Как на сварочном аппарате уменьшить ток: Как уменьшить ток на сварочном аппарате

Содержание

Как уменьшить ток на сварочном аппарате

Величина балластного сопротивления для регулятора сварочного тока составляет порядка сотых-десятых долей Ома и подбирается, как правило, экспериментально. В качестве балластного сопротивления издавна применяются мощные проволочные сопротивления, использовавшиеся в подъемных кранах, троллейбусах, или отрезки спиралей ТЭНов (теплоэлектронагревателей), куски толстой высокоомной проволоки. Несколько уменьшить ток можно даже с помощью растянутой дверной пружины из стали. Балластное сопротивление может включаться либо стационарно.

Либо так, чтобы потом можно было относительно легко регулировать сварочный ток. Один конец такого сопротивления подключается к выходу трансформатора, а конец сварочного провода оборудуется съемным зажимом, который легко перебрасывается по длине спирали сопротивления, выбирая нужный ток.

Большинство проволочных резисторов большой мощности изготовлены в виде открытой спирали, установленной на керамический каркас длиной до полуметра, как правило, в спираль смотана и проволока от ТЭНов. Если резистор изготовлен из магнитных сплавов, то в случае его спиральной компоновки, а тем более с какими-либо стальными элементами конструкции внутри спирали, при прохождении больших токов спираль начинает сильно вибрировать. Ведь спираль – это тот же соленоид, а огромные сварочные токи порождают мощные магнитные поля. Уменьшить влияние вибраций можно, растянув спираль и зафиксировав ее на жесткой основе. Кроме спирали, проволоку можно сгибать также змейкой, что тоже уменьшает размеры готового резистора. Сечение токопроводящего материала резистора следует подбирать побольше, потому что при работе он сильно греется. Слишком тонкая проволока или лента будет раскаляться докрасна, хотя даже это, в принципе, не исключает эффективность использования ее в качестве регулятора тока для сварочного аппарата. О реальном значении сопротивления балластных проволочных резисторов судить трудно, так как в нагретом состоянии свойства материалов сильно меняются.

В промышленных сварочных аппаратах способ регулировки тока с помощью включения активных сопротивлений, из-за их громоздкости и нагрева, не получил распространения. Зато очень широко применяется реактивное сопротивление – включение во вторичную цепь дросселя. Дроссели имеют разнообразные конструкции, часто объединенные с магнитопроводом трансформатора в одно целое, но сделаны так, что их индуктивность, а значит, реактивное сопротивление регулируется, в основном, перемещением частей магнитопровода. Заодно дроссель улучшает процесс горения дуги.

Регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. Через регулирующие устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости. Другое неудобство – переключение. Для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200А. Другое дело – цепь первичной обмотки, где токи примерно в пять раз меньше, переключатели для которых являются ширпотребом. Последовательно с первичной обмоткой, так же, как и в предыдущем случае, можно включать балластные сопротивления. Только в этом случаи сопротивление резисторов должно быть на порядок большим, чем в цепи вторичной обмотки. Так, батарея из нескольких параллельно соединенных резисторов ПЭВ-50. 100 суммарным сопротивлением 6-8 Ом способна понизить выходной ток вдвое, а то и втрое, в зависимости от конструкции трансформатора. Можно собрать несколько батарей и установить переключатель. Если же в распоряжении нет мощного переключателя, то можно обойтись несколькими выключателями. Установив резисторы по схеме изображенной ниже, можно, например, сделать регулятор сварочного тока с комбинацией: 0; 4; 6; 10 Ом.

Правда, при включении балластного сопротивления в первичной цепи, теряется выгода, которую придает сопротивление во вторичной, – улучшение падающей характеристики трансформатора. Но зато и к каким-либо отрицательным последствиям в горении дуги включенные по высокому напряжению резисторы не приводят: если трансформатор хорошо варил без них, то с добавочным сопротивлением в первичной обмотке он варить будет.

В режиме холостого хода трансформатор потребляет небольшой ток, а значит, его обмотка обладает значительным сопротивлением. Поэтому дополнительные несколько Ом практически никак не сказываются на выходном напряжении холостого хода.

Вместо резисторов, которые при работе будут сильно греться, в цепь первичной обмотки можно установить реактивное сопротивление – дроссель.

Эту меру следует рассматривать скорее как выход из положения, если никаких других средств понижения мощности не имеется. Включение реактивного сопротивления в цепь высокого напряжения может сильно понижать выходное напряжение холостого хода трансформатора. Падение выходного напряжения наблюдается у трансформаторов с относительно большим током холостого хода – 2-3А. При незначительном потреблении тока – порядка 0,1А – падение выходного напряжения почти незаметно. Кроме того, включенный в первичной обмотке трансформатора, дроссель может приводить к некоторому ухудшению сварочных характеристик трансформатора, хотя и не настолько, чтобы его нельзя было эксплуатировать. В последнем случае все еще сильно зависит от свойств конкретного трансформатора. Для некоторых сварочных аппаратов, включение дросселя в первичную цепь трансформатора никак не сказывается, по крайней мере согласно субъективным ощущениям, на качестве горения дуги.

В качестве дросселя сварочного аппарата, для регулировки тока, можно использовать готовую вторичную обмотку какого-нибудь трансформатора, рассчитанного да выход около 40В и мощностью 200-300 Вт, тогда ничего переделывать не придется. Хотя все же лучше сделать самодельный дроссель, намотав провод на отдельном каркасе от такого же трансформатора – 200-300 Вт, например от телевизора, сделав отводы через каждые 30-60 витков, подключенные к переключателю.

Самодельный дроссель можно изготовить и на незамкнутом – прямом сердечнике. Это удобно, когда уже есть готовая катушка с несколькими сотнями витков подходящего провода. Тогда внутрь нее надо набить пакет прямых пластин из трансформаторного железа. Необходимое реактивное сопротивление выставляется подбором толщины пакета, ориентируясь по сварочному току трансформатора. Для примера: дроссель, изготовленный из катушки, содержащей предположительно около 400 витков провода диаметром 1,4 мм, был набит пакетом железа с общим сечением 4,5 см 2 , длиной, равной длине катушки, 14 см. Это позволило уменьшить сварочный ток трансформатора 120А примерно в два раза. Дроссель такого типа можно сделать и с регулируемым реактивным сопротивлением. Для этого можно менять глубину ввода стержня сердечника в полость катушки. Катушка без сердечника обладает низким сопротивлением, при полностью введенном стержне ее сопротивление максимально. Дроссель, намотанный подходящим проводом, мало греется, но у него сильно вибрирует сердечник. Это надо учитывать при стяжке и фиксации набора пластин железа.

Для самодельных сварочных аппаратов легче всего, еще при намотке обмоток, сделать их с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно разве что для подстройки тока, нежели для его регулировки в широких пределах. Ведь, чтобы уменьшить ток в 2-3 раза, придется слишком увеличивать количество витков первичной обмотки, что неизбежно приведет к падению напряжения во вторичной цепи. Либо же придется наращивать витки всех катушек, что приведет к чрезмерному расходу провода, увеличению габаритов и массы трансформатора.

Для более тонкой регулировки сварочного тока в меньшую сторону, можно использовать индуктивность сварочного кабеля, укладывая его кольцами. Но не стоит перебарщивать, т.к. кабель будет нагреваться.

В последнее время некоторое распространение получили тиристорные и симисторные схемы регулировки тока сварки. При подаче на управляющий вывод тиристора или симистора напряжения определенной величины регулятор открывается и начинает свободно пропускать через себя ток. В схемах регулирования тока, работающих от переменного напряжения, управляющие импульсы обычно поступают на каждом полупериоде. Регулятор открывается в строго определенные (задаваемые) моменты времени, обрезая таким образом начало каждого полупериода синусоиды тока, что уменьшает суммарную мощность проходящего электрического сигнала.

Естественно, ток и напряжение после этого не имеют синусоидальную форму. Такие схемы позволяют регулировать мощность в широких пределах. Человек, разбирающийся в радиоэлектронике, сможет изготовить подобную схему самостоятельно, хотя, надо сказать, устройства такого рода нельзя признать совершенными. При использовании регуляторов данного типа процесс горения дуги несколько ухудшается. Ведь теперь при уменьшении мощности дуга начинает гореть отдельными, все более кратковременными вспышками. У большинства из схем тиристорных регуляторов шкалы не линейны, а калибровка меняется с изменением напряжения сети, ток через тиристор постепенно увеличивается во время работы из-за нагрева элементов схемы. Кроме того, обычно заметно гасится выходная мощность даже при максимальном положении отпирания регулятора, к чему сварочные трансформаторы очень чувствительны. Такой способ регулировки тока сварки, из-за сложности изготовления и невысокой надежности, не получил большого распространения среди самодельных регуляторов сварочного тока.

Измерение сварочного тока

Специфика измерения этим прибором состоит в том, что для измерения не требуется подключаться в электрическую цепь. Сила тока измеряется на расстоянии от провода без прикосновения к нему. У прибора есть специальный разводящийся контур, отчего и название – «клещи», которым охватывается провод с током. Электромагнитное поле тока протекающего в охваченном проводе наводит ток в замкнутом контуре, который и измеряется. На корпусе «клещей» находится переключатель пределов измерения тока, максимальные значения которого обычно достигают – от 100А до 500А для разных моделей приборов. Токоизмерительными клещами можно оперативно воспользоваться практически в любой ситуации, не оказывая никакого влияния на электрическую цепь. Измерять ими можно лишь переменный ток, который создает переменное электромагнитное поле, для постоянного тока этот инструмент бесполезен. Класс точности в данном случае весьма невысок, поэтому можно судить, скорее, только о приблизительных значениях.

Другой способ измерять ток сварки: вмонтировать в электрическую цепь изготавливаемого сварочного аппарата или дорабатываемого промышленного аппарат амперметр, рассчитанный на большие значения тока, а то и просто включать его на время в разрыв цепи сварочных проводов.

Включение амперметра в сварочную цепь также отмечается некоторой спецификой. Дело в том, что последовательно в цепь включается не сам прибор (стрелочный указатель), а его шунт (резистор), стрелочный же индикатор подключается к шунту параллельно.

Шунт обладает собственным сопротивлением: предположительно сотые доли Ома (так как измерить его обычным омметром не удается). На вид это кусок металла в несколько сантиметров в длину прямоугольного сечения с мощными контактными площадками с обеих сторон. От точности сопротивления шунта зависит и точность показания прибора. Для каждой модели амперметра предусмотрен шунт определенного сопротивления, и они должны продаваться вместе.

И уж чего ни в коем случае не нужно делать, так это пробовать включить стрелочный прибор в цепь вообще без шунта. Если у вас где-то завалялся стрелочный прибор, на шкале которого значатся сотни ампер, то это вовсе не значит, что он сам их измеряет. Проверьте его: и сам по себе прибор окажется всего-то микро- или миллиамперметром. Иногда попадаются стрелочные приборы, у которых шунт вмонтирован внутри корпуса и к нему дополнительно ничего больше подключать не нужно. Как правило, такие отличаются огромными размерами и невысоким классом точности.

Немалое значение имеет способность стрелочного указателя измерительного прибора устанавливаться на текущее значение, преодолевая колебательные переходные процессы при изменении тока, иначе стрелка будет судорожно плясать по шкале уже при незначительных изменениях тока, которые неизбежны при горении сварочной дуги.

Качество сварного шва в значительной мере зависит от характеристик электрической дуги. Для каждой толщины металла, в зависимости от его вида требуется определенной силы сварочный ток.

Кроме этого, важна вольтамперная характеристика аппарата для сварки, от этого зависит качество электрической дуги. Для резки металла тоже требуются свои значения электротока. То есть любой сварочный аппарат должен обладать регулятором, управляющим мощностью сварки.

Способы регулирования

Управлять током можно по-разному. Основные способы регулирования такие:

  • введение резистивной или индуктивной нагрузки во вторичную обмотку сварочного аппарата;
  • изменение количества витков во вторичной обмотке;
  • изменение магнитного потока аппарата для сварки;
  • использование полупроводниковых приборов.

Схематических реализаций этих способов множество. При изготовлении аппарата для сварки своими руками каждый может выбрать себе регулятор по вкусу и возможностям.

Резистор или индуктивность

Регулировка сварочного тока с использованием сопротивления или катушки индуктивности является самой простой и надежной. К держателю сварочных электродов последовательно подключают мощный резистор или дроссель. За счет этого меняется активное или индуктивное сопротивление нагрузки, что приводит к падению напряжения и изменению сварочного тока.

Регуляторы в виде резисторов применяют для улучшения вольтамперной характеристики сварочного аппарата. Используется набор мощных проволочных сопротивлений или один резистор, выполненный из толстой нихромовой проволоки в виде спирали.

Для изменения сопротивления специальным зажимом их подключают к определенному витку провода. Резистор выполняется в виде спирали для уменьшения габаритов и удобства использования. Номинал резистора не должен превышать 1 Ом.

Переменный ток в определенные моменты времени имеет нулевые или близкие к нему значения. В это время получается кратковременное гашение дуги. При изменении промежутка между электродом и деталью может произойти прилипание или полное ее гашение.

Для смягчения режима сваривания и соответственно получения качественного шва применяют регулятор в виде дросселя, который включается последовательно с держаком в выходной цепи аппарата.

Дополнительная индуктивность вызывает сдвиг фаз между выходным током и напряжением. При нулевых или близких к нему значениях переменного тока напряжение имеет максимальную амплитуду и наоборот. Это позволяет поддерживать стабильную дугу и обеспечивает надежное ее зажигание.

Дроссель можно изготовить из старого трансформатор. Используется только его магнитопровод, все обмотки удаляются. Вместо них наматывают 25-40 витков толстого медного провода.

Данный регулятор был широко распространен при использовании трансформаторных аппаратов переменного тока благодаря своей простоте и наличию комплектующих. Недостатками дроссельного регулятора сварочного тока являются небольшой диапазон управления.

Изменение количества витков

При этом методе регулировка характеристик дуги осуществляется благодаря изменению коэффициента трансформации. Коэффициент трансформации позволяют изменить дополнительные отводы из вторичной катушки. Переключаясь с одного отвода на другой можно менять напряжение в выходной цепи аппарата, что приводит к изменению мощности дуги.

Регулятор должен выдерживать большой сварочный ток. Недостатком является трудность нахождения коммутатора с такими характеристиками, небольшой диапазон регулировок и дискретность коэффициента трансформации.

Изменение магнитного потока

Данный способ управления используется в трансформаторных аппаратах сварки. Изменяя магнитный поток, меняют коэффициент полезного действия трансформатора, это в свою очередь меняет величину сварочного тока.

Регулятор работает за счет изменения зазора магнитопровода, введения магнитного шунта или подвижности обмоток. Изменяя расстояние между обмотками, меняют магнитный поток, что соответственно сказывается на параметрах электрической дуги.

На старых сварочных аппаратах на крышке находилась рукоятка. При ее вращении вторичная обмотка поднималась или опускалась за счет червячной передачи. Этот способ практически изжил себя, он использовался до распространения полупроводников.

Полупроводниковые приборы

Создание мощных полупроводниковых приборов, способных работать с большими токами и напряжениями, позволило разработать сварочные аппараты нового типа.

Они стали способны менять не только сопротивление вторичной цепи и фазы, но и изменять частоту тока, его форму, что также влияет на характеристики сварочной дуги. В традиционном трансформаторном сварочном аппарате используется регулятор сварочного тока на базе тиристорной схемы.

Регулировка в инверторах

Сварочные инверторы – это самые современные аппараты для электродуговой сварки. Использование мощных полупроводниковых выпрямителей на входе устройства и последующей трансформации переменного тока в постоянный, а затем в переменный высокой частоты позволил создать устройства компактные и мощные одновременно.

В инверторных аппаратах основным регулятором является изменение частоты задающего генератора. При одном и том же размере трансформатора мощность преобразования напрямую зависит от частоты входного напряжения.

Чем меньше частота, тем меньшая мощность передается на вторичную обмотку. Ручка регулировочного резистора выводится на лицевую панель инвертора. При ее вращении изменяются характеристики задающего генератора, что приводит к изменению режима переключения силовых транзисторов. В итоге получается требуемый сварочный ток.

При использовании инверторных сварочных полуавтоматов настройка происходит так же, как и при использовании ручной сварки.

Кроме внешних регуляторов в блоке управления инвертором предусмотрены еще много различных управляющих элементов и защит, обеспечивающих стабильную дугу и безопасную работу. Для начинающего сварщика лучшим выбором будет инверторный аппарат для сварки.

Применение тиристорной и симисторной схемы

После создания мощных тиристоров и симисторов их стали использовать в регуляторах силы выходного тока в сварочных аппаратах. Они могут устанавливаться в первичной обмотке трансформатора или во вторичной. Суть их работы заключается в следующем.

На управляющий контакт тиристора со схемы регулятора поступает сигнал, открывающий полупроводник. Длительность сигнала может изменяться в больших пределах, от 0 до длительности полупериода тока протекающего через тиристор.

Управляющий сигнал синхронизирован с регулируемым током. Изменение длительности сигнала вызывает обрезание начала каждого полупериода синусоиды сварочного тока. Увеличивается скважность, в результате средний ток уменьшается. Трансформаторы очень чувствительны к такому управлению.

Такой регулятор имеет существенный недостаток. Время нулевых значений увеличивается, что приводит к неравномерности дуги и ее несанкционированному гашению.

Для уменьшения негативного эффекта дополнительно приходится вводить дроссели, которые вызывают фазовый сдвиг между током и напряжением. В современных аппаратах данный метод практически не используются.

Одним из видов соединения и резки металлов является электросварка. Она выполняется при помощи сварочных аппаратов и электродов или специальной проволоки. Необходимая сила тока при этом зависит от диаметра электрода, вида работ – сварка или резка и толщины металла. Поэтому ее необходимо регулировать.

Несмотря на распространение новых, инверторных, аппаратов, у многих людей в гаражах и сараях остались старые устройства, которые нуждаются в ручной регулировке. Ее нельзя производить так же, как регулировать ток трансформатора в сварочном полуавтомате или инверторе, в которых эту работу выполняет электроника.

Устройство и принцип действия сварочного трансформатора

Трансформатор для электросварки, как и любой другой, состоит из трех основных элементов:

  • Первичной обмотки. На нее подается напряжение. В домашних аппаратах катушка подключается к сети 220В, на производстве для уменьшения потребляемого тока на нее подается 380В.
  • Вторичная обмотка с напряжением 45-110В. К ней подключается электрод и масса, а в сварочных выпрямителях диоды или диодный мост.
  • Магнитопровод. Это сердечник, на котором наматываются катушки. Состоит из большого количества пластин трансформаторного железа и может быть тороидальной, прямоугольной и Ш-образной формы.

Устройства большой мощности дополнительно оснащаются пусковой и защитной аппаратурой, а также вентиляторами.

Есть три режима работы трансформаторов:

  • Режим холостого хода. В нем аппарат работает при перерыве в процессе сварки.
  • Рабочий режим. Это сварка или резка металла.
  • Режим короткого замыкания. Появляется при залипании электрода.

Регулировка тока сварочного трансформатора производится в рабочем режиме.

Основным недостатком такого аппарата является переменное выходное напряжение. Это дает возможность использовать только углеродистые электроды и сваривать только обычный металл. Для сварки нержавеющих и высоколегированных сталей необходимы специальные электроды и использование сварочного выпрямителя.

Информация! В отличие от обычных трансформаторов, у сварочных аппаратов рабочий режим похож на режим короткого замыкания. Поэтому для уменьшения нагрева они мотаются проводом большего сечения.

Сварочный выпрямитель

Использование постоянного напряжения дает более качественный шов. Она позволяет кроме обычных видов обработки выполнять аргонно-дуговую сварку и другие виды работ.

Информация! Такие устройства кроме однофазных изготавливают трехфазные. Это увеличивает мощность с распределением нагрузки на три фазы и обеспечивает более “гладкое” выходное напряжение, без пульсаций.

Сварочные выпрямители различают по типу установленных выпрямительных блоков:

  • С двумя диодами. Вместо одной вторичной обмотки мотаются две и диоды подключаются по схеме с общей средней точкой.
  • С обычным диодным мостом. В однофазных аппаратах устанавливается обычный мост, из четырех диодов, в трехфазных – мост Ларионова, из шести.
  • Транзисторные. Редко встречаются из-за слишком мощных выходных транзисторов.
  • Тиристорные. Разновидность диодных аппаратов, но вместо диодов устанавливаются тиристоры и система управления. Регулировка осуществляется за счет изменения угла открытия тиристора и действующего значения напряжения.
  • Инверторные. Современные электронные аппараты индивидуального использования. Ток регулируется ручками управления или кнопками, расположенными на передней панели.

Эти трансформаторы изготавливаются разной мощности и предназначенные для подключения различного количества постов:

  • Однопостовые. Используются только одним сварщиком. Регулировка осуществляется как на рабочем месте, так и внутри аппарата. Вольтамперная характеристика может быть крутопадающей (мягкой), пологопадающей (жесткой), а также переключаемой.
  • Многопостовые. Имеют достаточную мощность для подключения нескольких (до 9) постов. Характеристика только жесткая, регулировать процесс сварки можно только на рабочем месте при помощи балластных сопротивлений.

Сварочный полуавтомат

Полуавтомат состоит из двух основных узлов:

  • Блок подачи проволоки. Подает проволоку в зону сварки, дополнительно оснащается устройством подачи защитного газа.
  • Устройство питания дуги. В качестве него используются сварочный выпрямитель или инвертор.

Справка! Ток полуавтомата регулируется в устройстве, питающем дугу.

Параметры аппаратов

Основными параметрами являются выходные ток и напряжение, а так же динамическая характеристика.

Выходной ток и напряжение

Основным параметром аппарата для сварки является выходной ток. От него зависит диаметр электродов и толщина металла. В индивидуальных аппаратах он достигает 200А. Поскольку выходное напряжение имеет значение только при зажигании дуги, в современных инверторных устройствах для уменьшения потребляемой мощности и габаритов выпрямителя этот параметр максимально снижен, а поджиг дуги обеспечивается дополнительными встроенными устройствами.

Выходное напряжение в однопостовых аппаратах составляет 45-65В. В больших аппаратах, рассчитанных на одновременную работу нескольких сварщиков, выходное напряжение может достигать 110В.

Динамическая характеристика

При изменении расстояния от конца электрода до детали меняется длина дуги и ее сопротивление. Поэтому не менее важной является динамическая, или вольт амперная характеристика – зависимость тока от длины дуги:

Крутопадающая, или мягкая. При росте тока в устройстве с такой характеристикой падает напряжение, что ограничивает его рост. Это обеспечивает более стабильную дугу при изменении расстояния до детали. В самодельных аппаратах небольшой мощности мягкая характеристика обеспечивается внутренним устройством – первичная и вторичная обмотки намотаны на разных частях магнитопровода. За счет особенностей конструкции без добавочных сопротивлений они могли работать с электродами определенного, для каждого аппарата своего, диаметра. В устройствах большей мощности динамическую характеристику смягчают балластные сопротивления. Эти методы могут совмещаться.

Пологопадающая, или жесткая характеристика. При жесткой характеристике напряжение не меняется, а ток, соответственно меняется при изменении длины дуги. Такие параметры имеют большие много постовые аппараты или автоматические устройства, поддерживающие постоянное расстояние между электродом и деталью.

Регулировка сварочного аппарата

Есть разные способы управления током сварочного аппарата.

С подвижными обмотками и сердечником

Жесткость характеристики зависит от магнитной связи между первичной и вторичной катушками. Для ее изменения необходимо поменять расстояние между первичной и вторичной обмотками или величину воздушного зазора в магнитопроводе. Для этого сердечник или катушку крепят на специальной гайке, а винт оснащается рукояткой. При ее вращении гайка накручивается и подвижная часть меняет свое положение, что приводит к изменению тока.

Этот способ применяется в аппаратах переменного напряжения, а также дополнительно оснащенных диодными мостами.

Подмагничивание сердечника постоянным напряжением

Еще одним способом управления является подмагничивание сердечника постоянным напряжением. Намагниченный сердечник увеличивает сопротивление магнитному потоку, созданному первичной обмоткой. Это уменьшает ток дуги.

Интересно! На аналогичном принципе основана работа магнитного усилителя. Это устройство применялось в системах управления электроприводом до появления тиристорных преобразователей.

Балластные сопротивления

Одним из самых распространенных и простых способов регулировки является использование балластного сопротивления:

  • Активный балластник. Представляет из себя несколько проволочных или ленточных сопротивлений, которые переключаются при необходимости изменить ток электросварки. Используются с аппаратами всех типов. В самодельных устройствах малой мощности вместо комплекта сопротивлений используется спираль или змейка из нихрома.
  • Индуктивный балластник. Это дроссель, индуктивность которого может меняться при необходимости изменением числа витков или величиной воздушного зазора в магнитопроводе. Устанавливается последовательно со вторичной обмоткой до диодного моста.

Тиристорное управление

Эта регулировка применяется в выпрямителях, в которых часть или все диоды заменены тиристорами. При изменении угла открывания меняется действующее значение напряжения и ток устройства. Управление углом осуществляется переменными резисторами или более сложными схемами.

Недостатком этой схемы является превращение постоянного напряжения в пульсирующее, что ухудшает качество шва.

Важно! При угле открытия более 90° падает амплитудное значение, что ухудшает процесс зажигания дуги.

Регулировка первичной обмотки

Регулировка токов сварочного трансформатора по первичке осуществляется тиристорным ключом – двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно при помощи переменного резистора, соединяющего управляющие вывода или небольшой транзисторной схемы.

Регулировка тиристорным ключом первичек позволяет управлять аппаратами переменного напряжения.

Все эти способы регулировки теряют свое значение вместе со старыми аппаратами и распространением новых, инверторных. Они экономичнее, легче, а некоторые магазины предлагают обменять старый катушечный сварочник на новый. Но пока старые устройства находятся в эксплуатации знание того, как же регулируется сварочный ток в трансформаторе позволит выполнять сварочные работы более качественно.

