溶接電流を電子的に調整できる溶接機。スキーム、説明

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溶接電流を電子的に調整できる溶接機。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事で紹介されている DC 変圧器溶接機の特徴は、制御されたトリニスタ整流器を使用して溶接電流を電子的に調整することです。電源の適切な電力を使用すると、この装置は直径 4 mm までのコーティングされた電極を使用した溶接に適しています。

鉄金属製品を溶接するための装置は、家庭の作業場で非常に役立ちます。市場にはそのようなデバイスがたくさんありますが、非常に高価です。安価なものは交流溶接電流しか供給しないため、溶接の品質が低下します。このような装置の溶接電流は、変圧器の巻線を移動したり、そのセクションを切り替えたりすることによって調整されるため、装置の耐用年数と作業効率が低下します。提案された溶接機にはこれらの欠点がない。

主な技術的特徴

供給電圧、V ...... 230
消費電流、A ....... 24
溶接電流の調整の限界、A ....... 40 ... 160
開回路電圧、V ....... 80
ロード時間、%........60

デバイスの電源部分のスキームを図に示します。 1. その基礎となるのは 1 つの二次巻線を持つトランス T1 です。 2 つの巻線セクション III とトリニスタ VSXNUMX および VSXNUMX は、制御された全波整流器を形成します。ブリッジと比較すると、効率が高く、必要な二次巻線の断面積が小さくなり、含まれる整流素子 (トリニスタ) の数が少なくなります。

溶接電流を電子的に調整できる溶接機
米。 1.溶接機の動力部分のスキーム

溶接電流は、トリニスタのターンオン遅延角を変更することによって調整され、安定します。整流器の出力にはチョーク L2 があり、安定したアーク燃焼が保証され、点火が容易になります [1]。

アークを供給するための整流器は、VD1 ダイオードブリッジに組み込まれています。その出力電圧は約 80 V です。その必要性は次の理由によるものです。第一に、主整流器のトリニスタを開く際の遅れ角が大きいと、アークの燃焼が非常に不安定になります。第二に、点火を容易にするために、可能な最大の電圧を電極に印加する必要があります。ただし、[2] の要件に従って、80 V を超えてはなりません。補助整流器の出力にはチョーク L1 もあります。抵抗 R2 は、この整流器の電流を約 7 A (アーク燃焼時) に制限します。電極が「固着」した場合、電流は 12 A まで増加します。

デバイスの冷却 - M1 ファンによる強制。実際にわかるように、トリニスタはファンなしでもあまり発熱しませんが、ファンを使用すると、負荷下での動作時間 (PN) を相対的に長くすることができ、デバイスの熱レジームが促進され、信頼性に有利な影響を与えます。

制御ユニット A1 は、トライニスタの制御信号を生成し、変流器 T3 をセンサーとする溶接電流の安定化を保証します。実際、このブロックは負荷電流に対するフィードバックを備えた位相パルスコントローラーです。その利点には、整流器 SCR とのガルバニック接続がないこと、およびそれによって生成されたパルスが、そのアノードの電圧がカソードに対して正である場合にのみ各 SCR の制御電極に到達するという事実が含まれます。追加のアーク供給整流器の存在により、制御ユニットの最後の特性は部分的にのみ使用されることに注意してください。制御ユニットは変圧器 T2 から電力を供給されます。

ブロック図A1を図に示します。 2. トランジスタ A1.VT1 および A1.VT2 では、主電源交流電圧との同期ユニットが作成され、各トランジスタは「独自の」半サイクルでのみ開きます。トランジスタのコレクタからのパルスは、並列接続された論理素子 A1.DD2.1 および A1.DD2.2 の鋸歯状電圧発生器を制御し、負荷容量を増加します。半サイクルの境界で、ネットワーク内の電圧の瞬時値がゼロに近づくと、両方のトランジスタが閉じ、要素 A1.DD2.1 および A1.DD2.2 の出力の電圧は論理レベルが低い。コンデンサA1.C7は、開いたダイオードA1.VD11を通じて放電されます。次の半サイクルの開始とともに、トランジスタ A1.VT1 (または A1.VT2) が開き、抵抗 A1.R7 および A1.R12 を流れる電流によってコンデンサ A1.C13 の充電が始まります。

