Меню

Как тиристорами регулировать сварочный ток тиристором регулировать

Тиристорные регуляторы мощности

Тиристорные регуляторы мощностиТиристорные регуляторы мощности являются одной из самых распространенных радиолюбительских конструкций, и в этом нет ничего удивительного. Ведь всем, кто когда-нибудь пользовался обычным 25 — 40 ваттным паяльником, способность его к перегреванию даже очень известна. Паяльник начинает дымить и шипеть, потом, достаточно скоро, облуженное жало выгорает, становится черным. Паять таким паяльником уже совсем невозможно.

И вот тут на помощь и приходит регулятор мощности, с помощью которого можно достаточно точно выставить температуру для пайки. Ориентироваться следует на то, чтобы при касании паяльником куска канифоли она дымила ну, так, средне, без шипения и брызг, не очень энергично. Ориентироваться следует на то, чтобы пайка получалась контурной, блестящей.

Конечно, современные паяльные станции оснащены паяльниками с термостабилизацией, цифровой индикацией и регулировкой температуры нагрева, но они слишком дороги по сравнению с обычным паяльником. Поэтому, при незначительных объемах паяльных работ, вполне можно обойтись обычным паяльником с тиристорным регулятором мощности. При этом качество пайки, может быть не сразу, получится отличным, — достигается практикой.

Другая область применения тиристорных регуляторов это управление яркостью светильников. Такие регуляторы продаются в магазинах электротоваров в виде обычных настенных выключателей с крутящейся ручкой. Но вот тут-то покупателя и подстерегает засада: современные энергосберегающие лампы (часто в литературе их называют компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)) просто не хотят работать с такими регуляторами.

Такой же непредсказуемый вариант получится и в случае регулирования яркости светодиодных ламп. Ну, не предназначены они для такой работы и все тут: выпрямительный мост с электролитическим конденсатором, расположенный внутри КЛЛ, просто не даст работать тиристору. Поэтому регулируемый «ночник» с таким регулятором можно создать только с использованием лампы накаливания.

Однако, здесь следует вспомнить про электронные трансформаторы, предназначенные для питания галогенных ламп, а в радиолюбительских конструкциях в самых разных целях. В этих трансформаторах после выпрямительного моста почему-то, видимо в целях экономии, или просто для уменьшения габаритов, не устанавливается электролитический конденсатор. Именно эта «экономия» позволяет регулировать яркость ламп с помощью тиристорных регуляторов.

Если напрячь фантазию, то можно найти еще немало областей, где требуется применение тиристорных регуляторов. Одна из таких областей это регулирование оборотов электроинструмента: дрелей, болгарок, шуроповертов, перфораторов и т.д. и т.п. Естественно, что тиристорные регуляторы находятся внутри инструментов, работающих от сети переменного тока. Смотрите — Виды и устройство регуляторов оборотов коллекторных двигателей .

Весь такой регулятор встроен в кнопку управления и представляет собой небольших размеров коробочку, вставляемую в рукоятку дрели. Степень нажатия на кнопку определяет частоту вращения патрона. В случае выхода из строя меняется вся коробочка сразу: при всей кажущейся простоте конструкции такой регулятор абсолютно не пригоден для ремонта.

В случае инструментов, работающих на постоянном токе от аккумуляторов, регулирование мощности производится с помощью транзисторов MOSFET методом широтно-импульсной модуляции. Частота ШИМ достигает нескольких килогерц, поэтому сквозь корпус шуроповерта можно услышать писк высокой частоты. Это пищат обмотки двигателя.

Но в этой статье будут рассмотрены только тиристорные регуляторы мощности. Поэтому, прежде, чем рассматривать схемы регуляторов, следует вспомнить, как же работает тиристор.

Чтобы не усложнять рассказ, не будем рассматривать тиристор в виде его четырехслойной p-n-p-n структуры, рисовать вольтамперную характеристику, а просто на словах опишем, как же он, тиристор, работает. Для начала в цепи постоянного тока, хотя в этих цепях тиристоры почти не применяются. Ведь выключить тиристор, работающий на постоянном токе достаточно сложно. Все равно, что коня на скаку остановить.

И все же большие токи и высокие напряжения тиристоров привлекают разработчиков различной, как правило, достаточно мощной аппаратуры постоянного тока. Для выключения тиристоров приходится идти на различные усложнения схем, ухищрения, но в целом результаты получаются положительными.

Обозначение тиристора на принципиальных схемах показано на рисунке 1.

