ПРОСТОЙ РЕГУЛЯТОР СВАРОЧНОГО ТОКА

Каждый, не имеющий сварочного аппарата, мечтает его приобрести. Каждый, имеющий сварочный аппарат мечтает, чтобы он варил … ну, как на заводе (фабрике и т.п.). Увы, наша домашняя (гаражная) однофазная электрическая сеть заметно отличается от промышленной - трехфазной, да и конструкции домашних сварочников тоже далеки от совершенства. Поэтому чаще всего мы варим переменным током с использованием соответствующих электродов. Некоторые энтузиасты (в т.ч. и я когда-то) ставят на выход сварочного трансформатора выпрямитель, но и в этом случае электродами, рассчитанными на постоянный ток, варить невозможно, ток ведь получается не постоянный, а пульсирующий. Сгладить пульсации теоретически несложно, ставь себе дроссель или конденсатор побольше, но, увы, пульсации таким способом можно фильтровать до определенного предела. Слишком большая индуктивность дросселя приводит к плохому зажиганию дуги и прилипанию электрода, а большая емкость конденсаторов фильтра вызывает маленький "взрыв" при начальном замыкании электрода на свариваемую деталь. Плюс еще одна проблема бытовых сварочных аппаратов - большой ток короткого замыкания, что приводит к перегрузке питающей сети, сильному падению напряжения и … жалобам соседей по улице (гаражу).
Итак, перечень проблем, требующих решения, определен. Далее переходим к описанию приставки к сварочному трансформатору, разработанной и изготовленной автором. Приставка выполняет следующие функции: сглаживание пульсаций постоянного тока; электронная бесступенчатая регулировка тока сварки; ограничение тока короткого замыкания.
Приставка подключается к выходу выпрямителя сварочного трансформатора с напряжением на вторичной обмотке 43 В (без нагрузки).
Основные характеристики:
- напряжение холостого хода- 60 В
- максимальный сварочный ток- 120 А
- пределы регулирования тока- 15 A ... 120 А
- ток к.з. при токе сварки- 100 А ... 130 А

Конструктивно приставка разделена на силовую часть и блок управления (БУ).

Рис.1. Принципиальная схема блока управления

БУ (см. схему 1) состоит из задающего генератора на микросхеме DD1, усилителя сигнала датчика тока ДТ на транзисторах VT1, VT2 и формирователя импульсов управления (DD2, VT3).
Задающий генератор выдает импульсы частотой 20 кГц, которые поступают на запускающий вход одновибратора DD2. Длительность импульсов, формируемых одновибратором, зависит от тока в цепи заряда конденсатора С4. Максимальная ширина импульса (при полностью запертом транзисторе VT2) определяется суммой сопротивлений R8 и R9. При открытии VT2 ширина выходного импульса одновибратора уменьшается. Диапазон изменения длительности импульса от 45 до 0,5 мкс. Транзистором VT2 управляет усилитель на VT1, на затвор которого поступает сигнал с датчика тока ДТ. При увеличении сварочного тока возрастает напряжение ДТ, что приводит к увеличению тока стока VT1, приоткрывается транзистор VT2, увеличивается ток заряда конденсатора С4 и уменьшается ширина импульса на выходе DD2, что приводит к снижению тока на выходе регулятора.
Крутизну характеристики усилителя на VT1, VT2 регулирует потенциометр R5 - регулятор сварочного тока. Диод VD1 на входе определяет пороговый уровень напряжения, с которого начинается ограничение тока сварки. Для обеспечения стабильной работы конденсаторы С1 и С4 должны иметь минимальный ТКЕ. Транзистор VT2 должен иметь коэффициент усиления по току не менее 200.

Рис.2. Принципиальная схема силовой части

Силовая часть (см. схему 2) представляет собой ключевой регулятор с широтно-импульсным управлением. Входной фильтр имеет емкость 35 тыс. мкф (работает и с 20 тыс. мкф, но пульсации выше при сварке большими токами). Транзисторы второго и третьего каскадов включены параллельно. В эмиттерные цепи VT 2,VT3 включены выравнивающие резисторы (5 см проволоки из нихрома ф1,2 мм), в эмиттерах VT4 … VT23 то же, но длина 10 см. Резистор R3 - из двух по 27 ом параллельно (МЛТ-0,5), R4 - из четырех по 10 ом (МЛТ-2). Транзисторы VT2 … VT23 установлены на двух радиаторах (алюминиевые пластины общей площадью около 900 см2). Диоды VD1 …VD6 установлены на ребристом радиаторе (300 см2). Для обдува применяется вентилятор от блока питания компьютера (12 В, 0,1А). Дроссель намотан жгутом из 16 проводов ф1 мм, 9 витков на двойном сердечнике от ТВС-110 (ч/б телевизоры). Сердечники сложены параллельно, между половинками зазор 2,5 мм (прокладки из стеклотекстолита). Датчиком тока служит шунт, изготовленный из нихрома (длина около 130 мм, сечение 20 мм2). Сигнал с шунта поступает на вход БУ а также через добавочный резистор R5 на измерительный прибор - указатель тока сварки. С3 - три конденсатора по 8,2 мкф, на 63 В, типа К73-16. С2 - К50-24, К50-29 или импортные.
НАЛАДКА блока управления:
Проверяют частоту импульсов на выводе 3 микросхемы DD1. Замыкают вход ДТ на массу, ставят резистор R5 в положение минимального тока (движок внизу), R8 - в среднее положение. Резистором R6 устанавливают на выходе 6 микросхемы DD2 длительность импульса 10 мкс. Переводят R5 в положение максимального тока (верхнее по схеме). Резистором R8 устанавливают длительность импульса на выходе 6 DD2 45 мкс. Проверяют работу БУ. При подаче на вход ДТ напряжения от 0 до 1 В ширина импульса на выходе должна изменяться от 45 до 0,5 мкс.
СИЛОВАЯ часть наладки не требует.

Схему разработал Олег Петров

Источник: http://nanolife.info/

Обсудить на форуме