавтомата «Питон» для дуговой сварки тонколистового металла в среде защитных газов.
Источники информации:
1.Шубенко В.А. и Браславский И.Я. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением. М.: Энергия, 1972, с.22, рис.1-76
2. А.св. СССР №1112504, Кл. Н 02 М 5/257, 1984.
3. патент КЦ№2031533 С1 6 МПК Н 02 М 5/257, дата публ. 1995.03.20. прототип.
Трехфазный регулятор напряжения, включающий зажимы для подключения схемы к источнику сетевого напряжения, зажим нулевого проводника, силовые ключи, блок импульсно-фазового управления силовыми ключами посредством формирования прямоугольных импульсов, сдвинутых по фазе один относительно другого на 60 эл.град., и токоограничивающие резисторы, отличающийся тем, что силовые ключи выполнены на симисторах, в качестве блока импульсно-фазового управления силовыми ключами использован пик-контроллер, вход которого через три двухвходовых логических элемента «и-не» и три токоограничивающих резистора соединен с фазами источника сетевого напряжения, а три выходных вывода пик-контроллера через токоограничивающие резисторы подключены к базам транзисторов, эмиттеры которых подключены к общему проводнику, а коллекторы через токоограничивающие резисторы подключены к управляющим входам трех симисторов, аноды которых подключены последовательно к первичным обмоткам трехфазного силового трансформатора, четвертый вход пик- контроллера подключен к средней точке потенциометра, один вывод которого и пятый вывод пик-контроллера подключены к нулевому проводнику и источнику питания, а другой вывод потенциометра подключен к шестому выводу пик-контроллера и к общему проводнику.
5. Электронный регулятор тока для сварочного трансформатора.
Важной
особенностью конструкции любого
сварочного аппарата является возможность
регулировки рабочего тока. известны
такие способы регулировки тока в
сварочных трансформаторах: шунтирование
с помощью дросселей всевозможных типов,
изменение магнитного потока за счет
подвижности обмоток или магнитного
шунтирования, применение магазинов
активных балластных сопротивлений и
реостатов. Все эти способы имеют как
свои преимущества, так и недостатки.
Например, недостатком последнего
способа, является сложность конструкции,
громоздкость сопротивлений, их сильный
нагрев при работе, неудобство при
переключении. Наиболее оптимальным
является способ ступенчатой регулировки
тока, с помощью изменения количества
витков, например, подключаясь к отводам,
сделанным при намотке вторичной обмотки
трансформатора. Однако, этот способ не
позволяет производить регулировку тока
в широких пределах, поэтому им обычно
пользуются для подстройки тока.
Если сравнить токи в первичной и вторичной обмотках, то оказывается, что в цепи первичной обмотки сила тока в пять раз меньше, чем во вторичной обмотке. Это наталкивает на мысль поместить регулятор сварочного тока в первичную обмотку трансформатора, применив для этой цели тиристоры. На рис. 20 приведена схема регулятора сварочного тока на тиристорах. При предельной простоте и доступности элементной базы этот регулятор прост в управлении и не требует настройки.
Рис. 20. Принципиальная схема регулятора тока сварочного трансформатора: VT1, VT2 -П416 VS1, VS2 — Е122-25-3 С1, С2 — 0,1 мкФ 400 В R1, R2 — 200 R3, R4 — 220 R7 — 68 кОм |
Регулирование
мощности происходит при периодическом
отключении на фиксированный промежуток
времени первичной обмотки сварочного
трансформатора на каждом полупериоде
тока.
Среднее значение тока при этом
уменьшается. Основные элементы регулятора
(тиристоры) включены встречно и параллельно
друг другу. Они поочередно открываются
импульсами тока, формируемыми транзисторами
VT1, VT2. При включении регулятора в сеть
оба тиристора закрыты, конденсаторы С1
и С2 начинают заряжаться через переменный
резистор R7. Как только напряжение на
одном из конденсаторов достигает
напряжения лавинного пробоя транзистора,
последний открывается, и через него
течет ток разряда соединенного с ним
конденсатора. Вслед за транзистором
открывается и соответствующий тиристор,
который подключает нагрузку к сети.
Изменением сопротивления резистора R7
можно регулировать момент включения
тиристоров от начала до конца полупериода,
что в свою очередь приводит к изменению
общего тока в первичной обмотке сварочного
трансформатора Т1. Для увеличения или
уменьшения диапазона регулировки можно
изменить сопротивление переменного
резистора R7 в большую или меньшую сторону
соответственно. Транзисторы VT1, VT2,
работающие в лавинном режиме, и резисторы
R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно
заменить динисторами (рис.
Рис. 21 Принципиальная схема замены транзистора с резистором на динистор, в схеме регулятора тока сварочного трансформатора.
Аноды
динисторов следует соединить с крайними
выводами резистора R7, а катоды подключить
к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать
на динисторах, то лучше использовать
приборы типа КН102А. В качестве VT1, VT2
хорошо зарекомендовали себя транзисторы
старого образца типа П416, ГТ308, однако
эти транзисторы, при желании, можно
заменить современными маломощными
высокочастотными транзисторами, имеющими
близкие параметры. Переменный резистор
типа СП-2, а постоянные резисторы типа
МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или К73-17 на
рабочее напряжение не менее 400 В. Все
детали устройства с помощью навесного
монтажа собираются на текстолитовой
пластине толщиной 1…1,5 мм. Устройство
имеет гальваническую связь с сетью,
поэтому все элементы, включая теплоотводы
тиристоров, должны быть изолированы от
корпуса.
