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

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

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

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

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.

https://youtube.com/embed/Ap6_c2wTe7M

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

Схема регулятора сварочного 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

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 15оС).

https://youtube.com/embed/UX81XigBgBY

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

In this article we consider ways to adjust the welding current. current regulator circuit for diverse welding machine. They have their advantages and disadvantages. We will try to help the reader select the current controller for the welding machine.

Driving welder

Scheme welder.

General concepts

Well known principle of arc welding. Brush up on basic concepts. To get the welding connection, you must create an arc. The arc occurs when a voltage is applied between the welding electrode and the surface of the material to be welded. Arc current melts the metal, a molten bath is formed between the two ends. After cooling weld get a strong connection between two metals.

Driving arc welding

Scheme arc welding.

In Russia, regulated AC at 50 Hz. Power is supplied to the welding machine from the network phase voltage of 220 V. Welding transformers have two windings: primary and secondary. The secondary transformer voltage is 70 V.

Separate manual and automatic welding mode. In the context of a home workshop welding is carried out in manual mode. Here are the parameters that change in manual mode:

  • strength of welding current;
  • arc voltage;
  • the speed of the welding electrode;
  • the number of passes over the seam;
  • diameter and electrode mark.

Proper selection and maintenance required for the welding process parameters are the key to high-quality welded joint.

During the manual arc welding it is necessary to correctly distribute the current. This will perform a quality seam. Arc stability depends on the magnitude of the welding current. Experts are selected on the basis of its diameter electrodes and the thickness of the materials to be welded.

Types of current controllers

Schematic diagram of the DC regulator

Schematic diagram of the DC controller.

There are many ways to change the current during the welding operations. Even more developed in the electrical circuit controls. Methods for controlling the welding current can be as follows:

  • installation of passive elements in the secondary circuit;
  • Switching the number of windings of the transformer windings;
  • change in the magnetic flux of the transformer;
  • adjustment on semiconductors.

You should know the advantages and disadvantages of various methods of adjustment. We call these types of characteristics.

Resistor and inductor

The first type of adjustment is considered to be the easiest. The welding circuit includes series resistor or inductor. In this case, the change of current intensity and arc voltage occurs due to the resistance and hence the voltage drop. Craftsmen appreciated the simple and effective way to adjust the current - the inclusion of the resistance in the secondary circuit. The apparatus simple and reliable.

Changing the amount of current with a resistor

Changing the amount of current with a resistor.

Additional resistors are used to mitigate the current-voltage characteristics of the power supply. Make the resistance of thick (diameter 5-10 mm) wire Nichrome. As used powerful passive element wire resistance.

To adjust the current instead of the resistance and put the throttle. With the introduction of inductance into the circuit arc AC current occurs and the voltage phase difference. Transition current zero occurs at high voltage transformer, which increases the reliability of the re-ignition and arc stability. welding mode becomes soft, resulting in a uniform and quality seal.

This method is widely used because of reliability, availability, and low in manufacturing cost. The disadvantages we put a small control range and complexity in the restructuring options. Make a design for each forces. Transformers TS-180 is often used, or TS-250 from the old tube TVs, which are removed from the primary and secondary windings and wound choke coil to the desired section. Cross-section of aluminum wire will be about 35-40 mm, copper - up to 25 mm. The number of turns will be in the range of 25-40 pieces.

Switching the number of windings

Voltage regulation is carried out by changing the number of winding turns. This changes the transformation ratio. welding current regulator is easy to operate. This method of adjustment must be made during the winding taps. Switching the switch is held to withstand high current and the mains voltage. Disadvantages switch turns: it is difficult to find the switch, a load of a few hundred amperes, a small range of current adjustment.

https://youtube.com/embed/Ap6_c2wTe7M

Magnetic core stream

To influence the current settings can be magnetic flux of the power transformer. Regulation of the welding amperage produced by the mobility of the winding gap changes or the introduction of the magnetic shunt. By reducing or increasing the distance the magnetic fluxes of the two coils are changed, resulting in a current will also change. The method of the magnetic flux is not used because of the complexity of manufacturing the transformer core.

Semiconductors in the current control circuit

Driving welding current regulator

Figure 1. Schematic of the welding current controller.

Semiconductors have made a real breakthrough in the welding business. Modern circuitry allows the use of powerful semiconductor switches. Especially prevalent thyristor welding current control circuit. The use of semiconductor devices displaces inefficient management scheme. These solutions increase the current control limits. Overall and heavy welding transformers, containing a large amount of expensive copper, replaced by lightweight and compact.

Electronic thyristor control - an electronic circuit required for control and adjustment of voltage and current that are supplied to the electrode in place of welding.

For example, consider the control on the thyristors. Driving the welding current controller is shown in Fig. 1.

The basis of the scheme based on the principle of phase current regulator.

Adjustment is performed by applying a control voltage to the solid-state relay - thyristors. Thyristors VS1 and VS2 are opened one by one when you receive signals to the control electrodes. Power supply circuit generating control pulses taken from a separate winding. Next is converted into DC voltage on the diode bridge VD5-VD8.

