Меню

Стабилизаторы сварочной дуги своими руками

Power Electronics

Часовой пояс: UTC + 4 часа

Стабилизаторы сварочной дуги

Предлагаю обсуждать в этой теме только сварочные стабилизаторы дуги (не осцилляторы), как промышленные так и самодельные.

ИзображениеИзображение Изображение Изображение

Стабилизатор дуги
Сварочный центр № 1 — Томск

Сварка осуществляется от китайского сварочного аппарата, у которого напряжение холостого хода миниммальное- 42 В. К трансформатору подулючен стабилизатор дуги.

Изображение

Немножко подрихтованная версия стабилизатора:
Изображение
Cтабилизатор, который является реальным воплощением модели из поста http://valvol.flyboard.ru/viewtopic.php?p=37975#37975
Изображение Изображение Изображение Изображение
На первой фотке вид платы со стороны компонентов
На второй, осциллограмма напряжения на шунте. Цена деления 1В, всего 1.5В. Т.е. амплитуда импульса 15А
На третьей осциллограмма напряжения дуги.
На четвёртой напряжение дуги в более крупном масштабе. Отчётливо видно паузы напряжения, вызванные работой стабилизатора и импульс напряжения стабилизации сразу после паузы.
При подключении стабилизатора к звуку дуги подмешивается характерная цокоющая составляющая, как у аргонно дуговой сварки.
Перепробовали все имеющиеся в наличие электроды. Стабилизатор здорово увеличивает стабильность горения дуги. Устойчиво горят даже кривые АНО-21. К сожалению под рукой не оказалось постоянки. Поэтому испытание с постоянкой перенесли на выходные.
Два коротких видеоролика:
http://img833.imageshack.us/img833/2918/mov00008.mp4
http://img821.imageshack.us/img821/5300/mov00009.mp4

Интересно, а можно в стабилизаторе применить вместо микросхемы логики драйвер, например IR2125, используя нестандартное применение (например токовую защиту как цепь выключения транзистора).

Применение драйверов для защиты от перегрузок

Рис. 4. Структура драйвера IR2125

На рис. 4 приведена структурная схема, а на рис. 5 — типовая схема подключения драйвера IR2125 с использованием функции защиты от перегрузки. Для этой цели используется вывод 6 — CS. Напряжение срабатывания защиты — 230 мВ. Для измерения тока в эмиттере установлен резистор RSENSE, номинал которого и делителя R1, R4 определяют ток защиты.

Рис. 5. Схема включения IR2125

Как было указано выше, если при появлении перегрузки уменьшить напряжение на затворе, период распознавания аварийного режима может быть увеличен. Это необходимо для исключения ложных срабатываний. Данная функция реализована в микросхеме IR2125. Конденсатор С1, подключенный к выводу ERR, определяет время анализа состояния перегрузки. При С1 = 300 пФ время анализа составляет около 10 мкс (это время заряда конденсатора до напряжения 1,8 В — порогового напряжения компаратора схемы ERROR TIMING драйвера). На это время включается схема стабилизации тока коллектора, и напряжение на затворе снижается. Если состояние перегрузки не прекращается, то через 10 мкс транзистор отключается полностью.
Отключение защиты происходит при снятии входного сигнала, что позволяет пользователю организовать триггерную схему защиты. При ее использовании особое внимание следует уделить выбору времени повторного включения, которое должно быть больше тепловой постоянной времени кристалла силового транзистора. Тепловая постоянная времени может быть определена по графику теплового импеданса Zthjc для одиночных импульсов.
Описанный способ включения транзистора имеет свои недостатки. Резистор RSENSE должен быть достаточно мощным и иметь сверхмалую индуктивность. Серийно выпускаемые витые мощные резисторы обычно имеют недопустимо высокую паразитную индуктивность. Специально для прецизионного измерения импульсных токов фирма CADDOCK выпускает резисторы в корпусах ТО-220 и ТО-247. Кроме того, измерительный резистор создает дополнительные потери мощности, что снижает эффективность схемы. На рис. 6 приведена схема, свободная от указанных недостатков. В ней для анализа ситуации перегрузки используется зависимость напряжения насыщения от тока коллектора. Для MOSFET транзисторов эта зависимость практически линейна, так как сопротивление открытого канала мало зависит от тока стока. У IGBT график Von = f(Ic) нелинеен, однако точность его вполне достаточна для выбора напряжения, соответствующего току требуемому защиты.