Регулировка сварочного тока — flagman-ug.ru

Величина балластного сопротивления для регулятора сварочного тока составляет порядка сотых-десятых долей Ома и подбирается, как правило, экспериментально. В качестве балластного сопротивления издавна применяются мощные проволочные сопротивления, использовавшиеся в подъемных кранах, троллейбусах, или отрезки спиралей ТЭНов (теплоэлектронагревателей), куски толстой высокоомной проволоки. Несколько уменьшить ток можно даже с помощью растянутой дверной пружины из стали. Балластное сопротивление может включаться либо стационарно.

Либо так, чтобы потом можно было относительно легко регулировать сварочный ток. Один конец такого сопротивления подключается к выходу трансформатора, а конец сварочного провода оборудуется съемным зажимом, который легко перебрасывается по длине спирали сопротивления, выбирая нужный ток.

Большинство проволочных резисторов большой мощности изготовлены в виде открытой спирали, установленной на керамический каркас длиной до полуметра, как правило, в спираль смотана и проволока от ТЭНов. Если резистор изготовлен из магнитных сплавов, то в случае его спиральной компоновки, а тем более с какими-либо стальными элементами конструкции внутри спирали, при прохождении больших токов спираль начинает сильно вибрировать. Ведь спираль — это тот же соленоид, а огромные сварочные токи порождают мощные магнитные поля. Уменьшить влияние вибраций можно, растянув спираль и зафиксировав ее на жесткой основе. Кроме спирали, проволоку можно сгибать также змейкой, что тоже уменьшает размеры готового резистора. Сечение токопроводящего материала резистора следует подбирать побольше, потому что при работе он сильно греется. Слишком тонкая проволока или лента будет раскаляться докрасна, хотя даже это, в принципе, не исключает эффективность использования ее в качестве регулятора тока для сварочного аппарата. О реальном значении сопротивления балластных проволочных резисторов судить трудно, так как в нагретом состоянии свойства материалов сильно меняются.

В промышленных сварочных аппаратах способ регулировки тока с помощью включения активных сопротивлений, из-за их громоздкости и нагрева, не получил распространения. Зато очень широко применяется реактивное сопротивление — включение во вторичную цепь дросселя. Дроссели имеют разнообразные конструкции, часто объединенные с магнитопроводом трансформатора в одно целое, но сделаны так, что их индуктивность, а значит, реактивное сопротивление регулируется, в основном, перемещением частей магнитопровода. Заодно дроссель улучшает процесс горения дуги.

Регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. Через регулирующие устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости. Другое неудобство — переключение. Для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200А. Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи примерно в пять раз меньше, переключатели для которых являются ширпотребом. Последовательно с первичной обмоткой, так же, как и в предыдущем случае, можно включать балластные сопротивления. Только в этом случаи сопротивление резисторов должно быть на порядок большим, чем в цепи вторичной обмотки. Так, батарея из нескольких параллельно соединенных резисторов ПЭВ-50. 100 суммарным сопротивлением 6-8 Ом способна понизить выходной ток вдвое, а то и втрое, в зависимости от конструкции трансформатора. Можно собрать несколько батарей и установить переключатель. Если же в распоряжении нет мощного переключателя, то можно обойтись несколькими выключателями. Установив резисторы по схеме изображенной ниже, можно, например, сделать регулятор сварочного тока с комбинацией: 0; 4; 6; 10 Ом.

Правда, при включении балластного сопротивления в первичной цепи, теряется выгода, которую придает сопротивление во вторичной, — улучшение падающей характеристики трансформатора. Но зато и к каким-либо отрицательным последствиям в горении дуги включенные по высокому напряжению резисторы не приводят: если трансформатор хорошо варил без них, то с добавочным сопротивлением в первичной обмотке он варить будет.

В режиме холостого хода трансформатор потребляет небольшой ток, а значит, его обмотка обладает значительным сопротивлением. Поэтому дополнительные несколько Ом практически никак не сказываются на выходном напряжении холостого хода.

Вместо резисторов, которые при работе будут сильно греться, в цепь первичной обмотки можно установить реактивное сопротивление — дроссель.

Эту меру следует рассматривать скорее как выход из положения, если никаких других средств понижения мощности не имеется. Включение реактивного сопротивления в цепь высокого напряжения может сильно понижать выходное напряжение холостого хода трансформатора. Падение выходного напряжения наблюдается у трансформаторов с относительно большим током холостого хода — 2-3А. При незначительном потреблении тока — порядка 0,1А — падение выходного напряжения почти незаметно. Кроме того, включенный в первичной обмотке трансформатора, дроссель может приводить к некоторому ухудшению сварочных характеристик трансформатора, хотя и не настолько, чтобы его нельзя было эксплуатировать. В последнем случае все еще сильно зависит от свойств конкретного трансформатора. Для некоторых сварочных аппаратов, включение дросселя в первичную цепь трансформатора никак не сказывается, по крайней мере согласно субъективным ощущениям, на качестве горения дуги.

В качестве дросселя сварочного аппарата, для регулировки тока, можно использовать готовую вторичную обмотку какого-нибудь трансформатора, рассчитанного да выход около 40В и мощностью 200-300 Вт, тогда ничего переделывать не придется. Хотя все же лучше сделать самодельный дроссель, намотав провод на отдельном каркасе от такого же трансформатора — 200-300 Вт, например от телевизора, сделав отводы через каждые 30-60 витков, подключенные к переключателю.

Самодельный дроссель можно изготовить и на незамкнутом — прямом сердечнике. Это удобно, когда уже есть готовая катушка с несколькими сотнями витков подходящего провода. Тогда внутрь нее надо набить пакет прямых пластин из трансформаторного железа. Необходимое реактивное сопротивление выставляется подбором толщины пакета, ориентируясь по сварочному току трансформатора. Для примера: дроссель, изготовленный из катушки, содержащей предположительно около 400 витков провода диаметром 1,4 мм, был набит пакетом железа с общим сечением 4,5 см 2 , длиной, равной длине катушки, 14 см. Это позволило уменьшить сварочный ток трансформатора 120А примерно в два раза. Дроссель такого типа можно сделать и с регулируемым реактивным сопротивлением. Для этого можно менять глубину ввода стержня сердечника в полость катушки. Катушка без сердечника обладает низким сопротивлением, при полностью введенном стержне ее сопротивление максимально. Дроссель, намотанный подходящим проводом, мало греется, но у него сильно вибрирует сердечник. Это надо учитывать при стяжке и фиксации набора пластин железа.

Для самодельных сварочных аппаратов легче всего, еще при намотке обмоток, сделать их с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно разве что для подстройки тока, нежели для его регулировки в широких пределах. Ведь, чтобы уменьшить ток в 2-3 раза, придется слишком увеличивать количество витков первичной обмотки, что неизбежно приведет к падению напряжения во вторичной цепи. Либо же придется наращивать витки всех катушек, что приведет к чрезмерному расходу провода, увеличению габаритов и массы трансформатора.

Для более тонкой регулировки сварочного тока в меньшую сторону, можно использовать индуктивность сварочного кабеля, укладывая его кольцами. Но не стоит перебарщивать, т.к. кабель будет нагреваться.

В последнее время некоторое распространение получили тиристорные и симисторные схемы регулировки тока сварки. При подаче на управляющий вывод тиристора или симистора напряжения определенной величины регулятор открывается и начинает свободно пропускать через себя ток. В схемах регулирования тока, работающих от переменного напряжения, управляющие импульсы обычно поступают на каждом полупериоде. Регулятор открывается в строго определенные (задаваемые) моменты времени, обрезая таким образом начало каждого полупериода синусоиды тока, что уменьшает суммарную мощность проходящего электрического сигнала.

Естественно, ток и напряжение после этого не имеют синусоидальную форму. Такие схемы позволяют регулировать мощность в широких пределах. Человек, разбирающийся в радиоэлектронике, сможет изготовить подобную схему самостоятельно, хотя, надо сказать, устройства такого рода нельзя признать совершенными. При использовании регуляторов данного типа процесс горения дуги несколько ухудшается. Ведь теперь при уменьшении мощности дуга начинает гореть отдельными, все более кратковременными вспышками. У большинства из схем тиристорных регуляторов шкалы не линейны, а калибровка меняется с изменением напряжения сети, ток через тиристор постепенно увеличивается во время работы из-за нагрева элементов схемы. Кроме того, обычно заметно гасится выходная мощность даже при максимальном положении отпирания регулятора, к чему сварочные трансформаторы очень чувствительны. Такой способ регулировки тока сварки, из-за сложности изготовления и невысокой надежности, не получил большого распространения среди самодельных регуляторов сварочного тока.

Измерение сварочного тока

Специфика измерения этим прибором состоит в том, что для измерения не требуется подключаться в электрическую цепь. Сила тока измеряется на расстоянии от провода без прикосновения к нему. У прибора есть специальный разводящийся контур, отчего и название — «клещи», которым охватывается провод с током. Электромагнитное поле тока протекающего в охваченном проводе наводит ток в замкнутом контуре, который и измеряется. На корпусе «клещей» находится переключатель пределов измерения тока, максимальные значения которого обычно достигают — от 100А до 500А для разных моделей приборов. Токоизмерительными клещами можно оперативно воспользоваться практически в любой ситуации, не оказывая никакого влияния на электрическую цепь. Измерять ими можно лишь переменный ток, который создает переменное электромагнитное поле, для постоянного тока этот инструмент бесполезен. Класс точности в данном случае весьма невысок, поэтому можно судить, скорее, только о приблизительных значениях.

Другой способ измерять ток сварки: вмонтировать в электрическую цепь изготавливаемого сварочного аппарата или дорабатываемого промышленного аппарат амперметр, рассчитанный на большие значения тока, а то и просто включать его на время в разрыв цепи сварочных проводов.

Включение амперметра в сварочную цепь также отмечается некоторой спецификой. Дело в том, что последовательно в цепь включается не сам прибор (стрелочный указатель), а его шунт (резистор), стрелочный же индикатор подключается к шунту параллельно.

Шунт обладает собственным сопротивлением: предположительно сотые доли Ома (так как измерить его обычным омметром не удается). На вид это кусок металла в несколько сантиметров в длину прямоугольного сечения с мощными контактными площадками с обеих сторон. От точности сопротивления шунта зависит и точность показания прибора. Для каждой модели амперметра предусмотрен шунт определенного сопротивления, и они должны продаваться вместе.

И уж чего ни в коем случае не нужно делать, так это пробовать включить стрелочный прибор в цепь вообще без шунта. Если у вас где-то завалялся стрелочный прибор, на шкале которого значатся сотни ампер, то это вовсе не значит, что он сам их измеряет. Проверьте его: и сам по себе прибор окажется всего-то микро- или миллиамперметром. Иногда попадаются стрелочные приборы, у которых шунт вмонтирован внутри корпуса и к нему дополнительно ничего больше подключать не нужно. Как правило, такие отличаются огромными размерами и невысоким классом точности.

Немалое значение имеет способность стрелочного указателя измерительного прибора устанавливаться на текущее значение, преодолевая колебательные переходные процессы при изменении тока, иначе стрелка будет судорожно плясать по шкале уже при незначительных изменениях тока, которые неизбежны при горении сварочной дуги.

Как сделать регулятор тока для сварочного аппарата своими руками

Одна из главных составляющих по-настоящему качественного шва — это правильная и точная настройка сварочного тока в соответствии с поставленной задачей. Опытным сварщикам часто приходится работать с металлом разной толщины, и порой стандартной регулировки min/max недостаточно для полноценной работы. В таких случаях возникает необходимость многоступенчатой регулировки тока, с точностью до ампера. Эту проблему можно легко решить путем включения в цепь дополнительного прибора — регулятора тока.

Ток можно регулировать по вторичке (вторичной обмотке) и по первичке (первичной обмотке). При этом каждый из способов настройки трансформатора для сварки имеет свои особенности, которые важно учитывать. В этой статье мы расскажем, как осуществляется регулировка тока в сварочных аппаратах, приведем схемы регуляторов для сварочного полуавтомата, поможем грамотно выбрать регулятор сварочного тока по первичной обмотке для сварочного трансформатора.

Способы регулировки тока

Существуют множество способов регулировки тока, и выше мы писали о вторичной и первичной обмотке. На самом деле, это очень грубая классификация, поскольку регулировка еще делится на несколько составляющих. Мы не сможем разобрать все составляющие в рамках этой статьи, поэтому остановимся на наиболее популярных.

Один из самых часто применяемых методов регулировки тока — это добавление баластника на выходе вторичной обмотки. Это надежный и долговечный способ, баластник можно легко сделать своими руками и использовать в работе без дополнительных приборов. Зачастую баластники используют исключительно для уменьшения силы тока.

В этой статье мы подробно описывали принцип работы и особенности использования баластника для сварочного полуавтомата. Там вы найдете подробную инструкцию, как изготовить прибор в домашних условиях и как использовать его в своей работе.

Несмотря на множество достоинств, метод регулировки тока по вторичной обмотке при использовании в связке с трансформатором для сварки может быть не очень удобен, особенно для начинающих сварщиков. Прежде всего, баластник довольно громоздкий и его размер может достигать метра в длину. Еще прибор часто находится под ногами и при этом сильно нагревается, а это грубое нарушение техники безопасности.

Если вы не готовы мириться с этими недостатками, то рекомендуем обратить внимание на метод, когда производится регулировка сварочного тока по первичной обмотке. Для этих целей зачастую используются электронные приборы, которые можно легко сделать своими руками. Такой прибор будет беспроблемно регулировать ток по первичке и не доставит сварщику неудобств при эксплуатации.

Электронный регулятор станет незаменимым помощником дачника, который вынужден проводить сварку в условиях нестабильного напряжения. Часто домам просто не положено использование электроприборов более 3-5 кВт, а это очень ограничивает в работе. С помощью регулятора можно настроить свой аппарат таким образом, чтобы он мог бесперебойно работать даже с учетом низкого напряжения. Также такой прибор пригодится мастерам, которым необходимо постоянно перемещаться с места на место во время работы. Ведь регулятор не нужно таскать за собой, как баластник, и он никогда не станет причиной травм.

Теперь мы расскажем о том, как самому изготовить электронный регулятор из тиристоров.

Схема тиристорного регулятора

Выше вы можете видеть схему простейшего регулятор на 2 тиристорах с минимумов недефицитных деталей. Вы также можете сделать регулятор на симисторе, но наша практика показала, что тиристорный регулятор мощности долговечнее и работает более стабильно. Схема для сборки очень простая и по ней вы сможете довольно быстро собрать регулятор, имея минимальные навыки пайки.

Принцип действия данного регулятора тоже прост. У нас есть цепь первичной обмотки, в которую подключается регулятор. Регулятор состоит из транзисторов VS1 и VS2 (для каждой полуволны). RC-цепочка определяет момент, когда откроются тиристоры, вместе с тем меняется сопротивление R7. В результате мы получаем возможность изменять ток по первичке трансформатора, после чего ток меняется и во вторичке.

Обратите внимание! Настройка регулятора осуществляется под напряжением, об этом не стоит забывать. Чтобы избежать фатальных ошибок и не получить травму нужно обязательно изолировать все радиоэлементы.

В принципе, вы можете использовать транзисторы старого образца. Это отличный способ сэкономить, поскольку такие транзисторы можно без проблем найти в старом радиоприемнике или на барахолке. Но учтите, что такие транзисторы должны использоваться на рабочем напряжении не менее 400 В. Если вы посчитаете нужным, можете поставить динисторы вместо транзисторов и резисторов, показанных на схеме. Мы динисторы не использовали, поскольку в данном варианте они работают не очень стабильно. В целом, эта схема регулятора сварочного тока на тиристорах неплохо зарекомендовала себя и на ее основе было изготовлено множество регуляторов, которые стабильно работают и хорошо выполняют свою функцию.

Также вы могли видеть в магазинах регулятор контактной сварки РКС-801 и регулятор контактной сварки РКС-15-1. Мы не рекомендуем изготавливать их самостоятельно, поскольку это займет много времени и несильно сэкономит вам деньги, но если есть такое желание, то можете изготовить РКС-801. Ниже вы видите схему регулятора и схему его подключения к сварочнику. Откройте картинки в новом окне, чтобы лучше видеть текст.

Измерение сварочного тока

После того как вы изготовили и настроили регулятор, его можно использовать в работе. Для этого вам нужен еще один прибор, который будет измерять сварочный ток. К сожалению, не получится использовать бытовые амперметры, поскольку они не способны работать с полуавтоматами мощностью более 200 ампер. Поэтому рекомендуем использовать токоизмерительные клещи. Это относительно недорогой и точный способ узнать значение тока, управление клещами понятное и простое.

Так называемые «клещи» в верхней части прибора охватывают провод и измеряют ток. На корпусе прибора находится переключатель пределов измерения тока. В зависимости от модели и цены разные производители изготавливают токоизмерительные клещи, способные работать в диапазоне от 100 до 500 ампер. Выберите прибор, характеристики которого совпадают с вашим сварочным аппаратом.

Токоизмерительные клещи — это отличный выбор, если нужно оперативно измерить значение тока, при этом не влияя на цепь и не подключая в нее дополнительные элементы. Но есть один недостаток: клещи абсолютно бесполезны при измерении значения постоянного тока. Дело в том, что постоянный ток не создает переменное электромагнитное поле, поэтому прибор просто не видит его. Но в работе с переменным током такой прибор оправдывает все ожидания.

Есть другой способ измерения тока, он более радикальный. Можно добавить в цепь вашего сварочного полуавтомата промышленный амперметр, способный измерять большие значения тока. Еще можно просто временно добавлять амперметр в разрыв цепи сварочных проводов. Слева вы можете видеть схему такого амперметра, по которой можете его собрать.

Это дешевый и эффективный способ измерения тока, но использование амперметра в сварочных аппаратах тоже имеет свои особенности. В цепь добавляется не сам амперметр, а его резистор или шунт, при этом стрелочный индикатор должен параллельно подключаться к резистору или шунту. Если не соблюдать эту последовательность, прибор в лучшем случае просто не будет работать.

Вместо заключения

Регулирование сварочного тока на полуавтомате — это не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Если вы обладаете минимальными знаниями в области электротехники, то сможете без проблем собрать своими силами регулятор тока для сварочного аппарата на тримисторах, сэкономив на покупке этого прибора в магазине. Самодельные регуляторы особенно важны для домашних мастеров, которые не готовы к дополнительным тратам на оборудование. Расскажите о своем опыте изготовления и использования регулятора тока в комментариях и делитесь этой статьей в своих социальных сетях. Желаем удачи в работе!

Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. В промышленных аппаратах используют разные способы регулировки тока: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. К недостаткам такой регулировки надо отнести сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.

Наиболее оптимальный вариант — еще при намотке вторичной обмотки сделать ее с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно для подстройки тока, но не для его регулировки в широких пределах. Кроме того, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами.

Так, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости, а для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А. Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи в пять раз меньше.

После долгих поисков путем проб и ошибок был найден оптимальный вариант решения проблемы — широко известный тиристорный регулятор, схема которого изображена на рис.1.

При предельной простоте и доступности элементной базы он прост в управлении, не требует настроек и хорошо зарекомендовал себя в работе — работает не иначе, как «часы».

Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение тока при этом уменьшается.

Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2. При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора.

Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети. После начала следующего, противоположного по знаку полупериода переменного тока тиристор закрывается, и начинается новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова подключает нагрузку к сети.

Изменением сопротивления переменного резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.

Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами. Аноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.

В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308. Вполне реальна замена их более современными маломощными высокочастотными, имеющими близкие параметры.

Переменный резистор типа СП-2, остальные типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или МБТ на рабочее напряжение не менее 400 В.

Правильно собранный регулятор не требует налаживания. Необходимо лишь убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме (или в стабильном включении динисторов).

Внимание! Устройство имеет гальваническую связь с сетью. Все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.

Регулировка сварочного тока под электрод

Сварка является самым надежным способом соединить металлические конструкции и изделия. Расходным материалом, использующимся в этом процессе, являются электроды. Их состав делается таким образом, чтобы максимально соответствовать свариваемому материалу. Тип стали, с которой работает сварщик, не самый важный параметр работ. Нужно также учитывать толщину изделия, мощность аппарата и требуемую глубину проварки.

Большую роль играет не только выбор электродов, но также их правильное использование. Здесь понадобится не только мастерство сварщика, но и возможности оборудования. Для разных электродов используются разные настройки, и сегодня мы будем разбираться, какой ток подбирается на какие электроды.

Настройка силы тока в зависимости от электрода

Есть много нюансов, влияющих на настройку силы тока для конкретного электрода. Все они влияют на форму шва, его размер и качество. Вот какие параметры учитываются при подборе режима питания:

  • диаметр стержня;
  • марка;
  • положение, в котором будет вестись сварка;
  • полярность;
  • количество слоев.

Если вам нужен шов из нескольких слоев, тогда параметры могут меняться. За исходные данные принимаются параметры электродов, выбранных для сварки определенной марки стали.

Часто на упаковках указываются значения тока для сварки только в нижнем положении. В этом случае будет полезно знать, что для вертикального положения ток уменьшается примерно на 20%, а при потолочном на 25%. Это нужно, чтобы металл плавился медленнее и не стекал со шва.

Диаметр прутков выбирается в соответствии с толщиной металла. Одновременно нужно учитывать размеры шва и способ сварки.

При сварке поверхности шириной 3 — 5 мм, нужно брать электрод диаметром 3 — 4 мм. Диаметра в 5 мм будет достаточно вплоть до ширины шва в 8 мм.

Диаметр шва и ток, который вы будете использовать находятся в прямо пропорциональной зависимости.

  • при диаметре электродов 3 мм, нам понадобится ток в пределах от 65 до 100 А. Этот разброс зависит от положения сварки и от типа металла. При первом использовании рекомендуется выставлять среднее значение. В данном случае это будет 80 А. После этого посмотрите на “поведение” самого электрода и металла, и подберите наиболее комфортные токи.
  • Для 4 мм — стержней подойдет ток 120 — 200 А. Это один из часто встречающихся диаметров. Им можно работать как с большими швами, так и с маленькими.
  • 5 мм — электроды работают при токе 160 — 250 А. Значение зависит от положения и металла. Также большую роль здесь играет глубина проварки — чем она больше, тем больший ток нужно выставлять. Глубокая ванна — более полсантиметра, потребует максимальной мощности. Это значит, что рабочий ток составит более 200 А. Если работы будут вестись в таком режиме долго, тогда нужно позаботиться о том, чтобы у вас был качественный трансформатор.
  • Электроды 6 — 8 мм, используются с током от 250 А. Если вы работаете с толстым материалом, он может быть увеличен до 300 — 350 А.

Установка низкого тока приведет к тому, что вы не сможете сделать соединение, т. к. металл будет плохо провариваться. При слишком больших токах металл проплавится насквозь.

В последнее время популярность набирают аппараты малой мощности. Их используют в домашнем хозяйстве. Они позволяют работать с электродами небольшого диаметра — до 2 мм.

Переменный и постоянный ток

Для начала давайте разберемся, что такое переменный ток, а что такое постоянный.

Переменный ток меняется в течение времени. В обычной сети он имеет частоту 50 Гц. Это значит, что при подключении аппарата к бытовой сети, он будет выдавать ток частотой в те же 50 Гц.

Постоянный ток получают при помощи выпрямителей и стабилизаторов. Он может иметь прямую или обратную полярность. Преимущества постоянного тока проявляются в следующем:

  • высокая стабильность дуги, благодаря чему шов получается ровным и надежным;
  • высокая производительность;
  • небольшое количество брызг, что экономит материал и защищает сварщика от ожогов.

Некоторые виды работ подразумевают использование только переменного тока.

Переменный ток подходит для работы с тугоплавкими материалами, имеющими оксиды в составе. Его применяют при сварке алюминия, поскольку обратное движение электронов разрушает оксидную пленку. То же относится и к загрязненным поверхностям.

Аппараты, выдающие переменный ток применяются там, где не требуется высокое качество и точность шва, но нужно при этом сократить затраты.

При сборке долговечных и надежных конструкций, лучше использовать постоянный ток. Его также применяют при работе с конструкциями и деталями небольшой толщины.

Заключение

Правильная установка тока играет важную роль в работе сварщиков. Все рекомендации по использованию конкретных электродов можно найти на упаковках. Точные настройки “под себя” нужно искать самостоятельно. С опытом, делать это будет все проще.

Делаем редуктор для регулировки тока сварочного инвертора сами — инструкция, схема, настройка

Для создания точного шва, важно правильно и точно настроить варочный ток, который будет соответствовать работе.

Мастера с опытом часто сталкиваются с варкой металла разной толщины, поэтому, иногда, стандартной настройки на минимум и максимум порой не хватает, чтобы качественно работать.

Тогда необходимо настраивать электроток поэтапно, достигая нужного ампеража. Для решения этой задачи подключают к цепи вспомогательный прибор — регулятор напряжения.

Это позволяет регулировать напряжение по энергии преобразованного переменного тока, а также по энергии преобразуемого переменного тока. Каждый метод настройки преобразователя энергии для варки различается, все тонкости надо принимать во внимание.

Поговорим, как регулировать электроток в инверторах. Рассмотрим схемы аппаратов регулировки для полуавтоматических инверторов. Подскажем, как подбирать регулятор по преобразуемому переменному току для варочного преобразователя энергии.

Методы настройки

Есть разнообразные методы настройки напряжения, ранее мы рассказывали об энергии преобразованного переменного тока и преобразуемого.

В действительности, это слишком обширное разделение, потому что настройка еще имеет подвиды. У нас не получится детально рассказать о подвидах в этой статье, поэтому обсудим более популярные.

Основной в работе метод настройки регулятора тока для сварочного аппарата — это прибавление баластника на выходе энергии преобразованного переменного тока.

Такой метод считают безопасным и выносливым, баластник просто сделать самостоятельно и применять для работы без вспомогательных аппаратов. В основном, баластник применяют только для понижения напряжения.

Мы уже детально рассказывали о тонкостях работы и использовании баластника для полуавтоматического инвертора. Там есть важные рекомендации по изготовлению электроприбора дома и способах его применения для работы.

Кроме достоинств, способ настройки по энергии преобразованного переменного тока, используемый вместе с преобразователем энергии. Для варки бывает не таким удобным, тем более неопытным мастерам.