Positive half-wave charging capacity C1. The charging time of the electrolytic capacitor is formed by the resistors R1, R2. When the voltage reaches the required value (more than 5.6 V), the opening dynistor formed VD6 zener diode and thyristor VS3. Then the signal passes through the diode VD3 and VD4. When the positive half-wave open thyristor VS1, with negative - VS2. The capacitor C1 is discharged. After the start of the next half cycle of the thyristor VS1 closed, there is a charge capacity. At this point, the key opens VS2, which continues the power supply to the electric arc.

Adjustment is reduced to the installation of welding current range trimming resistor R1. As you can see, the welding current control scheme is fairly simple. The availability of the element base, ease of set-up and management of the regulator allow the production of the welding machine alone.

Inverter welding machines

The device inverter welding machine

The device inverter welding machine.

Occupy a special place among the inverter welding equipment. Inverter welding machine - a device that can provide a stable power supply of the welding arc. Small size and light weight give the machine mobility. The strong point of the inverter is able to apply the electrodes AC and DC. Welding allows join non-ferrous metals and iron.

The main advantages of the use of the inverter:

  • protection from heating parts;
  • resistance to disturbances network;
  • independence from fluctuations and over-current;
  • independence from commercial power fluctuations;
  • the ability to bind non-ferrous metals;
  • the stability of the welding current;
  • quality seal;
  • smooth arcing;
  • low weight and dimensions.

The disadvantages of welding inverters include high cost. Electronic components should be protected from moisture, dust, heat and severe frost (below 15aboutFROM).

https://youtube.com/embed/UX81XigBgBY

Inverter welding equipment now present in almost all locksmith and auto repair shops.

У цьому матеріалі розглянемо способи регулювання зварювального струму. Схеми регуляторів струму для зварювального апарату різноманітні. Вони мають свої переваги і недоліки. Постараємося допомогти читачеві вибрати регулятор струму для зварювального апарату.

Схема зварювального апарату

Схема зварювального апарату.

загальні поняття

Загальновідомий принцип дугового зварювання. Освіжимо в пам'яті основні поняття. Щоб отримати зварювальне з'єднання, необхідно створити дугу. Електрична дуга виникає при подачі напруги між зварювальним електродом і поверхнею зварюваного матеріалу. Струм дуги розплавляє метал, утворюється розплавлена ванна між двома торцями. Після охолодження шва отримуємо міцне з'єднання двох металів.

Схема дугового зварювання

Схема дугового зварювання.

У Росії змінний струм регламентований частотою 50 Гц. Харчування для зварювального апарату подається від мережі фазною напругою 220 В. Зварювальні трансформатори мають дві обмотки: первинну і вторинну. Вторинна напруга трансформатора становить 70 В.

Розділяють ручний і автоматичний режим зварювання. В умовах домашньої майстерні зварювання проводять в ручному режимі. Перерахуємо параметри, які змінюють в ручному режимі:

  • сила струму зварювання;
  • напруга дуги;
  • швидкість зварювального дроту;
  • кількість проходів на шов;
  • діаметр і марка електрода.

Правильний вибір і підтримку протягом зварювального процесу необхідних параметрів є запорукою якісного зварного з'єднання.

При проведенні ручного дугового зварювання необхідно грамотно розподіляти струм. Це дозволить виконати якісний шов. Стабільність дуги безпосередньо залежить від величини зварювального струму. Фахівці підбирають її виходячи з діаметра електродів і товщини зварювальних матеріалів.

Типи регуляторів струму

Принципова електрична схема регулятора постійного струму

Принципова електрична схема регулятора постійного струму.

Існує більше кількість способів зміни сили струму під час проведення зварювальних операцій. Ще більше розроблено принципових електричних схем регуляторів. Способи керування зварювальним струмом можуть бути наступні:

  • установка пасивних елементів у вторинному ланцюзі;
  • перемикання числа витків обмоток трансформатора;
  • зміна магнітного потоку трансформатора;
  • регулювання на напівпровідниках.

Слід знати переваги та недоліки різних методів регулювання. Назвемо характерні риси зазначених типів.

Резистор і дросель

Перший тип регулювання вважається найпростішим. У зварювальну ланцюг включають послідовно резистор або дросель. У цьому випадку зміна сили струму і напруги дуги відбувається за рахунок опору і, відповідно, падіння напруги. Умільці оцінили простий і ефективний спосіб регулювання струму - включення опору у вторинну ланцюг. Пристрій нескладний і надійне.

Зміна величини струму за допомогою резистора

Зміна величини струму за допомогою резистора.

Додаткові резистори використовуються для пом'якшення вольт-амперної характеристики джерела живлення. Виготовляють опір з товстої (діаметром 5-10 мм) дроту з ніхрому. Як пасивного елемента застосовуються потужні дротові опору.

Для регулювання струму замість опору ставлять і дросель. Завдяки введенню індуктивності в ланцюг дуги змінного струму спостерігається зрушення фаз струму і напруги. Перехід струму через нуль відбувається при високій напрузі трансформатора, що підвищує надійність повторного запалювання і стійкість горіння дуги. Режим зварювання стає м'який, в результаті чого отримуємо рівномірний і якісний шов.

