О компанииПрайсыКак нас найтиОбратная связь



ПОИСК
Статьи
Книги
Видео





654000, г. Новокузнецк, ул. Ярославская, 21, тел. (3843) 52-88-45, 52-87-14, 8-905-904-99-11

up
Главная » Статьи » Источники питания » Сварочные трансформаторы

Малогабаритный сварочный аппарат автолюбителя с зарядным устройством аккумулятора

Назначение

Малогабаритный универсальный сварочный аппарат постоянного тока с функцией заряда аккумуляторных батарей.

Требования к малогабаритным сварочным аппарата

Рассмотрим основные требования к малогабаритным сварочным аппаратам. Источник напряжения такого сварочного аппарата должен обладать хорошими динамическими характеристиками.
   Во-первых, рабочее напряжение на дуге должно быстро устанавливаться и изменяться в зависимости от длины дуги, обеспечивая ее устойчивое горение.
   Во-вторых, для постоянного тока достаточно напряжения зажигания З0 - 40 В, в то время как для переменного необходимо напряжение 40 - 60 В.
   В-третьих, время восстановления рабочего напряжения при коротком замыкании от 0 до 30 В не должно превышать 50 мс.
   В-четвертых, ток КЗ (короткого замыкания) не должен превышать рабочий более, чем на 25-100 %.





Вольтамперная характеристика
При ручной дуговой сварке внешняя характеристика источника тока должна быть падающей, т. е. напряжение должно уменьшаться с увеличением тока.

При крутой динамической характеристике источника питания динамические токи КЗ значительно меньше (они близки к статическим токам КЗ), и при удлинившейся дуге образуется стабильная рабочая точка. Вышеперечисленным требованиям в полной мере соответствует источник напряжения, выполненный по схеме генератора тока. Свойства такой конструкции в полной мере подходят и для зарядного устройства.


Характеристики и особенности

На базе рассмотренных выше требований разработан сварочный аппарат, схема которого представлена на рисунке.


Основные технические характеристики устройства:

Максимальный сварочный (зарядный) ток:
  • при двух ключах регулятора, А ...................................... 40 (30);
  • при трех ключах, А ....................................................... 60 (40);
Напряжение холостого хода, В .............................................. 36;
Минимальный ток заряда, А .............. . ................ . ............... 1;
Коэффициент полезного действия, не менее ......... , ...... . ....... 0,8.

С целью уменьшения нагрузки на диоды моста сетевого выпрямителя при включении сети применено устройство заряда конденсатора, описанное в книге «Сетевые блоки питания с высокочастотным преобразованием. Л.: Энергоатомиздат, 1991».

Отличительная особенность устройства состоит в том, что формирователь импульса запуска тиристора обеспечивает его срабатывание при минимальном напряжении на переходе «анод-катод», т. е. синхронно спереходом сетевого напряжения через нуль.

Необходимые расчеты

Величину резистора R4 рассчитывают из соотношения
 
R4 = Un/(0,8xImax-Iн') = 300/(0,8х24- 5) = 21,1 Ом;

где Imax- максимальный допустимый импульсный ток коллектора силового транзистора;
Iн' - приведенный к входному напряжению Uн ток нагhузки преобразователя.

Ток, потребляемый преобразователем, рассчитывают по формуле:

Iн' = Pн/Unn = Uн*Iн/Unn = 20х60/300х0,8 = 0,5 А,

где Рн - выходная мощность аппарата;
n = КПД;
Uн = 20 В (напряжение на дуге).

Мощность, выделяющаяся на резисторе R4, определяется выражением

РR4 = y*Ic*(R4*R4)

где Ic = Iн - ток разряда конденсатора С8;
у- коэффициент заполнения импульсов.

Принципиальная схема сварочного аппарата

Схема работает следующим образом. До запуска преобразователя напряжение на конденсаторе С13 отсутствует, тиристор закрыт и заряд конденсатора фильтра С6 происходит через ограничительный резистор R6.

