В данном устройстве используется регулировка мощности нагрузки с помощью симистора, включенного в первичную обмотку силового трансформатора. Схема пригодна также для управления другими приборами переменного тока, например, нагревателями, лампами накаливания большой мощности, электродвигателями и т.п.
На рис.1 показана функциональная схема, состоящая из трансформатора Тr2 и симистора (триака) ТС1. а на рис.2 — изменение токов и напряжений. В первом периоде сетевого напряжения задается минимальное значение напряжения (рис.2. часть 1), во втором—максимальное (рис.2, часть 2). В ходе измерений вторичная обмотка нагружалась пампой накаливания мощностью около 100 Вт. "Поведение" кривых можно истолковать следующим образом:
- напряжение между электродами МТ1-МТ2 симистора (рис.2а) возрастает до тех пор, пока не происходит его открывание. Тогда напряжение между электродами падает практически до нуля и остается таковым до конца полупериода. В следующем полупериоде происходит то же самое;
- изменение тока между минимальным и максимальным значениями (рис.26) происходит равномерно (сопротивление Rs—эквивалентное сопротивление соединительных проводов). С возрастанием тока исчезает видимый скачок возле перехода напряжения через ноль;
- изменение напряжения в первичной обмотке трансформатора (рис.2в) имеет сложную форму, которая постепенно приближается к синусоидальной.
Схема подключения сварочного трансформатора приведена на рис.3. В схеме дополнительно имеются:
- фильтр сетевых помех;
- схема управления симистором.
В устройстве использован промышленный сварочный трансформатор (Тг2). Катушка первичной обмотки рассчитана на 220 В с номинальной индукцией около 1.5 Тл. Ток холостого хода при напряжении сети 230 В составляет около 3 А. Напряжение холостого хода на вторичной обмотке — 50 В. Низкое напряжение короткого замыкания компенсировано шунтирующей катушкой с большим количеством витков, чем у вторичной обмотки. Цель данного регулятора состоит в том, чтобы осуществлять плавную регулировку сварочного тока.
Фильтр сетевых помех состоит из катушек L1,L2 и конденсаторов С1, С2. Помимо фильтрации, его задача состоит в уменьшении импульсов тока, возникающих при включении дуги. Катушки примерно на 3...6 В снижают напряжение, подаваемое на трансформатор. Число витков катушек задано для индуктивности 2,4 мГ, со значением А=6200 нГ/виток2. Симистор можно заменить любым другим, выдерживающим полное напряжение сети и максимальный ток. Цель C3-R1 фильтрует радиочастотные помехи, создаваемые симистором.
Напряжение питания схемы управления симистором создается трансформатором Тr1 с диодным мостом Gr. Трапециевидная форма напряжения образуется резисторами R2. R3 и стабилитроном D1. Напряжение в каждом полупериоде падает до нуля. Это синхронизирует цель запуска си-
мистера. Параметры генератора на однопереходном транзисторе Т1 определяются номиналами Р, R4 и С4. Значения Р и R4 я определил опытным путем. Сопротивление 22+33 кОм создает минимальный сварочный ток, 33 кОм — максимальный, достижимый от сети. Значения Р=47 кОм. R4=4.7 кОм соответствуют хорошей работе трансформатора от 230 В. Тиристор ТС2 обеспечивает необходимый ток для открывания симистора. При отсутствии однопереходного транзистора его можно заменить аналогом на двух биполярных. включенных по схеме, приведенной на рис.4
Конструкция регулятора. Схема регулятора размещается на двух печатных платах из одностороннего стеклотекстолита. Плата большего размера содержит фильтр помех, симистор и блок питания схемы управления. На плате меньшего размера находится сама схема управления с тиристором. Чертеж первой платы показан на рис.5, а размещение деталей — на рис.6. В схеме управления используется потенциометр с пластмассовой осью. Выводы потенциометра находятся под сетевым потенциалом, поэтому такая ось обеспечивает требуемую изоляцию. Чертеж второй платы изображен на рис.7, размещение деталей показано на рис.8. Платы соединяются друг с другом тремя проводами. Такая конструкция практична со многих точек зрения:
- упрощает размещение плат в корпусе прибора;
- облегчает наладку схем
При изготовлении печатных плат следует учитывать наличие сетевого напряжения, поэтому необходимо выдерживать достаточные расстояние между дорожками. Кроме того.
ввиду больших токов соединительные контакты должны иметь соответствующую допустимую нагрузку. Места крепления катушек L1, L2 усилены трубчатыми заклепками 02,5 мм. В точках соединения N, L, N1, МТ2 установлены плоские контакты для больших токов (простого припаивания к фольге недостаточно, поскольку фольга может перегреться и отслоиться от платы). На дорожки платы силовой части дополнительно напаиваем луженый провод В предположении, что фольга проводников имеет ширину 7 мм и толщину 0,02.. .0,03 мм, получим сечение всего лишь около 0,2 мм2, а допустимая нагрузка по току через проводник составляет 20 А/мм2. Фольгированные стороны схемы покрываем лаком.
Катушки фильтра L1, L2 имеют размеры 046x28 мм. Они помещаются в горшкообразный сердечник с A=6200. Катушки содержат 19.75 витков эмалированного провода 01.5 мм. Витки на обмотках помещаются точно в два ряда. Ничто не мешает выполнить катушки фильтра и другой формы, важно лишь, чтобы провод с гарантией выдерживал максимальный ток 16 А. Радиатор симистора изготовлен из теплоотвода для мощного транзистора.
Наладка. Испытания схем производим с осторожностью, поскольку практически каждая их деталь находится под сетевым потенциалом В работе используем сетевой кабель, снабженный изолированными контактами. Изготовленные платы первоначально не соединяем друг с другом. Питание схем производим от сетевой розетки, снабженной отдельным выключателем В любом случае сетевое напряжение оставляем включенным лишь до тех пор, пока оно необходимо для измерений. Сначала измеряем питающее напряжение схемы управления. Оно должно соответствовать напряжению стабилизации стабилитрона D1. Это напряжение не критично (годятся значения в интервале 10...15В). При отключенном сетевом напряжении подсоединяем три провода схемы управления и подключаем сварочный трансформатор к контактам N1 и МТ2. При включении сетевого напряжения с помощью потенциометра Р можно изменять напряжение и ток. подаваемые на трансформатор Форму кривых, соответствующую рис2а, b и с, контролируем с помощью осциллографа.
|
