Тиристорна схема регулятора струму для зварювального апарату

У цьому матеріалі розглянемо способи регулювання зварювального струму. Схеми регуляторів струму для зварювального апарату різноманітні. Вони мають свої переваги і недоліки. Постараємося допомогти читачеві вибрати регулятор струму для зварювального апарату.

загальні поняття

Загальновідомий принцип дугового зварювання. Освіжимо в памяті основні поняття. Щоб отримати зварювальне зєднання, необхідно створити дугу. Електрична дуга виникає при подачі напруги між зварювальним електродом і поверхнею зварюваного матеріалу. Струм дуги розплавляє метал, утворюється розплавлена ванна між двома торцями. Після охолодження шва отримуємо міцне зєднання двох металів.

У Росії змінний струм регламентований частотою 50 Гц. Харчування для зварювального апарату подається від мережі фазною напругою 220 В. Зварювальні трансформатори мають дві обмотки: первинну і вторинну. Вторинна напруга трансформатора становить 70 В.

Розділяють ручний і автоматичний режим зварювання. В умовах домашньої майстерні зварювання проводять в ручному режимі. Перерахуємо параметри, які змінюють в ручному режимі:

• сила струму зварювання;
• напруга дуги;
• швидкість зварювального дроту;
• кількість проходів на шов;
• діаметр і марка електрода.

Правильний вибір і підтримку протягом зварювального процесу необхідних параметрів є запорукою якісного зварного зєднання.

При проведенні ручного дугового зварювання необхідно грамотно розподіляти струм. Це дозволить виконати якісний шов. Стабільність дуги безпосередньо залежить від величини зварювального струму. Фахівці підбирають її виходячи з діаметра електродів і товщини зварювальних матеріалів.

Типи регуляторів струму

Існує більше кількість способів зміни сили струму під час проведення зварювальних операцій. Ще більше розроблено принципових електричних схем регуляторів. Способи керування зварювальним струмом можуть бути наступні:

• установка пасивних елементів у вторинному ланцюзі;
• перемикання числа витків обмоток трансформатора;
• зміна магнітного потоку трансформатора;
• регулювання на напівпровідниках.

Слід знати переваги та недоліки різних методів регулювання. Назвемо характерні риси зазначених типів.

Резистор і дросель

Перший тип регулювання вважається найпростішим. У зварювальну ланцюг включають послідовно резистор або дросель. У цьому випадку зміна сили струму і напруги дуги відбувається за рахунок опору і, відповідно, падіння напруги. Умільці оцінили простий і ефективний спосіб регулювання струму - включення опору у вторинну ланцюг. Пристрій нескладний і надійне.

Додаткові резистори використовуються для помякшення вольт-амперної характеристики джерела живлення. Виготовляють опір з товстої (діаметром 5-10 мм) дроту з ніхрому. Як пасивного елемента застосовуються потужні дротові опору.

Для регулювання струму замість опору ставлять і дросель. Завдяки введенню індуктивності в ланцюг дуги змінного струму спостерігається зрушення фаз струму і напруги. Перехід струму через нуль відбувається при високій напрузі трансформатора, що підвищує надійність повторного запалювання і стійкість горіння дуги. Режим зварювання стає мякий, в результаті чого отримуємо рівномірний і якісний шов.

Цей спосіб знайшов широке поширення завдяки надійності, доступності у виготовленні і низькою вартістю. До недоліків віднесемо малий діапазон регулювання і складність в перебудові параметрів. Зробити таку конструкцію під силу кожному. Часто застосовують трансформатори типу ТС-180 або ТС-250 від старих лампових телевізорів, з яких прибирають первинні і вторинні обмотки і намотують дросельну обмотку з необхідним перетином. Перетин алюмінієвого проводу складе близько 35-40 мм, мідного - до 25 мм. Кількість витків буде перебувати в діапазоні 25-40 штук.

