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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Máquina de soldar con ajuste electrónico de la corriente de soldadura. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / equipo de soldadura Una característica de la máquina de soldar con transformador de CC presentada en el artículo es la regulación electrónica de la corriente de soldadura mediante un rectificador de tiristores controlado. Con la alimentación de red adecuada, el dispositivo es adecuado para soldar con electrodos revestidos con un diámetro de hasta 4 mm. Una máquina para soldar productos de metales ferrosos es muy útil en un taller doméstico. Hay muchos dispositivos de este tipo a la venta, pero son bastante caros. Los baratos proporcionan únicamente corriente de soldadura alterna, lo que deteriora la calidad de la soldadura. La corriente de soldadura de dichos dispositivos se regula moviendo los devanados del transformador o cambiando sus secciones, lo que reduce la vida útil del dispositivo y la eficiencia de trabajar con él. La máquina de soldar propuesta está exenta de estos inconvenientes. Principales características técnicas
El diagrama de la parte de potencia del dispositivo se muestra en la Fig. 1 . Se basa en el transformador T1, que tiene dos devanados secundarios. Cuatro secciones del devanado III y los tiristores VS1 y VS2 forman un rectificador de onda completa controlado. En comparación con un puente, tiene una mayor eficiencia, requiere una sección transversal más pequeña del cable del devanado secundario y contiene menos elementos rectificadores (tiristores).
La corriente de soldadura se regula y estabiliza cambiando el ángulo de retardo de los SCR. En la salida del rectificador hay un estrangulador L2, que asegura una combustión estable del arco y facilita su encendido [1]. En el puente de diodos VD1 se monta un rectificador para alimentar el arco. Su voltaje de salida es de aproximadamente 80 V. Su necesidad se debe a las siguientes razones: en primer lugar, con grandes ángulos de retardo de apertura de los SCR del rectificador principal, el arco arde de manera muy inestable y, en segundo lugar, para facilitar su encendido, el máximo Se debe suministrar la tensión posible a los electrodos. Sin embargo, según los requisitos de [2], no debe exceder los 80 V. También hay un inductor L1 en la salida del rectificador auxiliar. La resistencia R2 limita la corriente de este rectificador a aproximadamente 7 A (con un arco encendido). Si el electrodo se "pega", la corriente aumenta a 12 A. La refrigeración del dispositivo se fuerza mediante el ventilador M1. Como muestra la práctica, los SCR no se calientan mucho incluso sin un ventilador, pero su uso permite aumentar la duración relativa de funcionamiento bajo carga (LOD) y facilitar el régimen térmico del dispositivo, lo que tiene un efecto beneficioso en su confiabilidad. . La unidad de control A1 genera señales de control para tiristores y proporciona estabilización de la corriente de soldadura, cuyo sensor es el transformador de corriente T3. En esencia, el bloque es un regulador de pulso de fase con retroalimentación de corriente de carga. Sus ventajas incluyen la ausencia de una conexión galvánica con los tiristores rectificadores, así como el hecho de que los pulsos generados por él llegan al electrodo de control de cada tiristor solo cuando el voltaje en su ánodo es positivo en relación con el cátodo. Cabe señalar que la última propiedad de la unidad de control se utiliza sólo parcialmente debido a la presencia de un rectificador de alimentación de arco adicional. La unidad de control está alimentada por el transformador T2. El diagrama del bloque A1 se muestra en la Fig. 2. En los transistores A1.VT1 y A1.VT2 hay una unidad de sincronización con la tensión alterna de la red, y cada uno de los transistores se abre sólo en su "propio" semiciclo. Los pulsos de los colectores de transistores controlan un generador de voltaje en forma de diente de sierra en los elementos lógicos A1.DD2.1 y A1.DD2.2, conectados en paralelo para aumentar la capacidad de carga. En el límite de los semiciclos, cuando el valor instantáneo del voltaje en la red es cercano a cero, ambos transistores están cerrados y el voltaje en las salidas de los elementos A1.DD2.1 y A1.DD2.2 tiene un bajo nivel lógico. El condensador A1 .C7 se descarga a través del diodo abierto A1 .VD11. Con el comienzo del siguiente medio ciclo, el transistor A1.VT1 (o A1.VT2) se abre y el condensador A1.C7 comienza a cargarse con la corriente que fluye a través de las resistencias A1.R12 y A1.R13.
