|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Spawarka z podbiciem napięcia i płynną regulacją prądu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Podręcznik elektryka Czytelnikom proponuje się opis spawarki, która jest łatwa w produkcji i niezawodna w działaniu. Pozwala spawać zarówno prądem stałym, jak i przemiennym, aw obu przypadkach istnieje możliwość nie tylko stopniowania, ale także płynnej regulacji. Aby ułatwić zapłon łuku, zapewnione jest zwiększenie napięcia. Obecnie na rynku dostępnych jest wiele rodzajów spawarek. Spawarki przenośne (tzw. falowniki) działają wyłącznie na prąd stały. Ich tanie modele, przeznaczone do użytku nieprofesjonalnego, mają stosunkowo małą moc i nie są wystarczająco niezawodne. Spawarki na transformatorach niskiej częstotliwości dużej mocy są produkowane głównie do użytku przemysłowego. Mają z reguły dużą moc, znaczną wagę i wymiary oraz są stosunkowo drogie. Ponadto dopuszczają możliwość długiej ciągłej pracy. Prąd spawania w takich urządzeniach regulowany jest płynnie lub skokowo poprzez zmianę indukcyjności dodatkowego dławika lub indukcyjności rozproszenia samego transformatora spawalniczego. Duża masa i wysoka cena sprawiają, że zakup takiego urządzenia do użytku osobistego (nieprofesjonalnego) jest niepraktyczny. W sprzedaży są również tanie spawarki małej mocy na transformatorach niskiej częstotliwości. Ale w tworzeniu pożądanych charakterystyk obciążenia bierze w nich udział aktywny opór uzwojeń. Dlatego takie spawarki bardzo się nagrzewają podczas pracy. Wiele osób samodzielnie wykonuje transformatory spawalnicze. Wszystko, czego potrzeba do tego, to odpowiedni obwód magnetyczny i drut uzwojenia. Ale aby wykonać wysokiej jakości spawanie, domowe urządzenie musi zapewniać możliwość wyboru rodzaju prądu (stałego lub przemiennego) i regulacji prądu spawania. Ponadto, aby ułatwić zajarzenie łuku przy niskim napięciu, pożądane jest zwiększenie napięcia w urządzeniu. Poniżej opisano prostą i niezawodną spawarkę z transformatorem opartą na stojanie asynchronicznego trójfazowego silnika elektrycznego i zapewniającą spełnienie powyższych wymagań. Posiada szereg istotnych cech, które znacznie poprawiają jego działanie i zmniejszają złożoność produkcji w porównaniu z wcześniej opisywanymi w literaturze amatorskiej i Internecie. Schemat aparatu pokazano na ryc. 1. Napięcie sieciowe poprzez reostat schodkowy, składający się z rezystorów drutowych R1-R4 i przełącznika SA1, jest doprowadzane do uzwojenia I transformatora spawalniczego T2. Węzeł składający się z przekładnika prądowego T1, prostownika na diodach VD1, VD2 oraz głowicy pomiarowej PA1 mierzy prąd pobierany z sieci. Napięcie z uzwojenia II transformatora T2 przez przełącznik SA2 i prostownik pełnookresowy na diodach vD5, VD7 i trinistorach VS1, VS2 jest podawane do obwodu spawalniczego.
