带有电子调节焊接电流的焊机。方案、说明

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带有电子调节焊接电流的焊机。无线电电子电气工程百科全书

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本文介绍的直流变压器焊接机的一个特点是使用受控三极管整流器对焊接电流进行电子调节。在电源功率适当的情况下，该设备适用于直径最大4毫米的涂层焊条的焊接。

用于焊接黑色金属产品的设备在家庭车间中非常有用。有很多这样的设备在售，但价格相当昂贵。廉价的只能提供交流焊接电流，这会降低焊接质量。此类设备的焊接电流是通过移动变压器绕组或切换其部分来调节的，这会降低设备的使用寿命和使用效率。所提出的焊接机没有这些缺点。

主要技术特点

电源电压，V ...... 230
电流消耗，A .... 24
焊接电流调节限制，A .... 40 ... 160
开路电压，V ....... 80
负载持续时间，%.......60

该装置的电源部分框图如图1所示。 1. 它基于具有两个次级绕组的变压器 T1。四个绕组III段和三极管VS2、VSXNUMX组成可控全波整流器。与电桥相比，它具有更高的效率，需要更小的次级绕组线横截面，并且包含更少的整流元件（三极管）。

具有焊接电流电子调节功能的焊机
米。一、焊机电源部分方案

通过改变三极管的开通延迟角来调节和稳定焊接电流。整流器输出端有一个扼流圈L2，保证电弧稳定燃烧并有利于其点火[1]。

VD1二极管电桥上装有用于馈电弧的整流器。其输出电压为80V左右，需要它的原因如下：一是主整流器三极管延时开通大角度时，电弧燃烧很不稳定，二是为了便于引燃，必须向电极施加最大可能的电压。但根据[2]的要求，不应超过80V。辅助整流器的输出也有一个扼流圈L1。电阻器 R2 将该整流器的电流限制在大约 7 A（电弧燃烧时）。在电极“粘连”的情况下，电流增加至 12 A。

设备冷却 - 强制，通过风扇 M1。实践表明，即使没有风扇，三极管也不会升温太多，但它的使用可以增加负载下运行的相对持续时间 (PN) 并促进器件的热状态，从而有利地影响其可靠性。

控制单元A1产生晶闸管的控制信号并提供焊接电流的稳定，其传感器是电流互感器T3。本质上，该块是一个具有负载电流反馈的相位脉冲调节器。其优点包括不存在与整流晶闸管的电流连接，以及仅当其阳极电压相对于阴极为正时，其产生的脉冲才会到达每个晶闸管的控制电极。应该注意的是，由于存在附加的电弧馈送整流器，控制单元的最后一个属性仅被部分使用。控制单元由变压器T2供电。

A1模块框图如图2所示。 1、在晶体管A1.VT1和A2.VT1上，制作了与市电交流电压的同步单元，并且每个晶体管仅在其“自己的”半周期内打开。来自晶体管集电极的脉冲控制并联的逻辑元件A2.1.DD1和A2.2.DD1上的锯齿波电压发生器，以增加负载能力。在半周期的边界，当网络中的电压的瞬时值接近于零时，两个晶体管都关闭，并且元件A2.1.DD1和A2.2.DD1的输出处的电压具有低逻辑电平。电容器A7.C1通过开路的二极管A11.VD1放电。随着下一个半周期的开始，晶体管A1.VT1（或A2.VT1）打开并且电容器A7.C1的充电开始，电流流过电阻器A12.R1和A13.RXNUMX。

米。 2. A1区块方案（点击放大）

产生的锯齿波电压施加到 OU A1.DA1 的非反相输入，用作电压比较器。其反相输入端接收参考电压U_rr 带修剪器 A1 .R15。在每个半周期内，只要运放 A1.DA1 同相输入端的电压超过 U_rr，其输出处出现高逻辑电平脉冲。该脉冲的上升下降相对于半周期开始的延迟取决于电压 U_rr，下降的电压与电源电压过零的时刻相关。通过改变示例性电压，可以调节晶体管的开路状态的持续时间，从而调节负载中的功率。

