Регулятор напряжения для сварочного аппарата

Важной характеристикой любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. В промышленных машинах применяются различные методы регулирования тока: шунтирование всевозможными дросселями, изменение магнитного потока путем перемещения обмоток или магнитного шунта, использование активных балластов и реостатов. К недостаткам такого регулирования относятся сложность конструкции, громоздкость резисторов, их сильный нагрев во время работы и неудобство переключения.

Лучшим вариантом остается сделать вторичную обмотку с отводами и, переключая количество витков, варьировать ток. Однако этот метод можно использовать для регулирования тока, но не для регулирования его в широком диапазоне. Кроме того, регулирование тока во вторичной цепи сварочного трансформатора является проблематичным.

Например, через регулятор протекают большие токи, что делает его громоздким, и практически невозможно найти стандартные переключатели для вторичной цепи, которые выдерживают токи до 200 А. Другое дело — первичная цепь, где токи в пять раз меньше.

После долгих поисков методом проб и ошибок было найдено лучшее решение проблемы — хорошо известный тиристорный регулятор, схема которого показана на рисунке 1.

Благодаря чрезвычайной простоте и доступности элементной базы, он прост в использовании, не требует регулировки и хорошо зарекомендовал себя в эксплуатации — работает как часы.

Регулирование мощности достигается путем периодического отключения первичной обмотки сварочного трансформатора на фиксированное время в каждом полуцикле. Среднее значение тока уменьшается.

Основные компоненты контроллера (тиристоры) соединены параллельно. Они поочередно открываются импульсами тока, генерируемыми транзисторами VT1, VT2. Когда регулятор подключен, оба тиристора закрыты, и конденсаторы C1 и C2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается и через подключенный к нему конденсатор протекает ток разряда.

За транзистором открывается соответствующий тиристор и подключает нагрузку к сети. Когда начинается следующий полуцикл переменного тока, тиристор закрывается и начинается новый цикл зарядки конденсатора, но уже в противоположной полярности. Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова подключает нагрузку к сети.

Изменяя сопротивление переменного резистора R7, можно регулировать момент переключения тиристора от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Чтобы увеличить или уменьшить диапазон регулировки, сопротивление переменного резистора R7 может быть изменено в большую или меньшую сторону соответственно.

Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, могут быть заменены динисторами. Аноды динисторов должны быть подключены к крайним выводам резистора R7, а катоды — к резисторам R3 и R4. Если контроллер будет построен на динисторах, лучше использовать приборы KN102A.

Потому что VT1, VT2 — это хорошие транзисторы старого образца, такие как P416, GT308. Замена их на более современные маломощные и высокочастотные с аналогичными характеристиками вполне осуществима.

Переменный резистор — типа SP-2, остальные — типа MLT. Конденсаторы типа MBM или MBT на рабочее напряжение не менее 400 В.

Правильно собранный регулятор не требует регулировки. Необходимо только убедиться, что транзисторы стабильно работают в лавинном режиме (или что дины включены стабильно).

Предупреждение. Устройство гальванически подключено к сети. Все компоненты, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от шасси.

В этом материале мы рассмотрим, как регулировать сварочный ток. Существуют различные типы регуляторов тока для сварочных аппаратов. Они имеют свои преимущества и недостатки. Мы постараемся помочь читателю в выборе регулятора тока для сварочного аппарата.

Схема сварочного аппарата.

Общие понятия

Принцип дуговой сварки хорошо известен. Обучитесь основам. Для получения сварного соединения необходимо создать дугу. Электрическая дуга создается путем подачи напряжения между сварочным электродом и поверхностью свариваемого материала. Ток дуги расплавляет металл, создавая расплавленный бассейн между двумя поверхностями. После остывания сварного шва достигается прочное соединение двух металлов.

Схема дуговой сварки.

В России переменный ток регулируется на частоте 50 Гц. Сварочный аппарат питается от сети с фазным напряжением 220 В. Сварочные трансформаторы имеют две обмотки: первичную и вторичную. Вторичное напряжение трансформатора составляет 70 В.

Различают ручную и автоматическую сварку. В домашней мастерской сварка выполняется в ручном режиме. Перечислим параметры, которые изменяются в ручном режиме:

  • Сварочный ток;
  • напряжение дуги;
  • Скорость вращения сварочного электрода;
  • Количество проходов для каждого сварного шва;
  • Диаметр и марка электрода.

Выбор правильных параметров и их поддержание в процессе сварки необходимы для получения качественного сварного соединения.