Prostownik jest połączony z regulatorem prądu spawania. Przy skrajnie prawym położeniu suwaków rezystorów zmiennych R5 i R6 zgodnie ze schematem, trinistory VS1 i VS2 otwierają się przy chwilowej wartości napięcia nieco różnej od zera na uzwojeniu II transformatora T2. W tym przypadku kąt odcięcia prądu jest bliski 180 stopni. a prąd spawania jest maksymalny. Podczas przesuwania suwaków tych rezystorów w lewo napięcie otwarcia trinistorów VS1 i VS2 wzrasta, a kąt odcięcia prądu zmniejsza się do 90 stopni. W rezultacie prąd spawania zmniejsza się około dwukrotnie w porównaniu z maksymalnym. Przy dalszym wzroście rezystancji rezystorów sterujących trinistory prostownika przestają się otwierać, więc napięcie i prąd wyjściowy stają się równe zeru. Tranzystor VT1 służy jako wzmacniacz prądu sterującego. Można go wyłączyć z obwodu, ale wtedy rezystancja rezystorów R5 i R6 będzie musiała zostać zmniejszona około 30 razy. Jednocześnie kilka watów mocy zostanie rozproszonych na rezystorach R5 i R6 w niektórych trybach. Trudno jest znaleźć rezystory zmienne o wystarczająco dużej dopuszczalnej mocy rozpraszania, dlatego zdecydowano się na zastosowanie rezystorów o wysokiej rezystancji z tranzystorowym wzmacniaczem prądu w regulatorze. Dwa zmienne rezystory połączone szeregowo umożliwiły płynną regulację prądu w szerokim zakresie jego zmiany. W niektórych spawarkach stosuje się trinistorowe regulatory prądu, które zapewniają płynną zmianę kąta odcięcia w zakresie od 0 do 180 stopni, co odpowiada zmianie prądu od zera do maksimum. Trinistory w takich regulatorach są z reguły kontrolowane za pomocą krótkich impulsów. Ale te regulatory są bardziej skomplikowane i nie działają wystarczająco stabilnie dla obciążenia o niskiej rezystancji różnicowej (łuk spawalniczy lub ładujący się akumulator). Niestabilność objawia się tym, że przy stałej pozycji pokrętła regulatora prąd wyjściowy zmienia się losowo względem zadanej wartości średniej. Regulatory, w których SCR są sterowane prądem stałym, pracują stabilniej w tych warunkach. Ponadto regulator prądu spawania musi regulować prąd spawania, ale nie amplitudę napięcia wyjściowego spawarki. A kiedy zmienisz kąt odcięcia z 90 na 0 stopni. zmniejsza się amplituda impulsów napięcia na wyjściu prostownika, co jest niepożądane, ponieważ pogarszają się warunki zapłonu łuku. Aby rozszerzyć granice regulacji prądu bez komplikowania regulatora trinistora, urządzenie ma potężny reostat schodkowy na rezystorach R1-R4. Takie reostaty są często zawarte w obwodzie uzwojenia wtórnego transformatora spawalniczego. Ale umieszczenie go szeregowo z pierwotnym zapewnia kilka korzyści. W szczególności transformator w tym przypadku pracuje przy niższym napięciu, więc mniej się nagrzewa. Ponadto w tym przypadku łatwiej jest wybrać drut o wysokiej rezystancji do produkcji rezystorów reostatu, a jako przełącznik SA1 można użyć typowego przełącznika pakietowego dla prądu do 30 A. Obwód doładowania napięcia to prostownik półfalowy na diodzie VD3, szeregowo z którym połączona jest żarówka EL1 jako ogranicznik prądu. W stanie spoczynku (gdy łuk spawalniczy nie świeci) kondensator C1 jest ładowany przez diodę VD3 do napięcia około 76 V w dowolnej pozycji przełącznika SA2. Ponieważ rezystancja zimnego żarnika lampy jest minimalna, kondensator C1 ładuje się szybko. Po zapaleniu łuku napięcie na kondensatorze C1 zmniejsza się. W tym trybie prąd płynący przez diodę VD3 jest ograniczony rezystancją lampy EL1, która wzrasta wraz z nagrzewaniem się żarnika, dzięki czemu prąd pozostaje w dopuszczalnym dla diody zakresie i tylko nieznacznie zwiększa prąd spawania. Wzmacniacz to bardzo przydatne urządzenie. W przypadku jego braku i niskiego napięcia jałowego na wyjściu spawarki, łuk zapala się z trudem, co zmniejsza wydajność spawacza i bardzo go męczy. Zwiększenie napięcia obwodu otwartego bez zastosowania podbicia napięcia