米。 2.ブロックA1のスキーム（クリックして拡大）

結果として生じるのこぎり波電圧は、電圧コンパレータとして機能する OU A1.DA1 の非反転入力に印加されます。その反転入力は例示的な電圧 U を受け取ります。_あるトリマーA1.R15付き。各半サイクルで、オペアンプ A1.DA1 の非反転入力の電圧が U を超えるとすぐに_ある、高論理レベルのパルスが出力に現れます。半サイクルの開始に対するこのパルスの立ち上がりの低下の遅延は、電圧 U に依存します。_ある、そして下降降下は主電源電圧がゼロを通過する瞬間に結び付けられます。例示的な電圧を変更することにより、トリニスタの開放状態の継続時間を調整することができ、その結果、負荷の電力を調整することができる。

抵抗器 R1 の両端の溶接電流に比例するフィードバック電圧は、ダイオードブリッジ A1.VD5 ～ A1.VD8 を整流します。整流された電圧は可変抵抗器 R3 に供給され、可変抵抗器 R1 はこの電流のレギュレータとして機能します。トリマ抵抗器 A15.R3 は、可変抵抗器 RXNUMX のスライダが最大溶接電流に対応する位置にあるときのコンパレータ動作電圧の最小値を設定します。

溶接機がアイドリングしている間、可変抵抗器 R3 の両端の電圧はゼロです。反転入力 OUA1.DA1 の基準電圧は最小であり、その出力は High 論理レベルに設定されます。このモードでのトリニスタのオープン状態の持続時間は最大であり、通常のダイオードと同様に機能します。

アークが点火すると、OU A1.DA1 の反転入力の電圧が増加します。出力には高レベルのパルスが表示され、その持続時間が短くなり、溶接電流が大きくなります。これにより、SCR の開状態の継続時間と平均溶接電流が減少します。溶接電流が最大に設定されている場合 (抵抗器 R3 のスライダーが図の右端の位置にある場合)、フィードバックはレギュレーターの動作に影響を与えないことが簡単にわかります。このモードでは、アイドル時と同様に、SCR はダイオードのように動作し、最大溶接電流は変圧器 T1 のパラメータのみに依存します。

信号は、OU A1.DA 1 の出力から、論理要素 A1.DD2.3 上に構築されたアーク制御ユニットに供給されます。このノードの目的は、溶接電極が「固着」したときにレギュレータの動作をブロックすることです。デバイスにとって、これは短絡モードです。分圧器 A12.R1、A2.3.R1 からの電圧は A18.DD1 要素の端子 19 に印加され、ツェナーダイオード A1.VD14 がマイクロ回路の安全な値 (約 9 V) に制限します。デバイスの負荷が溶接アークである間、要素 A12 .DD1 のピン 2.3 の電圧は高論理レベルに対応するため、この要素の出力の電圧レベルは OU の出力に対して反転されます。 A1.DA1. オペアンプの出力がハイの場合、要素 A1.DD2.3 の出力からのローレベルにより、要素 A5.DD1 および A1.3 で約 1 kHz の周波数のパルス発生器の動作が可能になります。 DD1.4。

電極が固着すると、デバイスの出力電圧が急激に低下します。要素 A1.DD2.3 の出力が High レベルとなり、ジェネレータの動作が禁止されます。トリニスタへの開放パルスの供給が停止される。デバイスは、短絡が解消されるまでこの状態を維持します。トリマー抵抗器 A1.R19 は、アーク制御ユニットの動作電圧を設定します。