El voltaje de diente de sierra resultante se aplica a la entrada no inversora del amplificador operacional A1.DA1, que sirve como comparador de voltaje. Su entrada inversora recibe una tensión de referencia Uarr de la resistencia de recorte A1.R15. En cada medio ciclo, tan pronto como el voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional A1.DA1 exceda Uarr, aparece un pulso de nivel lógico alto en su salida. El retraso de la caída creciente de este pulso con respecto al comienzo del semiciclo depende del voltaje Uarr, y la caída está ligada al momento en que el voltaje de la red pasa por cero. Cambiando la tensión de referencia se puede regular la duración del estado abierto de los tiristores y, por tanto, la potencia en la carga. La tensión de retroalimentación en la resistencia R1, proporcional a la corriente de soldadura, rectifica el puente de diodos A1.VD5-A1.VD8. El voltaje rectificado se suministra a la resistencia variable R3, que sirve como regulador de esta corriente. La resistencia trimmer A1.R15 establece el valor mínimo del voltaje de respuesta del comparador cuando el control deslizante de la resistencia variable R3 está en la posición correspondiente a la corriente máxima de soldadura. Mientras la máquina de soldar está en modo inactivo, el voltaje a través de la resistencia variable R3 es cero. El voltaje de referencia en la entrada inversora de OUA1 .DA1 es mínimo y su salida está configurada en un nivel lógico alto. La duración del estado abierto de los tiristores en este modo es máxima y funcionan como diodos normales. Cuando se enciende el arco, aumenta el voltaje en la entrada inversora del amplificador operacional A1.DA1. En su salida aparecen impulsos de alto nivel, cuya duración es más corta cuanto mayor es la corriente de soldadura. Esto conduce a una disminución en la duración del estado abierto de los SCR y en la corriente de soldadura promedio. Es fácil notar que cuando la corriente de soldadura se establece al máximo (el control deslizante de la resistencia R3 está en la posición extrema derecha según el diagrama), la retroalimentación no afecta el funcionamiento del regulador. En este modo, como en el modo inactivo, los SCR funcionan como diodos y la corriente máxima de soldadura depende únicamente de los parámetros del transformador T1. Desde la salida del amplificador operacional A1.DA 1, la señal va a la unidad de control de arco, construida sobre el elemento lógico A1.DD2.3. El propósito de esta unidad es bloquear el funcionamiento del regulador cuando el electrodo de soldadura se "pega". Para el dispositivo, este es un modo de cortocircuito. El pin 12 del elemento A1.DD2.3 recibe tensión del divisor A1.R18, A1.R19, que el diodo Zener A1.VD14 limita a un valor seguro para el microcircuito (aproximadamente 9 V). Mientras que la carga del dispositivo es un arco de soldadura, el voltaje en el pin 12 del elemento A1.DD2.3 corresponde a un nivel lógico alto, por lo tanto, el nivel de voltaje en la salida de este elemento está invertido con respecto al amplificador operacional A1. DA1 instalado en la salida. Cuando la salida del amplificador operacional es alta, el nivel bajo de la salida del elemento A1.DD2.3 permite el funcionamiento de un generador de impulsos con una frecuencia de aproximadamente 5 kHz en los elementos A1.DD1.3 y A1.DD1.4. XNUMX. Cuando el electrodo se "pega", el voltaje en la salida del dispositivo cae bruscamente. A la salida del elemento A1.DD2.3, el nivel se vuelve alto, prohibiendo el funcionamiento del generador. Se detiene el suministro de impulsos de apertura a los tiristores. El dispositivo permanecerá en este estado hasta que se elimine el cortocircuito. La resistencia recortadora A1.R19 establece el voltaje de