При выполнении ручной дуговой сварки необходимо правильно распределить ток. Это позволит получить высококачественный сварной шов. Стабильность дуги напрямую зависит от величины сварочного тока. Профессионалы выбирают его в зависимости от диаметра электрода и толщины свариваемых материалов.

Типы регуляторов тока

Принципиальная схема регулятора постоянного тока.

Существует больше способов изменения сварочного тока во время процедуры сварки. Было создано еще больше схем регуляторов. Управление сварочным током может осуществляться следующим образом:

  • установка пассивных элементов во вторичной цепи;
  • изменение количества обмоток трансформатора;
  • изменение магнитного потока трансформатора;
  • управление с помощью полупроводников.

Важно знать преимущества и недостатки различных методов контроля. Перечислим характерные особенности упомянутых типов.

Резистор и дроссель

Первый тип считается самым простым. Резистор или дроссель подключается последовательно к сварочной цепи. В этом случае изменение тока и напряжения дуги происходит за счет сопротивления и, соответственно, падения напряжения. Мастера оценили простой и эффективный способ регулирования тока — включение резистора во вторичную цепь. Устройство простое и надежное.

Изменение величины тока с помощью резистора.

Дополнительные резисторы используются для смягчения вольт-амперных характеристик источника питания. Резистор изготовлен из толстой (диаметром 5-10 мм) нихромовой проволоки. В качестве пассивного элемента используются мощные проволочные резисторы.

Для регулирования тока вместо резистора используется дроссель. При введении индуктивности в цепь дуги переменного тока ток и напряжение сдвигаются по фазе. Ток проходит через ноль при высоком напряжении трансформатора, что повышает надежность повторного зажигания и стабильность дуги. Режим сварки становится мягким, в результате чего получается равномерный и качественный сварной шов.

Этот метод получил широкое распространение благодаря своей надежности, простоте реализации и низкой стоимости. Недостатками являются небольшой диапазон регулировки и сложность перенастройки параметров. Любой человек может создать такой дизайн. В них часто используются трансформаторы типа TS-180 или TS-250 от старых ламповых телевизоров, из которых удаляются первичная и вторичная обмотки и наматывается дроссельная обмотка нужного сечения. Поперечное сечение алюминиевого провода будет примерно 35-40 мм, медного — до 25 мм. Количество витков будет находиться в диапазоне 25-40.

Переключение числа обмоток

Регулирование напряжения достигается путем изменения числа витков обмотки. Это изменяет коэффициент трансформации трансформатора. Регулятор сварочного тока прост в эксплуатации. Этот способ регулировки требует постукивания по обмотке. Переключение осуществляется с помощью переключателя, который может выдерживать большие токи и напряжения в сети. Недостатки коммутации тока: трудно найти выключатель, способный справиться с нагрузкой в несколько сотен ампер, диапазон регулировки тока невелик.

Магнитный поток сердечника

На параметры тока может влиять магнитный поток сердечника силового трансформатора. Сварочный ток регулируется путем перемещения обмоток, изменения зазора или введения магнитного шунта. Уменьшая или увеличивая расстояние, магнитные потоки двух обмоток изменяются, поэтому ток также будет меняться. Метод магнитного потока почти никогда не используется из-за сложности изготовления сердечника трансформатора.

Полупроводники в схеме регулировки тока

Рисунок 1: принципиальная схема регулятора сварочного тока.

Полупроводники совершили настоящий прорыв в области сварки. Современные интегральные схемы позволяют использовать эффективные полупроводниковые переключатели. Особенно широко распространены тиристорные схемы для управления сварочным током. Использование полупроводников заменяет неэффективные схемы управления. Эти решения увеличивают диапазон регулирования тока. Громоздкие и тяжелые сварочные трансформаторы, содержащие дорогостоящую медь, были заменены легкими и компактными устройствами.

Электронный контроллер на основе тиристора — это электронная схема, необходимая для контроля и регулирования напряжения и тока на электроде в точке сварки.

В качестве примера возьмем регулятор на основе тиристора. Схема регулятора сварочного тока показана на рисунке 1.

Система основана на принципе фазового регулятора тока.

Регулирование осуществляется путем подачи управляющего напряжения на полупроводниковые реле — тиристоры. Тиристоры VS1 и VS2 открываются поочередно после получения сигналов на управляющие электроды. Напряжение питания для схемы формирования управляющих импульсов берется с отдельной обмотки. Затем оно преобразуется в постоянное напряжение с помощью диодного моста на VD5-VD8.