このノードは、ボタン [1] を使用して溶接機を制御するためにも使用できます。この可能性を実現するには、制御ユニットの出力回路１１を点Ａ（図１参照）で遮断し、ギャップに常開接点を備えたボタンを取り付ける必要がある。その後、制御された整流器は、このボタンが押し続けられている場合にのみ機能し、電極の「固着」の場合のデバイスのブロックは残ります。

発生器の出力からのパルスのパケット、およびトランジスタ A1.VT1 および A1.VT2 のコレクタからのパルスは、論理要素 OR-NOT A1.DD1.1 および A1.DD1.2 に供給されます。その要素の出力にはハイレベルが表示され、両方の入力ではレベルがローになります。図上。図３は、制御ユニット回路の様々な点および装置の出力（負荷下）における電圧図を示す。

溶接電流を電子的に調整できる溶接機
米。 3. 装置の出力（負荷時）における制御ユニットの回路のさまざまなポイントの電圧のプロット

要素 A1.DD1.1 および A1.DD1.2 の出力信号は、絶縁変圧器 A1.T3 および A1.T4 の一次巻線によって負荷されたトランジスタ A1.VI1 および A1.VI2 を増幅します。自己誘導 EMF からトランジスタを保護するために、変圧器の一次巻線はダイオード抵抗回路 A1.R10、A1.VD10 および A1.R21、A1.VD13 によって分流されます。

制御ユニットは、図の図面に従って、ガラス繊維フォイルで作られたプリント基板上に組み立てられます。 4. 固定抵抗 MLT とトリミング抵抗 SP3-38g を使用します。コンデンサ - K73-17、酸化物 - 対応する電圧の任意のタイプ（K50-35など）。 KT315G トランジスタは、npn 構造の低電力シリコントランジスタ、および KT829A ～ KT972A、KT972B に置き換えることができます。ダイオード 1N4007 は、KD105V、KD247A - KD226A に置き換えられます。 MB5010 ダイオードブリッジの代わりに、少なくとも 25 A の電流に対して 132 つの個別のダイオード (たとえば、D160 シリーズ) を取り付けることができます。トリニスタ T160 は、定格電流が 171 A 以上の他のトリニスタ (T200-123、T200-XNUMX など) に置き換えることができます。交換する場合は、トリニスタの設計上の特徴とその冷却を考慮する必要があります。

溶接電流を電子的に調整できる溶接機
米。 4. フォイルグラスファイバー製のプリント基板と制御ユニットの図面

K561 シリーズのチップは、K176 または KR1561 シリーズの機能的な同等品と置き換えることができ、KR544UD1A チップは高入力インピーダンスを持つ任意のオペアンプと置き換えることができます。

ファンモーターは、電力 042 W の三相 AV-2-3MU40 です。ファンを他のモーターと併用することもできます。

変圧器 T1 は、[3] に記載されている推奨事項に従って作成されています。その磁気コアは、厚さ 0,5 mm の電気熱間圧延鋼板の U 字型プレートを重ね合わせて組み立てられています。その寸法、形状、巻線部の配置を図に示します。 5. 変圧器巻線 - ディスク [3]。巻線 II と巻線 III の間のギャップの幅は重要ではありません。

巻線 I は、直径 100 mm の銅線を 3 回巻いた 38 つのセクションで構成されます。巻線 II には、直径 2 mm の PEV-1,8 ワイヤの 20 巻きのセクションが 2 つあります。巻線 III は、9x20 mm 銅線バスの XNUMX 巻からなる XNUMX つのセクションに分割されています。断熱材として幅XNUMXmmの綿テープを使用しました。

各巻線のセクションは、磁気回路の異なるコア上に配置されています (巻線セクション III - ペア)。それらの数は図に示されています。 5. それらはすべてフレームレスで、木製のマンドレルに巻かれています。コイルが広がるのを防ぐために、コイルは布テープで固定され、その後ワニスを含浸させる必要があります。

