Стабілізатор струму зварювальної дуги

Наши партнеры ArtmMisto

Стабілізатор струму зварювальної дуги.

Основним недоліком зварювальних трансформаторів змінного струму є циклічне переривання горіння дуги, викликане періодичними переходами зварювального струму через нульові значення при зміні полярності на електроді і виробі, що негативно позначається на якості зварного шва. Стабілізатор зварювальної дуги (ССД) дозволяє усунути деякі недоліки, а також розширити можливості зварювального апарату і підвищити якість зварного шва.

Підключення стабілізатора зварювальної дуги до зварювального трансформатора робить його універсальним по зварювально-технологічними властивостями, тобто в цьому випадку зварювальний трансформатор може замінити випрямляч або установку для аргонно-дугового зварювання, що дає можливість здійснювати зварювання змінним струмом в таких випадках:
а) при ручного дугового зварювання чорних сталей плавкими електродами, призначеними для змінного струму (типу АНО-4, МР-3 та ін.) і для постійного струму (типу УОНИ, ТМЛ, ТМУ та ін.);
б) при ручного дугового зварювання нержавіючих і спеціальних сталей плавкими електродами (типу ОЗЛ, ЦЛ, ЦТ та ін.);
в) при ручного дугового зварювання чавуну плавкими електродами (типу МНЧ, ЦЧ та ін.);
г) при аргонно-дугового зварювання неплавким електродом нержавіючих сталей, алюмінію і його сплавів в тих випадках, коли допускається початковий запалювання дуги від короткого замикання.
Застосування зварювальних трансформаторів спільно зі стабілізатором зварювальної дуги дозволяє отримати суттєвий економічний ефект завдяки:
1) збільшення на (10..15)% часу горіння дуги в загальному часу роботи зварника за рахунок більш раннього запалювання дуги в кожен напівперіод синусоїди зварювального струму;
2) зменшення витрати електродів і збільшення коефіцієнта наплавлення за рахунок збільшення стабільності процесу зварювання і зменшення розбризкування металу;
3) зниження вимог до кваліфікації зварника, так як висока стабільність горіння дуги дозволяє зварнику виконувати роботи якісніше;
4) багатофункціональності, що дозволяє використовувати трансформатор замість випрямляча або установки для аргонодугового зварювання.

Пропоноване читачам пристрій зібрано на широкодоступної елементній базі. Завдяки застосуванню сучасних компонентів відрізняється малими габаритами і вагою, що дозволяє використовувати його спільно з будь-яким зварювальним трансформатором змінного струму. Підключається ССД до зварювального апарата паралельно його вторинної (силовий) обмотці і монтується в будь-якому вільному місці всередині корпусу зварювального трансформатора. При використанні ССД зварювальний апарат варить "м'яко", як при постійному струмі, шов виходить блискучим з мінімальною кількістю сторонніх включень у вигляді шлаку.

Принцип дії подібних пристроїв, в принципі однаковий. Він заснований на явищі ЕРС самоіндукції трансформатора, що виникає при відключенні навантаження в момент наростання синусоїдальної напруги. В даному випадку в якості навантаження виступає резистор R 1 і відкритий перехід польового транзистора з індукованим каналом VT 1. За зварювального кола, утвореної зажимами, кабелями, зварювальним електродом і зварюються поверхнями струм не протікає, так як напруга на виході трансформатора ще не досягло значення, необхідного для «підпалу» дуги. Таким чином для отримання підвищеної напруги на виході зварювального трансформатора не потрібно застосовувати будь-які перетворювачі напруги, накопичувальні конденсатори і т.п., досить лише після початку зростання вихідної напруги зварювального трансформатора, після переходу мережі через «нуль» короткочасно закоротити вторинну обмотку цього трансформатора . Виникає після зняття КЗ викид напруги досягає в піке значення 150 ... 400 В. Однак таке значення напруги виходить лише при холостому ході зварювального апарату. При тому, що піднесло зварювального електрода на відстань 1 ... 2 мм. До зварюваних поверхонь повітряний проміжок пробивається і протікає струм зварювальної дуги миттєво гасить виникає імпульс напруги. Тому, підключивши осцилограф до зварювального апарата і запалюючи дугу, видно, що викид напруги досягає лише пікового значення в 30 ... 60 В., що відповідає напрузі запалювання дуги. Лавинний зріст струму дуги в цьому випадку перешкоджає росту напруги до значних значень. Чого не скажеш про режим холостого ходу. З цього необхідне використання подвійної ізоляції рукоятки держателя електродів і дотримання необхідних запобіжних заходів при роботі зі зварювальним апаратом з встановленим ССД.

