|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Elektroniczny regulator prądu spawania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / sprzęt spawalniczy Autor proponowanego artykułu dzieli się swoim doświadczeniem w tworzeniu elektronicznego regulatora prądu spawania (ERST) do wielostanowiskowego spawania elektrycznego. Firmy specjalizujące się w dziedzinie sprzętu spawalniczego produkują dziś kilka modeli ERST. Ale ich koszt jest taki, że czasami stawia pod znakiem zapytania ekonomiczną efektywność wykorzystania tych urządzeń. Na przykład ERST Multi-Weld 350 firmy Lincoln Electric kosztuje ponad 3000 USD. Proponowane urządzenie jest znacznie tańsze od analogów, a ze względu na blisko 100% sprawność, nawet przy pracy jednozmianowej, zwróci się w ciągu roku jedynie dzięki oszczędności energii. Przewidziana w nim możliwość doboru optymalnej charakterystyki obciążenia do wykonywanej pracy zapewnia najlepszą jakość spoiny, praktycznie eliminuje odpryski metalu. Dzięki transformatorowi obniżającemu napięcie i prostownikowi o odpowiedniej mocy ERST może stać się również podstawą spawarki do domowego warsztatu. W tych przedsiębiorstwach przemysłowych, w których spawanie elektryczne zajmuje jedno z głównych miejsc w cyklu technologicznym (na przykład w zakładach stoczniowych i remontowych), tradycyjnie stosuje się spawanie wielostanowiskowe. Kilka stanowisk spawalniczych (słupków) zasilanych jest z jednego potężnego źródła prądu stałego lub przemiennego o napięciu 50... charakterystyki obciążenia i regulacji prądu spawania. Zaletami takiej organizacji prac spawalniczych są prostota, bezpieczeństwo oraz oszczędność miejsca i sprzętu produkcyjnego. Niestety ogólna sprawność układu nie przekracza 80...30%, ponieważ reostaty rozpraszają znaczną część energii w postaci ciepła. Osiągnięcia współczesnej elektroniki umożliwiają wyprodukowanie ERST - funkcjonalnego odpowiednika opornika balastowego o poprawionych parametrach i sprawności bliskiej 100%, co nie tylko oszczędza energię, ale także pozwala na podłączenie znacznie większej liczby stanowisk spawalniczych do jednego źródła zasilania źródła bez przekraczania jego nośności. Konwencjonalny transformator spawalniczy jest przeznaczony tylko do niektórych rodzajów spawania (ręczne, półautomatyczne, automatyczne, elektrodą topliwą, elektrodą nietopliwą). Do niedawna stworzenie uniwersalnego źródła utrudniał fakt, że o jego charakterystyce zewnętrznej decydowała głównie konstrukcja transformatora. Aby uzyskać sztywną charakterystykę obciążenia, uzwojenia transformatora są cylindryczne, a opadające to dysk. Pewną elastyczność można było osiągnąć stosując wzmacniacze magnetyczne i transformatory o specjalnej konstrukcji (z bocznikiem magnetycznym), ale musiało to być okupione znacznym zwiększeniem masy i gabarytów źródeł. W elektronicznym źródle spawalniczym charakterystyka obciążenia dowolnego wymaganego typu jest tworzona nie parametrycznie, ale dzięki sprzężeniu zwrotnemu napięcia i prądu obciążenia. Sprawność proponowanego ERST wynosi co najmniej 92%. Pracuje przy napięciu źródła pierwotnego 50...80 V i umożliwia spawanie ciągłe prądem 10...315 A. Dopuszczalny jest krótkotrwały wzrost prądu spawania do 350 A. Operacyjna regulacja nachylenia zapewniona jest charakterystyka obciążenia od stromo opadającego do twardego. To sprawia, że ERST nadaje się zarówno do spawania ręcznego, jak i półautomatycznego. Urządzenie wyposażone jest w zabezpieczenia przed błędną polaryzacją napięcia zasilającego, jego nadmiernym wzrostem i spadkiem, przetężeniem i przegrzaniem, co gwarantuje niezawodną pracę w warunkach produkcyjnych. Działanie ERST polega na przetwarzaniu stałego napięcia wejściowego na impuls o regulowanym współczynniku wypełnienia za pomocą przerywacza półprzewodnikowego, a następnie filtrowaniu - doborze składowej stałej impulsów. Ze względu na to, że tranzystory polowe przerywacza mają bardzo małą rezystancję w stanie otwartym i bardzo dużą rezystancję w stanie zamkniętym, moc wydzielana przez nie jest stosunkowo niewielka. Schemat ERST pokazano na ryc. 1. Zacisk X1 jest podłączony do plusa głównego źródła. Jego minus i zacisk HZ są połączone ze spawaną częścią, która pełni rolę wspólnego drutu. Uchwyt elektrody spawalniczej jest podłączony do zacisku X2.
