Сварочный аппарат (стр. 1 из 3)

Устройство управления

Сварочный аппарат является высоковольтным силовым устройством. Для удобства эксплуатации и безопасности ему необходим слаботочный узел управления.

Рис. 8. Устройство управления сварочным аппаратом.

Принципиальная схема узла управления сварочным аппаратом показана на рис. 8. Переменное напряжение, поступающее с обмотки II сетевого трансформатора, перезаряжает конденсатор С1 в каждый полупериод с постоянной времени, определяемой сопротивлением резисторов R1, R2. К выводам конденсатора С1 подключена последовательная цепь, состоящая из диодного моста VD5 и управляющих переходов тринисторов VS1 и VS2 с развязывающими диодами VD3, VD4. На транзисторах VT1, VT3 собрано пороговое устройство с регулируемым подстроечным резистором R6 порогом срабатывания.

Как только напряжение на конденсаторе С1 (положим, плюс на верхней по схеме обкладке), увеличиваясь, достигнет порогового уровня, устройство срабатывает и конденсатор разряжается через мост VD5 и управляющий переход тринистора VS2. На этом тринисторе в текущем полупериоде прямое напряжение, поэтому он открывается, пропуская ток к месту возникновения сварочной дуги. Диоды VD4 и VD2 в текущем полупериоде закрыты. В следующем полупериоде изменяется на обратную полярность напряжения на конденсаторе С1.

Поэтому после очередного срабатывания порогового устройства окажется закрытым диод VD3 и импульс разрядки конденсатора откроет тринистор VS1. Таким образом, сварочную дугу будут зажигать импульсы одинаковой полярности.

Как уже упомянуто, порог срабатывания можно регулировать резистором R6. При повышении порога увеличивается мощность импульса, открывающего тринисторы, что может потребоваться, когда аппарат эксплуатируют при пониженной окружающей температуре. Переменный резистор R2 позволяет изменять время зарядки конденсатора С1 от начала полупериода до момента срабатывания порогового устройства, т. е. регулировать крутизну падения характеристики аппарата. Резистор R3 ограничивает ток разрядки конденсатора С1 и определяет длительность импульсов, открывающих тринисторы VS1, VS2; конденсатор С2 способствует формированию фронта и спада импульсов. Диод VD6 защищает эмиттерный переход транзистора VT3 от перегрузки в момент спада импульса. Транзистор VT2 играет роль слаботочного стабилитрона.

Тумблер SA1 монтируют на панели управления аппаратом. Для контактной сварки этот тумблер целесообразно дублировать ножным переключателем. При массовой сварке тонколистовых деталей включать и выключать аппарат можно исполнительными контактами реле времени, подключаемыми параллельно тумблеру SA1. Если же изменения порога срабатывания не требуется, пороговое устройство VT1VT3 можно заменить последовательной цепью из резистора сопротивлением 51 Ом мощностью 0,5 Вт и динистора КН102Б, подключенной к точкам А и Б. Резистор служит ограничителем тока разрядки конденсатора С1.

В узле управления аппаратов конденсатор С1 - МБМ или любой бумажный на номинальное напряжение 160 В и более; конденсатор С2 - КМ-6. Переменный резистор R2 - ППБ-2 с характеристикой А; подстроечный R6 - СП5-16ВА. Тумблер SA1 -МТ-1. Диоды Д237А можно заменить любыми, которые выдерживают импульсы тока в 1А. Таким же критерием определен выбор диодного моста VD5. Вместо КД513А подойдет любой маломощный кремниевый с малым обратным током. Диоды VD1 и VD2 должны иметь предельно допустимый прямой ток не менее значения сварочного тока для выбранной конструкции. То же самое относится и к выбору тринисторов VS1 и VS2. Вместо КТ807Б подойдет любой n-p-n транзистор, выдерживающий импульсный ток коллектора не менее 1 А при напряжении коллектор-эмиттер не менее 40 В, а вместо КТ502В -любой, структуры p-n-p на ток коллектора не менее 0,35 А на то же коллекторное напряжение.

Общее устройство сварочного аппарата

На рис. 9 схематически показано устройство аппарата. Его основой служит рама 1, собранная из дюралюминиевых планок уголкового профиля или, в крайнем случае, из деревянных реек, усиленных дюралюминиевыми уголками. В нижней части рамы закреплен сетевой трансформатор 3 в обечайке от трансформатора ЛАТР. На правой стойке рамы крепят изоляционную колодку 2 с зажимами для подключения аппарата к сети, на левой стойке - коробку 4 с электронным узлом и органами управления - переменным резистором R2 и тумблером SA1.

Рис. 9. Внешний вид сварочного аппарата а) спереди, б) сверху.

