溶接電流をスムーズに調整する溶接トランス。スキーム、説明

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連続的に調整可能な溶接電流を備えた溶接変圧器

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国産および輸入の溶接装置に関するかなり大規模な技術文書のアーカイブを所有していたので、それを処理し、溶接装置で使用される技術ソリューションを体系化することに着手しました。当然のことながら、インターネットを活用することでこの作業が簡素化され、おそらく既存の情報を補完できるようになると期待していました。インターネットのロシア語圏だけでなく、英語圏でも常に検索を行ったところ、必要な情報がほとんどまったくないか、ほとんど提供されていないことに驚きました。

ここでお話しできるのは、作者が溶接装置の分野の専門家ではなく、したがって特定の装置の溶接特性ではなく主にエレクトロニクス分野の知識に基づいて開発したアマチュアの設計についてです。そのため、アマチュアの「溶接工」は、電極や溶接ワイヤの金属が大幅に飛散することなく、アークを簡単に点火することができず、「ソフトな」溶接を行うことができません。

すべての溶接機の基礎は電流源です。最も単純で、明らかに最も一般的なのは溶接変圧器です。スティック電極を使用して溶接する場合、溶接アークの励起は溶接回路の短絡、つまり電極とワークピース間の接触から始まります。これにより熱が発生し、接触部分が急速に加熱されます。この段階では、ソースからの電圧の増加が必要になります。その後、アークギャップの抵抗が減少し、電圧の低下につながります。

溶接プロセス中に、電極金属の滴が電極から剥がれて溶接池に入り、溶接回路で頻繁に短絡が発生します。短絡が連続するたびに、電圧はゼロまで低下し、電流の雪崩のような増加が短絡電流のレベルまで発生します。溶接電源が供給できる最大電流。これにより、継ぎ目を埋めるはずだった電極の金属が飛散することになります。溶接工は溶接が「硬くて」、スパッタが発生し、継ぎ目の形成が不十分だと言います。

溶接プロセスが行われる条件に基づいて、溶接アーク電源が満たさなければならない要件を決定することができます。

「無負荷」電圧は、アークを容易に開始するのに十分であると同時に、人命に危険な値に達してはなりません。これは特に AC 電源に当てはまります。
アーク電圧はアーク長に迅速に応答する必要があります。ソースには良好な動的特性が必要です。手溶接用の電源の静特性は、流れる電流の関数として出力電圧の依存性を表し、明確に定義された傾きを持たなければなりません。このタイプの曲線は、急降下依存 U と呼ばれます。_イスト= f（l_セント).
短絡電流の大きさは電源の特性により制限され、溶接電流を 40 ～ 50% を超えて超えないようにする必要があります。また、巻線が過熱したり損傷したりすることなく、溶接回路が長時間短絡モードに留まるようにする必要もあります。

上記の要件は、多くのアマチュア設計では部分的にしか満たされていません。これは、U グラフの急峻性を確保する場合に特に当てはまります。_イスト= f（l_セント）および出力電圧の安全性に関する要件。

溶接電流を調整する方法でも状況は改善されません。アマチュアの設計の大部分では、結局のところ、変圧器の一次巻線に追加のタップを作成することになります。この解決策は、単純さの観点からは明らかですが、溶接機の最も高価な部分である変圧器の設計が複雑になり、コストが増加します。

この設計には、最も信頼性の低い要素の XNUMX つである可動接点を備えたスイッチが含まれています。そして、そのようなデバイスの実行の技術レベルは原始的です。確かに、可動要素 (コイルまたは磁気シャント) を備えた設計もあります。しかし、そのような設計では追加の機械コンポーネントを製造する必要があり、多くの人がこれを望んでいないだけでなく、全体の構造が大幅に複雑になります。

電流レギュレータの問題の解決策はどこにあるのでしょうか? 単相調整可能な溶接変圧器の問題に対する XNUMX つの解決策は、いわゆるサイリスタ変圧器の使用です。 XNUMX つの巻線 (一次および二次) を備えた従来の変圧器で、サイリスタレギュレータが装備されています。このようなアマチュア溶接設備のほとんどすべての回路には、電気炉の加熱を制御したり白熱灯の明るさを変更したりするために設計された従来の位相調整器の回路を作者が移植したという欠点があります。

サイリスタ位相調整器の電力部分の従来の構造では、低電流を供給しようとすると、パルス間の休止時間が非常に大きくなり、追加の手段ではアークを安定させることができません。しかし、溶接装置で動作するように設計された回路の特徴は、アークギャップの脱イオン化やパルス間の休止中のアークの消滅を引き起こすことなく、アークの連続性を確保する必要があることです。この問題に直面した場合、溶接では電流をゼロから最大まで調整する必要がないことを覚えておくと役立ちます。必要な値の範囲内で調整するだけで十分です。

このタイプの工業用溶接装置では、パルス間の休止中にアークを供給するために特別な回路が導入されています。図1は、一次巻線の回路にサイリスタレギュレータを備えた溶接トランスの接続図を示しています。

連続的に調整可能な溶接電流を備えた溶接変圧器

トランスの一次巻線は、かなり大きなインダクタンスを持つチョークを介して接続されています。レギュレータの 500 つのサイリスタはインダクタに逆並列に接続されています。完全に閉じたサイリスタでは、変圧器の電流はかなり大きな誘導リアクタンスを持つチョークによって制限されます。サイリスタは開くとインダクタをバイパスし、最終的に溶接電流の増加につながります。サイリスタのどの角度で開いても、パルス間の休止中の一次巻線の電流はゼロに減少しないため、どのような溶接電流でも安定したアーク燃焼が保証されます。同様のスキームに従って、業界は過去数年間に TZR-XNUMX 溶接変圧器を大量生産しました。

チョーク Dr1 (図 2) は、溶接変圧器のコアと同様に、変圧器鉄に巻くことができます。

連続的に調整可能な溶接電流を備えた溶接変圧器

溶接電流120...160 Aの変圧器のインダクタコアの断面積は約40x50 mmである必要があります。ワイヤの直径は、一次巻線のワイヤの直径と等しく選択されます。ターン数は80～120ターンです。エアギャップは約1,5mmです。これらの数値は非常に近似的なものであり、特定の設計についてはいくつかの説明が必要です。

変圧器 T1 のデータは、主電源電圧、最大溶接電流、無負荷時の二次巻線の電圧などの初期データに基づいて決定されます。

以下に示す方式の利点は、スムーズなレギュレーションと、タップのない 0 つの巻線のみを備えた既製の変圧器を使用できることです。欠点は、かなり強力なスロットルを取り付ける必要があることです。位相レギュレータの制御回路として、ほぼすべてのレギュレータの回路を使用でき、ネットワークパルスの「XNUMX」を通過する遷移に対するサイリスタの開き角のバインディングと、背中合わせに接続されたXNUMXつのサイリスタの制御を提供します。。これは、出力にパルストランスを備えたレギュレータや、フォトカプラサイリスタを備えたレギュレータにすることができます。興味深い最新のソリューションは、デジタル表示ユニットを備えたマイクロコントローラーに基づいたコントローラーサイリスタ制御回路を実装することです。位相調整器回路をフィードバック回路で補足すると、溶接電流に対する電圧の依存性を形成することが可能になります。

著者：A.M。セメルネフ

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