Kondensatory C1, C2 i C3-C22 eliminują wpływ impedancji wyjściowej źródła oraz indukcyjności przewodów łączących na pracę ERST. Natychmiast po przyłożeniu napięcia do ERST kondensatory te zaczynają się ładować przez rezystor ograniczający R2 i diodę umieszczoną w jednostce sterującej napięciem ładowania i zasilania (A2). Gdy kondensatory są w pełni naładowane i pod warunkiem, że napięcie między zaciskami X1 i XZ jest normalne (50 ... 80 V), dioda HL1 „Ready” zapala się, a wewnątrz bloku A2 przekaźnik zostaje aktywowany, zamykając styki które dostarczają napięcie do obwodu przełączającego ERST. Aby go włączyć, wystarczy nacisnąć przycisk „Start” SB1. Wyzwolony stycznik KM1 ominie przycisk ze stykami KM 1.1. Poprzez zamknięte styki mocy KM1.2 napięcie źródłowe zostanie dostarczone do kondensatorów C1 - C22, z pominięciem obwodu ładowania. Dzięki rezystorowi P1 stycznik KM1 pozostanie wyzwolony (a ERST włączony) do momentu naciśnięcia przycisku „Stop” SB2. Jeśli napięcie wejściowe przekroczy dopuszczalne granice podczas działania ERST, zostanie ono wyłączone przez otwarte styki przekaźnika bloku A2. W dołączonym ERST zadziała zasilacz A1. Służy do uzyskania galwanicznie izolowanych napięć wymaganych do zasilania jednostek A3 i A4. Dodatkowo blok A1 generuje napięcie trójfazowe 220 V 50 Hz dla wentylatorów M1 i M2 nadmuchujących radiatory mocnych urządzeń półprzewodnikowych. Główna jednostka funkcjonalna ERST - przetwornica napięcia obniżającego napięcie - składa się z tranzystora przełączającego (bateria tranzystorów polowych VT1-VT20), diody wyładowczej (VD9-VD48 połączonej równolegle) i filtra wygładzającego (dławik L1, baterie kondensatorów C27-C36). Osobom pragnącym dokładniej zrozumieć działanie przekształtnika można polecić skorzystanie z literatury [1, 2]. Tranzystory polowe z izolowaną bramką mają dodatni współczynnik temperaturowy rezystancji kanału otwartego. Ta okoliczność sprzyja równomiernemu rozłożeniu obciążenia prądowego między tranzystorami, umożliwiając ich równoległe połączenie. Rezystory R3-P.22 tłumią pasożytnicze oscylacje napięcia sterującego. Diody KD213B, które tworzą diodę wyładowczą przetwornicy, charakteryzują się dość długim czasem powrotu rezystancji wstecznej. Czasami do czasu otwarcia przełącznika nie mają czasu na całkowite zamknięcie. Aby uniknąć niepożądanych konsekwencji, tranzystory i diody są oddzielone uzwojeniem I transformatora T1, którego indukcyjność (1,7 μH) ogranicza szybkość narastania prądu „przejściowego”, nie dopuszczając do osiągnięcia przez niego niebezpiecznej wartości. Po całkowitym zamknięciu diody wyładowczej energia zgromadzona w polu magnetycznym transformatora powróci do źródła zasilania - impuls wzbudzony w uzwojeniu II transformatora doładuje kondensatory C1 i C2 poprzez diodę VD8. A przy gwałtownym zrzuceniu obciążenia bateria ERST diod VD49-VD54 zapewni odzyskiwanie (powrót do źródła) energii zgromadzonej w polu magnetycznym cewki indukcyjnej L1. Blok A4 mierzy prąd i napięcie wyjściowe ERST i generuje impulsy sterujące, zmieniając ich cykl pracy w taki sposób, aby uzyskać postać charakterystyki obciążenia ERST określoną przez kontrolki „Nachylenie” i „Poziom”. Te impulsy przez blok A3, który wzmacnia je w mocy, są podawane do bramki tranzystora przełączającego (VT1-VT20). Dodatkowo blok A3 zawiera zabezpieczenia, które uniemożliwiają otwarcie tranzystora przełączającego do końca cyklu regeneracji