radykalnie zmniejsza wydajność spawarki i zwiększa obciążenie sieci elektrycznej. Jednak w wielu przypadkach jednostki zwiększające napięcie są zbyt skomplikowane, aw niektórych przypadkach niewystarczająco skuteczne. Na przykład w [1] ten węzeł jest tak zaprojektowany, że podczas jarzenia się łuku przez obwód podwyższający napięcie może płynąć dość duży prąd, ograniczony jedynie rezystancją czynną cewki indukcyjnej. Aby utrzymać ten prąd w dopuszczalnych granicach, napięcie doładowania jest wybrane jako małe (10...12 V), co zmniejsza jego wydajność. Pożądane jest, aby zwiększenie napięcia zwiększyło napięcie obwodu otwartego do 80 ... 90 V. Dodatkowo w urządzeniu opisanym w [1] prąd wyjściowy w momencie zajarzenia łuku jest ograniczony rezystancją indukcyjną cewki indukcyjnej, co dodatkowo komplikuje jej powstawanie. Praktyka pokazuje, że łuk najlepiej zapala się, gdy kondensator jest zainstalowany na wyjściu prostownika spawalniczego. Wynik jest nieco gorszy, gdy prostownik nie ma w ogóle filtra wygładzającego. Ale najtwardszy łuk jest zajarzony, jeśli filtr wygładzający składa się tylko z dławika lub kończy się dławikiem. Pojemność kondensatora C1 musi być taka, aby zapewnić szybkie przejście wyładowania iskrowego w łuk o małej mocy. Praktyka pokazuje, że wystarczy do tego pojemność 3000 mikrofaradów. Taki kondensator nie może wygładzić zmiennej składowej prądu spawania i nie ma takiej potrzeby. Gdy łuk spawalniczy pali się, napięcie na kondensatorze C1 pulsuje od zera do wartości szczytowej. Dlatego kondensator C1 musi wytrzymać tętnienia napięcia o tej amplitudzie. W takim przypadku należy pamiętać, że dopuszczalna amplituda tętnień napięcia na kondensatorach tlenkowych zwykle nie przekracza 10 ... 20% ich znamionowego napięcia roboczego. Kwestia, który filtr wygładzający lepiej zastosować w prostowniku spawarki, jest dyskusyjna. Wielu autorów artykułów publikowanych w czasopismach, a zwłaszcza w Internecie uważa, że lepiej zastosować dławik w filtrze prostowniczym spawarki. Na przykład istnieje opinia, że jego obecność zapobiega przyklejaniu się elektrody do spawanego przedmiotu. Ale powodem przyklejania jest zwykle niewystarczająca moc źródła prądu spawania (lub niemożność spawania). Jednocześnie łuk o małej mocy topi nieco elektrodę i część, a aby wytworzyć potężny łuk, źródło nie ma wystarczającej mocy. W rezultacie, jeśli elektroda przypadkowo dotknie spawanego przedmiotu, stopiony metal elektrody krystalizuje w kontakcie z zimniejszym przedmiotem obrabianym i elektroda jest przyspawana do przedmiotu obrabianego. Przepustnica również nie może ułatwić zajarzenia łuku, ponieważ w stanie jałowym nie magazynuje energii w sobie. W momencie, gdy elektroda dotyka części, prąd zaczyna rosnąć od zera, induktor zaczyna magazynować energię. W tym czasie energia źródła nie jest wykorzystywana do wytworzenia wyładowania łukowego, ale jest gromadzona w polu magnetycznym cewki indukcyjnej. W opisach spawarek, których transformatory są wykonane na bazie asynchronicznych silników elektrycznych, zwykle zaleca się usunięcie pasków osłonowych znajdujących się na zewnątrz pakietu płyt stojana oraz występów po wewnętrznej stronie tych płyt. Jednocześnie gotowy transformator jest montowany w korpusie spawarki podobnie jak transformatory małej mocy z toroidalnymi obwodami magnetycznymi. Ale transformator spawalniczy ma dużą masę, a podczas pracy może się bardzo nagrzewać. Ciężar transformatora z takim mocowaniem wywiera nacisk na izolację przewodów uzwojenia, co może prowadzić do uszkodzeń i zwarć międzyzwojowych. Ten problem jest szczególnie wyraźny, gdy izolacja przewodów nie jest wystarczająco odporna na ciepło. Usuwanie listew osłonowych i występów płyt stojana jest bardzo pracochłonną i nie tylko bezużyteczną, ale wręcz szkodliwą operacją. Uważa się jednak, że paski osłony powinny zostać usunięte, aby nie powodowały zwarcia płyt