与电阻器 R1 两端的焊接电流成正比的反馈电压对二极管电桥 A1.VD5-A1.VD8 进行整流。整流后的电压被提供给可变电阻器R3，该电阻器充当该电流的调节器。当可变电阻R1的滑块处于与最大焊接电流相对应的位置时，微调电阻A15.R3设置比较器工作电压的最小值。

当焊机处于空闲模式时，可变电阻器R3两端的电压为零。 OUA1.DA1反相输入端的参考电压最小，其输出设置为高逻辑电平。该模式下晶闸管的开路状态持续时间最长，并且其工作方式与普通二极管相同。

当电弧被点燃时，OU A1.DA1 反相输入端的电压升高。在其输出端出现高电平脉冲，焊接电流越大，其持续时间越短。这会导致 SCR 开路状态的持续时间和平均焊接电流减少。不难看出，当焊接电流设置为最大时（如图所示，电阻R3的滑块处于最右位置），反馈不会影响调节器的工作。在此模式下，与空闲时一样，SCR 的工作方式类似于二极管，最大焊接电流仅取决于变压器 T1 的参数。

信号从 OU A1.DA 1 的输出馈送到建立在逻辑元件 A1.DD2.3 上的电弧控制单元。该节点的目的是当焊接电极“粘连”时阻止调节器的运行。对于器件来说，这是一种短路模式。来自分压器 A12.R1、A2.3.R1 的电压施加到 A18.DD1 元件的端子 19，齐纳二极管 A1.VD14 将其限制为微电路的安全值（约 9 V）。当设备的负载是焊接电弧时，元件A12.DD1的引脚2.3处的电压对应于高逻辑电平，因此该元件的输出处的电压电平相对于OU的输出是反转的A1.DA1。当运算放大器的输出为高电平时，来自元件A1.DD2.3的输出的低电平允许元件A5.DD1和A1.3上的频率约为1kHz的脉冲发生器运行。 DD1.4。

当电极粘住时，设备输出端的电压急剧下降。在元件 A1.DD2.3 的输出处，电平变高，禁止发电机运行。停止向三极管提供断开脉冲。设备将保持这种状态，直到短路消除。微调电阻A1.R19设定引弧控制单元的工作电压。

该节点还可用于使用按钮 [1] 控制焊机。为了实现这种可能性，需要在A点(见图11)断开控制单元的输出电路1，并在间隙中安装一个具有常开触点的按钮。然后，只有按住此按钮时，受控整流器才会工作，并且在电极“粘住”的情况下对设备的阻塞将保持不变。

来自发生器输出的脉冲包以及来自晶体管A1.VT1和A1.VT2集电极的脉冲被馈送到逻辑元件OR-NOT A1.DD1.1和A1.DD1.2。该元件的输出端出现高电平，而其两个输入端的电平均为低电平。上图。图3显示了控制单元电路的各个点以及设备的输出处（在负载下）的电压图。

具有焊接电流电子调节功能的焊机
米。 3. 设备输出端控制单元电路各点电压图（负载下）

元件A1.DD1.1和A1.DD1.2的输出信号由晶体管A1.VI3和A1.VI4放大，并由隔离变压器A1.T1和A1.T2的初级绕组加载。为了保护晶体管免受自感 EMF 的影响，变压器的初级绕组与二极管电阻电路 A1.R10、A1.VD10 和 A1.R21、A1.VD13 并联。

控制单元按照图4所示组装在由箔玻璃纤维制成的印刷电路板上。 3、采用固定电阻MLT和微调电阻SP38-73g。电容器 - K17-50，氧化物 - 相应电压的任何类型，例如 K35-315。 KT829G晶体管可以替换为任何npn结构的低功耗硅晶体管，以及KT972A-KT972A、KT1B。二极管 4007N105 替换为 KD247V，KD226A 替换为 KD5010A。可以安装四个独立的二极管来代替 MB25 二极管电桥，电流至少为 132 A，例如 D160 系列。 SCR T160 可用其他额定电流为 171 A 或以上的 SCR 代替，例如 T200-123、T200-XNUMX。更换时，应考虑三极管的设计特点及其冷却。