Во-первых, баластник достаточного большого размера — до 1 м длиной. В основном, такое электроустройство размещают под ногами, он может сильно нагреться, что нарушает правила безопасности.

Если вас не устраивают такие качества, то лучше выбрать способ, включающий в себя настройку варочного напряжения по энергии преобразуемого переменного тока.

Для этого часто применяют электрический регулятор тока для сварочного аппарата, который легко смастерить самостоятельно. Такой прибор легко настроить по энергии преобразуемого переменного тока и будет удобен для мастера в работе.

Электрический регулятор тока для сварочного аппарата будет первым помощником в работе на даче, где зачастую электроснабжение подается с перебоями.

Бывает, что в домах невозможно применение электрических приборов больше 4 кВт, что делает выполнение работ ограниченным.

С прибором регулировки возможно отрегулировать прибор так, что он будет работать безостановочно при отсутствии достойного напряжения.

Еще одним плюсом регулятора тока для сварочного аппарата выступает то, что с ним просто работать, когда надо часто менять место для выполнения работы. Устройство регулятор нет надобности брать с собой, как баластник, оно не будет вас травмировать.

Поговорим о самостоятельном изготовлении электрического прибора регулировки из тиристоров.

Чертеж регулирующего прибора из тиристоров

Показываем вам чертеж простого регулирующего прибора и пары тиристоров с минимальным набором общедоступных элементов.

Можно изготовить регулятор тока для сварочного аппарата на симисторе, но по опыту известно, что прибор регулировки напряжения на тиристорах работает дольше и без перебоев.

Метод сборки прост и вы можете быстро сконструировать устройство настройки, для которого необходим минимальный опыт варки.

Основа работы этого регулирующего прибора тоже простая. Берем цепь энергии преобразуемого переменного тока, куда подключаем регулирующий аппарат. Само устройство включает в себя транзисторы VS1 и VS2.

RC-цепочка вычисляет точку открытия тиристоров, что меняет сопротивление R7. В конце получается возможным менять напряжение по энергии преобразуемого переменного тока в преобразователе энергии.

После этого, изменяется и по энергии преобразованного переменного тока.

Внимание! Устройство регулирования настраивают под напряжением, что важно помнить. Чтобы избежать серьезных проблем и не травмироваться, важно отделить все радиоэлементы.

Можно применять радиоэлементы старого типа. Это позволит излишне не потратиться, потому что такие радиоэлементы доступны в комиссионке приборов.

Помните, что такие радиоэлементы используются на подаче тока более 500 В. В случае необходимости, можно поставить динисторы на место филдистора и резистеров, изображенных на чертеже.

В данном случае, денисторы не использовались, потому что в этом случае, они не дают стабильной работы. В общем, этот чертеж устройства по регулированию напряжения варки на тиристорах дал хорошие результаты.

По нему изготовили много устройств регулировки, работающих без перебоев и справляющихся со своей задачей.

Если вы заметили, на рынке устройство регулирования контактной сварки РКС-801 и устройство регулирования контактной сварки РКС 15-1.

Их лучше не делать своими руками, потому что на это придется потратить много времени и результат получиться дорогим, но, при желании, можно собрать РКС 801. Дальше изображен чертеж устройства регулирования и чертеж его присоединения к инвертору.

Замер напряжения для сварки

После изготовления и настройки устройства регулирования, его можно применять в работе. При этом необходим еще одно устройство, которое будет делать замеры напряжения для сварки. Жаль, но не будет возможности применять домашние амперметры.

Они не могут применяться в работе с полуавтоматическими инверторами мощностью больше 250 А. Поэтому, лучше применять клещи, измеряющие напряжение. Это достаточно дешевый и простой способ определить силу тока, управлять клещами просто и понятно.

Такое приспособление в верхней зоне оборудования прикрепляются к фидеру и меряют напряжение. На каркасе оборудования есть тумблер предельного значения тока.

Исходя из модели и стоимости, изготовители выпускают клещи для измерения напряжения. Они могут работать при 150-550 А. Необходимо подбирать устройство с идентичными параметрами инвертора.

Клещи, измеряющие ток — хороший вариант, когда надо срочно померять показатели напряжения, что не повлияет на цепь и не требует подключать к нему вспомогательные элементы.

Есть одно отрицательное качество: они вообще не подходят для измерения значений при постоянном токе. Это происходит по причине, что постоянный ток не делает переменное электромагнитное поле, и устройство просто не распознает его.

При работе с переменным током, такое устройство-регулятор справляется отлично.

Есть еще один метод, измеряющий напряжение, он радикальнее. В цепь полуавтоматического инвертора присоединить индустриальный измеритель ампер, который может измерить высокие показатели напряжения.

Также допустимо не надолго присоединять амперметр в разрыв цепи варочных фидеров. Предоставляем вам чертеж такого устройства, который поможет вам его соорудить.

Это недорогой и действенный метод определения значений тока, но применение амперметра при работе инвертором имеет свои тонкости.

В цепь присоединяют не сам прибор измерения ампер, а его варистор или проводник, одновременно с этим, указатель в виде стрелок подключается к варистору или проводнику.

При отклонении от очередности, устройство может не работать или еще хуже — выйти из строя.

Заключение

Настройка регулятора тока для сварочного аппарата не полуавтоматическом инверторе — задача несложная, как кажется сначала.

При наличии небольшой практики с электрической техникой, можно легко соорудить устройство регулирования электротока инвертора самостоятельно при помощи тримисторов, не покупая готовый прибор.

Устройства регулирования тока для сварочного аппарата, сделанные своими руками, иногда необходимы мастерам, работающим дома, которые не хотят тратиться на лишний прибор.

Поделитесь своим опытом сборки и примененеия устройства регулирования напряжения в отзывах и расскажите об этой статье в соцсетях. Успеха в работе!

Регулировка тока в сварочных аппаратах своими руками

Как сделать простой регулятор тока для сварочного трансформатора

Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. В промышленных аппаратах используют разные способы регулировки тока: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. К недостаткам такой регулировки надо отнести сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.

Наиболее оптимальный вариант — еще при намотке вторичной обмотки сделать ее с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно для подстройки тока, но не для его регулировки в широких пределах. Кроме того, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами.

Так, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости, а для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А. Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи в пять раз меньше.

После долгих поисков путем проб и ошибок был найден оптимальный вариант решения проблемы — широко известный тиристорный регулятор, схема которого изображена на рис.1.

При предельной простоте и доступности элементной базы он прост в управлении, не требует настроек и хорошо зарекомендовал себя в работе — работает не иначе, как «часы».

Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение тока при этом уменьшается.

Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2. При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора.

Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети. После начала следующего, противоположного по знаку полупериода переменного тока тиристор закрывается, и начинается новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова подключает нагрузку к сети.

Изменением сопротивления переменного резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.

Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами. Аноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.

В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308. Вполне реальна замена их более современными маломощными высокочастотными, имеющими близкие параметры.

Переменный резистор типа СП-2, остальные типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или МБТ на рабочее напряжение не менее 400 В.

Правильно собранный регулятор не требует налаживания. Необходимо лишь убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме (или в стабильном включении динисторов).

Внимание! Устройство имеет гальваническую связь с сетью. Все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Как сделать регулятор тока для сварочного аппарата своими руками

Одна из главных составляющих по-настоящему качественного шва — это правильная и точная настройка сварочного тока в соответствии с поставленной задачей. Опытным сварщикам часто приходится работать с металлом разной толщины, и порой стандартной регулировки min/max недостаточно для полноценной работы. В таких случаях возникает необходимость многоступенчатой регулировки тока, с точностью до ампера. Эту проблему можно легко решить путем включения в цепь дополнительного прибора — регулятора тока.

Ток можно регулировать по вторичке (вторичной обмотке) и по первичке (первичной обмотке). При этом каждый из способов настройки трансформатора для сварки имеет свои особенности, которые важно учитывать. В этой статье мы расскажем, как осуществляется регулировка тока в сварочных аппаратах, приведем схемы регуляторов для сварочного полуавтомата, поможем грамотно выбрать регулятор сварочного тока по первичной обмотке для сварочного трансформатора.

Способы регулировки тока

Существуют множество способов регулировки тока, и выше мы писали о вторичной и первичной обмотке. На самом деле, это очень грубая классификация, поскольку регулировка еще делится на несколько составляющих. Мы не сможем разобрать все составляющие в рамках этой статьи, поэтому остановимся на наиболее популярных.

Один из самых часто применяемых методов регулировки тока — это добавление баластника на выходе вторичной обмотки. Это надежный и долговечный способ, баластник можно легко сделать своими руками и использовать в работе без дополнительных приборов. Зачастую баластники используют исключительно для уменьшения силы тока.

В этой статье мы подробно описывали принцип работы и особенности использования баластника для сварочного полуавтомата. Там вы найдете подробную инструкцию, как изготовить прибор в домашних условиях и как использовать его в своей работе.

Несмотря на множество достоинств, метод регулировки тока по вторичной обмотке при использовании в связке с трансформатором для сварки может быть не очень удобен, особенно для начинающих сварщиков. Прежде всего, баластник довольно громоздкий и его размер может достигать метра в длину. Еще прибор часто находится под ногами и при этом сильно нагревается, а это грубое нарушение техники безопасности.

Если вы не готовы мириться с этими недостатками, то рекомендуем обратить внимание на метод, когда производится регулировка сварочного тока по первичной обмотке. Для этих целей зачастую используются электронные приборы, которые можно легко сделать своими руками. Такой прибор будет беспроблемно регулировать ток по первичке и не доставит сварщику неудобств при эксплуатации.

Электронный регулятор станет незаменимым помощником дачника, который вынужден проводить сварку в условиях нестабильного напряжения. Часто домам просто не положено использование электроприборов более 3-5 кВт, а это очень ограничивает в работе. С помощью регулятора можно настроить свой аппарат таким образом, чтобы он мог бесперебойно работать даже с учетом низкого напряжения. Также такой прибор пригодится мастерам, которым необходимо постоянно перемещаться с места на место во время работы. Ведь регулятор не нужно таскать за собой, как баластник, и он никогда не станет причиной травм.

Теперь мы расскажем о том, как самому изготовить электронный регулятор из тиристоров.

Схема тиристорного регулятора

Выше вы можете видеть схему простейшего регулятор на 2 тиристорах с минимумов недефицитных деталей. Вы также можете сделать регулятор на симисторе, но наша практика показала, что тиристорный регулятор мощности долговечнее и работает более стабильно. Схема для сборки очень простая и по ней вы сможете довольно быстро собрать регулятор, имея минимальные навыки пайки.

Принцип действия данного регулятора тоже прост. У нас есть цепь первичной обмотки, в которую подключается регулятор. Регулятор состоит из транзисторов VS1 и VS2 (для каждой полуволны). RC-цепочка определяет момент, когда откроются тиристоры, вместе с тем меняется сопротивление R7. В результате мы получаем возможность изменять ток по первичке трансформатора, после чего ток меняется и во вторичке.

Обратите внимание! Настройка регулятора осуществляется под напряжением, об этом не стоит забывать. Чтобы избежать фатальных ошибок и не получить травму нужно обязательно изолировать все радиоэлементы.

В принципе, вы можете использовать транзисторы старого образца. Это отличный способ сэкономить, поскольку такие транзисторы можно без проблем найти в старом радиоприемнике или на барахолке. Но учтите, что такие транзисторы должны использоваться на рабочем напряжении не менее 400 В. Если вы посчитаете нужным, можете поставить динисторы вместо транзисторов и резисторов, показанных на схеме. Мы динисторы не использовали, поскольку в данном варианте они работают не очень стабильно. В целом, эта схема регулятора сварочного тока на тиристорах неплохо зарекомендовала себя и на ее основе было изготовлено множество регуляторов, которые стабильно работают и хорошо выполняют свою функцию.

Также вы могли видеть в магазинах регулятор контактной сварки РКС-801 и регулятор контактной сварки РКС-15-1. Мы не рекомендуем изготавливать их самостоятельно, поскольку это займет много времени и несильно сэкономит вам деньги, но если есть такое желание, то можете изготовить РКС-801. Ниже вы видите схему регулятора и схему его подключения к сварочнику. Откройте картинки в новом окне, чтобы лучше видеть текст.

Измерение сварочного тока

После того как вы изготовили и настроили регулятор, его можно использовать в работе. Для этого вам нужен еще один прибор, который будет измерять сварочный ток. К сожалению, не получится использовать бытовые амперметры, поскольку они не способны работать с полуавтоматами мощностью более 200 ампер. Поэтому рекомендуем использовать токоизмерительные клещи. Это относительно недорогой и точный способ узнать значение тока, управление клещами понятное и простое.

Так называемые «клещи» в верхней части прибора охватывают провод и измеряют ток. На корпусе прибора находится переключатель пределов измерения тока. В зависимости от модели и цены разные производители изготавливают токоизмерительные клещи, способные работать в диапазоне от 100 до 500 ампер. Выберите прибор, характеристики которого совпадают с вашим сварочным аппаратом.

Токоизмерительные клещи — это отличный выбор, если нужно оперативно измерить значение тока, при этом не влияя на цепь и не подключая в нее дополнительные элементы. Но есть один недостаток: клещи абсолютно бесполезны при измерении значения постоянного тока. Дело в том, что постоянный ток не создает переменное электромагнитное поле, поэтому прибор просто не видит его. Но в работе с переменным током такой прибор оправдывает все ожидания.

Есть другой способ измерения тока, он более радикальный. Можно добавить в цепь вашего сварочного полуавтомата промышленный амперметр, способный измерять большие значения тока. Еще можно просто временно добавлять амперметр в разрыв цепи сварочных проводов. Слева вы можете видеть схему такого амперметра, по которой можете его собрать.

Это дешевый и эффективный способ измерения тока, но использование амперметра в сварочных аппаратах тоже имеет свои особенности. В цепь добавляется не сам амперметр, а его резистор или шунт, при этом стрелочный индикатор должен параллельно подключаться к резистору или шунту. Если не соблюдать эту последовательность, прибор в лучшем случае просто не будет работать.

Вместо заключения

Регулирование сварочного тока на полуавтомате — это не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Если вы обладаете минимальными знаниями в области электротехники, то сможете без проблем собрать своими силами регулятор тока для сварочного аппарата на тримисторах, сэкономив на покупке этого прибора в магазине. Самодельные регуляторы особенно важны для домашних мастеров, которые не готовы к дополнительным тратам на оборудование. Расскажите о своем опыте изготовления и использования регулятора тока в комментариях и делитесь этой статьей в своих социальных сетях. Желаем удачи в работе!

Способы регулировки сварочного тока

Качество сварного шва в значительной мере зависит от характеристик электрической дуги. Для каждой толщины металла, в зависимости от его вида требуется определенной силы сварочный ток.

Кроме этого, важна вольтамперная характеристика аппарата для сварки, от этого зависит качество электрической дуги. Для резки металла тоже требуются свои значения электротока. То есть любой сварочный аппарат должен обладать регулятором, управляющим мощностью сварки.

Способы регулирования

Управлять током можно по-разному. Основные способы регулирования такие:

  • введение резистивной или индуктивной нагрузки во вторичную обмотку сварочного аппарата;
  • изменение количества витков во вторичной обмотке;
  • изменение магнитного потока аппарата для сварки;
  • использование полупроводниковых приборов.

Схематических реализаций этих способов множество. При изготовлении аппарата для сварки своими руками каждый может выбрать себе регулятор по вкусу и возможностям.

Резистор или индуктивность

Регулировка сварочного тока с использованием сопротивления или катушки индуктивности является самой простой и надежной. К держателю сварочных электродов последовательно подключают мощный резистор или дроссель. За счет этого меняется активное или индуктивное сопротивление нагрузки, что приводит к падению напряжения и изменению сварочного тока.

Регуляторы в виде резисторов применяют для улучшения вольтамперной характеристики сварочного аппарата. Используется набор мощных проволочных сопротивлений или один резистор, выполненный из толстой нихромовой проволоки в виде спирали.

Для изменения сопротивления специальным зажимом их подключают к определенному витку провода. Резистор выполняется в виде спирали для уменьшения габаритов и удобства использования. Номинал резистора не должен превышать 1 Ом.

Переменный ток в определенные моменты времени имеет нулевые или близкие к нему значения. В это время получается кратковременное гашение дуги. При изменении промежутка между электродом и деталью может произойти прилипание или полное ее гашение.

Для смягчения режима сваривания и соответственно получения качественного шва применяют регулятор в виде дросселя, который включается последовательно с держаком в выходной цепи аппарата.

Дополнительная индуктивность вызывает сдвиг фаз между выходным током и напряжением. При нулевых или близких к нему значениях переменного тока напряжение имеет максимальную амплитуду и наоборот. Это позволяет поддерживать стабильную дугу и обеспечивает надежное ее зажигание.

Дроссель можно изготовить из старого трансформатор. Используется только его магнитопровод, все обмотки удаляются. Вместо них наматывают 25-40 витков толстого медного провода.

Данный регулятор был широко распространен при использовании трансформаторных аппаратов переменного тока благодаря своей простоте и наличию комплектующих. Недостатками дроссельного регулятора сварочного тока являются небольшой диапазон управления.

Изменение количества витков

При этом методе регулировка характеристик дуги осуществляется благодаря изменению коэффициента трансформации. Коэффициент трансформации позволяют изменить дополнительные отводы из вторичной катушки. Переключаясь с одного отвода на другой можно менять напряжение в выходной цепи аппарата, что приводит к изменению мощности дуги.

Регулятор должен выдерживать большой сварочный ток. Недостатком является трудность нахождения коммутатора с такими характеристиками, небольшой диапазон регулировок и дискретность коэффициента трансформации.

Изменение магнитного потока

Данный способ управления используется в трансформаторных аппаратах сварки. Изменяя магнитный поток, меняют коэффициент полезного действия трансформатора, это в свою очередь меняет величину сварочного тока.

Регулятор работает за счет изменения зазора магнитопровода, введения магнитного шунта или подвижности обмоток. Изменяя расстояние между обмотками, меняют магнитный поток, что соответственно сказывается на параметрах электрической дуги.

На старых сварочных аппаратах на крышке находилась рукоятка. При ее вращении вторичная обмотка поднималась или опускалась за счет червячной передачи. Этот способ практически изжил себя, он использовался до распространения полупроводников.

Полупроводниковые приборы

Создание мощных полупроводниковых приборов, способных работать с большими токами и напряжениями, позволило разработать сварочные аппараты нового типа.

Они стали способны менять не только сопротивление вторичной цепи и фазы, но и изменять частоту тока, его форму, что также влияет на характеристики сварочной дуги. В традиционном трансформаторном сварочном аппарате используется регулятор сварочного тока на базе тиристорной схемы.

Регулировка в инверторах

Сварочные инверторы – это самые современные аппараты для электродуговой сварки. Использование мощных полупроводниковых выпрямителей на входе устройства и последующей трансформации переменного тока в постоянный, а затем в переменный высокой частоты позволил создать устройства компактные и мощные одновременно.

В инверторных аппаратах основным регулятором является изменение частоты задающего генератора. При одном и том же размере трансформатора мощность преобразования напрямую зависит от частоты входного напряжения.

Чем меньше частота, тем меньшая мощность передается на вторичную обмотку. Ручка регулировочного резистора выводится на лицевую панель инвертора. При ее вращении изменяются характеристики задающего генератора, что приводит к изменению режима переключения силовых транзисторов. В итоге получается требуемый сварочный ток.

При использовании инверторных сварочных полуавтоматов настройка происходит так же, как и при использовании ручной сварки.

Кроме внешних регуляторов в блоке управления инвертором предусмотрены еще много различных управляющих элементов и защит, обеспечивающих стабильную дугу и безопасную работу. Для начинающего сварщика лучшим выбором будет инверторный аппарат для сварки.

Применение тиристорной и симисторной схемы

После создания мощных тиристоров и симисторов их стали использовать в регуляторах силы выходного тока в сварочных аппаратах. Они могут устанавливаться в первичной обмотке трансформатора или во вторичной. Суть их работы заключается в следующем.

На управляющий контакт тиристора со схемы регулятора поступает сигнал, открывающий полупроводник. Длительность сигнала может изменяться в больших пределах, от 0 до длительности полупериода тока протекающего через тиристор.

Управляющий сигнал синхронизирован с регулируемым током. Изменение длительности сигнала вызывает обрезание начала каждого полупериода синусоиды сварочного тока. Увеличивается скважность, в результате средний ток уменьшается. Трансформаторы очень чувствительны к такому управлению.

Такой регулятор имеет существенный недостаток. Время нулевых значений увеличивается, что приводит к неравномерности дуги и ее несанкционированному гашению.

Для уменьшения негативного эффекта дополнительно приходится вводить дроссели, которые вызывают фазовый сдвиг между током и напряжением. В современных аппаратах данный метод практически не используются.

Регулировка сварочного тока

Величина балластного сопротивления для регулятора сварочного тока составляет порядка сотых-десятых долей Ома и подбирается, как правило, экспериментально. В качестве балластного сопротивления издавна применяются мощные проволочные сопротивления, использовавшиеся в подъемных кранах, троллейбусах, или отрезки спиралей ТЭНов (теплоэлектронагревателей), куски толстой высокоомной проволоки. Несколько уменьшить ток можно даже с помощью растянутой дверной пружины из стали. Балластное сопротивление может включаться либо стационарно.

Либо так, чтобы потом можно было относительно легко регулировать сварочный ток. Один конец такого сопротивления подключается к выходу трансформатора, а конец сварочного провода оборудуется съемным зажимом, который легко перебрасывается по длине спирали сопротивления, выбирая нужный ток.

Большинство проволочных резисторов большой мощности изготовлены в виде открытой спирали, установленной на керамический каркас длиной до полуметра, как правило, в спираль смотана и проволока от ТЭНов. Если резистор изготовлен из магнитных сплавов, то в случае его спиральной компоновки, а тем более с какими-либо стальными элементами конструкции внутри спирали, при прохождении больших токов спираль начинает сильно вибрировать. Ведь спираль — это тот же соленоид, а огромные сварочные токи порождают мощные магнитные поля. Уменьшить влияние вибраций можно, растянув спираль и зафиксировав ее на жесткой основе. Кроме спирали, проволоку можно сгибать также змейкой, что тоже уменьшает размеры готового резистора. Сечение токопроводящего материала резистора следует подбирать побольше, потому что при работе он сильно греется. Слишком тонкая проволока или лента будет раскаляться докрасна, хотя даже это, в принципе, не исключает эффективность использования ее в качестве регулятора тока для сварочного аппарата. О реальном значении сопротивления балластных проволочных резисторов судить трудно, так как в нагретом состоянии свойства материалов сильно меняются.

В промышленных сварочных аппаратах способ регулировки тока с помощью включения активных сопротивлений, из-за их громоздкости и нагрева, не получил распространения. Зато очень широко применяется реактивное сопротивление — включение во вторичную цепь дросселя. Дроссели имеют разнообразные конструкции, часто объединенные с магнитопроводом трансформатора в одно целое, но сделаны так, что их индуктивность, а значит, реактивное сопротивление регулируется, в основном, перемещением частей магнитопровода. Заодно дроссель улучшает процесс горения дуги.

Регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. Через регулирующие устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости. Другое неудобство — переключение. Для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200А. Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи примерно в пять раз меньше, переключатели для которых являются ширпотребом. Последовательно с первичной обмоткой, так же, как и в предыдущем случае, можно включать балластные сопротивления. Только в этом случаи сопротивление резисторов должно быть на порядок большим, чем в цепи вторичной обмотки. Так, батарея из нескольких параллельно соединенных резисторов ПЭВ-50. 100 суммарным сопротивлением 6-8 Ом способна понизить выходной ток вдвое, а то и втрое, в зависимости от конструкции трансформатора. Можно собрать несколько батарей и установить переключатель. Если же в распоряжении нет мощного переключателя, то можно обойтись несколькими выключателями. Установив резисторы по схеме изображенной ниже, можно, например, сделать регулятор сварочного тока с комбинацией: 0; 4; 6; 10 Ом.

Правда, при включении балластного сопротивления в первичной цепи, теряется выгода, которую придает сопротивление во вторичной, — улучшение падающей характеристики трансформатора. Но зато и к каким-либо отрицательным последствиям в горении дуги включенные по высокому напряжению резисторы не приводят: если трансформатор хорошо варил без них, то с добавочным сопротивлением в первичной обмотке он варить будет.

В режиме холостого хода трансформатор потребляет небольшой ток, а значит, его обмотка обладает значительным сопротивлением. Поэтому дополнительные несколько Ом практически никак не сказываются на выходном напряжении холостого хода.

Вместо резисторов, которые при работе будут сильно греться, в цепь первичной обмотки можно установить реактивное сопротивление — дроссель.

Эту меру следует рассматривать скорее как выход из положения, если никаких других средств понижения мощности не имеется. Включение реактивного сопротивления в цепь высокого напряжения может сильно понижать выходное напряжение холостого хода трансформатора. Падение выходного напряжения наблюдается у трансформаторов с относительно большим током холостого хода — 2-3А. При незначительном потреблении тока — порядка 0,1А — падение выходного напряжения почти незаметно. Кроме того, включенный в первичной обмотке трансформатора, дроссель может приводить к некоторому ухудшению сварочных характеристик трансформатора, хотя и не настолько, чтобы его нельзя было эксплуатировать. В последнем случае все еще сильно зависит от свойств конкретного трансформатора. Для некоторых сварочных аппаратов, включение дросселя в первичную цепь трансформатора никак не сказывается, по крайней мере согласно субъективным ощущениям, на качестве горения дуги.

В качестве дросселя сварочного аппарата, для регулировки тока, можно использовать готовую вторичную обмотку какого-нибудь трансформатора, рассчитанного да выход около 40В и мощностью 200-300 Вт, тогда ничего переделывать не придется. Хотя все же лучше сделать самодельный дроссель, намотав провод на отдельном каркасе от такого же трансформатора — 200-300 Вт, например от телевизора, сделав отводы через каждые 30-60 витков, подключенные к переключателю.