transformatora T1 oraz w przypadku przegrzania. Sygnalizowane jest to diodą HL2. Kondensatory C1 i C2 to tlenek K50-18, reszta to folia K73-17. Rezystory R1, R2 - PEV-25, R3-R32 - MLT wskazane na schemacie mocy. Rezystor R33 to zunifikowany zewnętrzny bocznik 75SHISV-500 do amperomierza 500 A. Odpowiednie są również boczniki innych typów, przystosowane do określonego prądu, ze spadkiem napięcia przy prądzie znamionowym 75 mV. W obwód przepływu prądu spawania włączone są mocne przewody bocznikowe wyposażone w sworznie o dużej średnicy. Przewody wszystkich pozostałych obwodów są podłączone do przewodów pomiarowych za pomocą śrub o mniejszej średnicy. Tranzystory VT1-VT20 i diody VD9-VD48 są zainstalowane na dwóch radiatorach, z których każdy ma powierzchnię czynną 3400 cm2. Wentylatory M1 i M2 - 1,25EV-2,8-6-3270U4 o łącznej wydajności 560 m3/h nadmuchu radiatorów. W strumieniu powietrza tworzonym przez wentylatory znajdują się również rezystory R23-R32, które rozpraszają znaczną moc. Stycznik KM1 pochodzi z oscylatora KEMPPI LHF-500. Jego uzwojenie jest przewinięte do napięcia 50 V (oryginalne ma napięcie 24 V). Możesz użyć innego stycznika (na przykład stosowanego w samochodach elektrycznych), który może przełączać prąd stały o wartości co najmniej 200 A. W skrajnych przypadkach odpowiedni jest zunifikowany rozrusznik elektromagnetyczny czwartej lub piątej wielkości, wszystkie grupy styków mocy z nich jest połączonych równolegle. Po wybraniu stycznika należy zmierzyć napięcie stałe Uc, przy którym pracuje. Jeśli jest znacznie poniżej 50 V lub więcej niż ta wartość, uzwojenie stycznika będzie musiało zostać przewinięte. Usuwając istniejące uzwojenie, policz liczbę jego zwojów w i zmierz średnicę drutu d. Nowe wartości są obliczane według wzorów:
Transformator T1 jest uzwojony na rdzeniu magnetycznym w kształcie litery U wykonanym z ferrytu M2000NM z transformatora liniowego TVS110AM (TVS110LA) lampowego serii TV UNT47/59. W każde ze złączy obwodu magnetycznego wkładane są niemagnetyczne podkładki o grubości 3 mm. Uzwojenie pierwotne - dwa zwoje wiązki 236 emaliowanych drutów o średnicy 0,55 mm. Uzwojenie wtórne - 16 zwojów wiązki dziesięciu takich samych drutów. Aby zapewnić maksymalne połączenie między uzwojeniami, uzwojenie wtórne jest umieszczone w objętości uzwojenia pierwotnego. Aby zapobiec zwarciom między zwojami lub między uzwojeniami, wiązkę przewodów uzwojenia wtórnego należy zabezpieczyć przed nawinięciem lakierowaną taśmą z tkaniny lub folią fluoroplastyczną. Obwód magnetyczny cewki indukcyjnej L1 - Sh32x80 wykonany jest z blachy stalowej transformatorowej o grubości 0,35 mm. Uzwojenie przepustnicy to osiem zwojów wiązki 330 emaliowanych drutów o średnicy 0,55 mm. Rdzeń magnetyczny jest montowany od końca do końca. W jej szczelinę wkładana jest niemagnetyczna uszczelka o grubości 1,6 ... 1,7 mm. BLOK A1 Schemat blokowy zasilacza ERST pokazano na ryc. 2. Niestabilizowane napięcie wejściowe przez układ zabezpieczający jest doprowadzane do stabilizatora liniowego, który dostarcza 15 V do wszystkich układów małej mocy bloku oraz do regulatora przełączającego, którego wyjściem jest napięcie stałe 36 V, które pół- falownik mostkowy przetwarza na częstotliwość przemienną około 12,5 kHz. Węzeł ochronny, o którym mowa powyżej, wyłączy urządzenie, jeśli w wyniku awarii lub awarii napięcie wyjściowe regulatora przełączającego przekroczy dopuszczalną wartość.