ТиристорТиристор на схемах

Рисунок 1. Тиристор

Нетрудно заметить, что по своему обозначению на схемах, тиристор очень похож на обычный диод. Если разобраться, то он, тиристор, тоже обладает односторонней проводимостью, а следовательно, может выпрямлять переменный ток. Вот только делать это он будет лишь в том случае, когда на управляющий электрод подано относительно катода положительное напряжение, как показано на рисунке 2. По старой терминологии тиристор иногда называли управляемым диодом. Покуда не подан управляющий импульс, тиристор закрыт в любом направлении.

Подключение тиристора

Как включить светодиод

Здесь все очень просто. К источнику постоянного напряжения 9В (можно использовать батарейку «Крона») через тиристор Vsx подключен светодиод HL1 с ограничительным резистором R3. С помощью кнопки SB1 напряжение с делителя R1, R2 может быть подано на управляющий электрод тиристора, и тогда тиристор откроется, светодиод начинает светиться.

Если теперь отпустить кнопку, перестать ее удерживать в нажатом состоянии, то светодиод должен продолжать светиться. Такое кратковременное нажатие на кнопку можно назвать импульсным. Повторное и даже многократное нажатие этой кнопки ничего не изменит: светодиод не погаснет, но и не станет светить ярче или тусклее.

Нажали – отпустили, а тиристор остался в открытом состоянии. Причем, это состояние является устойчивым: тиристор будет открыт до тех пор, пока из этого состояния его не выведут внешние воздействия. Такое поведение схемы говорит об исправном состоянии тиристора, его пригодности для работы в разрабатываемом или ремонтируемом устройстве.

Маленькое замечание

Но из этого правила часто случаются исключения: кнопку нажали, светодиод зажегся, а когда кнопку отпустили, то погас, как, ни в чем не бывало. И в чем же тут подвох, что сделали не так? Может кнопку нажимали недостаточно долго или не очень фанатично? Нет, все было сделано достаточно добросовестно. Просто ток через светодиод оказался меньше, чем ток удержания тиристора.

Чтобы описанный опыт прошел удачно, надо просто заменить светодиод лампой накаливания, тогда ток станет больше, либо подобрать тиристор с меньшим током удержания. Этот параметр у тиристоров имеет значительный разброс, иногда даже приходится тиристор для конкретной схемы подбирать. Причем одной марки, с одной буквой и из одной коробки. Несколько лучше с этим током у импортных тиристоров, которым в последнее время отдается предпочтение: и купить проще, и параметры лучше.

Как закрыть тиристор

Никакие сигналы, поданные на управляющий электрод, закрыть тиристор и погасить светодиод не смогут: управляющий электрод может только включить тиристор. Существуют, конечно, запираемые тиристоры, но их назначение несколько иное, чем банальные регуляторы мощности или простые выключатели. Обычный тиристор можно выключить лишь только прервав ток через участок анод – катод.

Сделать это можно, как минимум, тремя способами. Во-первых, тупо отключить всю схему от батарейки. Вспоминаем рисунок 2. Естественно, что светодиод погаснет. Но при повторном подключении он сам по себе не включится, поскольку тиристор остался в закрытом состоянии. Это состояние также является устойчивым. И вывести его из этого состояния, Зажечь свет, поможет только нажатие кнопки SB1.

Второй способ прервать ток через тиристор это просто взять и замкнуть выводы катода и анода проволочной перемычкой. При этом весь ток нагрузки, в нашем случае это всего — лишь светодиод, потечет через перемычку, а ток через тиристор будет равен нулю. После того, как перемычка будет убрана, тиристор закроется, и светодиод погаснет. При опытах с подобными схемами в качестве перемычки чаще всего используется пинцет.

Предположим, что вместо светодиода в этой схеме будет достаточно мощная нагревательная спираль с большой тепловой инерцией. Тогда получается практически готовый регулятор мощности. Если коммутировать тиристор таким образом, что на 5 секунд спираль включена и столько же времени выключена, то в спирали выделяется 50-ти процентная мощность. Если же за время этого десятисекундного цикла включение производится лишь на 1 секунду, то совершенно очевидно, что спираль выделит только 10% тепла от своей мощности.

Примерно с такими временными циклами, измеряемыми в секундах, работает регулировка мощности в микроволновой печи. Просто с помощью реле включается и выключается ВЧ излучение. Тиристорные регуляторы работают на частоте питающей сети, где время измеряется уже миллисекундами.

Третий способ выключения тиристора

Состоит в том, чтобы до нуля уменьшить напряжение питания нагрузки, а то и вовсе изменить полярность питающего напряжения на противоположную. Именно такая ситуация получается при питании тиристорных схем переменным синусоидальным током.

При переходе синусоиды через нуль, она меняет знак на противоположный, поэтому ток через тиристор становится меньше тока удержания, а затем и вовсе равным нулю. Таким образом, проблема выключения тиристора решается как бы сама собой.