Самодельный дроссель можно изготовить и на незамкнутом — прямом сердечнике. Это удобно, когда уже есть готовая катушка с несколькими сотнями витков подходящего провода. Тогда внутрь нее надо набить пакет прямых пластин из трансформаторного железа. Необходимое реактивное сопротивление выставляется подбором толщины пакета, ориентируясь по сварочному току трансформатора. Для примера: дроссель, изготовленный из катушки, содержащей предположительно около 400 витков провода диаметром 1,4 мм, был набит пакетом железа с общим сечением 4,5 см 2 , длиной, равной длине катушки, 14 см. Это позволило уменьшить сварочный ток трансформатора 120А примерно в два раза. Дроссель такого типа можно сделать и с регулируемым реактивным сопротивлением. Для этого можно менять глубину ввода стержня сердечника в полость катушки. Катушка без сердечника обладает низким сопротивлением, при полностью введенном стержне ее сопротивление максимально. Дроссель, намотанный подходящим проводом, мало греется, но у него сильно вибрирует сердечник. Это надо учитывать при стяжке и фиксации набора пластин железа.

Для самодельных сварочных аппаратов легче всего, еще при намотке обмоток, сделать их с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно разве что для подстройки тока, нежели для его регулировки в широких пределах. Ведь, чтобы уменьшить ток в 2-3 раза, придется слишком увеличивать количество витков первичной обмотки, что неизбежно приведет к падению напряжения во вторичной цепи. Либо же придется наращивать витки всех катушек, что приведет к чрезмерному расходу провода, увеличению габаритов и массы трансформатора.

Для более тонкой регулировки сварочного тока в меньшую сторону, можно использовать индуктивность сварочного кабеля, укладывая его кольцами. Но не стоит перебарщивать, т.к. кабель будет нагреваться.

В последнее время некоторое распространение получили тиристорные и симисторные схемы регулировки тока сварки. При подаче на управляющий вывод тиристора или симистора напряжения определенной величины регулятор открывается и начинает свободно пропускать через себя ток. В схемах регулирования тока, работающих от переменного напряжения, управляющие импульсы обычно поступают на каждом полупериоде. Регулятор открывается в строго определенные (задаваемые) моменты времени, обрезая таким образом начало каждого полупериода синусоиды тока, что уменьшает суммарную мощность проходящего электрического сигнала.

Естественно, ток и напряжение после этого не имеют синусоидальную форму. Такие схемы позволяют регулировать мощность в широких пределах. Человек, разбирающийся в радиоэлектронике, сможет изготовить подобную схему самостоятельно, хотя, надо сказать, устройства такого рода нельзя признать совершенными. При использовании регуляторов данного типа процесс горения дуги несколько ухудшается. Ведь теперь при уменьшении мощности дуга начинает гореть отдельными, все более кратковременными вспышками. У большинства из схем тиристорных регуляторов шкалы не линейны, а калибровка меняется с изменением напряжения сети, ток через тиристор постепенно увеличивается во время работы из-за нагрева элементов схемы. Кроме того, обычно заметно гасится выходная мощность даже при максимальном положении отпирания регулятора, к чему сварочные трансформаторы очень чувствительны. Такой способ регулировки тока сварки, из-за сложности изготовления и невысокой надежности, не получил большого распространения среди самодельных регуляторов сварочного тока.

Измерение сварочного тока

Специфика измерения этим прибором состоит в том, что для измерения не требуется подключаться в электрическую цепь. Сила тока измеряется на расстоянии от провода без прикосновения к нему. У прибора есть специальный разводящийся контур, отчего и название — «клещи», которым охватывается провод с током. Электромагнитное поле тока протекающего в охваченном проводе наводит ток в замкнутом контуре, который и измеряется. На корпусе «клещей» находится переключатель пределов измерения тока, максимальные значения которого обычно достигают — от 100А до 500А для разных моделей приборов. Токоизмерительными клещами можно оперативно воспользоваться практически в любой ситуации, не оказывая никакого влияния на электрическую цепь. Измерять ими можно лишь переменный ток, который создает переменное электромагнитное поле, для постоянного тока этот инструмент бесполезен. Класс точности в данном случае весьма невысок, поэтому можно судить, скорее, только о приблизительных значениях.

Другой способ измерять ток сварки: вмонтировать в электрическую цепь изготавливаемого сварочного аппарата или дорабатываемого промышленного аппарат амперметр, рассчитанный на большие значения тока, а то и просто включать его на время в разрыв цепи сварочных проводов.

Включение амперметра в сварочную цепь также отмечается некоторой спецификой. Дело в том, что последовательно в цепь включается не сам прибор (стрелочный указатель), а его шунт (резистор), стрелочный же индикатор подключается к шунту параллельно.

Шунт обладает собственным сопротивлением: предположительно сотые доли Ома (так как измерить его обычным омметром не удается). На вид это кусок металла в несколько сантиметров в длину прямоугольного сечения с мощными контактными площадками с обеих сторон. От точности сопротивления шунта зависит и точность показания прибора. Для каждой модели амперметра предусмотрен шунт определенного сопротивления, и они должны продаваться вместе.

И уж чего ни в коем случае не нужно делать, так это пробовать включить стрелочный прибор в цепь вообще без шунта. Если у вас где-то завалялся стрелочный прибор, на шкале которого значатся сотни ампер, то это вовсе не значит, что он сам их измеряет. Проверьте его: и сам по себе прибор окажется всего-то микро- или миллиамперметром. Иногда попадаются стрелочные приборы, у которых шунт вмонтирован внутри корпуса и к нему дополнительно ничего больше подключать не нужно. Как правило, такие отличаются огромными размерами и невысоким классом точности.

Немалое значение имеет способность стрелочного указателя измерительного прибора устанавливаться на текущее значение, преодолевая колебательные переходные процессы при изменении тока, иначе стрелка будет судорожно плясать по шкале уже при незначительных изменениях тока, которые неизбежны при горении сварочной дуги.

Делаем редуктор для регулировки тока сварочного инвертора сами — инструкция, схема, настройка

Для создания точного шва, важно правильно и точно настроить варочный ток, который будет соответствовать работе.

Мастера с опытом часто сталкиваются с варкой металла разной толщины, поэтому, иногда, стандартной настройки на минимум и максимум порой не хватает, чтобы качественно работать.

Тогда необходимо настраивать электроток поэтапно, достигая нужного ампеража. Для решения этой задачи подключают к цепи вспомогательный прибор — регулятор напряжения.

Это позволяет регулировать напряжение по энергии преобразованного переменного тока, а также по энергии преобразуемого переменного тока. Каждый метод настройки преобразователя энергии для варки различается, все тонкости надо принимать во внимание.

Поговорим, как регулировать электроток в инверторах. Рассмотрим схемы аппаратов регулировки для полуавтоматических инверторов. Подскажем, как подбирать регулятор по преобразуемому переменному току для варочного преобразователя энергии.

  • Методы настройки
  • Чертеж регулирующего прибора из тиристоров
  • Замер напряжения для сварки
  • Заключение

Методы настройки

Есть разнообразные методы настройки напряжения, ранее мы рассказывали об энергии преобразованного переменного тока и преобразуемого.

В действительности, это слишком обширное разделение, потому что настройка еще имеет подвиды. У нас не получится детально рассказать о подвидах в этой статье, поэтому обсудим более популярные.

Основной в работе метод настройки регулятора тока для сварочного аппарата — это прибавление баластника на выходе энергии преобразованного переменного тока.

Такой метод считают безопасным и выносливым, баластник просто сделать самостоятельно и применять для работы без вспомогательных аппаратов. В основном, баластник применяют только для понижения напряжения.

Мы уже детально рассказывали о тонкостях работы и использовании баластника для полуавтоматического инвертора. Там есть важные рекомендации по изготовлению электроприбора дома и способах его применения для работы.

Кроме достоинств, способ настройки по энергии преобразованного переменного тока, используемый вместе с преобразователем энергии. Для варки бывает не таким удобным, тем более неопытным мастерам.

Во-первых, баластник достаточного большого размера — до 1 м длиной. В основном, такое электроустройство размещают под ногами, он может сильно нагреться, что нарушает правила безопасности.

Если вас не устраивают такие качества, то лучше выбрать способ, включающий в себя настройку варочного напряжения по энергии преобразуемого переменного тока.

Для этого часто применяют электрический регулятор тока для сварочного аппарата, который легко смастерить самостоятельно. Такой прибор легко настроить по энергии преобразуемого переменного тока и будет удобен для мастера в работе.

Электрический регулятор тока для сварочного аппарата будет первым помощником в работе на даче, где зачастую электроснабжение подается с перебоями.

Бывает, что в домах невозможно применение электрических приборов больше 4 кВт, что делает выполнение работ ограниченным.

С прибором регулировки возможно отрегулировать прибор так, что он будет работать безостановочно при отсутствии достойного напряжения.

Еще одним плюсом регулятора тока для сварочного аппарата выступает то, что с ним просто работать, когда надо часто менять место для выполнения работы. Устройство регулятор нет надобности брать с собой, как баластник, оно не будет вас травмировать.

Поговорим о самостоятельном изготовлении электрического прибора регулировки из тиристоров.

Чертеж регулирующего прибора из тиристоров

Показываем вам чертеж простого регулирующего прибора и пары тиристоров с минимальным набором общедоступных элементов.

Можно изготовить регулятор тока для сварочного аппарата на симисторе, но по опыту известно, что прибор регулировки напряжения на тиристорах работает дольше и без перебоев.

Метод сборки прост и вы можете быстро сконструировать устройство настройки, для которого необходим минимальный опыт варки.

Основа работы этого регулирующего прибора тоже простая. Берем цепь энергии преобразуемого переменного тока, куда подключаем регулирующий аппарат. Само устройство включает в себя транзисторы VS1 и VS2.

RC-цепочка вычисляет точку открытия тиристоров, что меняет сопротивление R7. В конце получается возможным менять напряжение по энергии преобразуемого переменного тока в преобразователе энергии.

После этого, изменяется и по энергии преобразованного переменного тока.

Внимание! Устройство регулирования настраивают под напряжением, что важно помнить. Чтобы избежать серьезных проблем и не травмироваться, важно отделить все радиоэлементы.

Можно применять радиоэлементы старого типа. Это позволит излишне не потратиться, потому что такие радиоэлементы доступны в комиссионке приборов.

Помните, что такие радиоэлементы используются на подаче тока более 500 В. В случае необходимости, можно поставить динисторы на место филдистора и резистеров, изображенных на чертеже.

В данном случае, денисторы не использовались, потому что в этом случае, они не дают стабильной работы. В общем, этот чертеж устройства по регулированию напряжения варки на тиристорах дал хорошие результаты.

По нему изготовили много устройств регулировки, работающих без перебоев и справляющихся со своей задачей.

Если вы заметили, на рынке устройство регулирования контактной сварки РКС-801 и устройство регулирования контактной сварки РКС 15-1.

Их лучше не делать своими руками, потому что на это придется потратить много времени и результат получиться дорогим, но, при желании, можно собрать РКС 801. Дальше изображен чертеж устройства регулирования и чертеж его присоединения к инвертору.

Замер напряжения для сварки

После изготовления и настройки устройства регулирования, его можно применять в работе. При этом необходим еще одно устройство, которое будет делать замеры напряжения для сварки. Жаль, но не будет возможности применять домашние амперметры.

Они не могут применяться в работе с полуавтоматическими инверторами мощностью больше 250 А. Поэтому, лучше применять клещи, измеряющие напряжение. Это достаточно дешевый и простой способ определить силу тока, управлять клещами просто и понятно.

Такое приспособление в верхней зоне оборудования прикрепляются к фидеру и меряют напряжение. На каркасе оборудования есть тумблер предельного значения тока.

Исходя из модели и стоимости, изготовители выпускают клещи для измерения напряжения. Они могут работать при 150-550 А. Необходимо подбирать устройство с идентичными параметрами инвертора.

Клещи, измеряющие ток — хороший вариант, когда надо срочно померять показатели напряжения, что не повлияет на цепь и не требует подключать к нему вспомогательные элементы.

Есть одно отрицательное качество: они вообще не подходят для измерения значений при постоянном токе. Это происходит по причине, что постоянный ток не делает переменное электромагнитное поле, и устройство просто не распознает его.

При работе с переменным током, такое устройство-регулятор справляется отлично.

Есть еще один метод, измеряющий напряжение, он радикальнее. В цепь полуавтоматического инвертора присоединить индустриальный измеритель ампер, который может измерить высокие показатели напряжения.

Также допустимо не надолго присоединять амперметр в разрыв цепи варочных фидеров. Предоставляем вам чертеж такого устройства, который поможет вам его соорудить.

Это недорогой и действенный метод определения значений тока, но применение амперметра при работе инвертором имеет свои тонкости.

В цепь присоединяют не сам прибор измерения ампер, а его варистор или проводник, одновременно с этим, указатель в виде стрелок подключается к варистору или проводнику.

При отклонении от очередности, устройство может не работать или еще хуже — выйти из строя.

Заключение

Настройка регулятора тока для сварочного аппарата не полуавтоматическом инверторе — задача несложная, как кажется сначала.

При наличии небольшой практики с электрической техникой, можно легко соорудить устройство регулирования электротока инвертора самостоятельно при помощи тримисторов, не покупая готовый прибор.

Устройства регулирования тока для сварочного аппарата, сделанные своими руками, иногда необходимы мастерам, работающим дома, которые не хотят тратиться на лишний прибор.

Поделитесь своим опытом сборки и примененеия устройства регулирования напряжения в отзывах и расскажите об этой статье в соцсетях. Успеха в работе!

Тиристорная схема регулятора тока для сварочного аппарата

В этом материале рассмотрим способы регулировки сварочного тока. Схемы регуляторов тока для сварочного аппарата разнообразны. Они имеют свои достоинства и недостатки. Постараемся помочь читателю выбрать регулятор тока для сварочного аппарата.

Схема сварочного аппарата.

Общие понятия

Общеизвестен принцип дуговой сварки. Освежим в памяти основные понятия. Чтобы получить сварочное соединение, необходимо создать дугу. Электрическая дуга возникает при подаче напряжения между сварочным электродом и поверхностью свариваемого материала. Ток дуги расплавляет металл, образуется расплавленная ванна между двумя торцами. После остывания шва получаем крепкое соединение двух металлов.

Схема дуговой сварки.

В России переменный ток регламентирован частотой 50 Гц. Питание для сварочного аппарата подается от сети фазным напряжением 220 В. Сварочные трансформаторы имеют две обмотки: первичную и вторичную. Вторичное напряжение трансформатора составляет 70 В.

Разделяют ручной и автоматический режим сварки. В условиях домашней мастерской сварку проводят в ручном режиме. Перечислим параметры, которые изменяют в ручном режиме:

  • сила тока сварки;
  • напряжение дуги;
  • скорость сварочного электрода;
  • количество проходов на шов;
  • диаметр и марка электрода.

Правильный выбор и поддержание на протяжении сварочного процесса необходимых параметров являются залогом качественного сварного соединения.

При проведении ручной дуговой сварки необходимо грамотно распределять ток. Это позволит выполнить качественный шов. Стабильность дуги напрямую зависит от величины сварочного тока. Специалисты подбирают ее исходя из диаметра электродов и толщины свариваемых материалов.

Типы регуляторов тока

Принципиальная электрическая схема регулятора постоянного тока.

Существует больше количество способов изменения силы тока во время проведения сварочных операций. Еще больше разработано принципиальных электрических схем регуляторов. Способы управления сварочным током могут быть следующие:

  • установка пассивных элементов во вторичной цепи;
  • переключение числа витков обмоток трансформатора;
  • изменение магнитного потока трансформатора;
  • регулировка на полупроводниках.

Следует знать преимущества и недостатки разных методов регулировки. Назовем характерные особенности указанных типов.

Резистор и дроссель

Первый тип регулировки считается самым простым. В сварочную цепь включают последовательно резистор или дроссель. В этом случае изменение силы тока и напряжения дуги происходит за счет сопротивления и, соответственно, падения напряжения. Умельцы оценили простой и эффективный способ регулировки тока – включение сопротивления во вторичную цепь. Устройство несложное и надежное.

Изменение величины тока с помощью резистора.

Добавочные резисторы используются для смягчения вольт-амперной характеристики источника питания. Изготавливают сопротивление из толстой (диаметром 5-10 мм) проволоки из нихрома. В качестве пассивного элемента применяются мощные проволочные сопротивления.

Для регулировки тока вместо сопротивления ставят и дроссель. Благодаря введению индуктивности в цепь дуги переменного тока наблюдается сдвиг фаз тока и напряжения. Переход тока через нуль происходит при высоком напряжении трансформатора, что повышает надежность повторного зажигания и устойчивость горения дуги. Режим сварки становится мягкий, в результате чего получаем равномерный и качественный шов.

Этот способ нашел широкое распространение благодаря надежности, доступности в изготовлении и низкой стоимости. К недостаткам отнесем малый диапазон регулирования и сложность в перестройке параметров. Сделать такую конструкцию по силам каждому. Часто применяют трансформаторы типа ТС-180 или ТС-250 от старых ламповых телевизоров, с которых убирают первичные и вторичные обмотки и наматывают дроссельную обмотку с требуемым сечением. Сечение алюминиевого провода составит порядка 35-40 мм, медного – до 25 мм. Количество витков будет находиться в диапазоне 25-40 штук.

Переключение числа обмоток

Регулировка напряжения осуществляется изменением числа витков обмотки. Так изменяется коэффициент трансформации. Регулятор сварочного тока прост в эксплуатации. Для такого способа регулировки необходимо сделать отводы при намотке. Коммутация проводится переключателем, выдерживающим большой ток и сетевое напряжение. Недостатки переключения витков: трудно найти коммутатор, выдерживающий нагрузку в пару сотен ампер, небольшой диапазон регулировки тока.

Магнитный поток сердечника

Влиять на параметры тока можно магнитным потоком силового трансформатора. Регулирование силы сварочного тока производят за счет подвижности обмоток, изменения зазора или введения магнитного шунта. При сокращении или увеличении расстояния магнитные потоки двух обмоток меняются, в результате чего сила тока тоже будет изменяться. Способ магнитного потока практически не используется из-за сложности изготовления трансформаторного сердечника.

Полупроводники в схеме регулировки тока

Рисунок 1. Схема регулятора сварочного тока.

Полупроводниковые приборы совершили настоящий прорыв в сварочном деле. Современная схемотехника позволяет использовать мощные полупроводниковые ключи. Особенно распространены тиристорные схемы регулировки сварочного тока. Применение полупроводниковых приборов вытесняет неэффективные схемы управления. Данные решения повышают пределы регулировки тока. Габаритные и тяжелые сварочные трансформаторы, содержащие огромное количество дорогой меди, заменены на легкие и компактные.

Электронный тиристорный регулятор – это электронная схема, необходимая для контроля и настройки напряжения и силы тока, которые подводятся к электроду в месте сварки.

Для примера рассмотрим регулятор на тиристорах. Схема регулятора сварочного тока представлена на рис. 1.

В основу схемы положен принцип фазового регулятора тока.

Регулировка осуществляется подачей управляющего напряжения на твердотельные реле – тиристоры. Тиристоры VS1 и VS2 открываются поочередно при поступлении сигналов на управляющие электроды. Напряжение питания схемы формирования управляющих импульсов снимается с отдельной обмотки. Далее преобразуется в постоянное напряжение диодным мостом на VD5-VD8.

Положительная полуволна заряжает емкость С1. Время заряда электролитического конденсатора формируется резисторами R1, R2. Когда напряжение достигнет необходимой величины (более 5,6 В), происходит открытие динистора, образованного стабилитроном VD6 и тиристором VS3. Далее сигнал проходит через диод VD3 или VD4. При положительной полуволне открывается тиристор VS1, при отрицательной – VS2. Конденсатор С1 разрядится. После начала следующего полупериода тиристор VS1 закрывается, происходит зарядка емкости. В этот момент открывается ключ VS2, который продолжает подачу напряжения на электрическую дугу.

Наладка сводится к установке диапазона сварочного тока подстроечным сопротивлением R1. Как видим, схема регулировки сварочного тока довольно-таки проста. Доступность элементной базы, простота наладки и управления регулятора допускают изготовление такого сварочного аппарата самостоятельно.

Инверторные сварочные аппараты

Устройство инверторного сварочного аппарата.

Особое место среди сварочного оборудования занимают инверторы. Инверторный сварочный аппарат – это устройство, которое способно обеспечить устойчивое питание сварочной дуги. Малые габариты и небольшой вес придают аппарату мобильность. Сильной стороной инвертора является возможность применять электроды переменного и постоянного тока. Сварка позволяет стыковать цветные металлы и чугун.

Главные преимущества использования инвертора:

  • защита от нагрева деталей;
  • устойчивость к возмущениям сети;
  • независимость от колебаний и перегрузок по току;
  • независимость от перепадов промышленной сети;
  • способность скреплять цветной металл;
  • стабильность сварочного тока;
  • качественный шов;
  • ровное горение дуги;
  • малый вес и габариты.

К недостаткам сварочных инверторов относят высокую стоимость. Электронные детали следует оберегать от воздействия влаги, пыли, жары и сильных морозов (ниже 15 о С).

Инверторное сварочное оборудование сегодня присутствует практически во всех слесарных и авторемонтных мастерских.

Похожие материалы: Загрузка…

Как понизить силу тока не меняя напряжение

Тема в разделе » Обмен опытом «, создана пользователем Хитрый БолТ , Искать только в заголовках Сообщения пользователя: Имена участников разделяйте запятой. Новее чем: Искать только в этой теме Искать только в этом разделе Отображать результаты в виде тем. Быстрый поиск. Как уменьшить силу тока?


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок №41. Как с помощью резистора уменьшить напряжение?

Как самому настроить сварочный полуавтомат?


Время чтения: 8 минуты. Настройка сварочного полуавтомата — это сложная и обширная тема. Чтобы правильно настроить полуавтомат, недостаточно просмотреть популярные таблицы с соотношениями силы тока и металла. Необходимо постоянно практиковаться и варить с применением различных настроек. А также учитывать особенности заготовки и самого сварочного аппарата.

Мы также расскажем о некоторых особенностях, которые вам нужно учесть, чтобы найти оптимальный режим сварки. Содержание статьи. Для начала немного общей информации касаемо настройки полуавтомата.

Вы должны понимать, что в мире не существует идеального режима сварки, при котором можно работать с любым металлом и при этом получать достойный результат. Настройки в любом случае необходимо корректировать, учитывая тип металла, его толщину, а также пространственное положение при сварке и тип шва.

Чтобы лучше понимать зависимость конечного результата от выбранных настроек, представьте, что настраивая аппарат, вы как бы настраиваете количество тепла, которое собираетесь вложить в плавление присадочной проволоки. И количество этого самого тепла будет разным, при работе со сваркой тонких или толстых деталей.

Тонкому металлу требуется меньшее количество тепла, в противном случае может образоваться прожог. А вот толстому металлу тепла нужно больше, чтобы не было непроваров.

Теперь переведем условную регулировку количества тепла в реальные настройки. Две основные настройки на полуавтомате — это сила сварочного тока и напряжение дуги. Учтите, что сила тока связана со скоростью подачи проволоки. Чем выше ток, тем быстрее проволока подается в зону сварки. Вы должны понимать, что при настройке полуавтомата регулировка силы тока и регулировка напряжения дуги — это взаимосвязанные вещи.

Поэтому невозможно установить все этих регулировки наугад и получить приемлемый результат. Хорошего качества сварки можно добиться только в том случае, если сила тока и напряжение дуги будут настроены точно и в соответствии друг с другом.

Посмотрите на изображение ниже. Оно схематично объясняет суть этой взаимосвязи. Также учтите, что в процессе вам придется постоянно надстраивать аппарат и регулировать уже выбранный режим сварки. Почему так происходит? Мы перечислим некоторые причины. Перед заводом-производителем никогда не стоит задача изготовить абсолютно идентичные полуавтоматы с одинаковыми настройками по умолчанию, поскольку это просто невозможно из-за небольших различий в деталях.

Также вклад вносит напряжение в вашей электросети. В процессе сварки оно может проседать и постоянно изменяться либо из-за слабой проводки, либо из-за мощного электроприбора соседа, внезапно включенного в общую электросеть. При этом полуавтомат может либо отказываться варить, либо вовсе сгорит. Так что на это нужно обращать особое внимание. Помимо этого, аппарат придется постоянно подстраивать, если вы дозаправили газовый баллон. Состав защитного газа или смеси может отличаться, а это влияет на настройки.

Также настройки нужно изменять в зависимости от температуры, при которой производится сварка, и в зависимости от характеристик присадочной проволоки диаметр и марка.

Еще аппарат нужно отрегулировать, если вы смешили катушку проволоки на другую, либо при смене пространственного положения. Это основное. Перечисленные трудности возникают нечасто и не всегда надстройка необходима в данном случае. Но существуют моменты, при которых настройка просто обязательна. Также если вы поменяли газ, скажем, с углекислоты перешли на аргон. Или заменили аргон на какую-нибудь газовую смесь. И, конечно, при смене полуавтомата на другую модель.

Словом, есть множество нюансов, на которые нужно обращать внимание, и быть готовым к постоянной надстройке аппарата. В рамках этой статьи мы не будем рассказывать про регулировку подачи защитного газа или про заправку присадочной проволоки.

Все это вы уже должны были изучить заранее. Мы расскажем именно про подбор силы тока и напряжения. Поскольку две этих характеристики наиболее важны. Возьмите ненужный кусок металла желательно не очень тонкий, 5 мм подойдет, и не очень большой. Обязательно подготовьте поверхность к сварке. Удалите все загрязнения, в том числе коррозию и краску, если имеется. Зачистите поверхность до блеска с помощью металлической щетки, шлифовальной машинки или наждачки. Вы будете использовать этот металл в качестве подопытного, и обучаться на нем.

Не стоит использовать для подобных целей заготовки или детали, иначе можете их испортить. Берите те куски металла, которые не жалко. Мы рекомендуем установить низкое значение от 15 до 20 Вольт, также установите невысокое значение силы тока до Ампер. В процессе работы у вас будет занята лишь одна рука, та, которой вы держите горелку. Поэтому используйте вторую руку для одновременной работы и регулировки параметров. Так вы сможете видеть результат сразу. Начинает формировать сварной валик, и следим за дугой, а также звуком, одновременно меняя настройки на аппарате.