Вторичные обмотки трансформатора переключают на самодельной прочной текстолитовой колодке 5. Сварочные "шланги" подключают либо к соединенным вместе гибким выводам диодов VD1 VD2 - один - и тринисторов VS1, VS2 -другой, -либо непосредственно к теплоотводам 8 (для так называемого максимального режима контактной сварки необходимо обеспечить минимальное падение напряжения на подводящих проводниках).

Мощные диоды 7 и тринисторы 6 (VD1, VS1 и VD2, VS2) располагают на двух изолированных теплоотводах 8 площадью не менее 100 см2 каждый. В мощном аппарате теплоотводы установлены на дополнительных поперечных рейках. Для защиты трансформатора от механических повреждений и прикосновения к токоведущим деталям предусмотрен общий цилиндрический кожух из листовой стали, прикрепляемый к несущей раме (на рисунке он не показан).

Налаживание аппарата сводится к установке амплитудного значения напряжения открывающего импульса, достаточного для открывания тринисторов, переменным резистором R6 (около 20...30 В). Для контроля амплитуды импульсов осциллограф подключают к точкам А и Б (рис. 8). При синхронизации осциллографа от сети можно провести проверку и корректировку пределов регулирования угла отсечки, имея в виду, что увеличение номиналов R1, R2, С1, а также увеличение амплитуды открывающих импульсов приводит к увеличению времени Тз. Оптимизируют режим сварки переменным резистором R2, ограничить угол отсечки можно подборкой резистора R1.

В заключение сообщим, что аппараты обеспечивают два режима контактной сварки - максимальный и регулируемый (соединение тонких листовых деталей). При максимальном режиме электронный узел исключают из работы. Сварочные "шланги" - это отрезки гибкого многопроволочного изолированного кабеля сечением 10...15 мм2, в зависимости от значения сварочного тока.

Технология электродуговой сварки хорошо освещена в литературе, следует лишь отметить, что в показанном на схеме рис. 8 подключении детали и электрода лучше сваривать тонкие изделия, а массивные - при обратной полярности подключения.

Ограничитель напряжения холостого хода

Многие сварочные трансформаторы на холостом ходу имеют напряжение на вторичной обмотке 40В и более. При сварке в особо опасных помещениях это напряжение является опасным для сварщика. Поэтому необходимо ограничить напряжение холостого хода при разорванной цепи сварочной дуги. Устройство ограничения должно обладать высоким быстродействием.

Общая информация

Электросварочная аппаратура принадлежит к оборудованию повышенной опасности, так как при ее эксплуатации не исключается прикосновение сварщика к рабочему электроду аппарата. В случае работы во влажных местах с электродами под напряжением 40-80 В даже во время холостого хода сварочного трансформатора это может привести к несчастному случаю. Были случаи поражения электрическим током сварщиков, попадавших под напряжение холостого хода сварочного оборудования.

Постоянный ток по своему поражающему действию примерно в 3-5 раз безопаснее, чем переменный ток частотой от 15 до 400 Гц. Поэтому при ручной дуговой сварке покрытыми электродами на постоянном токе применение ограничителей напряжения холостого хода не обязательно. Если сварку на постоянном токе выполняют в условиях повышенной опасности поражения электрическим током, электросварщиков кроме спецодежды должны обеспечивать диэлектрическими перчатками, галошами или ковриками, а при вероятности соприкосновения с металлом свариваемой конструкции - наколенниками и наплечниками.

Повышенная опасность поражения электрическим током характерна в таких случаях.

помещение или рабочее место ограничивает свободу движений, из-за чего рабочий должен выполнять сварку в неудобном положении (на коленях, сидя, лежа и т. д.);

мокрое, влажное (относительная влажность 75% при температуре 20 °С) или нагретое помещение (температура воздуха выше 30 °С), где влажность или конденсат влаги существенно снижают сопротивление кожи и тела человека, изолирующие свойства вспомогательных средств и средств индивидуальной защиты.

Замкнутыми пространствами (помещениями) считают пространства, ограниченные поверхностями, имеющие люки (лазы), с размерами, препятствующими свободному и быстрому проходу через них работающих и затрудняющими естественный воздухообмен; труднодоступными следует считать такие пространства (помещения), в которых ввиду малых размеров затруднено выполнение работ, а естественный воздухообмен недостаточен.

В соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.8-75 "Устройства электросварочные и для плазменной обработки. Требования безопасности" оборудование для ручной дуговой сварки с источником переменного тока необходимо обеспечивать ограничителями напряжения холостого хода.

Также, ввиду роста количества травм, случившихся при использовании сварочных трансформаторов, Госнадзорохрантруда письмом от 16.12.97 г. № 08-6/5063 запретил с 1 марта 1998 г. эксплуатацию оборудования для ручной дуговой сварки с источником переменного тока без ограничителей напряжения холостого хода. Устройство снижения напряжения холостого хода должно обеспечить на выходных клеммах источника питания напряжение не выше 12 В в течение не более 1 с после прекращения сварки или увеличения сопротивления внешней сварочной цепи более 2000м.