Простой универсальный сварочник для сварки в среде аргона

Jaxon · 06.09.2017 13:37:38

Несколько лет назад появилась идея создать универсальный сварочный аппарат для сварки в среде аргона.
Требования такие :
1) Простота\ремонтопригодность
2) максимально использовать залежи устаревших элементов, снятых с другого оборудования
3) Минимум регулировок на самом аппарате- упростить использование для рядового сварщика
4) Обеспечивать сварку на постоянном и переменном токе(алюминия)
5) Использование 50Гц схемотехники и элементной базы ,исходя из п1 и п2
6) Временные задержки для подачи газа\зажигания дуги
8) Обеспечить устойчивое горение дуги на всех режимах. Особенно при сварке алюминия.
9) Питание устройства- 380В.

После нескольких этапов модернизации схема получилась даже проще, чем планировалось изначально.
Серьезную помощь оказало моделирование в MC9. Временные диаграммы работы весьма точно совпадают с реально измеренными. Сделано всего 2 аппарата: один у меня, вторым человек зарабатывает на жизнь, варит поддоны картеров, диски и проч. За несколько лет серьезных и хронических неисправностей не было.

Аппарат состоит из 2х частей- самого сварочного трансформатора и блока со всей остальной электроникой. В первом варианте силовые диоды, дроссель и тиристор были размещены в корпусе трансформатора. Трансформатор применен сериии ТДМ (ТДМ-317) . На вторичном рынке он стоит совсем не дорого. А сварочные характеристи у него неплохие- разнесенные обмотки дают крутопадающую характеристику, что позволяет качественно варить даже на переменном токе.
Собственно, регулятор тока этого трансформатора и есть единственный орган регулировки аппарата.
Для поджига дуги необходим осциллятор, в качестве основы взята схема устройства 13РП, описание легко ищется в интернете. При горении дуги на переменном токе весьма желателен т.н. стабилизатор горения. Не вдаваясь в подробности, была идея использовать осциллятор. Есть еще один ньюанс, который в простых аппаратах обходят стороной- это появление постоянной компоненты тока в переменном токе при сварке алюминия. Это приводит к плохому качеству шва и насыщению трансформатора
В самом простом случае ток ограничивают резистором, последовательно со сварочной цепью. Однако терять мощность на нагрев атмосферы не рационально. Встречаются упоминания о схемах подавления, но самих схем я не нашел,- поэтому создал сам.

Краткое описание силовой части.
1) VS1-VS2 тиристоры, включающие силовой трансформатор. Можно поставить оптосимистор либо пускатель. У кого что есть.
2) VD1-VD5 "сварочные" диоды по 160А.VS5- аналогичный "сварочный" тиристор.
3) DR2 - большой дроссель с 50Гц сварки smile
4) R10, VD6,C7 - служат для форсированного поджига дуги при сварке на постоянном токе
5) R8,R9,VD1,VS5 - силовые элементы компенсации постоянной компоненты тока. R8 - 150А шунт.
6) TR1 - трансформатор питания для осциллятора(220В) и остальной электроники (12В).
7) Обвязка VS3\VS4 - осциллятор\стабилизатор. Более подробно о нем - в описании на 13РП
С3,С5 должны иметь низкий ESR и допускать работу при больших импульсных токах.
8) KV1\KV3 - автомобильные реле , KV2 - газовый клапан.
9) START - кнопка на горелке
Силовые клеммы установлены на лицевой панели, и изменение режима работы производится переключением кабелей.
В правой части схемы изображены оба варианта подключения, для переменного и постоянного тока.

Краткое описание схемы управления
Схема состоит из формирователя импульсов управления осциллятора\стабилизатора, схемы подавления постоянной составляющей и схемы задержек.
1) Схема задержек работает в такой последовательности : нажали кнопку- пошел газ- подалось питание на силовой трансформатор.
Отпустили кнопку - сняли питание - перекрыли газ. Временные интервалы можно регулировать подбром соотв. резисторов. Не вижу смысла выносить эти регулировки на панель.
2) Схема компенсации постоянной компоненты состоит из датчика тока (в силовом модуле), интегратора,масштабного усилителя, и управляемого формирователя импульсов открытия тиристора. Если хорошо посмотреть- последний представляет собой классический регулятор
на динисторе, только вместо резистора используется транзистор, как управляемый источник тока. Изящным такое решение не назовешь, однако оно надежно работает.
3) Формирователь импульсов управления собран на VT1-VT9 и тиристоре VD21. Работает он так . В начальном состоянии дуга не горит- на выходе сварочного тр-тора напряжение ок 90В ампл. Переодически открывается стабилитрон VD12, и схема формирует импульс PULSE2, сдвинутый
от начала периода примерно на 60град.- оптимально для поджига дуги. После поджига, напряжение падает менее чем до 10 вольт, нижний формирователь перестает работать, тем самым включает верхний формирователь стабилизирующих импульсов (PULSE1), который формирует импульсы в самом начале каждого полупериода. Эти импульсы суммируются по ИЛИ на входе тиристора VD21, схема на котором формирует гальванически развязанные импульсы управления тиристорами осциллятора\стабилизатора. Импульсный трансформатор намотан на кольце 20-30мм, по 20 витков провода в каждой обмотке. L1\L2 можно заменить резисторами по 2к.

Пока все.

sila.pdf
control.pdf

Отредактировано Jaxon (06.09.2017 13:45:09)