respuesta de la unidad de control del arco. Esta unidad también se puede utilizar para controlar la máquina de soldar usando el botón [1]. Para aprovechar esta posibilidad, debe interrumpir el circuito de la salida 11 de la unidad de control en el punto A (ver Fig. 1) e instalar un botón con contactos normalmente abiertos en el espacio. Entonces, el rectificador controlado funcionará sólo cuando se mantenga presionado este botón, y el dispositivo permanecerá bloqueado cuando el electrodo se "pegue". A los elementos lógicos NOR A1.DD1 y A1.DD2 se suministran paquetes de pulsos de la salida del generador, así como pulsos de los colectores de los transistores A1.VT1.1 y A1.VT1.2. Aparece un nivel alto en la salida del elemento cuyas dos entradas son bajas. En la Fig. La Figura 3 muestra diagramas de voltaje en varios puntos del circuito de la unidad de control, así como en la salida del dispositivo (bajo carga).
Las señales de salida de los elementos A1.DD1.1 y A1.DD1.2 son amplificadas por los transistores A1.VI3 y A1.VI4, cargados por los devanados primarios de los transformadores de aislamiento A1.T1 y A1.T2. Para proteger los transistores de los campos electromagnéticos de autoinducción, los devanados primarios de los transformadores se derivan mediante circuitos resistivos de diodos A1.R10, A1.VD10 y A1.R21, A1.VD13. La unidad de control se monta sobre una placa de circuito impreso hecha de lámina de fibra de vidrio de acuerdo con el dibujo de la Fig. 4. Utiliza resistencias fijas MLT y resistencias de recorte SP3-38g. Condensadores - K73-17, óxido - cualquier tipo para el voltaje apropiado, por ejemplo K50-35. Los transistores KT315G se pueden reemplazar por cualquier transistor de silicio de baja potencia de estructura npn, y KT829A - KT972A, KT972B. Los diodos 1N4007 se reemplazan por KD105V, KD247A - por KD226A. En lugar del puente de diodos MB5010, es posible instalar cuatro diodos separados con una corriente de al menos 25 A, por ejemplo, la serie D132. Los SCR T160 se pueden reemplazar por otros diseñados para una corriente de 160 A o más, por ejemplo, T171-200, T123-200. Al reemplazarlos, se deben tener en cuenta las características de diseño de los tiristores y su enfriamiento.
Los microcircuitos de la serie K561 se pueden reemplazar con sus análogos funcionales de las series K176 o KR1561, y el microcircuito KR544UD1A se puede reemplazar con cualquier amplificador operacional con una alta impedancia de entrada. El motor del ventilador es un trifásico AB-042-2MU3 con una potencia de 40 W. Los ventiladores también se pueden utilizar con otros motores. El transformador T1 se fabrica de acuerdo con las recomendaciones establecidas en [3]. Su núcleo magnético está formado por placas en forma de U de acero eléctrico laminadas en caliente de 0,5 mm de espesor, ensambladas una al lado de la otra. Sus dimensiones, forma y disposición de las secciones de bobinado se muestran en la Fig. 5. Los devanados del transformador son de disco [3]. No importa el ancho del espacio entre los devanados II y III. El devanado I consta de dos tramos de 100 vueltas de alambre de cobre con un diámetro de 3 mm. El devanado II tiene dos tramos de 38 vueltas de alambre PEV-2 con un diámetro de 1,8 mm. El devanado III se divide en cuatro tramos de 20 vueltas de barra colectora de cobre de 2x9 mm. Como aislamiento se utilizó una cinta de algodón de 20 mm de ancho. Las secciones de cada devanado están ubicadas en diferentes núcleos magnéticos (secciones de devanado III, en pares). Sus números se muestran en la Fig. 5. Todos ellos no tienen marco y están enrollados sobre mandriles de madera. Para evitar que las bobinas se extiendan, se fijan con cinta de tela y luego se impregna obligatoriamente con barniz.