Для анализа состояния перегрузки по напряжению насыщения измерительный резистор не требуется. При подаче положительного управляющего сигнала на затвор на входе защиты драйвера SC появляется напряжение, определяемое суммой падения напряжения на открытом диоде VD2 и на открытом силовом транзисторе Q1 и делителем R1, R4, который задает ток срабатывания. Падение напряжения на диоде практически неизменно и составляет около 0,5 В. Напряжение открытого транзистора при выбранном токе короткого замыкания определяется из графика Von = f(Ic). Диод VD4, как и VD1, должен быть быстродействующим и высоковольтным.
Кроме защиты от перегрузки по току драйвер анализирует напряжение питания входной части VСС и выходного каскада VB, отключая транзистор при падении VB ниже 9 В, что необходимо для предотвращения линейного режима работы транзистора. Такая ситуация может возникнуть как при повреждении низковольтного источника питания, так и при неправильном выборе емкости С2. Величина последней должна вычисляться исходя из значений заряда затвора, тока затвора и частоты следования импульсов.

Читайте также:  Втулки поперечного стабилизатора лансер 9

Источник



Приставка TIG (осциллятор, возбудитель дуги) к любому сварочному аппарату

Приставка TIG (осциллятор, возбудитель дуги) к любому сварочному аппарату

Для изготовления приставки вам понадобятся детали старого телевизора
ТДКС
Конденсаторы
Отклоняющая система
Реле.

Также:
Балласт старой энергосберегающей лампы
Дроссель со сварочного аппарата или подобный (возможно исключить)
Блок питания (Адаптер) 12В
Провода
Свеча зажигания.
Отрезок фанеры или подходящий корпус.

Инструменты:
Паяльник
Отвертки
Пассатижи

Варить нержавеющую сталь и алюминий очень удобно не плавящемся электродом в среде инертного газа. В простонародье аргоновая сварка, хотя газы могут быть и другие, например, гелий или смеси.

Практически к любому сварочному аппарату можно подключить рукав с такой горелкой.

Проблема заключается в поджоге дуги, если на нержавеющей стали возможно, но очень неудобно поджигать касанием, то на алюминии это невозможно.

Умельцы зажигают дугу касанием графитовой щётки от электродвигателя, но это тоже не удобно, влияет на качество шва и сильно падает скорость работы.

Для качественной сварки и удобства пользования из того что было я собрал приставку, осциллятор которая позволяет зажигать дугу высокочастотным импульсом в лучших традициях этого вида сварки

Тушине не предусмотрено и производиться резким удлинением дуги.
Осциллятор имеет не завистное питание от сети. Подключается силовыми проводами к любому сварочному аппарату.
Для работы с нержавеющей сталью я использую инверторный сварочный аппарат с постоянным током.

Для сварки алюминия, трансформаторный сварочный аппарат с переменным током (Алюминий почти невозможно варить постоянным током). Есть возможность варить постоянным токам полуавтоматическим аппаратом (MIG) но не всегда это приемлемо, и качество оставляет желать лучшего.

Собрал устройство на подходящем отрезки фанеры. Так как использую в стационарных условиях корпус пока делать не стал. Планируется ряд доработок и усовершенствований, (режим дежурной дуги, импульсного режима и принудительное тушение дуги, клапан подачи газа) после этого возможно изготовлю корпус.

Осциллятор построен по классической схеме с последовательным высокочастотным возбуждением дуги.

Вход. Дроссель L1 установлен первое для зашиты сварочного аппарата, вторе для более плавного горения дуги аргоновой горелки.
Конденсатор С1 выполняет главную защиту сварочного аппарата шунтируя высокочастотные колебания.

Дроссель применил от неисправного сварочного аппарата, можно использовать и другие рассчитанные на ток сварки (80-150А), или совсем его исключить.

Я проверил около десятка разных конструкций. Установлен трансформатор, намотанный на магнитопроводе отклоняющей системы старого телевизора.

Силовая обмотка содержит 20 витков сварочного провода. У мня не нашлось куска провода достаточного сечения в итоге намотал тремя сложенными в месте сетевыми гибкими проводами. Сечение каждого проводника 8м2. Импульсная обмотка содержит 5 витков провода, равномерно расположенного по всему кольцу. Сечение 1мм2, но может быть больше или меньше. В этом проводе присутствуют импульсное с напряжением более тысячи вольт, изоляция должна этому соответствовать.

В качестве разрядника установлена свеча зажигания. Можно применить практически любую свечу зажигания. Для скептиков, которые утверждают, что правильный разрядник можно сделать только из вольфрамовых электродов, скажу, что свеча зажигания в двигателях работает куда в более суровых условиях на протяжении продолжительного времени. Здесь работа ограничивается секундами с долгими паузами.
В промышленных аппаратах разрядник из вольфрамовых электродов применяется по причине его низкой стоимости и малых размеров.
У свечи нужно выставить зазор 1мм, это будет соответствовать напряжению пробоя примерно 1000В. При настройке возможно уменьшать зазор для наилучшего зажигания дуги. Устанавливать зазор более 1мм не стоит так, как возрастет напряжение и конденсатор С2 будет пробит.

