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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Transformador de soldadura con corriente de soldadura continuamente ajustable
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / equipo de soldadura Teniendo un archivo bastante amplio de documentación técnica sobre equipos de soldadura, tanto nacionales como importados, comencé a procesarla y sistematizar las soluciones técnicas utilizadas en los equipos de soldadura. Naturalmente, esperaba que con la participación de Internet esta tarea se simplificaría y tal vez sería posible complementar la información existente. Al realizar una búsqueda constante no solo en la parte de Internet de habla rusa, sino también en la de habla inglesa, me sorprendió descubrir que la información requerida estaba casi completamente ausente o presentada de manera muy escasa. Podemos hablar de unos pocos diseños de aficionados cuyos autores los desarrollaron sin ser especialistas en el campo de los equipos de soldadura y, por lo tanto, se guiaron principalmente por conocimientos en el campo de la electrónica y no por las propiedades de soldadura de equipos específicos. Es por eso que los "soldadores" aficionados no proporcionan un encendido fácil del arco, una soldadura "suave" sin salpicaduras significativas del metal de los electrodos o del alambre de soldadura. La base de todas las máquinas de soldar es la fuente de corriente. El más simple y, aparentemente, el más común es el transformador de soldadura. Al soldar con electrodos revestidos, la excitación del arco de soldadura comienza con un cortocircuito del circuito de soldadura: el contacto entre el electrodo y la pieza de trabajo. Esto genera calor y la zona de contacto se calienta rápidamente. En esta etapa, se requiere un mayor voltaje de la fuente. Posteriormente, la resistencia de la separación del arco disminuye, lo que conduce a una disminución del voltaje. Durante el proceso de soldadura, gotas de metal del electrodo se desprenden del electrodo y entran en el baño de soldadura, lo que provoca frecuentes cortocircuitos en el circuito de soldadura. Con cada cortocircuito sucesivo, el voltaje cae a cero y se produce un aumento de la corriente similar a una avalancha hasta el nivel de la corriente de cortocircuito, es decir, corriente que la fuente de soldadura puede proporcionar al máximo. Esto, a su vez, provoca salpicaduras del metal del electrodo, que estaba destinado a llenar la costura. Los soldadores dicen que la soldadura es "dura", salpica y la costura está mal formada. En función de las condiciones en las que se desarrolla el proceso de soldadura, es posible determinar qué requisitos debe cumplir la fuente de alimentación del arco de soldadura:
Los requisitos anteriores sólo se cumplen parcialmente en una serie de diseños de aficionados. Esto es especialmente cierto para garantizar la inclinación del gráfico U.es=f(lSt.) y requisitos relativos a la seguridad de las tensiones de salida. La situación no es mejor con los métodos de ajuste de la corriente de soldadura. En la gran mayoría de los diseños de aficionados, todo se reduce a realizar derivaciones adicionales en el devanado primario del transformador. Esta solución, aunque obvia desde el punto de vista de la simplicidad, conduce a una complicación del diseño de la parte más cara de la máquina de soldar: su transformador, y a un aumento de su coste. El diseño incluye interruptores con contactos móviles, que son uno de los elementos menos fiables. Y el nivel técnico de ejecución de dicho dispositivo es primitivo. Es cierto que existen diseños con elementos móviles (bobinas o derivaciones magnéticas). Pero tales diseños implican la necesidad de fabricar componentes mecánicos adicionales, lo que a muchos no les gustaría hacer y que aumentan significativamente la complejidad de la estructura en su conjunto. ¿Dónde está la solución al actual problema regulador? Una solución al problema de un transformador de soldadura ajustable monofásico es el uso del llamado transformador de tiristores, es decir. un transformador convencional con dos devanados (primario y secundario), equipado con un regulador de tiristores. Casi todos los circuitos de estas instalaciones de soldadura de aficionados tienen el inconveniente de que sus autores transfieren los circuitos de los reguladores de fase convencionales diseñados para controlar el calentamiento de hornos eléctricos o cambiar el brillo de las lámparas incandescentes. Con la construcción tradicional de la parte de potencia de los reguladores de fase de tiristores, cuando se intenta proporcionar corrientes bajas, las pausas entre pulsos se vuelven tan significativas que ninguna medida adicional puede estabilizar el arco. Pero la especificidad del circuito diseñado para trabajar con equipos de soldadura es que es necesario asegurar la continuidad del arco sin provocar la desionización de la brecha del arco y la extinción del arco en las pausas entre pulsos. Ante este problema, conviene recordar que en soldadura no es necesario ajustar la corriente de cero al máximo. Basta con ajustarlo en el rango de valores requerido. En equipos de soldadura industrial de este tipo se introducen circuitos especiales para alimentar el arco en pausas entre pulsos. La Figura 1 muestra el diagrama de conexión de un transformador de soldadura con un regulador de tiristores en el circuito de su devanado primario.
El devanado primario del transformador está conectado a través de un estrangulador con una inductancia bastante grande. Dos tiristores del regulador están conectados en paralelo al inductor. Con tiristores completamente cerrados, la corriente del transformador está limitada por un estrangulador que tiene una reactancia inductiva bastante grande. Los tiristores, cuando se abren, pasan por alto el inductor, lo que finalmente conduce a un aumento de la corriente de soldadura. En cualquier ángulo de apertura de los tiristores, la corriente del devanado primario en las pausas entre pulsos no disminuye a cero, lo que garantiza una combustión estable del arco con cualquier corriente de soldadura. Según un esquema similar, en los últimos años la industria producía en serie el transformador de soldadura TZR-500. El estrangulador Dr1 (Fig. 2) se puede enrollar en el hierro del transformador, de manera similar al núcleo de un transformador de soldadura.
El área de la sección transversal del núcleo del inductor de un transformador para una corriente de soldadura de 120... 160 A debe ser de aproximadamente 40x50 mm. El diámetro del cable se elige igual al diámetro del cable del devanado primario. El número de vueltas es 80-120. El espacio de aire es de aproximadamente 1,5 mm. Estas cifras son muy aproximadas y requieren alguna aclaración para un diseño específico. Los datos del transformador T1 se determinan basándose en datos iniciales como la tensión de alimentación de la red, la corriente máxima de soldadura y la tensión en el devanado secundario en vacío. Las ventajas del esquema que se indica a continuación son una regulación suave y la posibilidad de utilizar un transformador prefabricado con solo dos devanados sin grifos. La desventaja es la necesidad de instalar un acelerador bastante potente. Como circuito de control para un regulador de fase, se puede utilizar un circuito de casi cualquier regulador, asegurando la vinculación del ángulo de apertura de los tiristores a la transición a través de "0" de los pulsos de la red y el control de dos tiristores conectados espalda con espalda. . Puede ser un regulador con un transformador de impulsos en la salida y con tiristores optoacopladores. Una solución moderna e interesante podría ser implementar un circuito de control de tiristores basado en un microcontrolador con una unidad de visualización digital. Si complementa el circuito regulador de fase con circuitos de retroalimentación, será posible que el voltaje dependa de la corriente de soldadura. Autor: A. M. Semernev
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