Схемотехнічних принцип роботи пристрою полягає в наступному: Доданий міст VD 1 VD 4 випрямляє надходить від зварювального трансформатора через запобіжник FU 1 напруга. У міру зростання напруги спочатку, струмом протікає через резистор R 5 відкривається транзистор VT 3, потім напруга, що надходить з резистора R 6 відмикає тиристор VS 1. В результаті відмикається пара транзисторів VT 2 VT 1 і наростаючий струм короткого замикання зварювального трансформатора починає протікати через резистор R 1. Падіння напруги на резисторі і відкритому силовому транзисторі становить 1 ... 2В. Цього значення досить для утримання тиристора VS 1 у відкритому стані. З ростом напруги на виході зварювального трансформатора збільшується і струм, що протікає через R 1, викликаючи зростання напруги на керуючому електроді тиристора VS 2. По досягненню напругою на R 1 значення близько 3 В. тиристор відкривається і шунтує базу транзистора VT 3, викликаючи лавинне замикання всієї ланцюжка транзисторів. Струм через пристрій знижується до значення 5 ... 10 мА., А зварювальний трансформатор генерує високовольтний викид. Стабілітрон VD 5 призначений для захисту транзистора VT 1, хоча може бути він і зайвий, але як то кажуть надійність насамперед. Паралельно з резистором R 3 можна включити резистор R 11 і світлодіод, який буде відображати роботу ключового транзистора. Світлодіод при цьому монтується на плату з боку друкованих провідників.

Слід зауважити, що нормальна робота пристрою при вказаних на схемі номіналах не гарантовано. Це пояснюється значним розкидом параметрів активних елементів, і в першу чергу тиристорів. Крім того навіть правильно налаштований ССД, що ідеально працює з одним зварювальним трансформатором не дасть ніякого ефекту при підключенні до іншого. Це робить неможливим масове виробництво подібних пристроїв.

Свій пристрій слід проводити при його підключенні до зварювального трансформатора, причому до того, на якому в подальшому воно буде встановлено. Налаштування проводиться на холостому ході зварювального трансформатора при підключеному паралельно пристрою осциллографе. Підбором R 5 домагаються максимальної амплітуди викиду, стежачи за тим, щоб транзистор VT 1 цієї статті не перегрівався. Потім підбором R 6 імпульс «зрушують» максимально близько до початку переходу мережевої напруги через нуль, стежачи за тим, щоб його амплітуда істотно не зменшилася, потім знову підбором R 5 домагаються максимальної амплітуди викиду, не забуваючи контролювати температуру силового транзистора. При значному нагріванні VT 1 слід зменшити тривалість імпульсу короткого замикання, зменшуючи опір R 10. Як приблизно повинна виглядати осциллограмма напруги, отримана на виході зварювального трансформатора при правильно налаштованому пристрої показано на рис.2 .

Конструктивно ССД розміщений в потрібному пластмасовому корпусі (в авторському примірнику використана звичайна мильниця), до основи якого прикручена алюмінієва пластина-тепловідвід, до якої всередині корпусу, крізь друковану плату, прикручені силові елементи VD 1 VD 4 і VT 1 ( рис.3 ).

В пластині передбачені отвори для кріплення до корпусу зварювального трансформатора. Креслення провідників друкованої плати і розташування елементів на ній, зображено на малюнках 4 і 5 відповідно.

Схема підключення до зварювального трансформатора показана на рис.7 .

Завантажити креслення друкованої плати в форматі LAY можна звідси , А принципову схему в форматі S-Plan звідси .

Увага! Пристрій генерує імпульси напругою до 400 В. при налаштуванні і експлуатації дотримуйтесь необхідних заходів техніки безпеки. Автор не несе відповідальності за можливу псування устаткування або інші пошкодження, спричинені використанням або неможливістю використання даного пристрою.

-стройство стабілізації горіння зварювальної дуги зварювання на

змінному струмі як на постійному доопрацювання сварочніка

НА ГОЛОВНУ