Тиристорные регуляторы мощности. Фазовое регулирование

Итак, дело осталось за малым. Чтобы получилось фазовое регулирование, надо просто в определенное время подать управляющий импульс. Другими словами импульс должен иметь определенную фазу: чем ближе он будет расположен к концу полупериода переменного напряжения, тем меньшая амплитуда напряжения окажется на нагрузке. Фазовый способ регулирования показан на рисунке 3.

Фазовое регулирование

Рисунок 3. Фазовое регулирование

В верхнем фрагменте картинки управляющий импульс подается почти в самом начале полупериода синусоиды, фаза управляющего сигнала близка к нулю. На рисунке это время t1, поэтому тиристор открывается почти в начале полупериода, а в нагрузке выделяется мощность близкая к максимальной (если бы в цепи не было тиристоров, мощность была бы максимальной).

Сами управляющие сигналы на этом рисунке не показаны. В идеальном варианте они представляют собой короткие положительные относительно катода импульсы, поданные в определенной фазе на управляющий электрод. В простейших схемах это может быть линейно нарастающее напряжение, получаемое при заряде конденсатора. Об этом будет рассказано несколько ниже.

На среднем графике управляющий импульс подается в средине полупериода, что соответствует фазовому углу Π/2 или моменту времени t2, поэтому в нагрузке выделяется лишь половина максимальной мощности.

На нижнем графике открывающие импульсы подаются очень близко к окончанию полупериода, тиристор открывается почти перед тем, как ему предстоит закрыться, по графику это время обозначено как t3, соответственно мощность в нагрузке выделяется незначительная.

Схемы включения тиристоров

После краткого рассмотрения принципа работы тиристоров, наверное, можно привести несколько схем регуляторов мощности. Нового здесь ничего не изобретено, все можно найти в сети Интернет или в старых радиотехнических журналах. Просто в статье приводится краткий обзор и описание работы схем тиристорных регуляторов. При описании работы схем будет обращаться внимание на то, каким образом используются тиристоры, какие существуют схемы включения тиристоров.

Читайте также:  Тока вока город мод

Как было сказано в самом начале статьи, тиристор выпрямляет переменное напряжение как обычный диод. Получается однополупериодное выпрямление. Когда-то именно так, через диод, включались лампы накаливания на лестничных клетках: света совсем чуть, в глазах рябит, но зато лампы перегорают очень редко. То же самое получится, если светорегулятор выполнить на одном тиристоре, только появляется еще возможность регулирования уже и так незначительной яркости.

Поэтому регуляторы мощности управляют обоими полупериодами сетевого напряжения. Для этого применяется встречно – параллельное включение тиристоров, симисторы или включение тиристора в диагональ выпрямительного моста.

Для наглядности этого утверждения далее будут рассмотрены несколько схем тиристорных регуляторов мощности. Иногда их называют регуляторами напряжения, и какое название вернее, решить трудно, ведь вместе с регулированием напряжения регулируется и мощность.

Простейший тиристорный регулятор

Он предназначен для регулирования мощности паяльника. Его схема показана на рисунке 4.

Схема простейшего тиристорного регулятора мощности

Рисунок 4. Схема простейшего тиристорного регулятора мощности

Регулировать мощность паяльника, начиная от нуля, нет никакого смысла. Поэтому можно ограничиться регулированием только одного полупериода сетевого напряжения, в данном случае положительного. Отрицательный полупериод проходит без изменений через диод VD1 сразу на паяльник, что обеспечивает его половинную мощность.

Положительный полупериод проходит через тиристор VS1, позволяющий осуществлять регулирование. Цепь управления тиристором предельно проста. Это резисторы R1, R2 и конденсатор C1. Конденсатор заряжается по цепи: верхний провод схемы, R1, R2 и конденсатор C1, нагрузка, нижний провод схемы.

К плюсовому выводу конденсатора подключен управляющий электрод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, последний открывается, пропуская в нагрузку положительный полупериод напряжения, вернее его часть. Конденсатор C1 при этом, естественно, разряжается, тем самым подготавливаясь к следующему циклу.

Скорость заряда конденсатора регулируется с помощью переменного резистора R1. Чем быстрее конденсатор зарядится до напряжения открывания тиристора, тем раньше тиристор откроется, тем большая часть положительного полупериода напряжения поступит в нагрузку.

Схема простая, надежная, для паяльника вполне подходит, хотя регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Очень похожая схема показана на рисунке 5.

Тиристорный регулятор мощности

Рисунок 5. Тиристорный регулятор мощности

Она несколько сложней предыдущей, но позволяет осуществлять регулировку более плавно и точно, благодаря тому, что схема формирования управляющих импульсов собрана на двухбазовом транзисторе КТ117. Этот транзистор предназначен для создания генераторов импульсов. Больше, кажется, ни на что другое не способен. Подобная схема используется во многих регуляторах мощности, а также в импульсных блоках питания в качестве формирователя запускающего импульса.