Положительная полуволна заряжает конденсатор C1. Время зарядки электролитического конденсатора формируется резисторами R1, R2. Когда напряжение достигает требуемого значения (выше 5,6 В), диод, образованный VD6 и VS3, открывается. Затем сигнал проходит через диод VD3 или VD4. Тиристор VS1 открывается на положительной полуволне, а VS2 открывается на отрицательной полуволне. Конденсатор C1 разряжается. Когда начинается следующая полуволна, тиристор VS1 закрывается, и конденсатор заряжается. В этот момент VS2 открывается и продолжает подавать напряжение на дугу.

Регулировка сводится к установке диапазона сварочного тока с помощью сопротивления триммера R1. Как видно, схема управления сварочным током довольно проста. Доступность компонентов, простота настройки и управления регулятором позволяют изготовить такой сварочный аппарат самостоятельно.

Инверторные сварочные аппараты

Конструкция инверторного сварочного аппарата.

Инверторы занимают особое место среди сварочных аппаратов. Инверторный сварочный аппарат — это устройство, которое может обеспечивать непрерывное питание сварочной дуги. Небольшие размеры и малый вес делают их мобильными. Сильной стороной инвертора является его способность использовать электроды переменного и постоянного тока. Сварка позволяет соединять цветные металлы и чугун.

Основными преимуществами использования инвертора являются.

  • защита от нагрева компонентов;
  • устойчивость к сетевым помехам;
  • независимость от колебаний тока и перегрузок;
  • независимость от колебаний сети;
  • способность соединять цветные металлы;
  • стабильность сварочного тока;
  • хорошее качество сварки;
  • плавная дуга;
  • малый вес и габариты.

Недостатком сварочных инверторов является их высокая стоимость. Электронные компоненты должны быть защищены от влаги, пыли, тепла и сильного холода (ниже 15o C).

Инверторные сварочные аппараты сегодня есть практически во всех слесарных и автомобильных мастерских.

Одним из основных компонентов действительно качественной сварки является правильная и точная настройка сварочного тока в соответствии с поставленной задачей. Опытным сварщикам часто приходится работать с различными толщинами металла, и иногда стандартных настроек min/max недостаточно для получения качественного сварного шва. В таких случаях необходимо настроить ток на точное значение в амперах. Эту проблему можно легко решить, включив в схему дополнительное устройство — регулятор тока.

Ток можно регулировать на вторичной обмотке (вторичная обмотка) и на первичной обмотке (первичная обмотка). Однако каждый метод регулирования сварочного трансформатора имеет свои особенности, которые необходимо учитывать. В этой статье мы расскажем, как регулировать ток в сварочных аппаратах, приведем схемы регуляторов для сварочных полуавтоматов, поможем выбрать регулятор сварочного тока для первичной обмотки сварочного трансформатора.

Способы регулировки тока

Существует множество способов регулировки тока, и мы уже писали выше о вторичной и первичной обмотках. На самом деле это очень грубая классификация, так как регламент делится еще на несколько элементов. В рамках данной статьи мы не сможем разобрать все элементы, поэтому остановимся на наиболее распространенных.

Одним из наиболее распространенных методов регулирования тока является добавление балансира на выходе вторичной обмотки. Это надежный и долговечный метод, который легко сделать и использовать своими руками, не требуя дополнительного оборудования. Часто балласты используются только для снижения тока.

В этой статье мы подробно описали, как и каким образом использовать балласт для сварочного полуавтомата. Вы найдете подробные инструкции о том, как сделать прибор дома и как использовать его на работе.

Несмотря на многочисленные преимущества, метод контроля вторичного тока в сочетании со сварочным трансформатором может оказаться не очень удобным, особенно для начинающих сварщиков. Во-первых, балансир довольно громоздкий и может достигать метра в длину. Кроме того, устройство часто находится под ногами и сильно нагревается, что является вопиющим нарушением техники безопасности.

Если вы не готовы мириться с этими недостатками, мы рекомендуем рассмотреть метод, при котором сварочный ток регулируется в первичной обмотке. Часто это делается с помощью электронного устройства, которое можно легко сделать вручную. Такое устройство будет плавно регулировать первичный ток и не доставит неудобств сварщику во время работы.

Электронный регулятор будет незаменим для пользователя на крыше, которому приходится вести сварку в условиях нестабильного напряжения. Часто электроприборы мощностью более 3-5 кВт просто не допускаются в дома, и это очень ограничивает возможности. С помощью регулятора можно настроить машину на эффективную работу даже при низком напряжении. Он также полезен для мастеров, которым во время работы приходится постоянно переезжать с места на место. В конце концов, регулятор не нужно таскать за собой, как балласт, и он никогда не станет причиной травмы.