Читайте также:  Стеарат кальция как стабилизатор

В моем случае используется 0.01 микрофарада и напряжение 1300В. Возможно применять пленочные или керамические. 1300 минимально допустимое напряжение конденсатора для данного случая. Лучше устанавливать с более высоким рабочим напряжением. Подбором этой емкости регулируется частота и естественно устойчивость зажигания дуги. Если в процессе работы такой конденсатор ощутимо греется его, следует заменить на конденсатор другого типа.

Высоковольтное напряжение допустимо использовать как переменный низкой частоты (50 герц), так и постоянный. В классической схеме советского производства используется повышающий трансформатор. Умельцы ставят от микроволновой печи (МОТ). Я встречал схемы с умножителем сетевого напряжения или на катушках зажигания.

Я выбрал вариант с постоянным током. В качестве трансформатора и выпрямителя применён ТДКС от старого телевизора. Можно использовать любого производителя.

Высоковольтный вывод соединен с частотозадающими элементами (Разрядник конденсатор). Питается от балласта энергосберегающей лампы, тоже подойдет любой.

Высокочастотное напряжение подается на первичную обмотку трансформатора, так как у разных производителей цоколевка разная, то нумерацию выводов не даю.

Для настройки последовательно с электронным балластом подключается лампа накаливания примерно 60Вт. Эта мера защитит элементы в случае ошибки при настройке. Выход балласта подключается к первичным обмоткам трансформатора и опытным путем определяется нужные, по завершению настройки лампа накаливания исключается.

Это устройство нужно для включения возбудителя с кнопки на горелке и обеспечения безопасности работы. Так как подавать на кнопку управления сетевое напряжение опасно, то установлен маломощный блок питания на 12В и реле. У меня установлен маломочный сетевой адаптер, тоже строгих требований нет.

Реле управления 12В и контактами, рассчитанными на переменное напряжение 220В 2А. Можно применять и иные.

Источник

Сварочный осциллятор. Стабилизация горения сварочной дуги

сварочный осциллятор

сварочный осциллятор

В быту часто приходится производить сварку изделий из цветных металлов, в частности, алюминия и его сплавов. При этом надлежащее качество сварки может обеспечить только стабильное горение дуги. Не имея сварочного преобразователя, и пользуясь лишь инверторным аппаратом, такого качества достичь сложно. Выход – в применении сварочного осциллятора, стабилизующего горение дуги, и облегчающего её поджиг.

Устройство

Принципиальная схема сварочного осциллятора предполагает наличие следующих блоков:

  1. Повышающего трансформатора, который преобразует первичные значения напряжения бытовой сети – 220 В, 60 Гц – в высокочастотные колебания частотой до 250 кГц, при одновременном повышении напряжения до 5…6 кВ.
  2. Искрового генератора затухающих колебаний, представляющего собой одноконтурный разрядник, контакты которого представляют собой эрозионно стойкие вольфрамовые электроды.
  3. Управляющей ветки, включающей в себя стабилизатор внешнего питания, пускорегулирующий блок и линию обратной связи с датчиком тока. При длительной работе потребуется ещё газовый клапан от перегрева осциллятора.
  4. Выходного трансформатора, которым ток повышенного напряжений и высокой частоты передаётся на контакты сварочного аппарата. Параллельно этот трансформатор соединяется с датчиком тока.
  5. Блока безопасности, защищающего сварщика и оборудование от недопустимого превышения силы тока или напряжения на дуге.

схема сварочного осциллятора

Устройство сварочного осциллятора зависит от интенсивности его применения и вида используемого сварочного аппарата. Так, для сварки алюминия, когда чаще используется постоянный ток и обратная полярность, более выгодным считается последовательное подключение, а для кратковременных операций, а также сварки нержавеющих сталей – параллельное. Соответственно, разной будет и схема.

Сварочный осциллятор с последовательным подключением состоит из одного трансформатора. В его первичную обмотку включаются предохранитель и два сглаживающих конденсатора, а во вторичную – разрядник и колебательный контур (конденсатор + катушка индуктивности). Схема сварочного осциллятора с параллельным подключением сложнее: в ней должны быть два трансформатора. В первичной обмотке первого из них имеется двойной колебательный контур, а вторичная обмотка, вместе с параллельно подключенным разрядником составляет первичную обмотку второго, высокочастотного трансформатора, от которого и осуществляется питание дуги. Кроме сложности сборки и регулировки, параллельная схема требует специальной защиты от превышения допустимого напряжения.