Как только напряжение на конденсаторе C1 достигает порога срабатывания транзистора, последний открывается и на выводе Б1 появляется положительный импульс, открывающий тиристор VS1. Резистором R1 можно регулировать скорость заряда конденсатора.

Чем быстрее зарядится конденсатор, тем раньше появится открывающий импульс, тем большее напряжение поступит в нагрузку. Вторая полуволна сетевого напряжения проходит в нагрузку через диод VD3 без изменений. Для питания схемы формирователя управляющих импульсов используется выпрямитель VD2, R5, стабилитрон VD1.

Тут можно спросить, а когда же откроется транзистор, каков же порог срабатывания? Открывание транзистора происходит в тот момент, когда напряжение на его эмиттере Э превысит напряжение на базе Б1. Базы Б1 и Б2 не равноценны, если их поменять местами, то генератор не заработает.

На рисунке 6 показана схема, позволяющая регулировать оба полупериода напряжения.

Светорегулятор

Схема представляет собой светорегулятор. Сетевое напряжение выпрямляется мостом VD1-VD4, после которого пульсирующее напряжение подается на лампу EL1, тиристор VS1, а через резисторы R3, R4 на стабилитроны VD5, VD6, от которых питается схема управления. Использование в схеме выпрямительного моста позволяет осуществить регулирование положительного и отрицательного полупериодов с использованием всего одного тиристора.

Схема управления выполнена также на двухбазовом транзисторе КТ117А. Скорость заряда времязадающего конденсатора C2 изменяется резистором R6 отчего меняется фаза управляющего тиристором сигнала.

По поводу этой схемы можно сделать небольшое замечание: ток в нагрузке состоит лишь из положительных полупериодов сети, полученных после мостового выпрямителя. Если требуется в нагрузке получить положительную и отрицательную части синусоиды, достаточно, ничего не меняя в схеме, включить нагрузку сразу после предохранителя. На место нагрузки следует просто установить перемычку. Такая схема показана на рисунке 7.

Схема тиристорного регулятора мощности

Рисунок 7. Схема тиристорного регулятора мощности

Транзистор КТ117 изобретение советской электронной промышленности и зарубежных аналогов не имеет, но при необходимости может быть собран из двух транзисторов по схеме, показанной на рисунке 8. Вдруг кто-то возьмется собирать подобную схему, где такой транзистор взять?

Аналог КТ117

В схемах, показанных на рисунках 6 и 7, тиристор используется в сочетании с диодным мостом. Такое включение дает возможность с помощью одного тиристора управлять обоими полупериодами переменного напряжения. Но вместе с тем появляются 4 дополнительных диода, что в целом увеличивает габариты конструкции.

Источник

Тиристорный регулятор сварочного тока

Тиристорный регулятор сварочного тока

Регулятор тока для сварочного аппарата


Приветствую, Самоделкины!
Не так давно у автора YouTube канала «AKA KASYAN» оказался вот такой трехфазный силовой трансформатор от глубинного вибратора для укладки бетона.

Минусом данного трансформатора является то, что его обмотки намотаны алюминиевым проводом. А плюс заключается в том, что напряжение вторичных обмоток составляет порядка 36В.

В общем автор решил сделать из этого трансформатора самодельный сварочный аппарат. Выходное напряжение достаточно для нормального розжига дуги.
Трансформаторные сварочные аппараты были вытеснены более компактными и имеющими меньший вес инверторными сварочными аппаратами. Но неоспоримым плюсом трансформаторных сварочных аппаратов является предельно высокая надежность и долговременная постоянная нагрузка.
Сам же сварочный аппарат состоит из 2-ух основных частей: силового трансформатора и системы регулировки тока сварки.


Если аппарат постоянного тока, то в его состав входит еще и выпрямитель.

Ниже представлена достаточно известная схема регулировки сварочного тока на основе тиристоров:

Регулировка сварочного тока может осуществляться несколькими способами, например, нагрузочным балластом или сопротивлением, переключая отводы на первичные обмотки трансформатора, ну и наконец электронный способ регулировки, выполняемый, как правило, с помощью тиристоров.