Дуга должна гореть более-менее стабильно и практически не разбрызгиваться, а звук должен быть чистым и приятным уху. На данном этапе не обращайте внимание на форму валика и на глубину проплавления. Сейчас вам важно понять, при каких настройках дуга ведет себя наиболее правильно. Изменяйте настройки не резко, а буквально на одно-два значения.

Далее наступает самый кропотливый этап настройки. Теперь вам нужно уменьшить силу тока, не меняя напряжения. Постепенно понижайте ток и следите, когда вы дойдете до точки, при которой дуга горит на грани, но при этом еще устойчива. Запишите эти настройки. После этого нужно наоборот увеличивать силу тока не трогая ручку напряжения, и искать ту грань, когда дуга горит более-менее стабильно. Эти значения тоже запишите. Теперь вам нужно понизить изначальное напряжение напоминаем, что это Вольт на пол вольта и снова искать, при каких значения минимальной и максимальной силы тока дуга будет гореть стабильно.

Повторяйте этот процесс уменьшения напряжения на пол вольта и поиска оптимальных знаний силы тока до тех пор, пока аппарат не перестанет варить. Все настройки фиксируйте. Постепенно при увеличении напряжения вы найдете ту точку, при которой сварка станет невозможна. Результаты зафиксируйте. Теперь у вас есть все настройки. Вы знаете, каковы оптимальные значения напряжения и силы тока при минимальных и максимальных настройках.

Для удобства начертите график, похожий на тот, что мы уже указывали выше, со своими настройками. И в следующий раз уже при сварке деталей настраивайте аппарат по этой области. Помните, что не существует единого набора настроек, при котором возможна любая сварка любым аппаратом.

Учитывайте тип свариваемого металла, его толщину, тип присадочной проволоки и ее диаметр. А также тип газа, пространственное положение и прочие факторы.

Также не верьте тем таблицам, что есть в открытом доступе. В них представлены лишь общие рекомендации по настройке силы тока и напряжения. Эти советы редко подходят для выполнения всех сварочных работ. Вам в любом случае придется подстраивать аппарат. Желаем удачи в работе! Время чтения: 8 минуты Настройка сварочного полуавтомата — это сложная и обширная тема.


Как повысить силу тока, не изменяя напряжения?

Несложная работа, но очень важная в познавательном плане. Она напоминает аналогичную работу 8 класса с похожим названием. Однако мы существенно изменили саму работу. Во-первых, теперь эта работа состоит из двух частей: регулирование силы тока в цепи, к которой добавлено регулирование напряжения в цепи.

P.S. Для другой задачи понадобилось еще менять силу тока Я ж не плитку миниатюрную хочу сделать, а просто ток понизить Без постоянного контроля напряжения на аккумуляторе момент полного заряда не.

Совет 1: Как понизить силу тока

By canis , September 11, in Питание. Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6. Сила тока пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки закон ОМА. Различия в блоках питания на и на mA минимальны и в основном это трансформатор с более толстой проволкой на вторичке и регулирующмй транзистор на увеличенном радиаторе. Если ваше устройство питается напряжением 24 В и потребляет, при этом, ток до мА, то ему абсолютно всё равно запитывать ли его от адаптера, который может выдать ток до миллиампер или от аккумулятора, который может выдать ток более ампер. С вашим устройством абсолютно ничего не случится. Конденсаторы Panasonic.

Как увеличить силу тока

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Магнитный воин -какие силы стоят за эффектом Джанибекова? Решите задачу по физике 1 ставка. Какая польза народному хозяйству от астрономии и теории эволюции?

Повысить переменное напряжение можно двумя способами — использовать трансформатор или автотрансформатор.

Чем понизить напряжение

Сразу отмечу — считаю, что в школьной физике я не полный профан. Но, раз считаю, а не уверен, лучше проконсультируюсь. Есть супер-мега устройство — кресло массажёр. Требуется для нормальной работы ЖКТ важного мне человека. Это не шутка — там профи-медики решили. На сколько я помню, сила тока в таком малом привышении от номинала вполне допустима.

Переделка зарядки от мобильного

Интересно общественное мнение моему мужу очень нравятся длинные волосы, а я пол года назад подстриглась коротко очень коротко и недавно покрасилась в розовый до кучи и мне так нравится муж ничего не требует и говорит, что все в порядке T ru tvetcom Вядерном реакторе цепочка ядерных реакций начинается T Правильный ответ здесь Вопрос ; Вядерном реакторе цепочка ядерных реакций начинается с захвата ядром быстрогр нейтрона как изменятся при захвате нейтрона следующие характеристики ядра массовое число ядра и заряд ядра? Обзор нововведений Начало второго полугодия для граждан Российской Федерации начнется с действия ряда Но есть еще и выплаты из средств пенсионных накоплений В отношении них возрастная планка не меняется ru etlibru Не горит подсветка заднего номера ток не поступает где найти По предварительным данным отдельного предохранителя нет, проверьте провода в гофре между кузовом и дверью багажника, так же проблема может быть например в электронном блоке управления кузовным оборудованием T ru tvetcom Как изменится сила тока на участке цепи если напряжение T По закону ома сила тока увеличится в два раза При сварке напряжение равно в, а сила тока достигает а каково сопротивление сварочной дуги? Длинна проволоки м Написать все формулы для решения задачи ru translateacademicru при одностороннем напряжении с русского на английский T Принцип пуска при пониженном напряжении заключается в подключении двигателя непосредственно к электрической питающей сети таким образом, что в момент пуска на двигатель подается пониженное напряжение Однако при этом происходит не только ru wwwskifbiz wwwskifbiz ФорумПрочие идеи разныеновые идеи прочие T В трубочке движущие силы внутри трубочки, а у тока движущие силы электрическое и магнитное поле снаружи Так классики в трубке воду видят, а ток в проводнике нет От того он у них якобы и течет А но не течет, гидродинамика здесь не подходит ru tvetcom Определите индукцию магнитного поля, в котором на T способность твердого тела изменять свою форму под действием внешних сил без разрушения Знаешь правильный ответ?

Согласно закону Ома, для того чтобы понизить силу тока в цепи, После этого, меняя настройки реостата, уменьшайте напряжение на участке. Постоянное напряжение не только верный спутник стресса, но и.

Есть простой способ понизить до 3 В? Например резистор. И если да, то какого сопротивления?

Вычислить силу тока Здравствуйте дорогие форумчане, появились опять задачи, как бы не пытался решить, не получилось Как найти силу тока? Пишу с телефона, не получается картинку вставить В общем схема такая: Сначала эдс-Е, к Определить силу тока, ТОЭ Помогите решить задачу.

Поиск новых сообщений в разделах Все новые сообщения Компьютерный форум Электроника и самоделки Софт и программы Общетематический.

Регулирование силы тока в цепи. Цель первой части работы: Научиться регулировать силу тока в цепи. Оборудование: Источник тока, реостат, лампочка, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода. Таким образом, меняя сопротивление цепи R сопротивление реостата , можно будет регулировать силу тока I то есть увеличивать или уменьшать ее. Прибор, сопротивление которого можно менять, называется реостатом. Таким образом, силу тока в цепи регулируют реостатом. Как устроен реостат?

И если вы думаете что это был брак то вы ошибаетесь я брал аналог лмки и повторял проверенную схему все равно через какое то время начинаются глюки! У меня светодиодная лента 3 диода по ходу копыта отбросили как сохранить жизнь другим диодам чтоб не сгорали дальше есть варианты? Если ток большой плюс большое падение напряжение то как вариант собирать схему на ШИМ.


Регулирование и стабилизация тока нагрузки сварочных инверторов

При разработке источника сварочного тока инверторного типа (ИИСТ) возникает естественный вопрос о выборе способа регулирования и стабилизации тока нагрузки — сварочной дуги. Оптимальный способ регулирования тока ИИСТ должен соответствовать ряду основных требований, отражающих специфику источников сварочного тока:

  • формировать статическую вольт-амперную нагрузочную характеристику (ВАХ) нужного вида;
  • учитывать динамические особенности поведения нагрузки при тех сварочных процессах, для которых предназначен данный ИИСТ;
  • представлять собой надежное, технологичное и экономичное решение;
  • беспечивать дополнительные сервисные функции, повышающие качество сварного соединения.

В промышленных ИИСТ, как правило, используется двухпетлевая ООС по току и напряжению на нагрузке для формирования ВАХ нужного вида и реализации дополнительных «сварочных» функций инвертора. Так как основным выходным параметром ИИСТ является ток нагрузки, то далее мы обсудим способы регулирования именно этого параметра. Обычно применяется два способа регулирования: по среднему значению тока нагрузки или по мгновенному (импульсному) значению тока силового транзистора либо первичной обмотки силового трансформатора, то есть по мгновенному значению тока нагрузки, приведенному к первичной обмотке. В первом случае в качестве датчика тока естественно использовать резистивный шунт или датчик, ос нованный на эффекте Холла, — трансдьюсер (trans-ducer), включенный в цепь нагрузки. Во втором случае применяется простое, надежное и экономичное решение в виде трансформатора тока на кольцевом ферритовом магнитопроводе в цепи первичной обмотки силового трансформатора.

Упрощенная блок-схема типичного ИИСТ для случая регулирования по среднему току нагрузки показана на рис. 1. Датчики тока СS1 и CS2 служат для измерения мгновенного тока первичной обмотки силового трансформатора Т1 и среднего тока нагрузки соответственно, датчик VS1 измеряет напряжение на выходе ИИСТ. Датчик CS1 используют для организации защиты ключей VT1, VT2 от перегрузки. В ИИСТ с регулированием по мгновенному току первичной обмотки датчик CS2 не применяют, а в простейших ИИСТ не используется и VS1. О назначении конденсатора С0 будет рассказано дальше.

Рис. 1. Блок-схема типичного ИИСТ

Согласованный выбор способа регулирования, топологии силовой части и соответствующего датчика тока во многом зависит от ценовой группы, в которую должен попасть разрабатываемый ИИСТ, и его функциональной насыщенности. В «бюджетных» ИИСТ не применяются дорогостоящие трансдьюсеры и, как правило, используется регулирование по мгновенному току ключа. ИИСТ с такой структурой блока управления (БУ) выпускает большое количество производителей. Они представляют собой оборудование бытового или полупрофессионального назначения. Типичными представителями являются широко распространенные на российском рынке сварочные инверторы фирм Telwin, GYS, Cemont и ряда других. В ИИСТ профессионального уровня применяется регулирование по среднему значению тока нагрузки и используется обратная связь по напряжению на нагрузке, что позволяет сформировать статическую ВАХ практически любого вида и реализовать дополнительные сервисные функции. Датчик тока в виде резистивного шунта используют в своих изделиях фирмы ESAB, НПП «Технотрон», НПП «ФЕБ» и другие. Трансдьюсеры широко применяют такие мировые лидеры, как Miller Electric, Lincoln Electric и Thermadyne. В промышленных ИИСТ сегодня преимущественно используется силовая часть с топологией однотактного прямоходового мостового конвертера (ОПМК), который показан на рис. 1, либо полномостового конвертера [1]. Очевидно, что использование регулирования по мгновенному току первичной обмотки совместно с топологией силовой части ОПМК позволяет построить максимально простой и недорогой сварочный инвертор. Наличие трансформатора тока в цепи первичной обмотки дает возможность использовать его и для организации защиты силовых транзисторов от перегрузки без введения в схему ИИСТ дополнительных элементов. В связи с этим возникает практическая потребность проанализировать сравнительные достоинства и недостатки этих двух способов регулирования тока нагрузки ИИСТ.

Искажения статической ВАХ ИИСТ при регулировании по мгновенному току первичной обмотки (косвенный способ измерения тока нагрузки) исследовали авторы [2]. На рис. 2 показано семейство статических ВАХ сварочного инвертора мостового типа с регулированием по мгновенному току первичной обмотки (в зарубежной литературе — pick-current mode control), эти характеристики получены экспериментально для нескольких значений тока задания. Следует отметить, что данный метод регулирования в двухтактных преобразователях может приводить к несимметричному перемагничиванию и, как следствие, к динамическому насыщению магнитопрово-да силового трансформатора. Поэтому регулирование по мгновенному току первичной обмотки естественно использовать в ИИСТ с однотактной топологией силовой части. При анализе рис. 2 ясно, что нагрузочная характеристика исследованного ИИСТ существенно отличается от ВАХ «идеального» источника тока: все кривые смещены в область меньших, по отношению к заданию, токов; падающий участок ВАХ не вертикален, и ток короткого замыкания существенно больше тока задания.

Рис. 2. Экспериментальные статические ВАХ
мостового ИИСТ для нескольких значений
тока задания при регулировании по пиковому
току силового транзистора [2]

Авторы выделяют три причины возникновения сдвига ВАХ в область меньших токов:

  1. Сдвиг из-за наличия ненулевых пульсаций тока выходного дросселя:

    где Iout_pick и Iout_avg — амплитудное и среднее значение тока выходного дросселя соответственно, n — коэффициент трансформации силового трансформатора. Из (1) видно, что с уменьшением сварочного тока погрешность формирования ВАХ увеличивается из-за роста пульсаций тока нагрузки.

  2. В ряде случаев к опорному сигналу Iref-контроллера добавляется компенсирующий сигнал «пилы» от задающего генератора для исключения неустойчивой работы преобразователя при D близких к Dmax = 0,5. Это тоже приводит к сдвигу ВАХ:

    где Iref — ток задания, Ireframp — ток задания с учетом добавления «пилы», D — коэффициент заполнения управляющих импульсов на выходе ШИМ-контроллера. На практике компенсирующий сигнал обычно суммируется не с опорным сигналом, а с сигналом от датчика тока нагрузки. Кроме того, вместо тока задания и приведенного тока нагрузки на входы компаратора тока ШИМ- контроллера подаются соответствующие напряжения, в частности при использовании в качестве ШИМ-контроллера популярных микросхем серии UC384x.

  3. Сдвиг из-за ненулевого тока намагничивания силового трансформатора Iµ, вклад от которого присутствует в токе первичной обмотки:

    где Vdc — напряжение питания конвертера, Lµ — индуктивность намагничивания силового трансформатора,

    (Tsw — период преобразования конвертера). Из (2) и (3) видно, что влияние на ВАХ тока намагничивания и введения компенсационного сигнала качественно одинаково.

  4. Сдвиг тока короткого замыкания в сторону больших токов. При коротком замыкании нагрузки (КЗ) ток нагрузки определяется, в основном, минимальной длительностью проводящего состояния силовых транзисторов и суммарными активными потерями в схеме. Из-за конечного быстродействия ШИМ-контроллера, драйверов силовых транзисторов и наличия у последних задержки на выключение не удается сформировать импульсы управления ключами меньше некоторой определенной длительности. Минимальная длительность импульсов управления составляет величину порядка времени задержки между моментом, когда ШИМ-контроллер «определил», что ток первичной обмотки достиг величины тока задания, и моментом спада напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора. Характерная величина этой задержки составляет сотни наносекунд. При КЗ ИИСТ переходит фактически в режим нерегулируемого импульсного преобразователя с нагрузочной характеристикой источника напряжения.

Авторами цитируемой работы был предложен и реализован на опытном ИИСТ способ коррекции статической ВАХ сварочного инвертора с управлением по мгновенному току первичной обмотки. Пульсации тока нагрузки равны:

где Varc— напряжение на дуге, Lout— индуктивность выходного дросселя, toff— длительность закрытого состояния силовых транзисторов преобразователя. Вольт-амперная характеристика дуги описывается известным эмпирическим соотношением:

Таким образом, для любой точки ВАХ сварочного инвертора можно рассчитать пульсации тока нагрузки и учесть их в виде поправки к току задания. Удобно использовать микроконтроллер для формирования задания для ШИМ-контроллера, в этом случае массив поправочных коэффициентов сохраняется в ПЗУ микроконтроллера. Компенсацию смещения ВАХ из-за существования сдвига Δ2 и Δ3 можно реализовать добавкой к току задания Iref величины (Δ Iref + Δ Imaxµ) В. Этот компенсирующий сигнал несложно получить из управляющих импульсов на выходе ШИМ-контроллера, пропустив их через фильтр НЧ с последующим масштабированием до нужного уровня.

В результате описанной коррекции ВАХ опытного ИИСТ существенно приблизилась к ВАХ источника тока, сдвиг в область меньших токов был практически скомпенсирован. Разумеется, «выбег» тока короткого замыкания при этом не уменьшился. Для снижения тока КЗ необходимо уменьшать суммарное время задержки или снижать частоту преобразования, либо использовать более сложные алгоритмы ЧИМ-ШИМ регулирования.

Анализ причин отклонения статической ВАХ ИИСТ с регулированием по мгновенному току первичной обмотки от «идеальной» показывает, что основной причиной является наличие пульсаций тока нагрузки и задержки по цепи ООС. Увеличение индуктивности выходного дросселя — очевидный и простой способ борьбы с искажением статической ВАХ при регулировании по мгновенному току ключа, но этот способ приводит к существенному ухудшению массо-габаритных параметров ИИСТ.

В целом, ключевой преобразователь, каковым и является ИИСТ, с обратной связью по среднему току нагрузки обеспечивает более высокие точностные характеристики и имеет отличную помехоустойчивость за счет меньшей полосы пропускания по цепи ООС по сравнению с преобразователем, в котором используется ООС по пиковому (мгновенному) значению тока ключевого транзистора.

На рис. 3 приведены статические ВАХ промышленного сварочного инвертора “Maxstar 150 STL» производства фирмы Miller Electric. Это полупрофессиональный ИИСТ с регулированием по среднему току нагрузки, ориентированный на ручную сварку штучным электродом (MMA-процесс) и сварку неплавящим-ся электродом в среде защитного газа (TIG-процесс) [3].

Рис. 3. Статические ВАХ сварочного инвертора “Maxstar 150 STL”

Нетрудно заметить отсутствие «выбега» тока КЗ и практически «штыковой» вид ВАХ в области стабилизации тока нагрузки. В области малых токов нагрузки сформирован подъем ВАХ для обеспечения напряжения холостого хода 70-90 В. Такое напряжение холостого хода гарантирует уверенный поджиг штучных электродов всех типов.

Для иллюстрации предъявляемых требований к блоку управления современного сварочного инвертора рассмотрим обобщенную «типовую» ВАХ, на примере которой можно увидеть, какими функциями производители оснащают современные ИИСТ. На рис. 4 показан пример такой «типовой» статической ВАХ ИИСТ, предназначенного для ММА/TIG процессов.

Рис. 4. «Типовая» статическая ВАХ современного сварочного инвертора
для MMA/TIG

Участок ABC соответствует минимальному току нагрузки, который может составлять 5-10 А для MMA/TIG инверторов. На примере участка ABDEF показано действие функции регулирования жесткости ВАХ на рабочем участке. Сварщик может изменять наклон рабочего участка ВАХ от положения EF до положения DF. Работа на более пологой ВАХ позволяет в небольших пределах регулировать величину сварочного тока за счет изменения сварщиком длины дуги. Наклон участка BDEG определяется внутренним сопротивлением силовой части ИИСТ, а его положение по оси V0 — коэффициентом трансформации силового трансформатора. От величины напряжения V0_max зависит максимальная длина дуги, ее «эластичность». Излишняя эластичность нежелательна, так как она приводит к повышенному разбрызгиванию и повышенной потребляемой от питающей сети мощности. Обычно длина дуги ограничивается на уровне 2-4 мм. Участок GIJ соответствует максимальному сварочному току ИИСТ, для случая, когда ток КЗ равен току задания (точка J). Часто устанавливают значение тока КЗ больше, чем средний ток нагрузки IO_avg ориентировочно до 1,5IO_avg Это позволяет избежать прилипания электрода к холодной детали, и данный метод получил название «форсирование дуги» (Arc-Force). Регулируемая величина ΔIO — глубина форсирования. В ИИСТ с регулированием по мгновенному току первичной обмотки из-за «выбега» тока КЗ форсирование дуги получается «естественным» образом, но его нельзя проконтролировать. Избежать прилипания и облегчить поджиг также помогает функция «горячий старт» (Hot-Start), которая является своего рода «динамическим» форсированием тока дуги: сразу после замыкания электрода на деталь БУ формирует импульс тока в нагрузке больше номинального на 20-200% с длительностью до нескольких десятых долей секунды, после чего ток нагрузки устанавливается соответствующим заданию. Этот алгоритм полезен на этапе пережигания перемычки между торцом электрода и деталью.

В ИИСТ фирмы Lincoln Electric форсированный участок JH на ВАХ делается регулируемым по «высоте» ΔV0. Это позволяет производить сварку короткой дугой на участке IH (Crisp Arc). В режиме TIG очень удобна функция поджига при отрыве электрода (Lift-Arc), наличие которой в сварочном инверторе позволяет, во-первых, реализовать уверенный поджиг касанием вольфрамового электрода о деталь, но без прилипания или обгорания электрода, и, во-вторых, при этом не требуется использование встроенного в ИИСТ (или внешнего) осциллятора — источника высоковольтных импульсов для бесконтактного под-жига дуги. Отсутствие встроенного осциллятора существенно упрощает и удешевляет ИИСТ для аргоно-дуговой сварки. Описанные дополнительные функции, характерные для современного ИИСТ, можно встретить под теми или иными фирменными названиями и по-разному реализованными в конкретных изделиях.

Читатель, вероятно, обратил внимание на то обстоятельство, что термин «источник сварочного тока» достаточно условен и носит скорее исторический характер, нежели отражает реальные характеристики источника питания сварочной дуги.

До сих пор рассматривались статические свойства ИИСТ для ММА/TIG процессов, которые характеризуются его статической ВАХ. Динамические свойства ИИСТ также важны, особенно для процесса полуавтоматической/автоматической сварки. Автору не известны работы, посвященные комплексному исследованию динамических свойств ИИСТ с учетом их специфики. Задача построения адекватной эквивалентной схемы и определения передаточных функций ИИСТ с замкнутой и разомкнутой цепью обратной связи, определения области устойчивой работы существенно усложняется из-за особенностей источников питания сварочной дуги. Во-первых, из-за наличия переходных режимов «холостой ход — короткое замыкание», «короткое замыкание — дуга», «дуга — холостой ход», «дуга — короткое замыкание» и их сочетания с установившимся квазистационарным режимом поддержания номинального тока дуги. Во-вторых, из-за необходимости учета набора начальных условий. И, в-третьих, из-за стохастического характера процессов, происходящих в реальной сварочной дуге. Некоторые авторы изучали нелинейную модель сварочного инвертора, в которой в квазистационарном состоянии используется малосигнальное (линейное) приближение, а переходные режимы рассматриваются как сильное возмущение [4]. Разработанная нелинейная модель ИИСТ исследовалась с помощью средств пакета MAT-LAB, результаты сравнивались с данными, полученными на лабораторном образце сварочного инвертора в режиме перехода от холостого хода в режим стабилизации заданного тока дуги. При этом было получено хорошее количественное соответствие расчетных и экспериментальных результатов, что подтверждает возможность успешного использования методов математического моделирования при изучении динамических свойств ИИСТ.

Очень распространенной и универсальной сварочной технологией сегодня является технология полуавтоматической/автоматической сварки в среде защитного/активного газа (MIG/MAG процесс). Однако принципы регулирования тока нагрузки ИИСТ, предназначенных для MMA/TIG и MIG/MAG процессов, существенно различаются. В простейшем случае источник сварочного тока для MMA/TIG должен обеспечивать падающую, «мягкую» ВАХ, имеющую область стабилизации тока нагрузки. ИИСТ для MIG/MAG фактически является источником напряжения с жесткой ВАХ и режимом ограничения максимального тока дуги на уровне, определяемом скоростью подачи сварочной проволоки. Силовая часть ИИСТ для обоих типов сварочных процессов выполняется практически одинаково, например, в соответствии со схемой (рис. 1) а необходимая статическая ВАХ формируется блоком управления. Следует отметить, что конденсатор C0 на выходе ИИСТ (рис. 1) не используется при MMA/TIG сварке и желателен при MIG/MAG процессах [10]. Динамическое поведение тока нагрузки ИИСТ с дросселем постоянного тока на выходе определяется индуктивностью этого дросселя, точнее, постоянной времени цепи нагрузки [5]:

Для ИИСТ характерная величина тоШсостав-ляет единицы миллисекунд. Вместе с этим электрические процессы, протекающие в дуге и сварочной ванне, имеют характерную длительность — от 0,1 мкc до 10 с (рис. 5). Таким образом, выходной дроссель, превращая ИИСТ в источник тока во временной области, не позволяет получить высокую динамику сварочного тока, необходимую при полуавтоматической сварке. Поэтому требования к способу регулирования тока дуги при MIG/MAG и MMA/TIG процессах различны. Применение сварочных инверторов для MIG/MAG сварки вместо традиционных низкочастотных выпрямителей позволяет улучшить качество сварного соединения, но для реализации управляемого переноса электродного металла в сварочную ванну, существенного снижения разбрызгивания металла и повышения энергетической эффективности сварочного процесса необходимо одновременно улучшать динамические свойства ИИСТ и использовать новые методы регулирования сварочного тока.

Рис. 5. Характерная длительность процессов, происходящих в сварочной ванне и электрической дуге [5]

Различают два режима переноса металла в сварочную ванну:

  • Крупнокапельный перенос электродного металла при глубоком погружении электрода в ванну. Капли расплавленного металла, отделяясь от торца электрода и кратковременно замыкая сварочную цепь, переходят в ванну расплава. Желательно, чтобы ток короткого замыкания ИИСТ был существенно больше номинального для быстрого пережигания периодически возникающих перемычек, образующихся между торцом электрода и деталью. Этот режим переноса обычно реализуется при постоянной скорости подачи проволоки, относительно низком выходном напряжении ИИСТ и токе, меньшем критического.
  • Мелкоструйный перенос (спрей-режим). Этот режим устанавливается при относительно большом напряжении на выходе ИИСТ и среднем токе дуги, большем некоторого минимального, критического значения. Перенос металла осуществляется без кратковременных периодических замыканий между торцом электрода и металлом в сварочной ванне, то есть без непосредственного контакта между ними. Электродный металл переносится в виде своеобразного «спрея» из мелких капель. Для снижения величины критического тока в сварочную проволоку вводят специальные легирующие добавки и подбирают состав смеси защитных газов.