溶接電流を電子的に調整できる溶接機
米。 5.各巻線のセクションは、磁気回路の異なるコアにあります

変圧器 T2 は、少なくとも 10 mA の負荷電流で巻線 II の電圧が 12 ... 150 V になる既製のものが使用されます。変流器 T3 は ShL16x20 磁気回路の半分に巻かれ、厚さ 0,2 mm の板金クランプでまとめられています。不必要な接続を行わないように、変圧器 T1 の巻線 III の端子は、その一次巻線として使用されます (各 3 巻)。 T300 変圧器の二次巻線には、直径 2 mm の PEV-0,4 ワイヤが XNUMX 回巻かれています。

ブロック A1 のトランス T2 と T1 は、非磁性ギャップなしで 26NM フェライトで作られた B2000 磁気コアに巻かれています。巻線 I には 150 ターン、巻線 II - 直径 100 mm の PEV-2 ワイヤが 0,18 ターン含まれています。

インダクタ L1 の巻線は、直径 180 mm の PEV-1 ワイヤを使用して、2 mm の非磁性ギャップを備えた TC-1,8 トランスからの磁気回路上に窓が埋まるまで巻かれます。 L2 インダクタは、32 mm の非磁性ギャップを備えた ShL40x1 磁気回路上に巻かれています。その巻線には、変圧器 T60 の巻線 III と同じ母線の 1 巻が含まれています。チョークの磁気回路の非磁性ガスケットの材質として厚さ0,5mmのテキストライトを使用しました。

抵抗器 R1 - 輸入ワイヤ。電力 5 W の家庭用 C35-5 (PEV) または C37-10 を使用することも、公称値 2 オームの MLT-110 抵抗器を XNUMX つ並列に接続することもできます。

抵抗器 R2 は直径 1 mm、長さ 1,7 m のニクロム線でできており、図に示すように、KTs109A ダイオードポストからセラミックチューブに巻かれています。 6. 30 オームの 18 個の PEV-2 抵抗器を並列接続した変形例がテストされました。電極が固着すると大幅な過熱が発生しますが、これは短期間のモードであるため、この程度の過熱は許容できると考えられます。いずれの場合も、ファンからの空気流による冷却を改善するために、抵抗器 RXNUMX を配置することをお勧めします。

溶接電流を電子的に調整できる溶接機
米。 6. 抵抗器 R2 は、直径 1 mm、長さ 1,7 m のニクロム線でできており、ダイオードピラー KTs109A からセラミックチューブに巻かれています。

抵抗 R2 での無駄な電力消費が望ましくない場合は、[1] で推奨されているように、並列接続されたコンデンサのバンクを使用して補助整流器の電流を制限することで、マシンから無駄な電力消費を取り除くことができます。これは、変圧器 T1 の巻線 II およびダイオードブリッジ VD1 と直列に接続されています。このようなバッテリーには、合計容量が 240 uF の MBGP コンデンサが適しています。可変抵抗器 R3 - SP-I グループ A。

SCR は標準のクーラー (ヒートシンク) に取り付ける必要があります。ダイオードブリッジ MB5010 には、有効冷却面が約 300 cm の独立したヒートシンクが装備されています。²。 KT829A トランジスタにはヒートシンクは必要ありません。

デバイスの本体は何でも構いません。著者のバージョンでは、デバイスのすべての詳細は、厚さ2 mmの鋼板から曲げられたコーナーで作られたフレーム上に配置されています。装置の筐体は厚さ0,8mmの鋼板でできています。ケーシングの前壁と後壁は、メッシュ 10x10 mm の溶接金網でできています。金属ケースは接地する必要があります。