具有焊接电流电子调节功能的焊机
米。 4. 由箔玻璃纤维制成的印刷电路板和控制单元的图纸

K561系列芯片可以用K176或KR1561系列的功能对应芯片以及KR544UD1A芯片与任何具有高输入阻抗的运算放大器进行替换。

风扇电机为三相AB-042-2MU3，功率为40W。风扇也可以与其他电机一起使用。

变压器 T1 是根据[3]中提出的建议制造的。其磁芯由0,5毫米厚的电工热轧钢板U形板重叠组装而成。其尺寸、形状及绕组截面排列如图5所示。 3.变压器绕组-盘[XNUMX]。绕组 II 和 III 之间的间隙宽度并不重要。

绕组 I 由两段 100 匝直径为 3 毫米的铜线组成。绕组 II 有两段 38 匝的 PEV-2 线，直径为 1,8 毫米。绕组 III 分为 20x2 mm 铜总线的 9 匝四段。使用 20 毫米宽的棉胶带作为绝缘材料。

每个绕组的部分位于磁路的不同磁芯上（绕组部分 III - 成对）。他们的数量如图所示。 5.全部为无框架，缠绕在木心轴上。为了防止线圈散开，它们用织物胶带固定，并随后强制用清漆浸渍。

具有焊接电流电子调节功能的焊机
米。 5.每个绕组的截面位于磁路的不同铁芯上

使用现成的变压器 T2，在负载电流至少为 10 mA 时，绕组 II 上的电压为 12 ... 150 V。电流互感器T3缠绕在ShL16x20磁路的一半上，用0,2毫米厚的金属片夹拉在一起。为了不进行不必要的连接，将变压器T1的绕组III的端子用作其初级绕组（每匝）。 T3变压器的次级绕组有300匝直径为2毫米的PEV-0,4电线。

A1块的变压器T2、T1绕在26NM铁氧体制成的B2000磁芯上，无无磁隙。绕组 I 包含 150 匝，绕组 II - 100 匝 PEV-2 线，直径为 0,18 mm。

电感器L1的绕组用直径为180mm的PEV-1线绕在来自TC-2变压器的磁路上，具有1,8mm的无磁间隙，直到填满窗口。 L2电感绕制在ShL32x40磁路上，无磁间隙为1mm。其绕组包含60匝与变压器T1的绕组III相同的母线。 0,5 毫米厚的 Textolite 用作扼流圈磁路中非磁性垫圈的材料。

电阻R1——进口线。可以使用功率为5W的国产C35-5（PEV）或C37-10，或并联2个标称值为110欧姆的MLT-XNUMX电阻。

电阻器R2由直径1mm、长1,7m的镍铬丝制成，缠绕在KTs109A二极管柱的陶瓷管上，如图6所示。 30. 测试了六个 18 欧姆 PEV-2 电阻并联的变体。当电极粘住时，它们会严重过热，但由于这是一种短期模式，因此这种过热可以认为是可以接受的。无论如何，建议放置电阻 RXNUMX，以便更好地冷却风扇气流。

具有焊接电流电子调节功能的焊机
米。 6. 电阻器 R2 由直径为 1 mm、长度为 1,7 m 的镍铬合金线制成，缠绕在二极管柱 KTs109A 的陶瓷管上

如果电阻器 R2 中的无用功耗是不希望出现的，则可以按照[1]中的建议，使用一组并联电容器来限制辅助整流器电流，从而将其从设备中消除。它与变压器T1的绕组II和二极管电桥VD1串联。总容量为240uF的MBGP电容器适合这种电池。可变电阻器R3-SP-I A组。