Перемикання числа обмоток

Регулювання напруги здійснюється зміною числа витків обмотки. Так змінюється коефіцієнт трансформації. Регулятор зварювального струму простий в експлуатації. Для такого способу регулювання необхідно зробити відводи під час намотування. Комутація проводиться перемикачем, що витримує великий струм і напруга в електромережі. Недоліки перемикання витків: важко знайти комутатор, що витримує навантаження в пару сотень ампер, невеликий діапазон регулювання струму.

https://youtube.com/embed/Ap6_c2wTe7M

Магнітний потік сердечника

Впливати на параметри струму можна магнітним потоком силового трансформатора. Регулювання сили зварювального струму виробляють за рахунок рухливості обмоток, зміни зазору або введення магнітного шунта. При скороченні або збільшенні відстані магнітні потоки двох обмоток змінюються, в результаті чого сила струму теж буде змінюватися. Спосіб магнітного потоку практично не використовується через складність виготовлення трансформаторного сердечника.

Напівпровідники в схемі регулювання струму

Напівпровідникові прилади зробили справжній прорив у зварювальному справі. Сучасна схемотехніка дозволяє використовувати потужні напівпровідникові ключі. Особливо поширені тиристорні схеми регулювання зварювального струму. Застосування напівпровідникових приладів витісняє неефективні схеми управління. Дані рішення підвищують межі регулювання струму. Габаритні і важкі зварювальні трансформатори, що містять велику кількість дорогої міді, замінені на легкі і компактні.

Електронний тиристорний регулятор - це електронна схема, необхідна для контролю і настройки напруги і сили струму, які підводяться до електроду в місці зварювання.

Для прикладу розглянемо регулятор на тиристорах. Схема регулятора зварювального струму представлена на рис. 1.

В основу схеми покладено принцип фазового регулятора струму.

Регулювання здійснюється подачею напруги, що управляє на твердотільні реле - тиристори. Тиристори VS1 і VS2 відкриваються по черзі при надходженні сигналів на керуючі електроди. Напруга живлення схеми формування керуючих імпульсів знімається з окремою обмотки. Далі перетвориться в постійну напругу доданими мостом на VD5-VD8.

Позитивна полуволна заряджає ємність С1. Час заряду електролітичного конденсатора формується резисторами R1, R2. Коли напруга досягне необхідної величини (більше 5,6 В), відбувається відкриття динистора, утвореного стабілітроном VD6 і тиристором VS3. Далі сигнал проходить через діод VD3 або VD4. При позитивній напівхвилі відкривається тиристор VS1, при негативній - VS2. Конденсатор С1 розрядиться. Після початку наступного напівперіоду тиристор VS1 закривається, відбувається зарядка ємності. У цей момент відкривається ключ VS2, який продовжує подачу напруги на електричну дугу.

Налагодження зводиться до встановлення діапазону зварювального струму підлаштування опором R1. Як бачимо, схема регулювання зварювального струму досить-таки проста. Доступність елементної бази, простота налагодження та управління регулятора допускають виготовлення такого зварювального апарату самостійно.

Інверторні зварювальні апарати

Особливе місце серед зварювального устаткування займають інвертори. Інверторний зварювальний апарат - це пристрій, який здатний забезпечити стійке живлення зварювальної дуги. Малі габарити і невелика вага надають апарату мобільність. Сильною стороною інвертора є можливість застосовувати електроди змінного і постійного струму. Зварювання дозволяє стикувати кольорові метали і чавун.

Головні переваги використання інвертора:

• захист від нагрівання деталей;
• стійкість до збурень мережі;
• незалежність від коливань і перевантажень по струму;
• незалежність від перепадів промислової мережі;
• здатність скріплювати кольоровий метал;
• стабільність зварювального струму;
• якісний шов;
• рівне горіння дуги;
• малу вагу і габарити.

До недоліків зварювальних інверторів відносять високу вартість. Електронні деталі слід оберігати від впливу вологи, пилу, спеки та сильних морозів (нижче 15^проС).

https://youtube.com/embed/UX81XigBgBY

Інверторне зварювальне обладнання сьогодні присутній практично у всіх слюсарних і авторемонтних майстерень.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!