В последнее время большое внимание уделяется разработке оптимальных методов управления сварочным током для MIG/MAG сварочных инверторов. Общий подход в решении этой задачи заключается в формировании такого профиля импульсов тока, который обеспечил бы необходимый характер переноса металла и минимальный эффект разбрызгивания.

Главной причиной возникновения разбрызгивания электродного металла является слишком большая плотность тока, текущего через перемычку между электродом и деталью, в момент отрыва капли расплава и перехода ее в сварочную ванну. Поэтому прежде всего необходимо обеспечить резкое снижение тока после отрыва капли. Для этого авторы цитируемой работы использовали сварочный инвертор с модифицированной силовой частью и соответствующим алгоритмом управления. Упрощенная часть ИИСТ, обеспечивающая повышенную динамику сварочного тока, показана на рис. 6.

Рис. 6. Фрагмент силовой части ИИСТ для MIG/MAG процессов, обеспечивающей высокую скорость изменения тока дуги [6]

Т1 — силовой трансформатор ИИСТ с топологией ОПМК. Специальный двухобмоточ-ный дроссель L0, ключ VT1 и блокирующий диод VD3 обеспечивают высокую скорость спада тока дуги. Часть запасенной дросселем энергии передается в конденсатор C0. Цепь VT2, R1 предохраняют C0 от перенапряжения. Конденсатор C0 или вспомогательный источник питания Vaux вместе с ключом VT3, возвратным диодом VD5 и индуктивностью сварочного кабеля представляют собой источник напряжения, обеспечивающий высокую скорость нарастания тока нагрузки (крутой фронт импульса тока дуги). Силовые элементы работают только в течение фронта и спада импульсов тока дуги, поэтому эффективность предложенного решения достаточно высока. Удалось получить скорость изменения тока дуги 4 кА/с. Схема использовалась в составе ИИСТ с рабочим током до 650 А при напряжении до 50 В. Получено время реакции тока дуги порядка 0,5 мс, хотя желательно снизить эту величину до 0,1 мс. Разумеется, известны и более простые способы повышения динамики тока ИИСТ: увеличение рабочей частоты преобразователя и снижение индуктивности выходного дросселя, но этим методам присущи свои недостатки. Аналогичный метод управления ИИСТ для полуавтоматической сварки предлагали и другие авторы [7].

Похожий на описанный алгоритм формирования специального профиля импульсов тока дуги был разработан фирмой Lincoln Electric и с успехом используется ею в своих сварочных инверторах для MIG/MAG сварки. Эта технология получила фирменное название “Surface Tension Transfer? (STT) — перенос электродного металла с использованием сил поверхностного натяжения [8]. На рис. 7 показан профиль импульсов тока и напряжения на выходе сварочного инвертора, использующего технологию STT.

Рис. 7. Импульсы тока и напряжения при использовании технологии STT [9]

В течение интервала времени Т0-Т1 происходит оплавление торца электрода за счет установившейся температуры дуги. Ток и напряжение на дуге поддерживаются неизменными: ИИСТ работает в режиме «источника мощности». Формируется капля расплава достаточного размера, которая создает перемычку межу торцом электрода и сварочной ванной. В момент Т1 блок управления ИИСТ быстро снижает ток в дуге для того, чтобы силы поверхностного натяжения жидкого металла перетянули каплю в сварочную ванну (интервал времени Т1-Т2). В момент времени Т2 ИИСТ формирует импульс тока, который «помогает» капле переместиться в ванну, при этом перемычка между ванной и торцом электрода становится все тоньше. Блок управления ИИСТ постоянно контролирует сопротивление сварочной цепи и перед разрывом перемычки резко снижает величину тока в момент Т3, в результате чего капля переходит полностью в ванну с минимальным разбрызгиванием. В момент Т4 восстанавливается дуга, а в момент Т5 формируется второй форсирующий импульс тока длительностью Т5-Т6 для увеличения дугового промежутка и разогрева увеличенной области металла детали для выхода на режим формирования следующей капли. На интервале Т6-Т7 поддерживается ток, необходимый для формирования капли расплава. Далее весь цикл повторяется, его период составляет порядка 10 мс [9].

Выпускаются сварочные инверторы различного назначения и функциональной насыщенности: от простейших ИИСТ, рассчитанных на какой-то один тип сварочного процесса, до многофункциональных профессиональных аппаратов, поддерживающих практически все типы сварочных процессов. Блок управления такого ИИСТ должен обеспечивать режим «источника тока» для сварочных процессов MMA/TIG и режим «источника напряжения» для процессов MIG/MAG. Кроме этого, многие ИИСТ профессионального уровня позволяют использовать режим импульсной полуавтоматической сварки в среде защитного газа. Этот режим сварки реализуется за счет амплитудной модуляции тока дуги прямоугольными импульсами, частота следования которых обычно выбирается в диапазоне 25-250 Гц. Применение подобного режима позволяет более точно дозировать количество теплоты, подводимой к сварочной ванне, что облегчает сварку тонкостенных деталей, выполнение потолочных швов и т. д.

На рис. 8 показана упрощенная схема блока управления, обеспечивающего работу ИИСТ в режимах MMA/TIG, MIG/MAG и Pulsed MIG/MAG [10].

Рис. 8. Упрощенная схема блока управления ИИСТ универсального назначения [10]

Режим работы ИИСТ определяется сигналом, поданным на вход Fpulse аналогового пе-ремножителя А2: при Fpulse=1 используются как внутренняя петля ООС по току, так и внешняя петля ООС по напряжению на нагрузке, таким образом, ИИСТ работает в режиме MIG/MAG; при Fpulse=0 используется только ООС по току и ИИСТ работает в режиме MMA/TIG, для реализации режима импульсной полуавтоматической сварки Pulsed MIG/MAG на вход Fpulse подаются прямоугольные модулирующие импульсы с частотой следования 25-250 Гц. Обозначения на рис. 8: V0— среднее значение напряжения нагрузки ИИСТ, I0 — мгновенный ток первичной обмотки силового трансформатора (используется регулирование по мгновенному току нагрузки, приведенному к первичной обмотке трансформатора). Параметры V0 ref и Iref — напряжение и ток задания. Собственно ШИ-модулятор состоит из элементов D2, D4, триггера Шмидта D1 и триггера D3, на счетный вход которого подается тактовый сигнал с коэффициентом заполнения 0,45 для обеспечения гарантированного размагничивания маг-нитопровода силового трансформатора в течение нерабочего полупериода.

Описанная структура блока управления многоцелевого ИИСТ с топологией силовой части, показанной на рис. 1, была проверена авторами на математической модели и на лабораторном прототипе. Экспериментальный сварочный инвертор с максимальным рабочим током до 200 А и частотой преобразования 50 кГц показал удовлетворительные результаты во всех режимах. Предложенный блок управления позволяет построить простой и многофункциональный сварочный инвертор.

Отдельную группу источников сварочного тока составляют сварочные выпрямители для многопостовой сварки, применяемые на предприятиях с большим количеством сварочных рабочих мест («постов»). Традиционно, до широкого распространения ИИСТ, система многопостовой сварки представляла собой общий мощный понижающий трансформатор и вторичный выпрямитель, к которому подключались через балластные реостаты (БР) индивидуальные рабочие места сварщиков. С помощью БР осуществлялась регулировка тока и обеспечивалась развязка индивидуальных рабочих мест.

В настоящее время вместо БР используются электронный регулятор сварочного тока (ЭР), выполненный, как правило, на основе однотактного понижающего конвертера. Применение ЭР позволяет существенно увеличить КПД системы многопостовой сварки, повысить качество сварочных работ и расширить функциональные возможности оборудования: источник сварочного тока на основе ЭР может обеспечить сварщику возможность использовать на рабочем месте сварочные процессы MMA, TIG, MIG, MAG.

Для стабилизации тока нагрузки подобного ЭР авторы работы [11] применили релейный способ регулирования, который редко используется в настоящее время, хотя и имеет известные положительные свойства [12]. Сейчас продолжаются исследования этого способа, в частности в отношении его динамических свойств [13].

Блок-схема лабораторного ЭР на ток до 200 А показана на рис. 9. В качестве источника входного напряжения ЭР авторы использовали промышленный сварочный выпрямитель традиционного типа с понижающим трансформатором промышленной частоты. Следует отметить, что подобное объединение промышленного сварочного выпрямителя с ЭР позволяет получить источник сварочного тока с новыми, более высокими характеристиками и функциональными возможностями по сравнению с традиционным выпрямителем. Причем, такого рода «апгрейд» старых сварочных выпрямителей может оказаться экономически более эффективным, чем их замена на новые современные ИИСТ профессионального уровня.

Рис. 9. Блок-схема электронного регулятора сварочного тока с релейным управлением [11]

Применение релейного регулирования сварочного тока было обусловлено такими преимуществами этого способа, как:

  • регулирование среднего значения сварочного тока в нужном диапазоне при фиксированной величине амплитуды пульсаций;
  • возможность изменения величины пульсаций сварочного тока при фиксированном его среднем значении.

Это позволяет исследовать влияние величины пульсаций тока дуги на качественные показатели сварного соединения.

В блоках управления современных ИИСТ постепенно находят применение передовые методы теории управления: управление с использованием алгоритмов нечеткой логики (fuzzy logic control — FL) и скользящих методов регулирования (sliding mode control — SM). Применение этих методов в ИИСТ стимулируется и тем, что они представляют собой мощные средства для управления нелинейными системами, каковыми являются ИИСТ и их нагрузка — сварочная дуга [14], [15].

Сравнительное исследование ИИСТ с FL-и SM-контроллерами показало, что оба метода управления позволяют построить сварочный инвертор с заданными характеристиками, причем FL-контроллер оказался менее чувствительным к разбросу входных и выходных параметров и в целом более надежным. Исследование проводилось на математической модели ИИСТ в среде MATLAB/Simulink, в качестве силовой части использовался однотактный прямоходовой мостовой конвертер, часто применяемый в сварочных инверторах [16].

Известны примеры практической реализации блока управления ИИСТ с FL-контрол-лером. Авторы работы [17] использовали алгоритмы нечеткой логики при разработке блока адаптивного управления установкой автоматической сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа (TIG-процесс). Экспериментальная сварочная установка предназначена для автоматической сварки листовых деталей с переменным (ступенчатым) профилем. Сварочная дуга питается от источника стабильного тока, а обеспечение оптимальной геометрии сварочной ванны достигается с помощью автоматического регулирования напряжения на дуге за счет изменения ее длины перемещением неплавяще-гося электрода относительно свариваемых поверхностей. При традиционном способе регулирования возникали две проблемы: во-первых, блок управления сварочной установкой не позволял корректно организовать процесс поджига дуги в начале сварочного цикла и завершение сварочного шва без образования дефектов; во-вторых, в процессе сварки в некоторых режимах возникали незатухающие паразитные колебания в контуре регулирования, приводящие к периодическому изменению длины дуги. Применение адаптивного FL-контроллера позволило преодолеть указанные проблемы и повысить качество сварного соединения.

 

Заключение

Выбор метода управления сварочным инвертором и структуры блока управления часто производится на основе компромисса между техническими параметрами будущего ИИСТ и маркетинговыми задачами. К такому заключению можно прийти, изучив схемотехнику промышленных ИИСТ разного ценового диапазона. В то же время ведутся активные работы по адаптации и применению передовых методов управления в современном сварочном оборудовании. Эта последнюю тенденцию стимулирует развитие элементной базы, удобной для реализации новых алгоритмов в устройствах силовой электроники. Сейчас в блоках управления сварочных инверторов все более широко применяются микроконтроллеры, цифровые сигнальные процессоры и программируемые логические матрицы, что позволяет разрабатывать системы управления ИИСТ с топологией, конфигурируемой как на программном, так и на аппаратном уровнях [18].

Литература
  1. Dudrik J., Bauer P. DC source for arc welding with soft-switching current-mode con- trolled DC-DC converter // International Review of Electrical Engineering (IREE). ISSN: 1827-6600, April 2006, pp. 162–169.
  2. Martinez A, Blasco N., Perez F.J., Vicuna J.E., Lacamara J., Oliva J.A. Static output characteristic of a pick current controlled arc welding machine / IEEE 49th International Midwest symposium on circuits and systems, vol. 1, 2006, pp. 636–639.
  3. Maxstar 150 STL Owner`s manual. Miller Electric Mfg. Co, 2003. www.millerwelds.com
  4. Jinhong Z, Wenlin L., Yaowu S. Study on the dynamic process of arc welding inverter // IEEE Proceed. IPEMC, vol. 1, 2000, pp.308–311.
  5. Schupp J., Fischer W., Mecke H. Welding arc control with power electronic / IEE “Power electronics and variable speed drives” conference, Conference publication № 475, 18–19 September, 2000.
  6. Merfert I. W. Improving on the dynamic on inverter power sources for pulsed arc welding applications / Ph.D. thesis, University of Magdeburg, 1998.
  7. Chae Y. M., Jang Y., Jovanovic M. M., Gho J. S., Choe G. H. A novel mixed current and voltage control scheme for inverter arc welding machine / IEEE Proc. APEC, vol. 1, 2001, pp. 308–311.
  8. Stava E. K. Technology gets to the root of pipe welding. Online: http://www.lincolnelectric.com/ knowledge/articles/content/pipewelding.asp
  9. Vincent T. L. Waveform control in welding power supplies / IEEE control system magazine, August, 2006, pp. 17–18.
  10. Verdelho P., Pio Silva M., Margato E., Esteves J. An electronic welder control circuit / IEEE Proceed. of the 24th Int. conf. IECON`98, vol. 2, 1998, pp. 612–617.
  11. Marques S., Cruz C., Farias J. Step down converter with hysteretic current control for welding applications / IEEE 23rd Intern. conf. on industr. electronics, control and instrum. IECON`97, vol. 2, 1997, pp. 676–681.
  12. Levin G., O`Malley K. Designing with hys-teretic current-mode control / EDN Access, April, 1994. Online: www.edn.com/archives/ 1994/042894/09df3.htm
  13. Park J. H., Cho B. H. Small signal modeling of hysteretic current mode control using the PWM switch model // IEEE COMPEL Workshop, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA, July, 2006, pp. 225–230.
  14. Drakunov S., Barbieri E., Silver D. Sliding mode control of a heat equation with application to arc welding / IEEE Proceedings of the International conference on control applications. 15–18 Sept. 1996, pp. 668–672.
  15. Junhong Z., Hongfang W. A novel welding inverter power source system with constant current output characteristic based on fuzzy logic control / IEEE Proceed. Electrical machines and systems conference. ICEMS 2001, v. 1, 2001, pp. 567–570.
  16. Iskender I., Karaarslan A. On the comparison of fuzzy logic and state space averaging based sliding control methods applied on an arc welding machine // Trans. on engineering, computing and technology, v. 8, ISSN 1305-5313, 2005, pp. 100–105.
  17. Koseeyaporn P., Cook G. E., Strauss A. M. Adaptive voltage control in fusion arc welding / IEEE Trans. on industry applications, vol. 36, No 5, 2000, pp. 1300–1307.
  18. Rauma K., Laakkonen O., Luukko J., Pajari I., Pyrhonen O. Digital control of switch-mode welding machine using FPGA / IEEE Proceed. PESC, vol. 1, 2006, pp. 1–5.

Самодельный регулятор силы тока на инверторной сварке. Электронный регулятор тока для сварочного трансформатора. Сварка постоянным и переменным током

Попалась в интернете недавно любопытная схемка простого, но довольно неплохого блока питания начального уровня, способного выдавать 0-24 В при ток до 5 ампер. В блоке питания предусмотрена защита, то есть ограничение максимального тока при перегрузке. В приложенном архиве есть печатная плата и документ, где приведено описание настройки данного блока, и ссылка на сайт автора. Прежде чем собирать, прочитайте внимательно описание.

Вот фото моего варианта БП, вид готовой платы, и можно посмотреть как примерно применить корпус от старого компьютерного ATX. Регулировка сделана 0-20 В 1,5 А. Конденсатор С4 под такой ток поставлен на 100 мкФ 35 В.

При коротком замыкании максимум ограниченного тока выдается и загорается светодиод, вывел резистор ограничителя на переднюю панель.

Индикатор для блока питания

Провёл у себя ревизию, нашёл пару простеньких стрелочных головок М68501 для этого БП. Просидел пол дня над созданием экрана для него, но таки нарисовал его и точно настроил под требуемые выходные напряжения.

Сопротивление используемой головки индикатора и применённый резистор указаны в прилагаемом файле на индикаторе. Выкладываю переднюю панель блока, если кому понадобится для переделки корпус от блока питания АТХ, проще будет переставить надписи и что-то добавить, чем создавать с нуля. Если потребуются другие напряжения, шкалу можно просто подкалибровать, это уже проще будет. Вот готовый вид регулируемого источника питания:

Плёнка — самоклейка типа «бамбук». Индикатор имеет подсветку зелёного цвета. Красный светодиод Attention указывает на включившуюся защиту от перегрузки.

Дополнения от BFG5000

Максимальный ток ограничения можно сделать более 10 А. На кулер — кренка 12 вольт плюс температурный регулятор оборотов — с 40 градусов начинает увеличивать обороты. Ошибка схемы особо не влияет на работу, но судя по замерам при КЗ — появляется прирост проходящей мощности.

Силовой транзистор установил 2n3055, все остальное тоже зарубежные аналоги, кроме BC548 — поставил КТ3102. Получился действительно неубиваемый БП. Для новичков-радиолюбителей самое-то.

Выходной конденсатор поставлен на 100 мкФ, напряжение не скачет, регулировка плавная и без видимых задержек. Ставил из расчёта как указано автором: 100 мкф ёмкости на 1 А тока. Авторы: Igoran и BFG5000 .

Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Существуют различные способы регулировки сварочного тока, но, можно сказать, что самое широкое распространение в народе получил очень простой и надежный способ регулировки тока — с помощью включенного на выходе вторичной обмотки балластного сопротивления. Способ не только прост и надежен, но к тому же полезен, так как улучшает внешнюю характеристику трансформатора, увеличивая крутизну ее падения. В некоторых случаях балластные сопротивления применяются сугубо для исправления жесткой характеристики сварочного аппарата.

Величина балластного сопротивления для регулятора сварочного тока составляет порядка сотых-десятых долей Ома и подбирается, как правило, экспериментально. В качестве балластного сопротивления издавна применяются мощные проволочные сопротивления, использовавшиеся в подъемных кранах, троллейбусах, или отрезки спиралей ТЭНов (теплоэлектронагревателей), куски толстой высокоомной проволоки. Несколько уменьшить ток можно даже с помощью растянутой дверной пружины из стали. Балластное сопротивление может включаться либо стационарно.

Либо так, чтобы потом можно было относительно легко регулировать сварочный ток. Один конец такого сопротивления подключается к выходу трансформатора, а конец сварочного провода оборудуется съемным зажимом, который легко перебрасывается по длине спирали сопротивления, выбирая нужный ток.


Нихромовая проволока в качестве балластного сопротивления (диаметром 4 мм и длиной 8 м). Проволока может быть и меньшего диаметра, и при этом будет нужна меньшая длина, но она будет больше нагреваться.

Большинство проволочных резисторов большой мощности изготовлены в виде открытой спирали, установленной на керамический каркас длиной до полуметра, как правило, в спираль смотана и проволока от ТЭНов. Если резистор изготовлен из магнитных сплавов, то в случае его спиральной компоновки, а тем более с какими-либо стальными элементами конструкции внутри спирали, при прохождении больших токов спираль начинает сильно вибрировать. Ведь спираль — это тот же соленоид, а огромные сварочные токи порождают мощные магнитные поля. Уменьшить влияние вибраций можно, растянув спираль и зафиксировав ее на жесткой основе. Кроме спирали, проволоку можно сгибать также змейкой, что тоже уменьшает размеры готового резистора. Сечение токопроводящего материала резистора следует подбирать побольше, потому что при работе он сильно греется. Слишком тонкая проволока или лента будет раскаляться докрасна, хотя даже это, в принципе, не исключает эффективность использования ее в качестве регулятора тока для сварочного аппарата. О реальном значении сопротивления балластных проволочных резисторов судить трудно, так как в нагретом состоянии свойства материалов сильно меняются.

В промышленных сварочных аппаратах способ регулировки тока с помощью включения активных сопротивлений, из-за их громоздкости и нагрева, не получил распространения. Зато очень широко применяется реактивное сопротивление — включение во вторичную цепь дросселя. Дроссели имеют разнообразные конструкции, часто объединенные с магнитопроводом трансформатора в одно целое, но сделаны так, что их индуктивность, а значит, реактивное сопротивление регулируется, в основном, перемещением частей магнитопровода. Заодно дроссель улучшает процесс горения дуги.

Регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. Через регулирующие устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости. Другое неудобство — переключение. Для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200А. Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи примерно в пять раз меньше, переключатели для которых являются ширпотребом. Последовательно с первичной обмоткой, так же, как и в предыдущем случае, можно включать балластные сопротивления. Только в этом случаи сопротивление резисторов должно быть на порядок большим, чем в цепи вторичной обмотки. Так, батарея из нескольких параллельно соединенных резисторов ПЭВ-50…100 суммарным сопротивлением 6-8 Ом способна понизить выходной ток вдвое, а то и втрое, в зависимости от конструкции трансформатора. Можно собрать несколько батарей и установить переключатель. Если же в распоряжении нет мощного переключателя, то можно обойтись несколькими выключателями. Установив резисторы по схеме изображенной ниже, можно, например, сделать регулятор сварочного тока с комбинацией: 0; 4; 6; 10 Ом.

Правда, при включении балластного сопротивления в первичной цепи, теряется выгода, которую придает сопротивление во вторичной, — улучшение падающей характеристики трансформатора. Но зато и к каким-либо отрицательным последствиям в горении дуги включенные по высокому напряжению резисторы не приводят: если трансформатор хорошо варил без них, то с добавочным сопротивлением в первичной обмотке он варить будет.

В режиме холостого хода трансформатор потребляет небольшой ток, а значит, его обмотка обладает значительным сопротивлением. Поэтому дополнительные несколько Ом практически никак не сказываются на выходном напряжении холостого хода.

Вместо резисторов, которые при работе будут сильно греться, в цепь первичной обмотки можно установить реактивное сопротивление — дроссель.

Эту меру следует рассматривать скорее как выход из положения, если никаких других средств понижения мощности не имеется. Включение реактивного сопротивления в цепь высокого напряжения может сильно понижать выходное напряжение холостого хода трансформатора. Падение выходного напряжения наблюдается у трансформаторов с относительно большим током холостого хода — 2-3А. При незначительном потреблении тока — порядка 0,1А — падение выходного напряжения почти незаметно. Кроме того, включенный в первичной обмотке трансформатора, дроссель может приводить к некоторому ухудшению сварочных характеристик трансформатора, хотя и не настолько, чтобы его нельзя было эксплуатировать. В последнем случае все еще сильно зависит от свойств конкретного трансформатора. Для некоторых сварочных аппаратов, включение дросселя в первичную цепь трансформатора никак не сказывается, по крайней мере согласно субъективным ощущениям, на качестве горения дуги.

В качестве дросселя сварочного аппарата, для регулировки тока, можно использовать готовую вторичную обмотку какого-нибудь трансформатора, рассчитанного да выход около 40В и мощностью 200-300 Вт, тогда ничего переделывать не придется. Хотя все же лучше сделать самодельный дроссель, намотав провод на отдельном каркасе от такого же трансформатора — 200-300 Вт, например от телевизора, сделав отводы через каждые 30-60 витков, подключенные к переключателю.

Самодельный дроссель можно изготовить и на незамкнутом — прямом сердечнике. Это удобно, когда уже есть готовая катушка с несколькими сотнями витков подходящего провода. Тогда внутрь нее надо набить пакет прямых пластин из трансформаторного железа. Необходимое реактивное сопротивление выставляется подбором толщины пакета, ориентируясь по сварочному току трансформатора. Для примера: дроссель, изготовленный из катушки, содержащей предположительно около 400 витков провода диаметром 1,4 мм, был набит пакетом железа с общим сечением 4,5 см 2 , длиной, равной длине катушки, 14 см. Это позволило уменьшить сварочный ток трансформатора 120А примерно в два раза. Дроссель такого типа можно сделать и с регулируемым реактивным сопротивлением. Для этого можно менять глубину ввода стержня сердечника в полость катушки. Катушка без сердечника обладает низким сопротивлением, при полностью введенном стержне ее сопротивление максимально. Дроссель, намотанный подходящим проводом, мало греется, но у него сильно вибрирует сердечник. Это надо учитывать при стяжке и фиксации набора пластин железа.

Для самодельных сварочных аппаратов легче всего, еще при намотке обмоток, сделать их с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно разве что для подстройки тока, нежели для его регулировки в широких пределах. Ведь, чтобы уменьшить ток в 2-3 раза, придется слишком увеличивать количество витков первичной обмотки, что неизбежно приведет к падению напряжения во вторичной цепи. Либо же придется наращивать витки всех катушек, что приведет к чрезмерному расходу провода, увеличению габаритов и массы трансформатора.

Для более тонкой регулировки сварочного тока в меньшую сторону, можно использовать индуктивность сварочного кабеля, укладывая его кольцами. Но не стоит перебарщивать, т.к. кабель будет нагреваться.

В последнее время некоторое распространение получили тиристорные и симисторные схемы регулировки тока сварки. При подаче на управляющий вывод тиристора или симистора напряжения определенной величины регулятор открывается и начинает свободно пропускать через себя ток. В схемах регулирования тока, работающих от переменного напряжения, управляющие импульсы обычно поступают на каждом полупериоде. Регулятор открывается в строго определенные (задаваемые) моменты времени, обрезая таким образом начало каждого полупериода синусоиды тока, что уменьшает суммарную мощность проходящего электрического сигнала.

