Схема сварочного трансформатора с электронной регулировкой тока

Схема сварочного трансформатора с электронной регулировкой тока

Тем, кто любит мастерить всё своими руками, предлагается сделать компактное и надёжное устройство для электросварки изделий из конструкционных сталей электродами диаметром 2-5 мм. Питание его осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В, что довольно-таки удобно и при работе в домашних условиях, и «на выезде». А наличие встроенного электронного регулятора позволяет к тому же плавно изменять сварочный ток от 20 А до 200 А, что, в свою очередь, дает возможность прочно соединять детали различной толщины и с большим качеством.

Принципиальная электрическая схема сварочного трансформатора с электронной регулировкой тока:

Как следует из принципиальной электрической схемы (см. рис.), в основе данного устройства — разновидность тиристорного регулятора, получившего широкое распространение в последнее время. Оно и понятно. Ведь такое техническое решение позволяет использовать здесь весьма доступные материалы и детали, что важно для повторения и в «центре», и в условиях «глубинки».

«Сварочник» состоит из собственно силового трансформатора Т1, регулирующих тиристоров VS1 и VS2, включённых в цепь силовой обмотки II, и блока электронной регулировки, вырабатывающего управляющие импульсы. Дополнительная обмотка III стабилизирует горение дуги и позволяет улучшить процесс образования шва в начальный момент сварки. Ну а что касается обмотки IV, то она служит для питания блока электронной регулировки тока.

Трансформатор Т1 изготовлен на основе статорного сердечника от асинхронного двигателя переменного тока мощностью 15. 18,5 или 22 кВт. По методике, о которой журнал уже не раз рассказывал своим читателям (см., например, № 8’92, 11’95). Напомним лишь, что электродвигатель разбирают, и статор вместе с обмотками извлекают из корпуса.

В случае затруднений последний можно даже разбить (конечно, с соблюдением необходимых предосторожностей).

Прежние обмотки вырубают зубилом. Остатки удаляют, не повреждая, однако, сами статорные пластины. Магнитопровод обматывают затем несколькими слоями стеклоткани или киперной ленты. Причём в последнем случае изолирующий материал промазывают эпоксидным клеем. Или — простым масляным лаком (например, марки ПФ-231).

Первичную обмотку трансформатора выполняют проводом марок ПЭВ-2 (медный) или АПСО (алюминиевый) диаметром 2,5 мм. Содержать она должна 220 витков, которые наматывают равномерно по всему сечению магнитопровода.

Если же провода требуемого диаметра нет, то можно обмотку выполнить двумя проводами. Важно лишь, чтобы суммарное сечение здесь составляло 5 мм . Для удобства намотки используют челнок, на котором предварительно размещают требуемое количество провода.

Получившуюся обмотку I изолируют 2-3 слоями стеклоткани или киперной ленты. Затем нелишне проверить всё на наличие короткозамкнутых витков. Для этого обмотку включают в обычную сеть с напряжением 220 В и убеждаются, что ток в цепи обмотки находится в пределах 0,3-0,5 А, Если замеренное значение превышает указанное, то ничего не остается, кроме как более аккуратно перемотать все 220 витков.

Вторичную обмотку II выполняют уже проводом сечением 35 мм3. Витков у неё поменьше, всего 60. А в качестве провода здесь вполне подойдёт медная или алюминиевая шина с надёжной изоляцией.

Рядом с обмоткой II на магнитопроводе размещают обмотку III, которая также содержит 60 витков, но уже — провода марки ПЭВ-2 диаметром 2,5 мм. А вот у обмотки IV — 40 витков ПЭВ-2 0,7 мм. Причём предусмотрен отвод от середины. Изолируются все вторичные обмотки так же основательно, как и первичная.

После окончательной намотки следует снова испытать трансформатор на холостом ходу. Методика здесь практически та же. Отличие лишь в том, что при указанном ранее значении тока на обмотках II и III должно быть напряжение 220 В, на обмотке IV — 40В.

В основе блока электронной регулировки тока лежит схема аналогичного устройства промышленного изготовления ТС-200. Монтаж выполняется печатным или навесным способом. Но в любом случае для этого блока предусматривается надёжный корпус.