Цей спосіб знайшов широке поширення завдяки надійності, доступності у виготовленні і низькою вартістю. До недоліків віднесемо малий діапазон регулювання і складність в перебудові параметрів. Зробити таку конструкцію під силу кожному. Часто застосовують трансформатори типу ТС-180 або ТС-250 від старих лампових телевізорів, з яких прибирають первинні і вторинні обмотки і намотують дросельну обмотку з необхідним перетином. Перетин алюмінієвого проводу складе близько 35-40 мм, мідного - до 25 мм. Кількість витків буде перебувати в діапазоні 25-40 штук.

Перемикання числа обмоток

Регулювання напруги здійснюється зміною числа витків обмотки. Так змінюється коефіцієнт трансформації. Регулятор зварювального струму простий в експлуатації. Для такого способу регулювання необхідно зробити відводи під час намотування. Комутація проводиться перемикачем, що витримує великий струм і напруга в електромережі. Недоліки перемикання витків: важко знайти комутатор, що витримує навантаження в пару сотень ампер, невеликий діапазон регулювання струму.

https://youtube.com/embed/Ap6_c2wTe7M

Магнітний потік сердечника

Впливати на параметри струму можна магнітним потоком силового трансформатора. Регулювання сили зварювального струму виробляють за рахунок рухливості обмоток, зміни зазору або введення магнітного шунта. При скороченні або збільшенні відстані магнітні потоки двох обмоток змінюються, в результаті чого сила струму теж буде змінюватися. Спосіб магнітного потоку практично не використовується через складність виготовлення трансформаторного сердечника.

Напівпровідники в схемі регулювання струму

Схема регулятора зварювального струму

Малюнок 1. Схема регулятора зварювального струму.

Напівпровідникові прилади зробили справжній прорив у зварювальному справі. Сучасна схемотехніка дозволяє використовувати потужні напівпровідникові ключі. Особливо поширені тиристорні схеми регулювання зварювального струму. Застосування напівпровідникових приладів витісняє неефективні схеми управління. Дані рішення підвищують межі регулювання струму. Габаритні і важкі зварювальні трансформатори, що містять велику кількість дорогої міді, замінені на легкі і компактні.

Електронний тиристорний регулятор - це електронна схема, необхідна для контролю і настройки напруги і сили струму, які підводяться до електроду в місці зварювання.

Для прикладу розглянемо регулятор на тиристорах. Схема регулятора зварювального струму представлена на рис. 1.

В основу схеми покладено принцип фазового регулятора струму.

Регулювання здійснюється подачею напруги, що управляє на твердотільні реле - тиристори. Тиристори VS1 і VS2 відкриваються по черзі при надходженні сигналів на керуючі електроди. Напруга живлення схеми формування керуючих імпульсів знімається з окремою обмотки. Далі перетвориться в постійну напругу доданими мостом на VD5-VD8.

Позитивна полуволна заряджає ємність С1. Час заряду електролітичного конденсатора формується резисторами R1, R2. Коли напруга досягне необхідної величини (більше 5,6 В), відбувається відкриття динистора, утвореного стабілітроном VD6 і тиристором VS3. Далі сигнал проходить через діод VD3 або VD4. При позитивній напівхвилі відкривається тиристор VS1, при негативній - VS2. Конденсатор С1 розрядиться. Після початку наступного напівперіоду тиристор VS1 закривається, відбувається зарядка ємності. У цей момент відкривається ключ VS2, який продовжує подачу напруги на електричну дугу.

Налагодження зводиться до встановлення діапазону зварювального струму підлаштування опором R1. Як бачимо, схема регулювання зварювального струму досить-таки проста. Доступність елементної бази, простота налагодження та управління регулятора допускають виготовлення такого зварювального апарату самостійно.

Інверторні зварювальні апарати

Пристрій инверторного зварювального апарату

Пристрій инверторного зварювального апарату.

Особливе місце серед зварювального устаткування займають інвертори. Інверторний зварювальний апарат - це пристрій, який здатний забезпечити стійке живлення зварювальної дуги. Малі габарити і невелика вага надають апарату мобільність. Сильною стороною інвертора є можливість застосовувати електроди змінного і постійного струму. Зварювання дозволяє стикувати кольорові метали і чавун.

Головні переваги використання інвертора:

  • захист від нагрівання деталей;
  • стійкість до збурень мережі;
  • незалежність від коливань і перевантажень по струму;
  • незалежність від перепадів промислової мережі;
  • здатність скріплювати кольоровий метал;
  • стабільність зварювального струму;
  • якісний шов;
  • рівне горіння дуги;
  • малу вагу і габарити.

До недоліків зварювальних інверторів відносять високу вартість. Електронні деталі слід оберігати від впливу вологи, пилу, спеки та сильних морозів (нижче 15проС).

https://youtube.com/embed/UX81XigBgBY

Інверторне зварювальне обладнання сьогодні присутній практично у всіх слюсарних і авторемонтних майстерень.


» » » Тиристорная схема регулятора тока для сварочного аппарата