Естественно, ток и напряжение после этого не имеют синусоидальную форму. Такие схемы позволяют регулировать мощность в широких пределах. Человек, разбирающийся в радиоэлектронике, сможет изготовить подобную схему самостоятельно, хотя, надо сказать, устройства такого рода нельзя признать совершенными. При использовании регуляторов данного типа процесс горения дуги несколько ухудшается. Ведь теперь при уменьшении мощности дуга начинает гореть отдельными, все более кратковременными вспышками. У большинства из схем тиристорных регуляторов шкалы не линейны, а калибровка меняется с изменением напряжения сети, ток через тиристор постепенно увеличивается во время работы из-за нагрева элементов схемы. Кроме того, обычно заметно гасится выходная мощность даже при максимальном положении отпирания регулятора, к чему сварочные трансформаторы очень чувствительны. Такой способ регулировки тока сварки, из-за сложности изготовления и невысокой надежности, не получил большого распространения среди самодельных регуляторов сварочного тока.

Измерение сварочного тока

Для измерения больших токов, в данном случае до 200А, требуются приборы, которые обладают своей спецификой и в быту мало-распространены. Одним из наиболее простых решений будет воспользоваться токоизмерительными клещами.

Специфика измерения этим прибором состоит в том, что для измерения не требуется подключаться в электрическую цепь. Сила тока измеряется на расстоянии от провода без прикосновения к нему. У прибора есть специальный разводящийся контур, отчего и название — «клещи», которым охватывается провод с током. Электромагнитное поле тока протекающего в охваченном проводе наводит ток в замкнутом контуре, который и измеряется. На корпусе «клещей» находится переключатель пределов измерения тока, максимальные значения которого обычно достигают — от 100А до 500А для разных моделей приборов. Токоизмерительными клещами можно оперативно воспользоваться практически в любой ситуации, не оказывая никакого влияния на электрическую цепь. Измерять ими можно лишь переменный ток, который создает переменное электромагнитное поле, для постоянного тока этот инструмент бесполезен. Класс точности в данном случае весьма невысок, поэтому можно судить, скорее, только о приблизительных значениях.

Другой способ измерять ток сварки: вмонтировать в электрическую цепь изготавливаемого сварочного аппарата или дорабатываемого промышленного аппарат амперметр, рассчитанный на большие значения тока, а то и просто включать его на время в разрыв цепи сварочных проводов.

Включение амперметра в сварочную цепь также отмечается некоторой спецификой. Дело в том, что последовательно в цепь включается не сам прибор (стрелочный указатель), а его шунт (резистор), стрелочный же индикатор подключается к шунту параллельно.

Шунт обладает собственным сопротивлением: предположительно сотые доли Ома (так как измерить его обычным омметром не удается). На вид это кусок металла в несколько сантиметров в длину прямоугольного сечения с мощными контактными площадками с обеих сторон. От точности сопротивления шунта зависит и точность показания прибора. Для каждой модели амперметра предусмотрен шунт определенного сопротивления, и они должны продаваться вместе.

И уж чего ни в коем случае не нужно делать, так это пробовать включить стрелочный прибор в цепь вообще без шунта. Если у вас где-то завалялся стрелочный прибор, на шкале которого значатся сотни ампер, то это вовсе не значит, что он сам их измеряет. Проверьте его: и сам по себе прибор окажется всего-то микро- или миллиамперметром. Иногда попадаются стрелочные приборы, у которых шунт вмонтирован внутри корпуса и к нему дополнительно ничего больше подключать не нужно. Как правило, такие отличаются огромными размерами и невысоким классом точности.

Немалое значение имеет способность стрелочного указателя измерительного прибора устанавливаться на текущее значение, преодолевая колебательные переходные процессы при изменении тока, иначе стрелка будет судорожно плясать по шкале уже при незначительных изменениях тока, которые неизбежны при горении сварочной дуги.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. известны такие способы регулировки тока в сварочных трансформаторах: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. Все эти способы имеют как свои преимущества, так и недостатки. Например, недостатком последнего способа, является сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.

Наиболее оптимальным является способ ступенчатой регулировки тока, с помощью изменения количества витков, например, подключаясь к отводам, сделанным при намотке вторичной обмотки трансформатора. Однако, этот способ не позволяет производить регулировку тока в широких пределах, поэтому им обычно пользуются для подстройки тока. Помимо прочего, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. В этом случае, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что является причиной увеличения ее габаритов. Для вторичной цепи практически не удается подобрать мощные стандартные переключатели, которые бы выдерживали ток величиной до 260 А.

Если сравнить токи в первичной и вторичной обмотках, то оказывается, что в цепи первичной обмотки сила тока в пять раз меньше, чем во вторичной обмотке. Это наталкивает на мысль поместить регулятор сварочного тока в первичную обмотку трансформатора, применив для этой цели тиристоры. На рис. 20 приведена схема регулятора сварочного тока на тиристорах. При предельной простоте и доступности элементной базы этот регулятор прост в управлении и не требует настройки.

Рис. 1 Принципиальная схема регулятора тока сварочного трансформатора:
VT1, VT2 -П416

VS1, VS2 — Е122-25-3

С1, С2 — 0,1 мкФ 400 В

R5, R6 — 1 кОм

Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение тока при этом уменьшается. Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2.

При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети.

Изменением сопротивления резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.

Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами (рис. 2)

Рис. 2 Принципиальная схема замены транзистора с резистором на динистор, в схеме регулятора тока сварочного трансформатора.
Aноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.

В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308, однако эти транзисторы, при желании, можно заменить современными маломощными высокочастотными транзисторами, имеющими близкие параметры. Переменный резистор типа СП-2, а постоянные резисторы типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или К73-17 на рабочее напряжение не менее 400 В.

Все детали устройства с помощью навесного монтажа собираются на текстолитовой пластине толщиной 1…1,5 мм. Устройство имеет гальваническую связь с сетью, поэтому все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.

Правильно собранный регулятор сварочного тока особой наладки не требует, необходимо только убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме или, при использовании динисторов, в стабильном их включении.

Довольно большое количество промышленных электроприводов и технологических процессов для своего питания используют постоянный ток. Причем в таких случаях довольно часто необходимо изменять значение этого напряжения. Такие виды транспорта как метрополитен, троллейбусы, электрокары и другие виды транспорта получают питающее напряжения из сетей постоянного тока с неизменным напряжением. Но ведь многие из них нуждаются в изменении значения напряжения, подводимого к якорю электродвигателя. Классическими средствами получения необходимых значений являются резистивное регулирование , или система Леонардо. Но эти системы являются устаревшими, и встретить их можно довольно редко (особенно систему генератор-двигатель). Более современными и активно внедряемыми сейчас являются системы тиристорный преобразователь-двигатель, импульсный преобразователь двигатель. Рассмотрим каждую систему более подробно.

Резисторное регулирование

Для регулирования пускового тока и напряжения, подводимого к электродвигателю, в якорную цепь последовательно якорю (или якорю и обмотке возбуждения в случае двигателя последовательного возбуждения) подключают резисторы:

Таким образом, регулируется ток, подводимый к электрической машине. Контакторы К1, К2, К3 шунтируют резисторы при необходимости изменения какого-либо параметра или координаты электропривода. Этот способ довольно еще широко распространен, особенно в тяговых электроприводах, хотя ему сопутствуют большие потери в резисторах и, как следствие, довольно низкий КПД.

Система генератор-двигатель

В такой системе необходимый уровень напряжения формируется путем изменения потока возбуждения генератора:

Наличие в такой системе трех электромашин, больших массогабаритных показателей и длительного времени ремонта при поломках, а также дорогостоящего обслуживания и большую инерционность такой установки сделали КПД такой машины очень низким. Сейчас систем генератор-двигатель практически не осталось, все они активно заменяются на системы , который обладает рядом преимуществ.

Тиристорный преобразователь – двигатель

Получила свое массовое развитие в 60-х годах, когда начали появляться тиристоры. Именно на их базе были созданы первые статичные маломощные тиристорные преобразователи. Такие устройства подключались напрямую к сетям переменного тока:

Регулирование напряжения происходит путем изменения . Регулирование через тиристорный преобразователь имеет ряд преимуществ перед установкой генератор-двигатель, такие как высокое быстродействие и КПД, плавное регулирование напряжения постоянного и много других.

Преобразователь с промежуточным звеном постоянного напряжения

Здесь все немного сложнее. Чтоб получить постоянное напряжение необходимой величины применяют еще вспомогательные устройства, а именно инвертор, трансформатор, выпрямитель:

Здесь постоянный ток преобразуют в переменный с помощью инвертора тока, потом с помощью трансформатора понижают или повышают (в зависимости от надобности), а потом снова выпрямляют. Значительно удорожает установку наличие трансформатора и инвертора, укрупняет систему, чем снижает КПД. Но есть и плюс – гальваническая развязка между сетью и нагрузкой из – за наличия трансформатора. На практике такие устройства встречаются крайне редко.

Импульсные преобразователи постоянного напряжения

Это пожалуй самые современные устройства регулирования в цепях постоянного тока. Его можно сравнить с трансформатором, поскольку поведение импульсного преобразователя подобно трансформатору с плавно меняющимся количеством витков:

Такие системы активно заменяют электроприводы с резистивным регулированием, путем подключения их к якорю машины последовательно, вместо резистивно-контакторной группы. Их довольно часто применяю в электрокарах, а также довольно большую популярность они обрели в подземном транспорте (метрополитен). Такие преобразователи выделяют минимум тепла, что не нагревает тоннелей и могут реализовывать режим рекуперативного торможения, что является большим плюсом для электроприводов с частым пуском и торможением.

Большим плюсом таких устройств есть то, что они могут осуществить рекуперацию энергии в сеть, плавно регулируют скорость нарастания тока, обладают высоким КПД и быстродействием.

Качество сварного шва в значительной мере зависит от характеристик электрической дуги. Для каждой толщины металла, в зависимости от его вида требуется определенной силы .

Кроме этого, важна вольтамперная характеристика аппарата для сварки, от этого зависит качество электрической дуги. Для резки металла тоже требуются свои значения электротока. То есть любой сварочный аппарат должен обладать регулятором, управляющим мощностью сварки.

Управлять током можно по-разному. Основные способы регулирования такие:

  • введение резистивной или индуктивной нагрузки во вторичную обмотку сварочного аппарата;
  • изменение количества витков во вторичной обмотке;
  • изменение магнитного потока аппарата для сварки;
  • использование полупроводниковых приборов.

Схематических реализаций этих способов множество. При изготовлении аппарата для сварки своими руками каждый может выбрать себе регулятор по вкусу и возможностям.

Резистор или индуктивность

Регулировка сварочного тока с использованием сопротивления или катушки индуктивности является самой простой и надежной. К последовательно подключают мощный резистор или дроссель. За счет этого меняется активное или индуктивное сопротивление нагрузки, что приводит к падению напряжения и изменению сварочного тока.

Регуляторы в виде резисторов применяют для улучшения вольтамперной характеристики сварочного аппарата. Используется набор мощных проволочных сопротивлений или один резистор, выполненный из толстой нихромовой проволоки в виде спирали.

Для изменения сопротивления специальным зажимом их подключают к определенному витку провода. Резистор выполняется в виде спирали для уменьшения габаритов и удобства использования. Номинал резистора не должен превышать 1 Ом.

Переменный ток в определенные моменты времени имеет нулевые или близкие к нему значения. В это время получается кратковременное гашение дуги. При изменении промежутка между электродом и деталью может произойти прилипание или полное ее гашение.

Для смягчения режима сваривания и соответственно получения качественного шва применяют регулятор в виде дросселя, который включается последовательно с держаком в выходной цепи аппарата.

Дополнительная индуктивность вызывает сдвиг фаз между выходным током и напряжением. При нулевых или близких к нему значениях переменного тока напряжение имеет максимальную амплитуду и наоборот. Это позволяет поддерживать стабильную дугу и обеспечивает надежное ее зажигание.

Дроссель можно изготовить из старого трансформатор. Используется только его магнитопровод, все обмотки удаляются. Вместо них наматывают 25-40 витков толстого медного провода.

Данный регулятор был широко распространен при использовании трансформаторных аппаратов переменного тока благодаря своей простоте и наличию комплектующих. Недостатками дроссельного регулятора сварочного тока являются небольшой диапазон управления.

Изменение количества витков

При этом методе регулировка характеристик дуги осуществляется благодаря изменению коэффициента трансформации. Коэффициент трансформации позволяют изменить дополнительные отводы из вторичной катушки. Переключаясь с одного отвода на другой можно менять напряжение в выходной цепи аппарата, что приводит к изменению мощности дуги.

Регулятор должен выдерживать большой сварочный ток. Недостатком является трудность нахождения коммутатора с такими характеристиками, небольшой диапазон регулировок и дискретность коэффициента трансформации.

Изменение магнитного потока

Данный способ управления используется в трансформаторных аппаратах сварки. Изменяя магнитный поток, меняют коэффициент полезного действия трансформатора, это в свою очередь меняет величину сварочного тока.

Регулятор работает за счет изменения зазора магнитопровода, введения магнитного шунта или подвижности обмоток. Изменяя расстояние между обмотками, меняют магнитный поток, что соответственно сказывается на параметрах электрической дуги.

На старых сварочных аппаратах на крышке находилась рукоятка. При ее вращении вторичная обмотка поднималась или опускалась за счет червячной передачи. Этот способ практически изжил себя, он использовался до распространения полупроводников.

Полупроводниковые приборы

Создание мощных полупроводниковых приборов, способных работать с большими токами и напряжениями, позволило разработать сварочные аппараты нового типа.

Они стали способны менять не только сопротивление вторичной цепи и фазы, но и изменять частоту тока, его форму, что также влияет на . В традиционном трансформаторном сварочном аппарате используется регулятор сварочного тока на базе тиристорной схемы.

Регулировка в инверторах

Сварочные инверторы – это самые современные аппараты для электродуговой сварки. Использование мощных полупроводниковых выпрямителей на входе устройства и последующей трансформации переменного тока в постоянный, а затем в переменный высокой частоты позволил создать устройства компактные и мощные одновременно.

В инверторных аппаратах основным регулятором является изменение частоты задающего генератора. При одном и том же размере трансформатора мощность преобразования напрямую зависит от частоты входного напряжения.

Чем меньше частота, тем меньшая мощность передается на вторичную обмотку. Ручка регулировочного резистора выводится на лицевую панель инвертора. При ее вращении изменяются характеристики задающего генератора, что приводит к изменению режима переключения силовых транзисторов. В итоге получается требуемый сварочный ток.

При использовании инверторных сварочных полуавтоматов настройка происходит так же, как и при использовании ручной сварки.

Кроме внешних регуляторов в блоке управления инвертором предусмотрены еще много различных управляющих элементов и защит, обеспечивающих стабильную дугу и безопасную работу. Для начинающего сварщика лучшим выбором будет инверторный аппарат для сварки .

Применение тиристорной и симисторной схемы

После создания мощных тиристоров и симисторов их стали использовать в регуляторах силы выходного тока в сварочных аппаратах. Они могут устанавливаться в первичной обмотке трансформатора или во вторичной. Суть их работы заключается в следующем.

На управляющий контакт тиристора со схемы регулятора поступает сигнал, открывающий полупроводник. Длительность сигнала может изменяться в больших пределах, от 0 до длительности полупериода тока протекающего через тиристор.

Управляющий сигнал синхронизирован с регулируемым током. Изменение длительности сигнала вызывает обрезание начала каждого полупериода синусоиды сварочного тока. Увеличивается скважность, в результате средний ток уменьшается. Трансформаторы очень чувствительны к такому управлению.

Такой регулятор имеет существенный недостаток. Время нулевых значений увеличивается, что приводит к неравномерности дуги и ее несанкционированному гашению.

Для уменьшения негативного эффекта дополнительно приходится вводить дроссели, которые вызывают фазовый сдвиг между током и напряжением. В современных аппаратах данный метод практически не используются.

Как выполнить регулировку тока сварочного аппарата?

На сегодняшний день регулировка тока сварочного аппарата может выполняться различными методами. Однако чаще всего используется метод регулировки тока при помощи предусмотренного на выходе повторной обмотки балластного сопротивления. Данный метод не только надежен и прост в реализации, но и эффективен, так как таким образом можно улучшить внешнюю характеристику трансформаторного аппарата и увеличить крутизну падения. В исключительных случаях подобные сопротивления используются только для того, чтобы исправить жесткую характеристику устройства для сварки.

Сварочный аппарат – одно из самых необходимых устройств в домашней мастерской.

Элементы, которые понадобятся для изготовления регулятора тока сварочного аппарата:

  • шнур;
  • стальная пружинка;
  • нихромовая проволока;
  • резисторы;
  • переключатель;
  • катушка;
  • схема регулятора тока сварочного аппарата.

Использование балластного сопротивления в качестве регулятора тока

Схема регулятора тока.

Величина балластного сопротивления для регулятора тока сварки составляет приблизительно 0,001 Ом. Данная величина чаще всего подбирается экспериментальным путем. Для получения балластного сопротивления часто используются сопротивления проволок большой мощности, которые применяются в подъемных приспособлениях и троллейбусах. Также данные элементы используются для отрезки спиралей ТЭНа и элементов высокоомной проволоки большой толщины. Уменьшить ток можно даже при помощи растянутой стальной пружинки для двери. Подобное сопротивление можно включить стационарно или таким образом, чтобы в дальнейшем возможно было сравнительно легко регулировать ток сварки. Один конец данного сопротивления нужно подключить к выходу трансформаторной конструкции, другой конец провода сварки следует оборудовать отдельными приспособлениями для зажима, которые смогут перекидываться по длине спирали сопротивления для выбора необходимого тока.

Можно использовать нихромовую проволоку диаметром 4 мм и длиной 8 м в качестве балластного сопротивления. Проволока может иметь и небольшой диаметр, в таком случае длина тоже должна быть соответствующей. Однако чем меньше длина, тем больше проволока нагревается. Обязательно следует это учитывать.

В качестве балластного сопротивления можно использовать нихромовую проволоку.

Большая часть резисторов из проволок высокой мощности изготавливается в виде открытых спиралей, которые смонтированы на каркас длиной до 0,5 м. В таких случаях в спирали сматываются и проволоки из ТЭНа. Если резисторный элемент, изготовленный из магнитных сплавов, скомпоновать со спиралью или с какими-нибудь элементами из стали, в процессе прохождения значительных токов спираль начнет чрезмерно вибрировать. Следует понимать, что спираль является тем же соленоидом, а существенные токи сварки создают магнитные поля большой мощности. Снизить воздействие вибраций возможно путем растягивания спирали и закрепления ее на прочном основании.

Проволоку можно согнуть и змейкой, чтобы уменьшить размеры изготовленного резисторного элемента. Сечение материала резистора, который проводит ток, нужно подбирать большое, потому что в процессе работы оборудование будет сильно нагреваться. Проволока недостаточной толщины будет сильно раскаляться, однако использовать ее для регулировки тока аппарата для сварки можно достаточно эффективно. Следует понимать, что в процессе нагревания свойства материала могут сильно измениться, потому сложно судить о значении сопротивления подобного резистора из проволоки.

Вернуться к оглавлению

Использование реактивного сопротивления для регулировки тока

Основные части сварочного аппарата.

В промышленных устройствах для сварки регулировка тока при помощи использования активных сопротивлений не пользуется популярностью в связи с громоздкостью и перегревом используемых элементов. Однако достаточно часто применяется реактивное сопротивление – использование дросселя во вторичной цепочке. Дроссели могут иметь различную конструкцию. Часто они объединяются с магнитным проводом трансформаторной конструкции в единое целое. Однако они изготовлены так, что их индуктивность и сопротивление можно регулировать путем перемещения элементов магнитного провода. В данном случае дроссель также будет улучшать процесс горения дуги.

Регулировка тока во второстепенной цепочке трансформаторной конструкции для сварки связана с некоторыми проблемами. Через приспособление для регулировки будут проходить значительные токи, что может привести к громоздкости. Другим недостатком является переключение. Для второстепенной цепочки достаточно сложно подобрать распространенные переключатели подходящей мощности, которые смогут выдерживать ток до 200 А. В цепочке начальной обмотки токи приблизительно в 5 раз меньше, поэтому переключатели для них подобрать довольно просто. Последовательно с начальной обмоткой можно будет включить балластные сопротивления. Однако в данном случае сопротивление резисторных элементов должно быть намного большим, чем в цепочке повторной обмотки.

В качестве источников питания для сварочного аппарата используются специальные аккумуляторы.

Следует знать, что батарейка сопротивлением 8 Ом из нескольких приспособлений ПЭВ-50 100, которые соединены друг с другом параллельно, сможет снизить выходной ток в 2-3 раза. В этом случае все будет зависеть от трансформаторной конструкции. Можно подготовить несколько батареек и смонтировать переключатель. Если в наличии нет переключательного элемента большой мощности, то можно использовать несколько выключателей.

В процессе включения балластного сопротивления в начальной цепочке будет утеряна выгода, которую придаст сопротивление во второстепенной цепочке. Улучшения падающего параметра трансформаторной конструкции не произойдет. Однако при этом к негативным последствиям в горении дуги резисторы, которые включены по высокому напряжению, не приведут. Если трансформаторная конструкция хорошо сваривает без них, то она будет варить и с дополнительным сопротивлением в начальной обмотке.

При работе на холостом ходу трансформаторное устройство потребляет маленький ток, следовательно его обмотка имеет существенное сопротивление. Поэтому 2-5 Ом не будут сказываться на выходном напряжении холостого хода.

Вернуться к оглавлению

Установка дросселя для регулировки тока

Схема сварочного аппарата.

Вместо резисторных элементов, которые могут перегреваться в процессе работы, в цепочку начальной обмотки можно смонтировать реактивное сопротивление – дроссель. Данная схема может использоваться исключительно в том случае, если нет других приспособлений для снижения мощности. Включение подобного сопротивления в цепочку высокого напряжения сильно снизит напряжение холостого хода трансформаторной конструкции. Падение напряжения происходит у регулирующих устройств со сравнительно большим током холостого хода – 2-4 А. В случае небольшого использования тока падения напряжения происходить не будет. Дроссель, который включен в начальную обмотку трансформаторного устройства, приведет к незначительному ухудшению параметров сварки трансформаторной конструкции, однако его все равно можно будет использовать. В данном случае все будет зависеть от свойств используемого трансформаторного устройства. На некоторых устройствах сварки встраивание дросселя в основную цепочку трансформаторной конструкции сказываться не будет.

В качестве дросселя устройства, для того чтобы регулировать ток, можно применить повторную обмотку имеющейся трансформаторной конструкции, которая рассчитывается на выход порядка 40 В. Мощность приспособления должна составлять приблизительно 250-300 Вт. В таком случае ничего изменять не нужно будет. Однако рекомендуется изготовить дроссель самостоятельно. Для этого нужно намотать шнур на каркас от трансформаторной конструкции мощностью 250-300 Вт. Через каждые 50-60 витков нужно делать отводы, которые подключаются к основному переключателю. Для изготовления дросселя подойдет элемент от телевизора.

Вернуться к оглавлению

Как сделать дроссель своими руками?

Дроссель может заменить резисторные элементы.

Дроссель можно изготовить самому и на прямом сердечнике. Это актуально в случае, если имеется прямая катушка с большим количеством витков подходящего шнура. Внутрь катушки надо будет просунуть пакет прямых пластинок из железа от трансформатора. Нужное реактивное сопротивление можно выставить путем подбора толщины пакета. Ориентироваться нужно по сварке трансформаторного устройства.

Пример конструкции: дроссель, который сделан из катушки с 400 витками шнура диаметром 1,4 мм, набивается пакетом железа с сечением 4,5 см². Длина провода равняется длине катушки. В таком случае ток трансформаторного устройства 120 А можно будет уменьшить на 50%. Подобный дроссель может быть изготовлен с регулируемым сопротивлением. Для этого нужно будет изменить глубину вхождения стержня сердечника в катушку. Без данного элемента катушка имеет небольшое сопротивление, однако в случае полного введения в нее стержня сопротивление будет максимальным. Дроссель, который намотан подходящим шнуром, практически не будет нагреваться, но сердечник будет сильно вибрировать. Этот момент нужно учитывать в процессе стяжки и закрепления набора железных пластинок.

Если аккуратно снять корпус со сварочного аппарата, можно увидеть его основные детали.

Для самодельных устройств в процессе намотки обмоток нужно делать отводы и изменять количество витков. Так можно будет контролировать ток. Однако использовать данный метод можно исключительно для подстройки тока, регулировать его в широком диапазоне не получится. Для уменьшения тока в 2-3 раза понадобится сильно увеличить число витков начальной обмотки. В результате произойдет снижение напряжения во второстепенной цепочке. Можно нарастить витки катушек, но это приведет к увеличению расхода шнура, размеров и веса трансформаторной конструкции.

Чтобы выполнять более точную регулировку тока в меньшую сторону, понадобится использовать индуктивность кабеля сварки.

Шнур нужно укладывать кольцами. Однако не следует увлекаться, так как шнур будет сильно греться.

Вернуться к оглавлению

Использование тиристорной и симисторной схемы

С недавних пор начали использоваться тиристорные и симисторные схемы регулировки тока. В процессе подачи на вывод для управления элементом напряжения конкретной величины стабилизатор откроется и быстро пропустит через себя ток. В схеме регулировки тока, функционирующей от изменяемого напряжения, импульсы для управления чаще всего поступают на половине каждого периода. Регулятор будет открываться в конкретные моменты времени, в результате будет обрезаться начало каждого полупериода синусоиды тока и уменьшится суммарная мощность подходящего сигнала электричества.

При работе со сварочным аппаратом необходимо соблюдать меры безопасности.

Ток и напряжение в таком случае не будут иметь формы синусоиды. Подобная схема регулятора позволяет выполнять регулировку мощности в широком диапазоне. Человек, который разбирается в радиоэлектронике, сможет сделать такие схемы. При использовании регуляторов подобного типа процесс горения дуги может ухудшаться. В случае снижения мощности дуга будет гореть отдельными вспышками. В большей части схем тиристорных приспособлений имеются нелинейные шкалы, калибровка будет меняться вместе с изменением напряжения электросети. Ток будет постепенно увеличиваться в процессе работы из-за того, что нагреваются элементы схемы. Чаще всего сильно уменьшается мощность на выходе, даже в случае максимального положения регулятора. Следует знать, что трансформаторные устройства крайне чувствительны к этому. Данный метод регулировки сварочного тока не пользуется популярностью, так как он ненадежен, а реализовать его очень сложно.