Как только конденсатор С6 зарядится до напряжения запуска преобразователя, появится напряжение на С13, и первым же синхроимпульсом с VD6 через дифференциальную цепочку С9, R7 запустится одновибратор на транзисторах VT2, VТЗ. При этом на управляющий электрод VS1 поступит открывающее его напряжение с конденсатора С13 через элементы R19, VТЗ. Бросок тока зарядки конденсатора фильтра не превышает 15А.

Элементы L2, VD5, С8, R4 служат для ограничения броска тока через силовые транзисторы преобразователя в моменты зажигания дуги.

Преобразователь аппарата выполнен по полумостовой схеме с самовозбуждением и коммутирующим насыщающимся трансформатором.. Пропорционально-токовое управление способствует повышению КПД устройства за счёт повышения быстродействия коммутационных процессов.

Отличительная особенность заключается в том, что включение и выключение силовых высоковольтных транзисторов преобразователя осуществляется в режиме разомкнутых ключей K1, К2 (КЗ) регулятора, т. е. на холостом ходу во всем диапазоне нагрузок. А это значительно повышает надежность устройства за счёт исключения сквозных токов, повышает КПД и уменьшает импульсные помехи.

Регулировка тока нагрузки осуществляется длительностью импульсов с помощью схемы управления (СУ), выполненной на DD1, DD2. При этом силовые транзисторы регулятора используются в режиме насыщения с минимальными потерями мощности. На элементах DD1.1, R18, VD10, VD12 выполнен формирователь меандра, синхронного с частотой преобразования. Далее по фронту и по спаду сигнала с помощью дифференцирующих цепочек СЗ, R2, С4, R8 и DD2.2 формируются около 2 мкс, отрицательные импульсы.

За работу схемы широтно-импульсной модуляции (ШИМ) отвечает одновибратор, выполненный на элементах DD1.2, DD1.З, длительность импульсов которого зависит от состояния транзистора VТ1. Управляющее напряжение на базу этого транзистора поступает от преобразователя ток-напряжение (ПТН), выполненного на операционном усилителе DA1 и шунте R38 типа 75ШСМЗ-50-0,5 (падение напряжения75 мВ при токе нагрузки 50 А).

Минимальный ток зависит от чувствительности ПТН и настраивается с помощью резистора R36.

Максимальный ток ограничивают подбором резистора R13.

Устройство пригодно для зарядки любых аккумуляторов напряжением от 6 до 24 В, так как является генератором тока.


Эпюры напряжений в контрольных точках
Напряжения в контрольных точках показаны на рисунке. Работа ключей регулятора описана, например, в "А. Петров. Эффективный·импульсный стабилизатор напряжения. Радиолюбитель. N1, 1993, с. 29" и особенностей не имеет.

Для удобства пользования в устройстве предусмотрено два поддиапазона регулировки тока.


Особенности намотки вторичной обмотки


Катушка трансформатора Т1 выполнена бескаркасной. Обмотка 1отделена от остальных тремя слоями лакоткани. Обмотку II мотают в два провода, как показано на рисунке. Таким образом, получают четыре обмотки, после чего их «прозванивают» мультиметром и принадлежащие к одной полуобмотке соединяют параллельно. Отвод получают соединением конца одной полуобмотки с началом другой.

Расчет сечения проводов обмоток

Действующее (эффективное) значение тока вторичной обмотки со средней точкой

Iэ = IнN2 = 60/1,41 = 43 А.

Принимаем плотность тока J = 6 А/мм2• Тогда сечение провода S = Iэ/j = 43/6 = 7 мм2

С целью уменьшения эффекта вытеснения тока, а также получения гибкости разбиваем проводник на 16 проводов:

S = S/16-17/6 = 0,43 мм2,

откуда диаметр провода Д = 0,74 мм (принимаем Д = 0,8 мм).


Моточные данные трансформаторов

Трансформатор Т1 и диоды VD16-VD20 закреплены на общем  теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности около 1000 см2, служащем задней стенкой аппарата.