Сейчас мы расскажем, как самостоятельно изготовить электронный тиристорный контроллер.

Схема тиристорного регулятора

Выше показана схема простого тиристорного регулятора с 2 тиристорами с минимальным количеством неидеальных деталей. Вы также можете сделать ТР-регулятор с симистором, но по нашему опыту тиристорный регулятор более долговечен и стабилен. Схема очень проста и может быть собрана довольно быстро с минимальными навыками пайки.

Принцип работы этого регулятора также прост. У нас есть цепь первичной обмотки, к которой подключен регулятор. Регулятор состоит из транзисторов VS1 и VS2 (для каждой полуволны). RC-цепь определяет точку, в которой тиристоры открываются, и в это же время изменяется сопротивление R7. В результате мы можем изменить ток в первичной обмотке трансформатора, после чего изменяется и ток во вторичной обмотке.

Внимание: регулировка регулятора осуществляется под напряжением, об этом не следует забывать. Во избежание фатальных ошибок и травм изолируйте все радиодетали.

В принципе, можно использовать транзисторы старого типа. Это отличный способ сэкономить деньги, поскольку такие транзисторы можно легко найти в старых радиоприемниках или на блошином рынке. Но учтите, что такие транзисторы должны использоваться при рабочем напряжении не менее 400 В. Если вы считаете нужным, вы можете заменить транзисторы и резисторы, показанные на схеме, на динисторы. Мы не использовали динисторы, так как они не очень стабильны в этой версии. Вообще говоря, эта схема регулятора выходного тока на основе тиристора хорошо себя зарекомендовала, и на ее основе было сделано много регуляторов, которые работают стабильно и хорошо себя показывают.

Возможно, вы также видели в магазинах регулятор контактной сварки РКС-801 и регулятор контактной сварки РКС-15-1. Мы не рекомендуем делать их самостоятельно, так как это займет много времени и не сэкономит вам много денег, но вы можете сделать РКС-801, если хотите. Ниже приведена схема регулятора и его подключения к сварочному аппарату. Открывайте рисунки в новом окне, чтобы лучше видеть текст.

Измерение сварочного тока

Теперь, когда вы создали и настроили контроллер, вы можете запустить его в работу. Для этого вам понадобится еще один прибор для измерения сварочного тока. К сожалению, вы не сможете использовать самодельный амперметр, так как он не способен работать с полуавтоматами свыше 200 ампер. Поэтому мы рекомендуем использовать клеммный измеритель. Это относительно недорогой и точный способ узнать текущее значение, а работа зажима понятна и проста.

Так называемый «зажим» в верхней части прибора охватывает провод и измеряет ток. На корпусе зажима имеется переключатель для измерения тока. В зависимости от модели и цены разные производители выпускают токовые клещи с диапазоном от 100 до 500 ампер. Выберите аппарат, который имеет те же характеристики, что и ваш сварочный аппарат.

Клеммный измеритель — отличный выбор, если вы хотите быстро измерить значение тока, не вмешиваясь в цепь и не подключая к ней дополнительные компоненты. Но есть один недостаток: токоизмерительные клещи абсолютно бесполезны для измерения величины постоянного тока. Это происходит потому, что постоянный ток не создает переменного электромагнитного поля, поэтому устройство его просто не видит. Но при работе с переменным током такое устройство оправдывает все ожидания.

Существует другой способ измерения тока, и он более радикален. В цепь сварочного полуавтомата можно добавить промышленный амперметр, способный измерять большие значения тока. В качестве альтернативы можно просто временно добавить амперметр в разрыв сварочных проводов. Слева показана принципиальная схема такого амперметра, которую можно использовать для его изготовления.

Это дешевый и эффективный способ измерения тока, но использование амперметра в сварочных аппаратах также имеет свои особенности. В цепь добавляется не сам амперметр, а его резистор или шунт, а стрелочный индикатор должен быть подключен параллельно резистору или шунту. Если эта последовательность не соблюдена, то в лучшем случае прибор просто не будет работать.

Вместо заключения

Регулировка сварочного тока на полуавтомате не так сложна, как может показаться на первый взгляд. Если вы обладаете минимальными знаниями в области электротехники, вы легко можете собрать собственный регулятор сварочного тока на тримисторах, сэкономив на покупке в магазине. Самодельные регуляторы тока особенно важны для любителей «сделай сам», которые не готовы тратить лишние деньги на оборудование. Расскажите нам о своем опыте изготовления и использования регулятора тока в комментариях и поделитесь этой статьей в своих социальных сетях. Желаем вам удачи в дальнейшей работе!

Оцените статью
Добавить комментарий