Регуляторы тока на основе тиристоров являются предельно надежными и к тому же обладают высоким КПД из-за импульсного принципа регулировки. Что еще немаловажно, при регулировке мощности выходное напряжение сварочного аппарата без нагрузки остается неизменным, а это значит, что будет уверенный розжиг дуги в любом диапазоне выходного тока.
Регуляторы мощности можно устанавливать, как на входе по первичной цепи:
Так и на выходе, после вторичной обмотки:
Проблема состоит в том, что принцип регулировки мощности с помощью регулятора данного типа основывается на обрезании начального синусоидального сигнала, то есть, на нагрузку поступают части синусоиды, и если регулятор установлен по первичной цепи, то на трансформатор пойдут импульсы неправильной формы, что приводит к образованию своеобразного звука, дополнительной вибрации и перегреву обмоток.
Но несмотря ни на что данные системы вполне успешно справляются с индуктивной нагрузкой, а если к тому же под рукой имеется хороший и достаточно надежный трансформатор, то попробовать повторить, думаю, стоит.
В данном примере система регулировки тока установлена по вторичной цепи.
Это позволяет нам управлять сварочным током непосредственно. Плюс к тому такая система помимо регулировки сварочного тока будет служить еще и выпрямителем, то есть, дополняя сварочный трансформатор таким регулятором, вы получаете сварку постоянным током с возможностью регулировки.
Теперь подробней разберем схему будущего устройства. Она состоит из регулируемого выпрямителя:
В его состав входят пара диодов и пара тиристоров:
Далее идет система управления тиристорами:
Система управления в данном примере запитана от отдельного маломощного трансформатора с напряжением вторичной обмотки от 24 до 30В с током не менее 1А.

Конечно можно было на основном силовом трансформаторе намотать обмотку с необходимыми характеристиками и использовать его для запитки системы управления.
Сама схема выполнена на небольшой печатной плате. Ее вы можете скачать , вместе с общим архивом проекта.
Тиристор можно использовать любой с током не менее 1А.
В данном примере автор использовал 10-амперный, но в этом нет никакого смысла, просто такой был под рукой. То же самое и с диодами, хватит и 1-амперных, но запас по току никогда не будет лишним.
Верхний регулятор позволят настраивать пределы выходного тока.
Второй регулятор служит для регулировки основного тока сварки, тут уже необходимо использовать проволочные переменные резисторы желательно на 10 и более ватт.
Изначально автор установил вот такого монстра:
Но потом он был заменен на вот такой, менее мощный:
А сейчас давайте рассмотрим силовой выпрямитель:
Диоды и тиристоры, использованные здесь, несмотря на монструозный вид и прекрасные характеристики были куплены на барахолке буквально за копейки.
Данные диоды типа В200 с током в 200А, обратное напряжение зависит и от индекса. В данном случае 1400В. А вот тиристоры более мощныеТ171-320.
Такие тиристоры рассчитаны на ток аж в 320А. Ток в ударном режиме может доходить до 10000А. Конечно данные диоды и тиристоры способны на большее, и они не сгорят даже при токах в 300-400А. А еще эти компоненты произведены еще в СССР, то есть, их характеристики никак не завышены заводом изготовителем.
К недостаткам такого регулятора можно отнести разве что большой вес и приличные размеры.
Для всех силовых соединений автор применил луженые медные клеммы. Такие без труда можно приобрести практически в любом строительном магазине, стоят они не дорого.
Провода 2 по 6 квадратов параллельно, мало конечно, но зато они медные.
Держатель для электродов автор нашел в ближайшем строительном магазине, не совсем удобный конечно, да и качество изготовления оставляет желать лучшего, но какой был.
Теперь вернемся к трансформатору. Так как силовой трансформатор у нас трехфазный, а работать ему предстоит в однофазной сети, то нам придется пере коммутировать обмотки. На каждой катушке имеется своя первичная и вторичная обмотка.
Центральную катушку автор исключил.
Две крайние катушки подключены параллельно, как по первичной, так и по вторичной обмотке для работы от однофазной сети.
Но в ходе экспериментов выяснилось, что с учетом потерь на выпрямителе, напряжения недостаточно для нормального розжига дуги, поэтому вторичные обмотки пришлось подключить последовательно для увеличения общего напряжения, ток при этом будет соответственно в 2 раза меньше, но что поделать.
При токах 75-80А данный трансформатор начинает перегреваться и вонять, а так система управления именно в таком исполнении спокойно может быть использована для токов в 200 и даже больше ампер.
Спалив 3 электрода, автор понял, что трансформатор сильно перегрелся, все-таки он не предназначен для таких задач, но мы в данном случае проверяли систему регулировки тока, а она работает неплохо.

Читайте также:  Изменение тока во вторичной обмотке трансформатора

На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видеоролик автора:

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

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 15оС).

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

Источник

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Тиристорные регуляторы мощности применяются как в быту (в аналоговых паяльных станциях, электронагревательных приборах и т.д.), так и на производстве (например, для запуска мощных силовых установок). В бытовых приборах, как правило, устанавливаются однофазные регуляторы, в промышленных установках чаще применяются трехфазные.