Транзисторы VТ4-VТ7 закреплены на отдельных ребристых радиаторах с площадью охлаждающей поверхности около 200 см2. Причём коллекторы и базы спаренных транзисторов объединены, а в их эмитrерах включены токавыравнивающие резисторы по 0,1 Ом типа С5-16МВ мощностью 2 Вт.

Ключи К1, К2 регулятора выполнены в виде отдельных модулей и могут наращиваться до трех. Транзистор VT11 снабжен радиатором с площадью охлаждающей поверхности около 150 см2. Транзистор VТ9 закрепляют на том же радиаторе через слюдяную прокладку или на небольшом отдельном радиаторе.

Применённые детали и возможные замены

В качестве конденсаторов C11, С12 применены конденсаторы типа К73-16-250В-3,3 мкФ. Конденсатор С6 типа К50-35-350 В-330 мкФ можно заменить двумя конденсаторами типа К50-27-350В-220 мкФ или импортными аналогами. Конденсатор С8 - типа К50-29-350В-22 мкФ,конденсатор С23- типа К50-29-63В-1000 мкФ. Остальные конденсаторы-типа К50-35 (импортные) и К73-17. Резистор R4-типа С5-35В мощностью 15 Вт.

Дроссели -типа Д1З и типа Д69 (Д59). При использовании аппарата с током нагрузки до 40 А дроссель L2 можно заменить на дроссель типа Д59. Микросхему DA1 типа К140УД7 можно заменить К140УД6. При правильной фазировке трансформаторов преобразователь запускается сразу и, как правило, в налаживании не нуждается.

Настройка регулятора тока

Регулятор тока следует настроить следующим образом:
  • установить переключатель SA2 в положение 1-10 А, движок резистора R36- в среднее положение, R16- в крайнее правое;
  • с помощью подстроечного резистора R36 установить ток короткого замыкания 1А по амперметру в качестве нагрузки.
При измерении сначала замкнуть выходные клеммы, затем к ним подключить амперметр. Для измерений клеммы разомкнуть. Переключение диапазонов измерений также следует производить при закороченных клеммах.

Встроенный прибор следует откалибровать с помощью подстроечного резистора R41. Затем перевести резистор R16 в крайнее левое по схеме положение. Подбором резистора R13 добиться тока короткого замыкания около 10 А.

При желании, в устройство можно ввести функцию автоматического переключении в режим пускового устройства двигателя автомобиля. Для этого достаточно сделать пороговое устройство, которое бы переключало аппарат при просадке напряжения в нагрузке (на аккумуляторе) ниже 10 В с тока заряда около 5 А в режим отдачи максимального тока и обратно.






Категория: Сварочные трансформаторы | Добавил: Виктор (23.10.2012)
Просмотров: 3722 | Рейтинг: 0.0/0

Кирея © 2011. Разработка сайтов в Новокузнецке. 8-913-40-30-50-1, 8-904-572-40-43, www.kireya.ru

Сварочные материалы: сварочные электроды, сварочные прутки, сварочные флюсы, маски сварочные. Гвозди строительные.
Сварочные материалы: сварочные электроды, сварочные прутки, сварочные флюсы, маски сварочные. Гвозди строительные.
Качество продукции гарантировано ведущими российскими производителями: ОАО «ЛЭЗ», ОАО «ММК-МЕТИЗ», ЗАО «Электродсервис»,
ОАО «Спецэлектрод», ЗАО «ЭСАБ-СВЕЛ», ОАО
«СЭЗ», ОАО «ЗСМК» UTP, Castolin, Sabaros, ESAB, Lincoln Electric, Capilla, Askaynak ...

Используются технологии uCoz654000, г. Новокузнецк, ул. Ярославская, 21, тел. (3843) 52-88-45, 52-87-14, 8-905-904-99-11

Яндекс.Метрика
города Новокузнецк, Кемерово Бесплатные объявления Казахстана - Freeads.kz