デバイスをセットアップするには、オシロスコープ、0 ～ 12 V の調整可能な DC 電圧源、およびマルチメータが必要です。調整は、取り付けが正しいかどうかを徹底的に確認することから始めてください。エラーがないことを確認した後、トランス T3 とファンをオフにして、トランス T4 の巻線 II からブロック A1 の端子 2 と 1 に電圧を印加します。オシロスコープを使用して、図に示すようなものがあることを確認します。トランジスタ VT3 と VT1 のコレクタに 2 つのパルスが発生し、コンデンサ A1 ～ C7 にノコギリ波電圧が発生します。

次にトリマA1.R15のスライダーを図の一番上の位置に、可変抵抗器R3のスライダーを図の右側の位置に設定します。この場合、オペアンプ A1.DA1 の出力は一定のローレベルであるか、短いハイレベルパルスが観察される必要があります。次に、同調抵抗器 A1.R15 のスライダーを（図に従って）スムーズに下に動かし、パルス間の休止時間を短縮し、パルスが完全に消えてオペアンプの出力に常に高レベルが存在するようにします。

図に従って、トリマ抵抗器 A1.R19 を一番上の位置に設定します。次に、追加の電源からブロック A11 の端子 1 に +8 V 電圧を印加し、(図に従って) 抵抗器 A1.R15 のスライダーを下に移動して、要素 A1.DD2.3 の出力がローレベルになるようにします。。要素 DD1.1 および DD1.2 の出力におけるパルスのパケットは、図に対応する必要があります。 3. パルス周波数を変更する必要がある場合は、抵抗 A1 .R23 を選択する必要があります。ブロック A11 の端子 1 の電圧が 8 V を下回ると、パルス発生器はオフになります。次に、トリニスタ VS5、VS6 の制御回路を接続したブロック A7 の端子 8、1 間と端子 1、2 間のパルスを確認します。

調整の次の段階は、フィードバック回路の動作をチェックすることです。図に従ってトリマ抵抗器 A1.R7 を左の位置に移動し、ブロック A11 の端子 1 に +9 V の電圧を一時的に印加し、追加の電源からコンデンサ A1 に 4 ～ 0 V の定電圧を印加します。 C10. この電圧が変化するとき、および可変抵抗器 R3 のエンジンが回転するとき、パルスがオペアンプ A1.DA1 の出力に現れ、そのデューティサイクルが変化するはずです。

抵抗器 R3 のスライダーを (図に従って) 一番右の位置に設定します。少なくとも 36 W の電力を持つ 20 V 白熱灯をデバイスの出力に接続します。インダクタ L1 を一時的にオフにし、変圧器 T1 の一次巻線をネットワークに接続します。この場合、ランプが点灯するはずです。それ以外の場合は、ブロック A3 のピン 4 と 1 を交換する必要があります。追加の電源からコンデンサ A1.C4 に電圧を印加し、電流レギュレータの動作をチェックします。このコンデンサの電圧が増加すると、ランプの明るさが低下します。

ファンが正しい方向に回転するかどうかを確認してください。回転の方向を変更するには、その XNUMX つの結論のうちのいずれか XNUMX つを交換する必要があります。モーター電流は最大許容値を超えてはなりません。

次に、追加の電圧源をオフにし、図に従ってインダクタL1とブロックA11の端子1を接続します。 200 A 電流計を介して溶接ケーブルを装置の出力端子に接続し、可変抵抗器 R3 のスライダーを最小電流位置に設定し、装置の電源をオンにします。アークを点火し、トリミング抵抗 A1.R7 で溶接回路の電流を約 40 A に設定し、電流計の電流を制御して可変抵抗 R3 の目盛を校正します。

文学

ボグダノフA. 溶接電流の電子制御。 - ラジオ、2006 年、第 4 号、p. 36-38。
GOST 95-77。手動アーク溶接用の単相単局変圧器。一般的な仕様。 - URL: files.stroyinf.ru/Data1/10/10478。
Volodin V. 溶接変圧器：計算と製造。 - ラジオ、2002 年、第 11 号、p. 35、36; No.12、p. 38,39。

著者：E。ゲラシモフ

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