SCR 必须安装在标准冷却器（散热器）上。二极管电桥MB5010配备独立散热器，有效冷却表面约300 cm²。 KT829A晶体管不需要散热器。

设备的主体可以是任何东西。在作者的版本中，该设备的所有细节都放置在一个由 2 毫米厚的钢板弯曲而成的角制成的框架上。装置外壳由0,8毫米厚的钢板制成。外壳前后壁采用10×10毫米的电焊网。金属外壳必须接地。

要设置该设备，您需要示波器和 0...12 V 的可调直流电压源以及万用表。安装开始时应彻底检查安装是否正确。确保没有错误后，将变压器 T3 的绕组 II 施加电压到 A4 块的端子 1 和 2，同时关闭变压器 T1 和风扇。使用示波器，确保存在类似于图 3 所示的连接。晶体管VT1和VT2集电极上有1个脉冲，电容器A7.CXNUMX上有锯齿波电压。

接下来，将微调器A1.R15滑块按图示置于顶部位置，将可变电阻R3滑块按图示置于右侧位置。在这种情况下，运算放大器A1.DA1的输出应该是恒定的低电平，或者应该观察到短的高电平脉冲。然后，平滑地向下移动调谐电阻A1.R15的滑块（如图所示），减少脉冲之间的停顿，直到它们完全消失，并且运放的输出端始终存在高电平。

按图示将微调电阻A1.R19的滑块拨到最上面的位置。然后，将来自附加源的 +11 V 电压施加到块 A1 的端子 8，并通过向下移动电阻器 A1.R15 的滑块（根据图表），在元件 A1.DD2.3 的输出处实现低电平。元件 DD1.1 和 DD1.2 输出端的脉冲序列必须对应于图 3。 1. 如果需要改变脉冲频率，则应选择电阻A23.R11。当 A1 块端子 8 处的电压降至 5 V 以下时，脉冲发生器应关闭。接下来，检查连接了三极管VS6和VS7控制电路的A8块的端子1、1之间以及端子2、XNUMX之间的脉冲。

设置的下一阶段是检查反馈电路的运行情况。根据图表将微调电阻 A1.R7 移至左侧位置，临时向 A11 块的引脚 1 施加 +9 V 电压，并从附加源向电容器 A1 施加 4...0 V 恒定电压。 C10。当该电压发生变化以及可变电阻器 R3 旋转时，运算放大器 A1.DA1 的输出端应出现脉冲，并且它们的占空比应发生变化。

将电阻器 R3 的滑块设置到最右端（如图所示）位置。将功率至少为 36 W 的 20 V 白炽灯连接到设备的输出。暂时关断电感L1，并将变压器T1的初级绕组连接至网络。在这种情况下，灯应该亮起。否则，应交换 A3 块的引脚 4 和 1。从额外的电源向电容器 A1.C4 施加电压，检查电流调节器的运行情况。随着该电容器上的电压增加，灯的亮度应降低。

检查风扇旋转方向是否正确。要改变其旋转方向，就必须交换其三个结论中的任意两个。电机电流不得超过最大允许值。

接下来，关闭附加电压源，按照图示连接电感L1和A11块的1脚。通过200A电流表将焊接电缆连接到设备的输出端子，将可变电阻R3滑块设置到最小电流位置，然后打开设备。点燃电弧，用微调电阻A1、R7将焊接电路中的电流设置为40A左右，然后用电流表监测电流，校准可变电阻R3的刻度。

文学

博格丹诺夫A. 焊接电流的电子控制。 - 广播，2006 年，第 4 期，第 36 页38-XNUMX。
GOST 95-77。用于手工电弧焊的单相单站变压器。通用技术条件。 - 网址：files.stroyinf.ru/Data1/10/10478。
Volodin V. 焊接变压器：计算和制造。 - 广播，2002 年，第 11 期，第 35 页36、12；第 38,39 页，第 XNUMX 页。 XNUMX。

作者：E. Gerasimov

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