Эти устройства представляют собой электронную схему, работающую по принципу фазового регулирования, для управления мощностью в нагрузке (подробнее об этом методе будет рассказано ниже).

Принцип работы фазового регулирования

Принцип регулирования данного типа заключается в том, что импульс, открывающий тиристор, имеет определенную фазу. То есть, чем дальше он располагается от конца полупериода, тем большей амплитуды будет напряжение, поступающее на нагрузку. На рисунке ниже мы видим обратный процесс, когда импульсы поступают практически под окончание полупериода.

Минимальная мощность

Минимальная мощность

На графике показано время, когда тиристор закрыт t1 (фаза управляющего сигнала), как видите он открывается практически под конец полупериода синусоиды, в результате амплитуда напряжения минимальна, а следовательно, мощность в подключенной к прибору нагрузке будет незначительной (близкой к минимальной). Рассмотрим случай, представленный на следующем графике.

Половинная мощность

Половинная мощность

Здесь мы видим, что импульс, открывающий тиристор, приходится на середину полупериода, то есть регулятор будет выдавать половинную мощность от максимально возможной. Работа на мощности, близкой к максимальной, отображена на следующем графике.

Мощность, близкая к максимальной

Мощность, близкая к максимальной

Как видно из графика, импульс приходится на начало синусоидального полупериода. Время, когда тиристор находится в закрытом состоянии (t3) — незначительное, поэтому в данном случае мощность в нагрузке приближается к максимальной.

Заметим, что трехфазные регуляторы мощности работают по такому же принципу, но они управляют амплитудой напряжения не в одной, а сразу в трех фазах.

Такой метод регулирования прост в реализации и позволяет точно изменять амплитуду напряжения в диапазоне от 2 до 98 процентов от номинала. Благодаря этому становится возможным плавное управление мощностью электроустановок. Основной недостаток устройств данного типа — создание высокого уровня помех в электросети.

В качестве альтернативы, позволяющей сократить помехи, можно переключать тиристоры, когда синусоида переменного напряжения проходит через ноль. Наглядно работу такого регулятора мощности можно посмотреть на следующем графике.

Переключение тиристора через «ноль»

Переключение тиристора через «ноль»

Обозначения:

  • A – график полуволн переменного напряжения;
  • B – работа тиристора при 50% от максимальной мощности;
  • C – график, отображающий работу тиристора при 66%;
  • D – 75% от максимума.

Как видно из графика, тиристор «отрезает» полуволны, а не их части, что минимизирует уровень помех. Недостаток такой реализации – невозможность плавного регулирования, но для нагрузки с большой инерционностью (например, различных нагревательных элементов) этот критерий не основной.

Видео: Испытания тиристорного регулятора мощности

Читайте также:  Чем обозначается частота переменного тока

Схема простого регулятора мощности

Регулировать мощность паяльника можно используя для этой цели аналоговые или цифровые паяльные станции. Последние стоят достаточно дорого, и собрать их, не имея опыта, не просто. В то время как аналоговые устройства (являющиеся по сути регуляторами мощности) не составит труда сделать своими руками.

Приведем несложную схему прибора на тиристорах, благодаря которому можно регулировать мощность паяльника.

Простейший регулятор

Простейший регулятор

Радиоэлементы, обозначенные на схеме:

  • VD – КД209 (или близкий ему по характеристикам)
  • VS- KУ203В или его аналог;
  • R1 – сопротивление с номиналом 15кОм;
  • R2 – резистор переменного типа 30кОм;
  • С –емкость электролитического типа ч номиналом 4,7мкФ и напряжением от 50В;
  • Rn – нагрузка (в нашем случае в качестве нее выступает паяльник).

Данное устройство регулирует только положительный полупериод, поэтому минимальная мощность паяльника будет вполовину меньше номинальной. Управляется тиристор через цепь, включающую в себя два сопротивления и емкость. Время зарядки конденсатора (оно регулируется сопротивлением R2) влияет на длительность «открытия» тиристора. Ниже показан график работы устройства.

Влияние сопротивления R2 на работу регулятора

Влияние сопротивления R2 на работу регулятора

Пояснение к рисунку:

  • график A – показывает синусоиду переменного напряжения, поступающего на нагрузку Rn (паяльник) при сопротивлении R2 близком к 0 кОм;
  • график B – отображает амплитуду синусоиды поступающего на паяльник напряжения при сопротивлении R2 равном 15 кОм;
  • график C, как видно из него, при максимальном сопротивлении R2 (30 кОм) время работы тиристора (t2) становится минимальным, то есть паяльник работает с мощностью примерно около 50% от номинальной.

Схема устройства довольно простая, поэтому собрать ее самостоятельно смогут даже те, кто не очень хорошо разбирается в схемотехнике. Необходимо предупредить, что при работе данного прибора в его цепи присутствует опасное для жизни человека напряжение, поэтому все его элементы должны быть надежно заизолированы.