El transformador T2 se utiliza ya preparado con una tensión en el devanado II de 10...12 V a una corriente de carga de al menos 150 mA. El transformador de corriente T3 se enrolla en la mitad del circuito magnético ШЛ16х20, apretado con una abrazadera de chapa de 0,2 mm de espesor. Para no realizar conexiones innecesarias, se utilizaron como devanados primarios los terminales del devanado III del transformador T1 (una vuelta cada uno). El devanado secundario del transformador T3 tiene 300 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 0,4 mm. Los transformadores T1 y T2 del bloque A1 están enrollados en núcleos magnéticos B26 hechos de ferrita de 2000 NM sin espacio no magnético. El devanado I contiene 150 vueltas y el devanado II contiene 100 vueltas de alambre PEV-2 con un diámetro de 0,18 mm. El devanado del inductor L1 se enrolla en un núcleo magnético de un transformador TS-180 con un espacio no magnético de 1 mm utilizando un cable PEV-2 con un diámetro de 1,8 mm hasta que se llena la ventana. El inductor L2 está enrollado sobre un núcleo magnético ShL32x40 con una separación no magnética de 1 mm. Su devanado contiene 60 vueltas del mismo bus que el devanado III del transformador T1. Como material para las juntas no magnéticas de los circuitos magnéticos de las bobinas de choque se utilizó textolita de 0,5 mm de espesor. La resistencia R1 es un alambre bobinado importado. Puede utilizar S5-35 (PEV) o S5-37 doméstico con una potencia de 10 W o conectar en paralelo cinco resistencias MLT-2 con un valor nominal de 110 ohmios. La resistencia R2 está hecha de alambre de nicromo con un diámetro de 1 mm y una longitud de 1,7 m, enrollado en tubos cerámicos de postes de diodo KTs109A, como se muestra en la Fig. 6. Se probó una variante de conexión en paralelo de seis resistencias PEV-30 de 18 Ohm. Cuando los electrodos se "pegan", se sobrecalientan mucho, pero como se trata de un modo de corta duración, dicho sobrecalentamiento puede considerarse aceptable. En cualquier caso, se recomienda colocar la resistencia R2 en el flujo de aire del ventilador para una mejor refrigeración.
Si no se desea la disipación de potencia desperdiciada en la resistencia R2, se puede eliminar del aparato limitando la corriente del rectificador auxiliar como se recomienda en [1], utilizando un banco de condensadores conectados en paralelo. Está conectado en serie con el devanado II del transformador T1 y el puente de diodos VD1. Para una batería de este tipo, son adecuados los condensadores MBGP con una capacidad total de 240 μF. Resistencia variable R3 - SP-I grupo A. Los SCR deben instalarse en refrigeradores estándar (disipadores de calor). El puente de diodos MB5010 está equipado con un disipador de calor independiente con una superficie de refrigeración efectiva de unos 300 cm.2. Los transistores KT829A no necesitan disipadores de calor. El cuerpo del dispositivo puede ser cualquier cosa. En la versión del autor, todas las piezas del dispositivo están colocadas sobre un marco formado por esquinas dobladas de chapa de acero de 2 mm de espesor. La carcasa del dispositivo está fabricada de chapa de acero de 0,8 mm de espesor. Las paredes delantera y trasera de la carcasa están fabricadas con malla metálica soldada con celdas de 10x10 mm. La carcasa metálica debe estar conectada a tierra. Para configurar el dispositivo, necesitará un osciloscopio y una fuente de voltaje CC ajustable de 0...12 V, así como un multímetro. La instalación debe comenzar con una verificación exhaustiva de la correcta instalación. Luego de asegurarse de que no haya errores, aplique voltaje desde el devanado II del transformador T3 a los terminales 4 y 1 del bloque A2 con el transformador T1 y el ventilador apagado. Usando un