Трансформатор Т2 наматывается на магнитопроводе Ш16 с толщиной набора 16 мм. Обмотка I содержит 140 витков провода марки ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм. У II- всего 70 витков ПЭВ-2 0,1 мм, а у III и IV — по 90 витков ПЭВ-2 0,5 мм.

Самодельное сварочное устройство в сборе:

1 — трансформатор, 2 — радиатор (2 шт.), 3 — тиристор (2 шт.), 4 — пластина верхняя, 5 — брусок, 6 — ручка для переноски, 7 — панель блока регулировки, 8 — потенциометр R-12, 9 — болт М12 с гайкой (2 шт., для крепления сварочного кабеля), 10 — болт М12 стяжной с гайкой и шайбами, 11 — пластина нижняя, 12 — скоба крепления сетевого кабеля, 13 — кабель сетевой.

Резисторы R1. R9 — типа МЛТ-0,5. В качестве R10 и R11 как нельзя лучше подойдут МЛТ-2, а для R12 — СП2-6А. Конденсаторы С1 и С3 целесообразнее использовать типа К50-6.

А что касается С2 и С4, то здесь предпочтительнее К73. Тиристоры VS1 и VS2 — ТЛ-200 или им подобные. Устанавливаются на теплоотводах с общей поверхностью 1000 мм3 каждый.

Блок, собранный из исправных деталей и без ошибок, в наладке не нуждается. Ну а если что-то вдруг не заладится — проверьте монтаж. Обратите внимание на правильность подсоединения обмоток у трансформатора Т2 и на соблюдение указанной в схеме полярности.

Работу блока можно легко проверить с помощью осциллографа. Для этого выходы 4-5 и 6-7 нагружают резисторами сопротивлением по 50 Ом и мощностью 0,5 Вт. Подсоединив прибор сначала к одному выходу, а затем — к другому, убеждаются, что перемещением движка резистора R12 изменяется скважность импульсов.

При отсутствии осциллографа работоспособность блока можно проверить и с помощью вольтметра переменного тока. Причём не подключая обмотку III При правильной работе блока с изменением сопротивления резистора R12 напряжение в точках 9-10 должно плавно меняться от 0 до 60 В.

Возможный вариант конструкции «сварочника» представлен на иллюстрации. Трансформатор Т1 закреплён, как это хорошо видно, на круглом 400-мм основании из 10-мм текстолита или 15-мм фанеры. Причём под него следует подложить два бруска из твёрдого дерева сечением 30×30 мм и длиной 350 мм — для надлежащей циркуляции воздуха, улучшения охлаждения.

К основанию трансформатор крепится при помощи стяжного болта М12 соответствующей длины и такой же, как и снизу, пластины. Сверху на радиаторах размещаются тиристоры.

Ручки для переноски трансформатора изготавливаются из стальной трубы диаметром 0,5». На них крепятся две текстолитовые пластины толщиной 5 мм. Одна из них служит для установки блока регулировки тока, потенциометра R12, а также подсоединяемого на болтах М12 сварочного кабеля.

На второй пластине закреплены две скобы для намотки сетевого кабеля после окончания работы. Здесь же можно установить и автоматический выключатель, рассчитанный на ток не менее 25 А.

Впрочем, конструкция сварочного агрегата может быть и другой. Его, например, легко разместить в «целостном» корпусе (предусмотрев, соответственно, специальные вентиляционные отверстия или даже малогабаритный вентилятор для обдува). Однако как бы при этом не ухудшился тепловой режим!

Ведь даже в конструкции «свободно продуваемого» трансформатора, которая изображена на рисунке, приходится после каждого часа работы предусматривать 10-минутный перерыв.

Сварку производят электродами марки Э-5РА УОНИ-13/55-2,5 УД-1. Диаметр, как уже указывалось,- от 2 до 5 мм. Вставляют нужный электрод в надёжный и удобный электрододержатель (см. описания таковых в № 11’87, 1’90, 10’94 нашего журнала), включают названные выше устройства — и за дело.

Естественно, с соблюдением техники безопасности. С технологией же сварки можно ознакомиться в соответствующих пособиях.

СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ

Недавно беседовал со своим преподавателем в университете, и на свою беду раскрыл свои радиолюбительские таланты. В общем кончился разговор тем, что взялся я собрать человеку тиристорный выпрямитель с плавным регулятором тока, для его сварочного "бублика". Зачем это нужно? Дело в том, что переменным напряжением нельзя варить со специальными электродами, рассчитанными на постоянку, а учитывая что сварочные электроды бывают разной толщины (чаще всего от 2 до 6 мм), то и значение тока должно быть пропорционально изменено.

Выбирая схему сварочного регулятора, последовал совету -igRomana- и остановился на довольно простом регуляторе, где изменение тока производится подачей на управляющие электроды импульсов, формируемых аналогом мощного динистора, собранного на тиристоре КУ201 и стабилитроне КС156. Смотрим схему ниже:

Несмотря на то, что потребовалась дополнительная обмотка с напряжением 30 В, решил сделать проще, и чтоб не трогать сам сварочный трансформатор поставил небольшой дополнительный на 40 ватт. Тем самым приставка-регулятор стала полностью автономной — можно её подключать к любому сварочному трансформатору. Остальные детали регулятора тока собрал на небольшой плате из фольгированного текстолита, размерами с пачку сигарет.

В качестве основания выбрал кусок винипласта, куда прикрутил сами тиристоры ТС160 с радиаторами. Так как мощных диодов под рукой не оказалось, пришлось два тиристора заставить выполнять их функцию.

Она так-же крепится на общее основание. Для ввода сети 220 В использованы клеммы, входное напряжение со сварочного трансформатора подаётся на тиристоры через винты М12. Снимаем постоянный сварочный ток с таких-же винтов.

Сварочный аппарат собран, пришло время испытаний. Подаём на регулятор переменку с тора и меряем напряжение на выходе — оно почти не меняется. И не должно, так как для точного контроля вольтажа нужна хотя-бы небольшая нагрузка. Ей может быть простая лампа накаливания на 127 (или 220 В). Вот теперь и без всяких тестеров видно изменение яркости накала лампы, в зависимости от положения движка резистора-регулятора.

Вот и понятно, зачем по схеме указан второй подстроечный резистор — он ограничивает максимальное значение тока, что подаётся на формирователь импульсов. Без него выходной уже от половины движка достигает предельно возможного значения, что делает регулировку недостаточно плавной.

Для правильной настройки диапазона изменения тока, надо основной регулятор вывести на максимум тока (минимум сопротивления), а подстроечным (100 Ом) постепенно снижать сопротивление, пока дальнейшее его уменьшение не приведёт к увеличению сварочного тока. Зафиксировать этот момент.

Теперь сами испытания, так сказать по железу. Как и было задумано, ток нормально регулируется от нуля до максимума, однако на выходе не постоянка, а скорее импульсный постоянный ток. Короче электрод постоянного тока как не варил, так и не варит как следует.

Придётся добавлять блок конденсаторов. Для этого нашлось 5 штук отличных электролитов на 2200 мкФ 100 В. Соединив их с помощью двух медных полосок параллельно, получил вот такую батарею.

Проводим опять испытания — электрод постоянного тока вроде начал варить, но обнаружился нехороший дефект: в момент касания электрода, происходит микровзрыв и прилипание — это разряжаются конденсаторы. Очевидно без дросселя не обойтись.

И тут удача не оставила нас с преподавателем — в каптёрке нашёлся просто отличный дроссель ДР-1С, намотанный медной шиной 2х4 мм по Ш-железу и имеющий вес 16 кг.

Совсем другое дело! Теперь залипания почти нет и электрод постоянного тока варит плавно и качественно. А в момент контакта идёт не микровзрыв, а типа лёгкое шипение. Короче все довольны — учитель отличным сварочным аппаратом, а я избавлением от забивания головы архимутным предметом, не имеющим никакого отношения к электронике:)

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?

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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?

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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)

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

• Просмотр профиля
• Личное сообщение

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.

Как самостоятельно изготовить аппарат для точечной сварки из инвертора? Схема, необходимые элементы

В некоторых случаях при ремонте в домашних условиях требуется соединение двух тонкостенных металлических деталей. Для этого можно использовать точечную сварку. Промышленность выпускает большое количество различных аппаратов для точечной сварки. Но эти устройства, как правило, довольно громоздкие и дорогие. Поэтому домашние мастера часто пытаются сделать аппарат для точечной сварки своими руками.