Также по этой теме можно посмотреть:
http://valvolodin.narod.ru/index.html — много ГОСТов, схем как самодельных аппаратов, так и заводских
http://www.y-u-r.narod.ru/Svark/svark.htm тоже
сайт энтузиаста сварки, уже упоминался
в начале статьи сайт учителя С.
М.
Гурова,
где он предлагает описание сварочного
аппарата из статора электродвигателя
собственной конструкции;
По этой ссылке можно скачать интересную книгу «Сварочный аппарат своими руками» автора Д.И. Зубаль
При написании статьи использовалась часть материалов из книги Пестрикова В. М. «Домашний электрик и не только…»
Страница 1, 2,
На главную Карта сайта Список статей
Как сделать простой регулятор тока для сварочного трансформатора
Важной конструктивной особенностью любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. В промышленных аппаратах применяют разные способы регулирования тока: шунтирование дросселями различного типа, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитное шунтирование, с помощью активных балластных сопротивлений и реостатов.
Самый оптимальный вариант — еще при намотке вторичной обмотки сделать ее с отводами и переключением числа витков изменить ток. Однако этим методом можно регулировать ток, но не регулировать его в широком диапазоне. Кроме того, регулирование тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связано с определенными проблемами.
Итак, через устройство управления проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости, а подобрать для вторичной цепи такие мощные штатные выключатели, которые бы выдерживали токи до 200 А, практически невозможно. Другое дело цепь первичной обмотки , где токи в пять раз меньше.
После долгих поисков методом проб и ошибок было найдено оптимальное решение проблемы — всем известный тиристорный регулятор, схема которого представлена на рис. 1.
При предельной простоте и доступности элементной базы , прост в управлении, не требует настроек, отлично зарекомендовал себя в работе — работает как «часы».
Регулирование мощности происходит при периодическом отключении первичной обмотки сварочного трансформатора на фиксированный период времени в каждом полупериоде тока. Среднее значение тока уменьшается.
Основные элементы регулятора (тиристоры) включены и параллельны друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2. При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него протекает разрядный ток подключенного к нему конденсатора.
Вслед за транзистором открывается соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети. После начала следующего знака переменного тока полупериода переменного тока тиристор закрывается и начинается новый цикл заряда конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй транзистор, а второй тиристор снова подключает нагрузку к сети.
Изменяя сопротивление переменного резистора R7, можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению полного тока в первичке обмотка сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 соответственно в большую или меньшую сторону.
Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами. Аноды динисторов следует подключить к крайним выводам резистора R7, а катоды к резисторам R3 и R4. Если регулятор собран на динисторах, то лучше использовать устройства типа КН102А.
В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого типа типа П416, ГТ308. Вполне реально заменить их более современными маломощными высокочастотными, имеющими аналогичные параметры.
Резистор переменный типа СП-2, остальные типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или МБТ на рабочее напряжение не ниже 400 В.
Правильно собранный регулятор не требует наладки. Нужно просто убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме (или в стабильном включении динисторов).
Внимание! Устройство имеет гальваническую связь с сетью. Все элементы, включая радиаторы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.
Смотрите также по теме: Тиристорные регуляторы мощности и Самодельные аппараты точечной сварки для домашней мастерской
WTC — Процесс контактной точечной сварки
| |
| Главная Продукция компании & Решения Сервис & Поддержка Учебный центр Новости Юридическая информация Свяжитесь с нами Логин | |||||||||||||||
| |||||||||||||||
.  |
Сила
частота на первичной обмотке трансформатора 50/60
Гц при номинальном первичном напряжении 220В, 380В,
480В или 600В. Мощность трансформатора
контролируется инверсно-параллельными тиристорами в сварочном
контроль. Вторичное напряжение варьируется от 3 вольт
до 30 вольт в зависимости от соотношения витков
между первичной и вторичной обмотками. Там
на вторичной обмотке подключены диодные блоки
трансформатор. Трансформатор выше представляет собой
Полноволновой мост с центральным отводом. Поскольку ток на
вторичное не чередуется между положительным и
отрицательные импульсы, индуктивный импеданс становится
незначительный.
При определении размера трансформатора
необходимо для конкретной сварочной задачи, один первый
определяет требуемый выходной ток для сварки,
затем определяет напряжение, необходимое для нажатия
ток через сопротивление инструментов и
заготовки. Только сопротивление инструмента и заготовок должно
учитывать при определении требуемого напряжения
так как индуктивный импеданс поддерживается только
во время первого цикла или около того.
На графике показаны два цикла времени
период. Обратите внимание, что между импульсами одинаковой полярности
что есть время, когда ток равен нулю. Это
иногда называют периодом «межциклового охлаждения».
Поскольку импульсы постоянного сварочного тока остаются одинаковыми
полярность, индукция снижена, следовательно, эта мощность
передача используется для очень больших контурных сварочных систем.