Чтобы измерить большой ток, нужно подготовить токоизмерительные клещи. Силу тока можно будет измерять на расстоянии, при этом не надо будет к нему прикасаться. У аппарата есть разводящийся контур, которым будет охватываться кабель с током. Электрическое магнитное поле тока, который протекает в данном шнуре, наведет ток в замкнутом контуре. Его и можно будет измерить.

Регулятор тока сделать своими руками несложно, нужно лишь знать технологию изготовления и учитывать все существующие нюансы.

Повышение качества электроэнергии в приложениях для дуговой сварки

Проблемы с качеством электроэнергии для электродуговых сварщиков должны вызвать у вас интерес. Они могут снизить производительность, снизить качество продукции, повысить утомляемость рабочих. Как эти вещи влияют на вашу прибыль?

Электродуговые сварочные аппараты, такие как те, которые используются на тяжелых производственных предприятиях или используемые при обычном ремонте заводов, определенно не являются другом для качества электроэнергии. У них есть несколько уникальных рабочих характеристик, которые, если их не учитывать должным образом, могут снизить производительность и качество продукции и повысить утомляемость рабочих — , и все это может снизить вашу прибыль.

Подрядчики-электрики и руководители предприятий, работающие в таких условиях, должны знать об этих потенциальных проблемах и о том, как их идентифицировать в производственном процессе. Если вы сделаете это на раннем этапе, в долгосрочной перспективе вы сэкономите значительное количество времени и денег.

Одной из основных проблем, связанных с процессом дуговой сварки, является внезапный пусковой ток. Сварочные аппараты для дуговой сварки потребляют высокие уровни пускового тока во время рабочего цикла, который часто длится всего несколько секунд.Эти высокие межцикловые токи вызывают насыщение потока (тока намагничивания) вышестоящего трансформатора. Насыщение потока приводит к резкому падению выходного напряжения трансформатора, что приводит к выходу из строя или плохой работе нагрузки. Иными словами: производительность теряется.

Кроме того, когда выходное напряжение трансформатора падает, источник видит это падение и пытается обеспечить необходимый ток для поддержания напряжения неисправного трансформатора, тем самым создавая дополнительную составляющую скачка тока в электрической системе.Этот скачок тока усиливает падение напряжения источника на прерывистой основе. Если циклическое изменение напряжения повторяется, это может выглядеть как мерцание света. Было доказано, что мерцание освещения увеличивает утомляемость рабочего.

Во-вторых, есть прерывистая работа в течение коротких интервалов времени. Когда сварной шов впервые проплавлен, сварщику требуется практически бесконечный ток для нескольких циклов. В течение этого периода электрическая система, обеспечивающая питание, не может обеспечить весь требуемый ток.Результат – провал напряжения на сварочном аппарате и некачественный сварной шов. На автоматизированном производственном предприятии несколько сварочных аппаратов подключены к электрической системе, питаемой от одной энергосистемы. Одновременная работа нескольких сварочных аппаратов усугубляет проблему просадки напряжения, и количество некачественных сварных швов значительно увеличивается.

Наконец, существует изменчивость дуги от цикла к циклу. Особенно непредсказуем первый удар сварщика. Это приводит к трудно определяемым гармоническим спектрам.Когда сварной шов начинает течь, спектры гармоник становятся более предсказуемыми с меньшей амплитудой пикового тока. Однако гармонический ток все еще не может быть предсказан. Эта непредсказуемость, в дополнение к очень высоким межцикловым пиковым токам при первом разряде, чрезвычайно затрудняет выбор метода подавления гармоник. Если гармоники не подавляются, они могут вызвать избыточное тепло в сети, что может привести к множеству проблем, приводящих к простоям и дальнейшему снижению производительности.

Решения этих проблем
К счастью, существуют решения, которые можно реализовать с помощью системы распределения электроэнергии для решения этих проблем с качеством электроэнергии.Сравним пару:

Компенсация статической реактивной мощности. . .
Одним из используемых методов смягчения последствий является статический компенсатор реактивной мощности. В этом устройстве используются фиксированные батареи конденсаторов коэффициента мощности, управляемые тиристорами, которые могут быстро включать и выключать их. Во многих случаях также используются катушки индуктивности с тиристорным управлением для предотвращения резонанса системы. Статические компенсаторы реактивной мощности поддерживают уровни напряжения, уменьшают колебания напряжения, улучшают коэффициент мощности, корректируют фазовый дисбаланс и повышают стабильность системы.

С другой стороны, статические компенсаторы реактивной мощности обычно применяются перед системным трансформатором, что не позволяет решить проблему нагрузки и, следовательно, не улучшает качество продукции. Кроме того, они относительно медленны по сравнению со сваркой и, следовательно, не очень эффективны.

Динамическая компенсация реактивной мощности. . .
Альтернативой статическому компенсатору реактивной мощности является динамический компенсатор реактивной мощности, который предназначен для подачи тока в соответствии с текущими требованиями нагрузки для снижения нагрузки на вышестоящую электрическую систему.Системный трансформатор не испытывает большой потребности в пусковом токе и не испытывает насыщения потока. Поэтому напряжение остается стабильным на нагрузке и в вышестоящей электрической системе. Все основные проблемы, такие как мерцание, устранены.

В некоторых усовершенствованных динамических компенсаторах реактивной мощности используется аналоговый алгоритм управления током для сверхбыстрого отклика. Это позволяет использовать функцию мгновенного включения для подачи тока во время быстрых переходов нагрузки, например, при первом включении дуговой сварки.Не имеет значения, является ли это большой гармоникой или изменением реактивной нагрузки. Устройство видит это через датчики тока, контролирующие нагрузку, и мгновенно реагирует, вводя столько циклов пикового тока подачи, сколько требуется для поддержки нагрузки. В результате этой системы мгновенного включения объекты, требующие дуговой сварки, могут поддерживать уровни напряжения, уменьшать колебания напряжения, улучшать коэффициент мощности и улучшать качество продукции и производительность сотрудников, тем самым повышая общую эффективность предприятия.

Для производственных предприятий, использующих электродуговую сварку, четкое понимание уникальных проблем и наиболее подходящих решений, связанных с этим процессом, является важным шагом в защите сотрудников, продукции и прибыли. МТ


Джим Джонсон (Jim Johnson) — менеджер линейки продуктов Accusine® PSC в группе корректировки качества электроэнергии Square D, входящей в Североамериканское операционное подразделение Schneider Electric.

Сварочные переменные и их влияние — General Air

Сварочные переменные: говорят о напряжении и силе тока

Существует так много сварочных переменных, которые влияют на качество сварного шва; переменными являются ампер, вольт, скорость перемещения, присадочный металл, защитный газ, основной материал и т. д. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, как они влияют на сварной шов? Сегодня мы рассмотрим два электрических компонента, влияющих на сварку; Ампер и вольт. Каждый из них по-разному влияет на сварной шов.

Напряжение

Начнем с напряжения. Думайте о напряжении как об электрическом «давлении». Это несущая сила электрического тока (или силы тока). Но как это электрическое «давление» влияет на сварной шов? Рисунок 1 представляет собой фотографию трех сварных швов в процессе сварки под флюсом.

Рисунок 1

Скорость перемещения, диаметр провода и сила тока оставались постоянными, менялось только напряжение. Как видите, напряжение очень мало влияет на проникновение. Эффекты напряжения воздействуют на поверхность сварного шва, помогая сварному шву ложиться ровно и смываться на концах сварного шва.Слишком большое напряжение может привести к плоскому шву, вогнутому шву или подрезу. Слишком низкое напряжение приводит к вязкому валику сварного шва и может привести к непровару.

Сила тока

Сила тока – это сила электрического тока. Его основное влияние на сварку заключается в скорости плавления электрода и глубине провара в основном материале. Он доступен в трех различных формах; DC+, DC- и AC. Для большинства электродных электродов и сварки MIG используется полярность DC+, и в этой статье мы сосредоточимся на эффектах полярности DC+.На рис. 2 показано влияние силы постоянного тока + на сварной шов (на иллюстрации сварка выполнена дугой под флюсом). Напряжение, скорость движения и диаметр проволоки оставались постоянными, менялась только сила тока. Профили проплавления сварных швов на рисунке 2 демонстрируют важность силы тока для проплавления сварного шва.

Рисунок 2

Также обратите внимание на высоту сварных швов. В процессах сварки проволокой (GMAW, FCAW и SAW) скорость подачи проволоки является контролем силы тока. Для увеличения силы тока необходимо увеличить скорость подачи проволоки.Для снижения силы тока скорость подачи проволоки уменьшается. При неизменности всех параметров (кроме силы тока) лишняя проволока, расплавившаяся при более высокой силе тока, должна куда-то деваться. Большая его часть проникает в основной материал, но большая часть также скапливается над поверхностью. Слишком маленькая сила тока приводит к малому проникновению. Слишком большая сила тока, и можно прожечь основной материал.

Таким образом, когда речь идет о воздействии двух электрических компонентов сварки, то, что можно увидеть над поверхностью основного материала, контролируется главным образом напряжением.То, что находится под поверхностью основного материала, в основном контролируется силой тока.

Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме, обратитесь к представителю General Air.

Автор: Steve Duren

Влияние напряжения на качество сварки

Напряжение — одна из самых важных переменных в процедуре сварки. Это также тот, который иногда неправильно понимают. Вы можете спросить пятерых сварщиков, какое влияние оказывает напряжение на сварной шов, и вы можете получить пять разных ответов.Это потому, что напряжение может делать много вещей, хороших и плохих. Понимание влияния напряжения на сварной шов очень важно и может помочь быстрее устранять проблемы со сваркой.

Напряжение напрямую влияет на тепловложение.   По мере роста напряжения увеличивается тепловыделение. Погонная энергия может быть чрезвычайно важна при сварке материалов, физические и механические свойства которых могут быть затронуты ею. В некоторых случаях мы хотим, чтобы высокое тепловложение замедлило скорость охлаждения и предотвратило охрупчивание.В других случаях мы хотим, чтобы низкое тепловложение увеличило скорость охлаждения и предотвратило растрескивание из-за повышенной чувствительности.

Многие сварщики и другие специалисты в области сварки скажут вам, что напряжение контролирует проникновение и что чем выше напряжение, тем глубже проникновение. Это неверно.

Напряжение, установленное в правильном диапазоне, мало влияет на проникновение. В этом диапазоне чем выше напряжение, тем ниже проникновение. Да, вы прочитали это правильно. Более высокое напряжение снижает проникновение.Тем не менее, мы часто слышим, что для более глубокого проплавления нужно сваривать «горячее», а это обычно означает более высокое напряжение. Более высокое напряжение расширяет дугу и наплавляет более широкий валик. При повышении напряжения наблюдается меньшая плотность энергии, поэтому проникновение уменьшается. Имейте в виду, что если напряжение слишком низкое, и вы получите неустойчивую дугу, вы также начнете терять провар. Как указано выше, мы обсуждаем влияние напряжения, когда оно установлено в соответствующем диапазоне.

Основной целью напряжения является подача достаточной энергии дуге для обеспечения адекватного переноса металла, будь то короткое замыкание, шаровидный перенос или струйный перенос.В процессе сварки постоянным напряжением, в основном во всех процессах с проволокой, мы устанавливаем напряжение, которое источник питания должен поддерживать во время сварки. Если расстояние от контактного наконечника до изделия увеличивается, наше напряжение теоретически должно увеличиваться по мере увеличения длины дуги, но источник питания поддерживает желаемое напряжение за счет изменения силы тока.

 

Все эти сварные швы были выполнены проволокой ER70S-6 диаметром 0,045 дюйма в среде защитного газа 90 % аргона/10 % двуокиси углерода при скорости подачи проволоки 375 дюймов в минуту. Разница была только в напряжении.

 

Как видите, напряжение мало влияет на проникновение. Однако это существенно влияет на форму валика и профиль проникновения. Когда напряжение установлено низкое, вы начнете получать чрезмерное усиление в сварном шве. Армирование не увеличивает прочность сварного шва и может привести к увеличению затрат из-за необходимости дополнительного присадочного металла, а также дополнительных трудозатрат на выполнение сварного шва. Если армирование становится чрезмерным, то сварной шов не соответствует критериям приемлемости многих норм, особенно если сварной шов будет подвергаться усталостной нагрузке.

При установке высокого напряжения сварочная ванна становится очень жидкой, и сварной шов может прогибаться, как видно на сварном шве (C) выше. Когда напряжение чрезмерно высокое, вы также можете получить подрезку. Когда подрез превышает определенную глубину, это становится дефектом, который необходимо устранить. Сварной шов (C) также имеет подрез на вертикальной опоре, как показано ниже.

Чрезмерное напряжение может вызвать подрез, как видно на этом сварном шве. Энергия дуги плавит основной материал, но присадочного металла недостаточно, чтобы заполнить эту пустоту, что приводит к подрезу.Подрез опасен, так как может значительно снизить усталостную долговечность сварного соединения.

Важно отметить, что в процессах сварки постоянным током, таких как SMAW и GTAW, напряжение изменяется в зависимости от длины дуги, поддерживаемой сварщиком.

Процедура сварки может иметь широкий диапазон напряжения. Это обычное дело. Но даже незначительного изменения напряжения может быть достаточно, чтобы перейти от шаровидного переноса к распылению. Или из брызг в шаровидные. Неправильная установка напряжения может привести к значительным затратам, поскольку это может привести к переделке из-за чрезмерного образования брызг, проблем со сваркой, таких как подрезы, продувки и многое другое.

Как регулируется сила тока на сварочном аппарате FCA? – М.В.Организинг

Как регулируется сила тока на сварочном аппарате FCA?

как регулируется сила тока на сварочном аппарате FCA? изменения скорости подачи проволоки автоматически изменяют силу тока.

Как регулировать силу тока на сварочном аппарате?

Совет для профессионалов: хорошее эмпирическое правило для настройки сварочного аппарата для электродуговой сварки (SMAW) на приблизительную правильную настройку для начала заключается в том, что настройка силы тока должна быть примерно такой же, как десятичный эквивалент диаметра стержня.Например, диаметр стержня 3/32 дюйма будет равен (0,094) 90 ампер, диаметр стержня 1/8 дюйма будет равен (0,

).

Как регулируется сила тока в процессе GMAW?

сила тока не изменяется линейно, как это следует из закона Ома. (GMAW, FCAW) В этом источнике питания напряжение устанавливается с помощью ручки на аппарате, а сила тока регулируется скоростью подачи проволоки механизма подачи проволоки. Это так, потому что при небольшом изменении напряжения происходит очень большое увеличение силы тока.

Что существенно влияет на силу тока?

Для увеличения силы тока необходимо увеличить скорость подачи проволоки.Для снижения силы тока скорость подачи проволоки уменьшается. При неизменности всех параметров (кроме силы тока) лишняя проволока, расплавившаяся при более высокой силе тока, должна куда-то деваться.

Является ли SMAW постоянным напряжением?

Оборудование

CC, обычно используемое для процессов ручной сварки, таких как дуговая сварка в среде защитного металла (SMAW), обеспечивает постоянный заданный ток. Блок питания CC с предустановленным током будет поддерживать эту настройку силы тока. Вы регулируете напряжение вручную во время SMAW или GTAW.

Является ли напряжение TIG постоянным?

TIG — это постоянный ток, потому что напряжение (нагрев) является изменчивым из-за педали, которая регулирует тепло, которое вы подаете на сварку.TIG GTAW поддерживает длину дуги по силе тока, MIG SMAW поддерживает длину дуги по напряжению.

В чем разница между постоянным током и постоянным напряжением?

Светильники постоянного напряжения требуют подачи постоянного напряжения от драйвера, например, 12 или 24 Вольт. Для этих огней напряжение фиксируется водителем, но ток может варьироваться. Светильники постоянного тока требуют подачи постоянного тока от драйвера, например, 350 мА или 700 мА (миллиампер).

Что такое падающее напряжение дуги?

Когда дуга зажигается в аппарате для дуговой сварки (сварочном аппарате GMAW), электрод, по существу, находится в состоянии короткого замыкания, что немедленно потребовало бы внезапной подачи тока, в противном случае конструкция аппарата предотвращает это.Падение означает, что напряжение на клеммах сварочного аппарата уменьшается по мере увеличения сварочного тока.

В чем разница между постоянным током и постоянным напряжением при сварке?

Сварочные аппараты бывают двух типов – постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV). Разница заключается в том, что машина постоянного тока изменяет свое выходное напряжение для поддержания постоянного тока, тогда как машина постоянного напряжения будет колебать свой выходной ток для поддержания заданного напряжения.

Что означает постоянное напряжение?

Постоянное напряжение относится к способности колебаться выходного тока для поддержания заданного напряжения.Постоянное напряжение можно использовать в тех случаях, когда детали не имеют плоских поверхностей, например перекрещивающихся проволок, где сопротивление значительно различается, а также для очень коротких сварных швов (менее 1 миллисекунды).

Что может привести к неправильной подаче проволоки?

Неравномерная подача проволоки Изношенный или перекрученный направляющий канал, скопление мусора, опилок, грязи и других инородных материалов внутри сварочного направляющего канала, направляющий канал неправильного размера, а также смещение или зазоры в местах соединения направляющего канала, вызванные неправильной обрезкой направляющего канала. привести к неправильной подаче проволоки.

Что такое сварка постоянным напряжением?

Источник питания для дуговой сварки, который поддерживает напряжение на относительно постоянном уровне, независимо от довольно больших изменений тока, вызванных изменениями выдвижения электрода. Этот тип источника питания используется в основном в процессах, в которых используется проволочный электрод с непрерывной подачей.

Что такое вольтамперная кривая?

Графическая зависимость статических выходных характеристик источника сварочного тока. Напряжение откладывается по вертикальной оси, а сила тока — по горизонтальной оси.

Что такое вывод CC?

С выходом CC ток является вашей предустановкой, управляющая переменная и напряжение просто измеряются (обычно как среднее значение) во время сварки. Если вы попытаетесь сварить с помощью процесса SMAW, например, используя выход CV, ток и результирующая скорость плавления будут сильно различаться.

Является ли сварка MIG постоянным напряжением?

Источники питания для сварки MIG

имеют выходную характеристику, известную как «постоянное напряжение» (рис. 1). Это означает, что скорость подачи проволоки можно использовать для управления сварочным током.

Как вы контролируете ток в сварочном аппарате?

В случае сварочных генераторов вращающегося типа ток обычно изменяют, управляя возбуждением поля генератора. Соответственно заполнение кратера может быть обеспечено за счет уменьшения напряженности поля, чтобы тем самым уменьшить ток, выдаваемый машиной в конце сварного шва.

Что такое сила тока при сварке?

Сила тока: Измерение количества электричества, проходящего через данную точку проводника в секунду.Ток — другое название силы тока. Дуга: физический зазор между концом электрода и основным металлом. Физический зазор вызывает нагрев из-за сопротивления протеканию тока и лучей дуги.

Сколько вольт нужно для сварки?

Трансформаторный источник питания для сварки преобразует электроэнергию среднего напряжения и силы тока из сети общего пользования (обычно 230 или 115 В переменного тока) в источник питания с высоким током и низким напряжением, обычно от 17 до 45 вольт (разомкнутая цепь) и от 55 до 55 вольт. 590 ампер.

Можно ли получить удар током от постоянного тока?

Как переменный, так и постоянный ток могут привести к поражению электрическим током. В переменном токе, поскольку земля нейтральна, если вы касаетесь фазы, через вас протекает ток. В случае постоянного тока (скажем, более 50 вольт), если вы коснетесь проводника с током, стоя на земле, ток не будет течь. Таким образом, вы не можете получить удар током.

Лучше ли 12 В, чем 24 В?

При прочих равных условиях потери на 24 В вдвое меньше, чем на 12 В. поэтому система на 24 В всегда лучше, чем система на 12 В, при условии, что вы можете физически установить две батареи.Количество энергии в батареях составляет ампер x часы x вольт. Рассмотрим аккумулятор 12 В на 60 ампер-часов.

Как работает сварочный аппарат?

Сварочный аппарат — это инструмент, который используется сварщиками для соединения как твердых, так и мягких металлов. Он выделяет достаточно тепла, чтобы расплавить два металла, что упрощает соединение. Устройство использует энергию от батарей и механических генераторов или подключается к источнику электроэнергии. Прочитав эту статью до конца, вы узнаете много подробностей о том, как работает сварочный аппарат.Это приносит пользу и использует то, что вам нужно учитывать перед покупкой.

 Сварочные аппараты не используют весь входной ток устройства. Компьютерное программное обеспечение снижает ток до постоянного напряжения, что предотвращает повреждение мягких металлов или электрического оборудования. Кроме того, это экономит энергию, поскольку используется только достаточное количество энергии.

Функционирование сварочного аппарата

Мощность

Устройство использует газ или аккумулятор для выполнения сварочных задач.Для работ, требующих высокого тока, на машину должно подаваться не менее восьмидесяти ампер. При сварке на месте используется больший ток до двенадцати тысяч ампер. Сварочные аппараты регулируют входной электрический ток до постоянного напряжения, особенно в случае непрерывной сварки. Для начала сварки сварщики используют различные источники энергии, в том числе автомобильные аккумуляторы или механические генераторы.

Механический генератор преобразует механическую силу в электрическую энергию на выходе. Механическая прочность исходит от встроенного двигателя внутреннего сгорания, который приводит в действие генератор.Кроме того, сварочные аппараты имеют автоматический инвертор, использующий высокочастотную энергию. Регулирование выходной мощности происходит с помощью компьютерного программного обеспечения.

Ток, напряжение и частота

Ток является постоянным во время процесса сварки для поддержания постоянной электрической мощности. Сварочные аппараты преобразуют высокий или низкий входной ток в высокое или низкое напряжение. Снижение отдаваемого тока позволяет пользователю работать с мягкими металлами, такими как алюминий.Подъемная дуга — это настройка, которая позволяет сварщику либо уменьшить, либо увеличить выходной ток в зависимости от металла. Чувствительному электрическому оборудованию необходим низкочастотный выход, обеспечивающий безопасную сварку и отличные ремонтные работы.

Наконечники сопла

Сварочные аппараты вызывают генерацию дуги электродом со сферическим концом или тонким наконечником. Дуга может выйти из строя при использовании электрода со сферическим концом. Изделия с удовлетворительной концевой сварочной горелкой уменьшают дуговую сварку.Чтобы отличить правый конец электрода от электрода с раструбом, вы ищете машины с проволокой, выступающей из сопла, удовлетворительное окончание. Пользователь должен убедиться, что дуга отделена от металла при дуговой сварке.

Использование сварочного аппарата

Строительство мостов и строительство домов

Мосты состоят из прочного металла, который требует сварки для создания постоянного и прочного соединения во избежание несчастных случаев в результате поломки.Кроме того, строительство домов включает в себя соединение металлов, например, установку металлических дверей. Поэтому сварочный аппарат помогает установить прочное и непрочное соединение между металлами.

Используется сантехниками

Соединение металлических труб вручную невозможно, особенно при создании стыков. Сварочный аппарат упрощает монтаж сантехники, соединяя части металлических труб, гарантируя отсутствие утечек. Кроме того, для крепления котлов, сосудов под давлением и резервуаров для хранения необходимы прочные и неразрывные соединения даже при высоком давлении или температуре.Сварочный аппарат лучше всего использовать при установке сосудов, работающих под высоким давлением или температурой.

Строительство кораблей

 Для строительства кораблей требуются прочные металлы, которые требуют сварки для создания прочных соединений. Несчастные случаи могут произойти, если отношения не являются совершенными или постоянными. Таким образом, сварочный аппарат обеспечивает постоянное соединение металлов во избежание утечек на корабле.

Конструкция самолетов

Самолеты должны иметь прочный металл, выдерживающий любое давление, приводящее к поломке.С помощью сварочного аппарата можно соединить металлические части самолета. Поломка самолета бывает фатальной и случайной; сварочный аппарат помогает предотвратить несчастные случаи, строя прочный самолет.

Автомобильная промышленность

Автомобильная промышленность разрабатывает тяжелое оборудование, такое как автомобили, и автомобильные машины, такие как ветряные мельницы. Тяжелые металлы нуждаются в сварочных аппаратах, чтобы обеспечить соединение в течение длительного периода времени. Соответственно, ремонт двигателей автомобилей, металлических дверей требует сварки, что возможно только при помощи сварочного аппарата.Рабочие, которые используют металлолом для изготовления металлических ящиков, используют сварочные аппараты. Любая работа, связанная с соединением металлов, требует сварочного аппарата, потому что это сложно сделать вручную и получить идеальный результат.

Преимущества сварочного аппарата

Доступная стоимость

Сварочные аппараты не дорогие, что делает их доступными даже для малоимущих. В процессе сварки не выделяется токсичный газ. Следовательно, пользователю требуется меньше оборудования для обеспечения безопасности, что позволяет экономить на больших расходах.

Легко переносится

Сварочные аппараты переносные, что упрощает их транспортировку с одного места на другое. Поэтому сварщик, работающий на разных участках, без устали переносит инструмент на каждое рабочее место. Кроме того, оборудование работает даже с грязным материалом, в том числе с ржавым железом.

Применяется при любых погодных условиях

Сварочные аппараты выполняют сварочные работы независимо от погодных условий. Поэтому, будь то дождь или ветер, брызги не беспокоят пользователя.Защитный газ не требуется при использовании сварочного аппарата.

Установка прочных соединений

Слабое соединение металлического оборудования может привести к несчастным случаям. Мосты, например, нуждаются в постоянных звеньях, неразрывных даже для тяжеловесных гусениц. Сварочные аппараты устанавливают прочные и постоянные отношения, предотвращая возникновение несчастных случаев со смертельным исходом.

Экономия энергии

Потребляемая мощность сварочного аппарата высока, но инструмент снижает ток до низкого выходного напряжения.Таким образом, результат меньше, чем информация, гарантируя, что энергия не будет потрачена впустую, что избавит пользователя от высоких расходов на счета за электроэнергию. Низкое выходное напряжение гарантирует отсутствие повреждений при работе с мягкими и хрупкими металлами.

 

Заключение

Сварщикам необходимо знать, как работает сварочный аппарат, чтобы получить идеальные и долговечные результаты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.