stojana. Usuwanie wypukłości nie jest w ogóle uzasadnione. Być może robią to, aby zwiększyć powierzchnię okna obwodu magnetycznego lub nieco zmniejszyć zużycie drutu. Ale faktem jest, że rozmiar okna obwodu magnetycznego jest z reguły wystarczający, a oszczędności drutu są bardzo małe. Występy płytek i bandaża są zwykle usuwane za pomocą dłuta i młotka. Po takim usunięciu między płytkami tworzy się wiele punktów styku elektrycznego, które mogą tworzyć ścieżki dla prądów wirowych w obwodzie magnetycznym. Strumień magnetyczny w pierścieniowej części obwodu magnetycznego silnika elektrycznego i transformatora przepływa równolegle do pasów osłonowych, nie przecinając ich i nie może w nich wytwarzać prądów wirowych. Jedyna różnica polega na tym, że w stojanie silnika przepływ jest podzielony na dwie połowy, płynąc w diametralnie przeciwległych odcinkach pierścieniowego obwodu magnetycznego w jednym kierunku, aw transformatorze pojedynczy przepływ przepływa przez pierścień. Dlatego efektywny przekrój tego samego obwodu magnetycznego w transformatorze okazuje się około dwa razy mniejszy niż w silniku, a średnia długość linii elektroenergetycznej jest większa. W rezultacie wymagana liczba zwojów uzwojenia transformatora jest większa niż uzwojenia silnika dla tego samego napięcia. Lepiej to ustalić eksperymentalnie. Projekt obwodu magnetycznego transformatora proponowanej spawarki pokazano na ryc. 2. Paski opasek i występy płyt stojana pozostawiamy na miejscu. Aby zwoje uzwojeń nie wpadły między występy płyt stojana, dwie pierścieniowe płyty 5 są przymocowane do końców ich opakowania 3. Pomiędzy występami płyt stojana znajdują się cztery kołki 4 odizolowane od płyt stojana (zastosowano uszczelki, które zastosowano w silniku elektrycznym do odizolowania uzwojeń). Kołki są wkręcane w słupki 2 z gwintem wewnętrznym, zamocowane na drewnianej podstawie 1. Dlatego obciążenie z ciężaru transformatora jest przenoszone na podstawę 1 tylko przez słupki 2, a nie przez izolację przewodów. Pozwala to na zwiększenie maksymalnej dopuszczalnej temperatury pracy transformatora bez ryzyka deformacji izolacji przewodów i zwarć.
W górnej części obwodu magnetycznego na dwóch z czterech kołków 4 napinających opakowanie zamocowane są wsporniki 6 z uchwytem 7 wykonanym z materiału niemagnetycznego (na przykład aluminium). Pożądane jest, aby zarówno wsporniki 6, jak i stojaki 2 były wykonane z tego samego materiału, ale nie ma takiej potrzeby. Aby zostawić więcej miejsca na nawinięcie, można użyć tylko trzech kołków, umieszczając je (w widoku z góry) na wierzchołkach trójkąta równobocznego, ale wtedy trzeba zmienić konstrukcję uchwytu. Jako rzeczywisty obwód magnetyczny zastosowano stojan silnika asynchronicznego o mocy 7,5 kW. Uzwojenie I składa się z 305 zwojów drutu aluminiowego o przekroju 4 mm2 w ogniotrwałej izolacji z tworzywa sztucznego. Uzwojenie II nawinięte jest dwoma złożonymi ze sobą drutami aluminiowymi APV-10 o przekroju 10 mm2 każdy. Zawiera 77 tur. Krany są wykonane z 48, 58 i 69 zwojów. Aby określić wymaganą liczbę zwojów, na obwodzie magnetycznym nawinięto uzwojenie testowe i zmierzono jego indukcyjność. Następnie obliczono liczbę zwojów uzwojenia I, aby uzyskać reaktancję indukcyjną 220 omów przy częstotliwości 50 Hz. W rezultacie prąd jałowy transformatora okazał się około 1 A. Następnie na podstawie wymaganej przekładni transformatora obliczono liczbę zwojów uzwojenia II. Przekładnik prądowy T1 jest wykonany na obwodzie magnetycznym z transformatora wyjściowego o skanowaniu pionowym TVK-110. Jego uzwojenie pierwotne to jeden zwój drutu montażowego o przekroju 2,5 mm2. Uzwojenie wtórne zawiera 100 zwojów drutu PEV-2 o średnicy 0,5 mm. Jeśli avometr wskaźnikowy z limitem pomiaru 1 A zostanie użyty jako głowica pomiarowa PA0,5, wówczas jego wskaźnik całkowicie odchyli się przy prądzie 100 A przez uzwojenie I. zmiany. W rezultacie