Сварочный осциллятор своими руками

Промышленных конструкций сварочных осцилляторов немало. Например, модель УВК-7, используемая для питания сварочных аппаратов постоянного и переменного тока. Недостаток такого устройства в том, что оно непригодно для инвертора, поскольку требует питания не более 80 В против 220 В, от которого работают сварочные инверторы.

Читайте также:  Стабилизаторы с чистым синусом

Модель ОССД-300 рассчитывается на напряжение холостого хода не ниже 60 В и обязательно потребует балластного реостата, что поднимает планку требований к мощности сварочного аппарата. Подобные ограничения действуют и в отношении популярного осциллятора ОП-240 «Огниво».

сварочный осциллятор оссд-300

Исходными данными для изготовления осциллятора своими руками являются:

  1. Назначение (для алюминия или нержавеющей стали).
  2. Род используемого тока – переменный, постоянный и его напряжение.
  3. Потребляемая мощность – обычно не более 200…250 Вт, в противном случае стоимость компонентов схемы резко возрастёт.
  4. Вторичное напряжение, которое должно быть не ниже 2500 В, иначе изготовление самодельного осциллятора себя не окупит.

Работу легче начинать, располагая сварочным преобразователем: в этом случае осциллятор можно делать не импульсно, а непрерывно действующим, и подключать к сварочной сети по более простой последовательной схеме. Наконец, при высокой частоте тока поджиг дуги произойдёт без контакта электрода со свариваемой поверхностью, а устойчивое горение дуги гарантируется даже при сравнительно небольших значениях силы тока.

Компоновку осциллятора на прямоугольной плате лучше выполнять следующим образом. Слева размещается высокочастотный трансформатор, предохранители и цепь управления, справа — дроссель, в центре – разрядник, конденсатор колебательного контура и блокировочный конденсатор, который будет отсекать ток низкой частоты от сварочной цепи.

Трансформатор подбирается по его требуемым характеристикам тока во вторичной обмотке. Катушку индуктивности надёжнее собрать сдвоенной: при последовательном соединении двух колебательных контуров подача тока и напряжения оказывается более стабильной, а защита осциллятора от выхода из строя – более надёжной. Обе части контуров – одинаковы, и состоят из:

  • конденсатора, рассчитанного на менее, чем на двукратный запас по напряжению (не менее 450…500 В для первой части и хотя бы 4 кВ – для второй) при ёмкости от 0,3 мФ (во втором каскаде может быть до 1 мФ);
  • варистора напряжением не менее того, которое требуется для напряжения на вторичной обмотке – 90…100 В (во втором каскаде может быть до 140…150 В);
  • катушки индуктивности, представляющей собой ферритовый стержень, на который с зазором не менее 0,8 мм наматывается проволока сечением 15…20 мм 2 . Число витков на первом каскаде должно быть не менее 7, во втором – меньше Вторая катушка служит своего рода фильтром от возможных колебаний тока большей амплитуды, которые могут привести к нестабильному горению дуги;

осциллятор для сварки алюминия схема

Для изготовления разрядника подбирается плата с рёбрами жёсткости, которая должна понижать температуру при срабатывании. В качестве вольфрамовых электродов можно воспользоваться сварочными, с диаметром не менее 2 мм. Торцы электродов предварительно торцуют, чтобы они были строго параллельны. Обязательно предусматривается регулировка зазора при помощи винта.

Во вторичную обмотку второго каскада для повышения стабильности работы подключается катушка от любого электрошокера. Правда, для питания этой катушки требуется напряжение 6В, которое можно получить только от аккумулятора, но это даже и лучше: всё равно самодельный осциллятор время от времени необходимо подвергать регламентному обслуживанию.

Первый каскад подключают к зажимам сварочного инвертора, а второй – к свариваемой детали и сварочной горелке. Осциллятор следует собрать во влагозащищённом корпусе, который снабжается вентиляционными отверстиями.

устройство сварочного осциллятора

Обслуживание и эксплуатация сварочного осциллятора

Основополагающим правилом является безопасность и надёжность функционирования осциллятора. С этой целью необходимо:

  1. Периодически контролировать работоспособность блокировочного конденсатора, поскольку в противном случае сварщик может быть поражён низкочастотной составляющей сварочного тока.
  2. Все регулировки и настройки выполнять при отключении устройства от питающей электросети.
  3. Регулярно очищать электроды разрядника от нагара.
  4. Проверять частоту импульсов, которые выдаёт осциллятор: их частота должна быть в пределах 10..40 мкс.

Следует помнить, что наличие двойного колебательного контура в сварочном осцилляторе – источник наведения довольно сильных помех в радиосвязи.

Источник

Adblock
detector