Zasilanie falownika półmostkowego napięciem stabilizowanym zapewnia grupową stabilizację napięcia na uzwojeniach wtórnych transformatora T1. Prostowniki 1 i 2 odizolowane od wspólnego przewodu ERST i od siebie bloków zasilających A4 i A3. Falownik trójfazowy przetwarza napięcie stałe 270 V z wyjścia prostownika 3 na trójfazowy prąd przemienny 220 V, 50 Hz do zasilania wentylatorów nadmuchujących radiatory wydajnych urządzeń półprzewodnikowych ERST. Węzeł zastosowany w pracy [3] posłużył jako prototyp potężnego stopnia przełączającego stabilizatora napięcia. Jego uproszczony schemat przedstawiono na rys. 3. Impulsy sterujące o dodatniej polaryzacji są podawane do podstawy tranzystora VT2. W przerwach między nimi tranzystor ten jest zamykany, a napięcie kondensatora C1, naładowane podczas impulsu poprzedzającego pauzę, jest przykładane w polaryzacji otwierającej do sekcji bramka-źródło tranzystora VT3 przez rezystor R2. Tranzystor VT1 jest otwarty, a rosnący prąd przepływający przez jego kanał i cewkę indukcyjną L1 ładuje kondensator eC3. Energia zgromadzona przez kondensator C2 jest częściowo zużywana na ładowanie pojemności bramki-źródła tranzystora VT1. Dioda VD1 jest potrzebna, aby zapobiec rozładowaniu kondensatora C2 przez tranzystor VT1.
Tranzystor VT2, otwarty impulsem sterującym, łączy bramkę tranzystora VT1 ze wspólnym przewodem. Ten ostatni zamyka się, a prąd cewki indukcyjnej L1, zmniejszając się, nadal przepływa przez otwartą diodę VD2. Napięcie na źródle tranzystora VT1 i na prawej (zgodnie ze schematem) płytce kondensatora C2 w tym stanie jest równe bezpośredniemu spadkowi napięcia na diodzie VD2, który jest ujemny w stosunku do wspólnego przewodu. Kondensator C1 jest ładowany wzdłuż obwodu VD2R2. Istnieje wiele mikroukładów do sterowania tranzystorami polowymi i bipolarnymi falowników single-ended i przeciwsobnych. Ale zwykle ich sygnały wyjściowe są „powiązane” z potencjałem wspólnego przewodu, co utrudnia stosowanie takich mikroukładów w falownikach mostkowych i półmostkowych. Faktem jest, że elektrody sterujące „górnych” tranzystorów stopni wyjściowych takich falowników znajdują się pod dużym i z reguły napięciem przemiennym w stosunku do wspólnego przewodu. Chipy-sterowniki falowników mostkowych i półmostkowych [4] ze względu na wysoki koszt nie rozpowszechniły się jeszcze wśród radioamatorów. Wolą rozwiązać ten problem po swojemu, stosując z reguły izolację optyczną lub transformatorową obwodów sterujących [5, 6]. Jednak takie oddzielenie nie jest w żadnym wypadku konieczne. Możliwy schemat falownika półmostkowego z obwodami sterującymi bez niego pokazano na ryc. 4. Sekwencje impulsów przeciwnych faz Uy1 i Uy2 pochodzą ze sterownika SHI.
Główną wadą węzła zmontowanego zgodnie z tym schematem jest to, że działa on tylko wtedy, gdy napięcie zasilania Up1 nie przekracza maksymalnego dopuszczalnego napięcia między bramką a źródłem tranzystora polowego VT3. Faktem jest, że w wyniku reakcji obciążenia czynno-indukcyjnego lub czynno-pojemnościowego napięcie na źródle tranzystora VT3 może pozostawać w tyle lub prowadzić bramkę sterującą w fazie, co prowadzi do pojawienia się krótkotrwałego ujemne impulsy napięcia bramka-źródło, których amplituda osiąga napięcie zasilania Up1. na ryc. 5 pokazuje dodatkowe elementy korygujące zauważoną wadę. Dioda VD2, otwierając się z ujemną polaryzacją napięcia między bramką a źródłem tranzystora VT3, ogranicza je do bardzo niskiego poziomu, równego stałemu spadkowi napięcia na otwartej diodzie. Nadmierne napięcie gasi rezystor R8.
Kondensator C1 w tym przypadku jest ładowany przez diodę VD1 bezpośrednio ze źródła zasilania. Rezystor R4 (patrz rys. 4), który bezużytecznie rozpraszał sporo mocy, został wyłączony z nowej wersji węzła. literatura
Autor: V.Volodin, Odessa, Ukraina
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Przeciwutleniacz zmniejsza ryzyko nawrotu zawału serca i udaru mózgu ▪ Analog Hyperloop testowany w Chinach
▪ sekcja serwisu Parametry, analogi, oznaczenie elementów radiowych. Wybór artykułu ▪ artykuł Richarda Aldingtona. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Czym jest zaraza? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł Kapoka. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Elektroniczny regulator prądu spawania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Olej z nasion. Doświadczenie chemiczne
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