Как уже описывалось выше, устройства, работающие по принципу фазового регулирования, являются источником сильных помех в электросети. Существует два варианта выхода из подобной ситуации:

Фильтр на основе ферритового кольца от кабеля монитора

    • подавать напряжение через сглаживающий фильтр (его схему несложно найти), самый простой вариант реализации – ферритовое кольцо с обмотанным вокруг него сетевым кабелем; Фильтр на основе ферритового кольца от кабеля монитора
    • собрать устройство, не создающее помехи, приведем пример такой схемы.

Регулятор работающий без помех

Ниже представлена схема регулятора мощности, не создающего помехи, поскольку он не «обрезает» полуволны, а «отрезает» их определенное количество. Принцип работы такого устройства мы рассматривали в разделе «Принцип работы фазового регулирования», а именно, переключение тиристора через ноль.

Также как и в предыдущей схеме, регулировка мощности происходит в диапазоне от 50 процентов до величины близкой к максимальной.

Регулятор, не создающий помехи

Регулятор, не создающий помехи

Перечень используемых в приборе радиоэлементов, а также варианты их замены:

Тиристор VS – КУ103В;

Диоды:

VD1-VD4 – КД209 (в принципе можно использовать любые аналоги, которые допускают величину обратного напряжения более 300В, а ток свыше 0,5А); VD5 и VD7 – КД521 (допускается ставить любой диод импульсного типа); VD6 – KC191 (можно использовать аналог с напряжением стабилизации равным 9В)

Конденсаторы:

С1 – электролитического типа с емкостью 100мкФ, рассчитанный на напряжение не менее 16В; С2 – 33Н; С3 – 1мкФ.

Резисторы:

Микросхемы:

DD1 — K176 ЛЕ5 (или ЛА7); DD2 –K176TM2. В качестве альтернативы можно использовать логику серии 561;

Rn – паяльник, подключенный в качестве нагрузки.

Если при сборке тиристорного регулятора мощности не было допущено ошибок, то устройство начинает работать сразу после включения, настройка для него не требуется. Имея возможность измерить температуру жала паяльника, можно сделать градацию шкалы для резистора R5.

В том случае, когда устройство не заработало, рекомендуем проверить правильность распайки радиоэлементов (не забудьте перед этим отключить его от сети).

Источник



Как тиристорами регулировать сварочный ток

Привет всем !Достал на днях тиристоры T-161 .Хочу ими регулировать ток сварочный трансформатора, спиралью никогда не нравилось регулировать ток сварки. Уважаемые
форумчане может у кого есть схема простая как подключать тиристоры ,поделитесь пожалуйста. А подключать тиристоры на первичку или вторичку?

помоему он плавно не умеет регулировать,он или включается сразу на полную или полностью выключается.

Владимир 89 написал :
может у кого есть схема простая как подключать тиристоры

Простых схем управления тиристорами не бывает. Хотя. всё относительно. Вы собрались изготовить электронное управление сварочником?

zvezdopad написал :
Простых схем управления тиристорами не бывает.

Янек Войцеховски — против.

Владимир 89 написал :
Достал на днях тиристоры T-161

Маловато будет. По мостовой схеме и не айс.

Владимир 89 написал :
Уважаемые форумчане может у кого есть схема простая как подключать тиристоры

О.. Ё- маё!(с) Надо покопаться в своих гныдныках (старые тетрадки). Когда-то была такая задумка и даже мощные тиристоры и оптимизированный транс, готовая плата. Не хватало радиаторов, да сборки, наладки. Просто подарил всё добро «кулибину» на Донбассе (чему он рад был) и купил инвертор (по весу и току первички не сравнить).

Владимир 89 написал :
А подключать тиристоры на первичку или вторичку?

Вторичку. Лучше пару тиристоров и транс со средней точкой.

ПPOPAБ написал :
Вторичку. Лучше пару тиристоров и транс со средней точкой.

Это если постоянку делать. А если регулировать переменку ,то можно на любом трансе.
Тиристоры на первичку, то с огромным запасом получится. На вторичку- смотря сколько выжать хотите.
Схему где — то в нете простую видел.

А смысл тогда в переменке?

tehsvar написал :
А если регулировать переменку ,то можно на любом трансе.

Не всё так гладко.

tehsvar написал :
Тиристоры на первичку, то с огромным запасом получится.

По току тиристоров. Но из транса печка выйдет.

tehsvar написал :
На вторичку- смотря сколько выжать хотите.

Примаерно с К=1.5 и выше.
По моему- в самоделках есть такая тема.