osciloscopio, asegúrese de que haya conexiones similares a las que se muestran en la Fig. 3 pulsos en los colectores de los transistores VT1 y VT2, así como un voltaje de diente de sierra en el condensador A1.C7. A continuación, coloque el control deslizante de la resistencia de recorte A1.R15 en la posición superior según el diagrama, y el control deslizante de la resistencia variable R3 en la posición correcta según el diagrama. En este caso, la salida del amplificador operacional A1 .DA1 debe tener un nivel bajo constante o se deben observar pulsos cortos de alto nivel. Luego, moviendo suavemente el control deslizante de la resistencia de recorte A1.R15 hacia abajo (según el diagrama), reduzca las pausas entre pulsos hasta que desaparezcan por completo y estén constantemente presentes en la salida del amplificador operacional de alto nivel. Coloque el control deslizante de la resistencia de recorte A1.R19 en la posición superior según el diagrama. Luego aplique un voltaje de +11 V desde una fuente adicional al pin 1 del bloque A8 y, moviendo el control deslizante de la resistencia A1.R15 hacia abajo (según el diagrama), asegúrese de que aparezca un nivel bajo en la salida del elemento A1.DD2.3. .1.1. Los trenes de impulsos en las salidas de los elementos DD1.2 y DD3 deben corresponder a la Fig. 1. Si necesita cambiar la frecuencia del pulso, debe seleccionar una resistencia A23.R11. Cuando el voltaje en el pin 1 del bloque A8 disminuye por debajo de 5 V, el generador de impulsos debería apagarse. A continuación, verifique la presencia de pulsos entre los pines 6, 7 y entre los pines 8, 1 del bloque A1 con los circuitos de control de los tiristores VS2 y VSXNUMX conectados. La siguiente etapa de la configuración es verificar el funcionamiento de los circuitos de retroalimentación. Mueva la resistencia recortadora A1.R7 a la posición izquierda según el diagrama, aplique temporalmente un voltaje de +11 V al pin 1 del bloque A9 y un voltaje constante de 1...4 V desde una fuente adicional al condensador A0. C10. Cuando este voltaje cambia, así como cuando la resistencia variable R3 gira, deberían aparecer pulsos en la salida del amplificador operacional A1.DA1 y su ciclo de trabajo debería cambiar. Coloque el control deslizante de la resistencia R3 en la posición extrema derecha (según el diagrama). Conecte una lámpara incandescente de 36 V con una potencia de al menos 20 W a la salida del dispositivo. Desconecte temporalmente el inductor L1 y conecte el devanado primario del transformador T1 a la red. En este caso, la lámpara debería encenderse. De lo contrario, deberás intercambiar los pines 3 y 4 del bloque A1. Al aplicar voltaje al capacitor A1.C4 desde una fuente adicional, verifique el funcionamiento del regulador de corriente. A medida que aumenta el voltaje a través de este capacitor, el brillo de la lámpara debería disminuir. Compruebe si el ventilador gira en la dirección correcta. Para cambiar la dirección de su rotación, debe intercambiar dos de sus tres terminales. La corriente del motor no debe exceder el valor máximo permitido. A continuación, apague la fuente de voltaje adicional, conecte el inductor L1 y el pin 11 del bloque A1 según el diagrama. Conecte los cables de soldadura a los terminales de salida del dispositivo a través de un amperímetro de 200 A, coloque el control deslizante de la resistencia variable R3 en la posición de corriente mínima y encienda el dispositivo. Encienda el arco y use la resistencia recortadora A1.R7 para ajustar la corriente en el circuito de soldadura a aproximadamente 40 A. Luego, monitoreando la corriente con un amperímetro, calibre la escala de la resistencia variable R3. Literatura
Autor: E. Gerasimov
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