Варианты точечной сварки

Основными элементами при создании аппарата для точечной сварки обычно являются трансформатор довольно большой мощности (не менее 1 кВт) и самодельного устройства прижима, состоящее из двух рычагов с электродами.

В качестве первого элемента могут быть выбраны, например, трансформатор от микроволновой печи или сварочный трансформатор. Оба этих типа трансформатора требуют перемотки вторичной обмотки.

В сварочном инверторе силовой трансформатор 50 Гц, преобразующий сетевое напряжение 220 В, как правило, отсутствует. В таком устройстве сетевое напряжение выпрямляется и подается на генератор высокой частоты (50-80 кГц), в схеме которого имеется понижающий трансформатор, предназначенный для работы с повышенной частотой. Работа с такой частотой позволяет резко уменьшить вес и габариты сварочного инвертора. На выходе понижающего трансформатора напряжение снижается до 60-70 В, причем выходной ток может достигать 130 А.

Для осуществления точечной сварки требуется получить ток в 1000-2000 А при напряжении в 1-2 В.

Использовать высокочастотный трансформатор от инвертора отдельно в сети 50 Гц (как это делается в других случаях) невозможно. В принципе, для получения необходимого режима можно перемотать вторичную обмотку трансформатора. Но этот трансформатор имеет малые габариты и часто намотан на сердечнике тороидальной формы, что делает такую переделку трудновыполнимой. Возможен вариант с подключением дополнительного понижающего трансформатора. Он также будет работать на высокой частоте и иметь небольшие габариты. Еще один вариант – использование инвертора в качестве устройства для зарядки конденсаторов в дополнительном конденсаторном блоке.

Инверторный аппарат для точечной сварки

Этот аппарат собран на базе импульсных схем и позволяет производить точечную сварку даже при питании от низковольтных источников типа аккумуляторов.

Схема и необходимые элементы

Схема данного прибора представляет собой инвертор, который преобразует постоянное напряжение в высокочастотные колебания с частотой 30-50 кГц.

Для преобразования постоянного напряжения в переменное используется двухтактный генератор на мощных полевых транзисторах. Транзисторы должны пропускать ток не менее 40 А и иметь допустимое рабочее напряжение не менее 50 В.

Колебательный контур генератора определяется индуктивностью первичной обмотки трансформатора и конденсатором, емкость которого не должна превышать 2 мкФ. В принципе, емкость можно увеличить, но тогда генератор будет работать на более низких (звуковых) частотах, в результате чего трансформатор будет излучать свист.

Алгоритм создания аппарата:

1. Из силового трансформатора блока питания компьютера АТХ 450 делается импульсный трансформатор.
2. Из трансформатора удаляются все обмотки и наматывается первичная обмотка жгутом из 3 проводов диаметром 1 мм.
3. Поверх первичной обмотки наматывается 1 виток вторичной обмотки, представляющий собой медную ленту шириной 22 мм и толщиной 1 мм.
4. Вторичная обмотка фиксируется в трансформаторе эпоксидным клеем, а на концы ее напаиваются латунные клеммы. В клеммы вставляются и фиксируются отрезки медного провода диаметром 2 мм, которые и будут выполнять роль электродов.
5. Используемый в схеме дроссель выполняется на тороидальном сердечнике и имеет от 10 до 30 витков провода диаметра 1,5 мм.
6. Транзисторные ключи крепятся на небольших радиаторах.
7. Все элементы устанавливаются на плате из изоляционного материала и соединяются пайкой с помощью проводов в соответствии со схемой аппарата.
8. Сверху электрическая схема закрывается корпусом из изоляционного материала.
9. В удобном месте устанавливается кнопка управления.

Достоинства и недостатки конструкции

1. Довольно высокая выходная мощность, позволяющая проводить сварку аккумуляторов и других более крупных деталей.
2. Схема может питаться от источника постоянного тока с напряжением от 6 до 24 В.
3. Можно использовать как сетевой источник питания (например, блок питания от компьютера), так и мощный аккумулятор.
4. Малый вес и габариты.
5. Низкая себестоимость.

1. Питание должно осуществляться только от мощных источников. При просадках тока источника питания в аппарате могут появиться неисправности.
2. При сварке необходимо выполнять правильный режим работы. После двух секунд сварки делать перерыв на 2-3 секунды.