народ я даже в википедию глянул,насколько понял он включается на максимум и наоборот выключается до минимума,управляемый слабым сигналом.так как же в таком случае можно зделать плавную регулировку если у него только два сотояния включен и выключен.

В конце каждого полупериода синусоиды питающего напряжения он выключается сам. А вот если задерживать подачу управляющих импульсов в начале полупериода синусоиды-вот и весь метод регулировки. называется СИФУ(система импульсно-фазового управления)

bvale написал :
называется СИФУ(система импульсно-фазового управления)

оооо как сложно,подозревал что то типа шим и что то типа того,в юности лектроникой плотно занимался.да всё забыл.

но ТС явно эту СИФУ мудрить не будет.
мне так кажется

Можно поставить в первичку дроссель, кт. посадить «наездником» на основное ярмо. Ток в дросселе (первичке) регулировать встречно-параллельно включенными тиристорами. Схема управления все равно нужна. Я в 90-е годы сделал с десяток таких сварочников. Схему снял с польского промышленного. Схему можно поискать, но это не быстро. Толком даже не помню, где она.

P.S. Был еще бюджетный вариант этого способа регулирования. Дроссель делали с отпайками. Порядка десятка. Переключая витки регулировали точек в первичке. Регулировка была очень мягкая.

Если из транса выйдет печка (печку несложно организовать) то это значит, что схема управления тиристорами в цепи первички не умеет ловко и оптимально контролировать колебания магнитного потока в магнитопроводе транса без зашкаливаний за допустимые пределы.

bvale написал :
В конце каждого полупериода синусоиды питающего напряжения он выключается сам.

выключатся будет при нуле тока а не напряжения ( это в случае с трансом несколько разные кривые )
вобще считается «плохим тоном» скармливать порезанную тиристорами синусоиду трансформаторам, так что я за регулировку по выходу
либо мост 2 диода 2 тиристора + плюс нехилых размеров дорсель
либо обмотка со средней точкой 2 тиристора и 1 диод + вышеописанный дроссель.
ПС это все для «постоянки», «переменку» регулировать нецелесообразно.

Управление тиристорами в цепи первички сложнее, но такая топология силовых цепей позволяет получать самые лучшие результаты, по снижению потерь энергии в девайсе и по плавному пуску трасформатора без бросков пусковых токов в сети с вышибаниями автомата. Но «чайнику» браться за составление и отлаживание схем на вряд-ли стоит. Вот балластный дроссель поставить, это сравнительно просто и надёжно, хоть и массогабариты большие.

steppe написал :
Управление тиристорами в цепи первички сложнее, но такая топология силовых цепей позволяет получать самые лучшие результаты

только промышленных сврочников 50Гц с регулировкой по первичке не наблюдается, так что кроме сложности еще и вопрос целесообразности возникает.

johnlc написал :
только промышленных сврочников 50Гц с регулировкой по первичке не наблюдается, так что кроме сложности еще и вопрос целесообразности возникает.

Инвертор для бытовых розеток и пробок ещё целесообразней и современней, и заработать на него не так долго.

steppe написал :
Инвертор для бытовых розеток и пробок ещё целесообразней и современней, и заработать на него не так долго.

вы правы,но как-то жаль выбрасывать металолом на свалку. лично я намотал на латре(помогали еще двое)медную шинку36мм2,а чтоб вся конструкция не грелась-поместили в 6-литровый бидон из-под молока,и налили трансформаторного масла,чтоб скрыло. конструкцией доволен-варили подряд20-30электродов 4-ки,так чуть теплый был.

tehsvar написал :
Это если постоянку делать. А если регулировать переменку ,то можно на любом трансе.
Тиристоры на первичку, то с огромным запасом получится. На вторичку- смотря сколько выжать хотите.
Схему где — то в нете простую видел.

хватит и одного тиристора-лишь бы мост постоянки был,я приспособил схему для управления(радио,№11,2001год,стр35)-все прекрасно пошло.

ледокол160 написал :
хватит и одного тиристора-лишь бы мост постоянки был,я приспособил схему для управления(радио,№11,2001год,стр35)-все прекрасно пошло.

Эт точно тоже делал регулировал по первичке. Что хочу сказать иногда регулирует иногда транс начинает как бы это правильно сказать трусится что ли. Вибрация возникает нешуточная главное неожиданно все это начинается. Лечится просто чуть крутанул регулировку туда сюда и все прекращается. Варит если честно сказать очень плохо, чем меньше ток тем нестабильней дуга. Даже звук той дуги неприятный. Помогает выпрямитель и мощный дросель. Схема довольно простая откуда этот листок вырезал не помню потому что лет 20 а то и больше прошло.Короче если делать будете то только с выпрямителем и дроселем иначе хрень полная а не сварка.

Источник