wskazówka urządzenia o niskim całkowitym prądzie odchylającym często uderza o ograniczniki, co prowadzi do szybkiej awarii mechanizmu pomiarowego. Jednostkę pomiaru prądu można łatwo przenieść na obwód uzwojenia II transformatora T2. Ale nie ma do tego wielkiej potrzeby. Przekładnia jest znana, a znając prąd w uzwojeniu I zawsze można obliczyć wartość prądu spawania. Rezystory R1-R4 opornika wykonane są z trzech drutów nichromowych połączonych ze sobą z elektrycznej cewki grzejnej o mocy 2 kW. Rezystory te mogą się bardzo nagrzewać podczas pracy spawarki, dlatego są instalowane na żaroodpornej podstawie wykonanej z ogniotrwałych lekkich cegieł z otworami, przez które przepuszczane są druty nichromowe. Aby reostat był bardziej zwarty, możesz pokroić cegłę na dwie części i użyć tylko połowy. Zamiast reostatu można użyć dławika z kilkoma uderzeniami z uzwojenia. Ale masa i wymiary cewki indukcyjnej są znacznie większe niż reostatu wykonanego z cegły i drutu nichromowego. Celowość regulacji prądu spawania za pomocą dławika zależy od kilku okoliczności. Na przykład podczas wykonywania dużej ilości prac spawalniczych dławik zmniejszy zużycie energii elektrycznej, a co za tym idzie, jej koszt, ponieważ rozpraszana przez nią moc czynna jest znikoma. Jeżeli konieczne jest spawanie prądem przemiennym, obwód spawalniczy powinien być objęty przerwą drutu w punkcie A (patrz rys. 1). W takim przypadku zaciski kondensatora C1 muszą być zamknięte zworką zdolną wytrzymać prąd spawania bez zauważalnego nagrzewania. W tym przypadku regulator prądu działa jak zwykle, ale nie ma podwyższenia napięcia. Przed przystąpieniem do prac spawalniczych zaleca się ustawienie trybu pracy spawarki w następującej kolejności. Najpierw w zależności od wymaganej mocy łuku spawalniczego należy przełączyć SA2 na żądane napięcie wyjściowe i przesunąć suwaki rezystorów nastawnych R5 i R6 w prawą (zgodnie ze schematem) pozycję. Następnie należy ustawić przełącznik SA1 w żądanej pozycji i bez włączania urządzenia połączyć zaciski kondensatora C1 zworką. Po podłączeniu urządzenia do sieci za pomocą rezystorów zmiennych R5 i R6 ustaw prąd zwarciowy na 30 ... 50% większy niż wymagany prąd spawania. Tryb zwarcia powinien być krótkotrwały, nie dłuższy niż 2 ... 3 s, po czym należy odłączyć urządzenie od sieci i zdjąć zworkę z zacisków kondensatora C1. Teraz możesz ponownie włączyć urządzenie i rozpocząć spawanie. W przyszłości rezystory zmienne R5 i R6, w razie potrzeby, można regulować prąd. Typowe tryby spawania dla różnych części podano w specjalnej literaturze. Zastosowany w opisywanej spawarce sterownik trinistorowy jest podobny pod względem stabilności prądu wyjściowego do opisanego np. w [2], ale układ jest znacznie prostszy. Wynika to z faktu, że nie posiada on dodatkowego prostownika do zasilania obwodu elektrody sterującej trinistora. Ale można to wprowadzić, budując spawarkę zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 3. Dodatkowe uzwojenie III transformatora T2 musi zawierać 10 zwojów drutu montażowego o przekroju 1,5 mm2 (dla wytrzymałości mechanicznej). W tym przypadku wyprostowane napięcie na rezystorze R5, wygładzone przez kondensator C1, wyniesie około 10 V. Prąd elektrod sterujących trinistorów nie stanie się pulsujący, ale stały, w zależności od położenia rezystora zmiennego R5 silnik.
literatura
Autor: A. Siergiejew
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Nanomagnesy oczyszczają krew ▪ Nowa seria rezonatorów kwarcowych ▪ Ciecz, która krzepnie po podgrzaniu ▪ Steki sztuczne, podobne do prawdziwych
▪ część serwisu Transfer danych. Wybór artykułu ▪ artykuł Zwykła historia. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Trzytorowe sanki. Transport osobisty ▪ artykuł Farbowanie jedwabiu. Proste przepisy i porady ▪ artykuł Przysłowia i powiedzenia Lezgina. Duży wybór
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony