Устройство ограничения напряжения холостого хода сварочного трансформатора; схемопедия

Устройство сварочного трансформатора принцип действия, работы

Главная страница » Сварочное оборудование » Сварочный трансформатор: устройство и принцип действия

Для выполнения сварочных работ вы выбрали самый простой, из ныне существующих (по сравнению с выпрямителем или инвертором), источник сварочного тока. И правильно поступили!

Ведь, не так давно сварщики пользовались только аналогичным оборудованием, и всё у них получалось. А мы чем хуже? Чтобы использовать все возможности этого гаджета, необходимо знать его устройство и принцип действия.

В помощь вам, мы расскажем про устройство сварочного трансформатора, принцип его действия и некоторые технологические секреты.

  • Устройство сварочного трансформатора
  • Принцип действия
    • Полезное видео
    • Магнитопровод
    • Ограничитель холостого хода

Устройство сварочного трансформатора

Рассмотрим подробнее сварочный трансформатор: устройство и принцип действия. Регулировка тока в сварочном трансформаторе (далее – СТ) осуществляется по двум основным схемам:

  1. В первом случае, применяется трансформатор с нормальным рассеянием магнитного поля, которое осуществляется совмещённым или отдельным дросселем. Непосредственно сама регулировка сварочного тока производится изменением воздушного зазора в магнитопроводе дросселя;
  2. Во втором случае, регулировка гаджета осуществляется за счет управления рассеянием магнитного поля. Этот процесс может осуществляться следующими методами:
  • изменением размеров воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками;
  • согласованным изменением числа витков первичной и вторичной обмоток;
  • применением подмагничиваемого шунта. Он изменяет магнитную проницаемость между стержнями магнитопровода, чем и осуществляется регулировка сварочного тока.

Конструкция и органы управления однопостовым сварочным трансформатором с подвижными обмотками (т. е. работающим по первой схеме) приведены на рисунке.

Органы управления сварочным трансформатором. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.

Магнитопровод с катушками и механизмами помещается в защитный кожух, который имеет жалюзи для охлаждения. Регулировка величины сварочного тока в таком СТ осуществляется с помощью подвижной обмотки, которая перемещается посредством ходовой гайки и вертикального винта с ленточной резьбой. В движение последний приводится при помощи рукоятки.

Сварочные провода подключаются к специальным зажимам. СТ представляет собой массивную конструкцию (очень тяжёлый сердечник). Поэтому, для погрузо-разгрузочных работ, он оснащён рым-болтом, а для перемещения по рабочему объекту – транспортной тележкой и ручкой.

Принцип действия

Чтобы понять принцип работы СТ, давайте, хотя бы в самых общих чертах, рассмотрим физические процессы, происходящие в однофазном двухобмоточном трансформаторе. Для иллюстрации этих процессов воспользуемся рисунком.

Физические процессы в трансформаторе. Ист. http://moiinstrumenty.ru/svarochnyj/svarochnyi-transformator-svoimi-rukami.html.

Электромагнитная схема такого трансформатора состоит из двух обмоток (первичная и вторичная), размещенных на замкнутом магнитопроводе. Последний выполнен из ферромагнитного материала, что позволяет усилить электромагнитную связь между этими обмотками. Происходит это за счёт уменьшения магнитного сопротивления контура (замкнутой цепи), по которому проходит магнитный поток трансформатора (Ф).

Первичную обмотку подключают к источнику переменного тока, вторичную – к нагрузке. При подключении к источнику электропитания, в первичной обмотке появляется переменный ток i1. Этот электрический ток создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные электродвижущие силы (далее – ЭДС): е1 и е2.

Эти ЭДС, согласно закону Максвелла, пропорциональны числам витков N1 и N2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt. Если пренебречь падением напряжения в обмотках трансформатора (они обычно не превышают 3…5 % от номинальных значений U1 и U2), то можно считать: e1≈U1 и e2≈U2. Тогда, путём несложных математических преобразований, можно получить связь между напряжениями и количеством витков обмоток: U1/U2 = N1/N2.

Таким образом, подбирая числа витков обмоток (при заданном напряжении U1) можно получить желаемое напряжение U2:

  • при необходимости повысить вторичное напряжение – число витков N2 берут больше числа N1. Такой трансформатор называют повышающим;
  • при необходимости уменьшить напряжение U2 – число витков N2 берут меньшим N1. Такой трансформатор называют понижающим.

Теперь мы можем, непосредственно, рассмотреть принцип действия СТ. Как сказано выше, он заключается в преобразовании входного напряжения (220В или 380В) в более низкое, которое в режиме холостого хода равно примерно 60В. Когда мы рассматриваем сварочный трансформатор, принцип работы будет очевиден после знакомства с компоновкой и функциональной схемой СТ.

Компоновка узлов СТ (в качестве примера предлагается агрегат серии «ТДМ») представлена на рисунке.

Устройство сварочного трансформатора. Ист. http://stroysvarka.ru/kak-ustroen-svarochnyj-transformator-dlya-poluavtomata/.

Пояснения к схематическому изображению сварочного трансформатора:

  • 1 – первичная обмотка трансформатора. Выполнена из изолированного провода;
  • 2 – вторичная обмотка не изолирована («голая» проволока) для улучшения теплопередачи. Кроме того, для улучшения охлаждения имеются воздушные каналы;
  • 3 – подвижная часть магнитопровода;
  • 4 – система подвеса трансформатора внутри корпуса агрегата;
  • 5 – механизм управления воздушным зазором;
  • 6 – ходовой винт. Основной элемент управления воздушным зазором;
  • 7 – рукоятка привода ходового винта.

Функциональная схема такого СТ представлена на рисунке.

Функциональная схема сварочного трансформатора с зазором магнитопровода. Ист. http://www.studfiles.ru/preview/3997689/.

Трансформатор состоит из:

  1. магнитопровода с зазором б;
  2. первичной обмотки I;
  3. вторичной обмотки II;
  4. обмотки реактивной катушки IIк.

Регулировка величины сварочного тока осуществляется изменением величины зазора в магнитопроводе. Размер зазора влияет на изменение магнитного сопротивления контура и, соответственно, величину магнитного потока, который и создаёт в обмотках электрический ток:

  • при необходимости уменьшить величину сварочного тока – величину зазора увеличивают;
  • при необходимости увеличить величину сварочного тока – величину зазора уменьшают.

Полезное видео

Посмотрите небольшой обучающий ролик об устройстве и принципе действия трансформатора:

Магнитопровод

Магнитопровод сварочного трансформатора представляет собой пакет пластин из трансформаторной стали. Вызвано это тем, что под воздействием магнитного потока в нём наводятся вихревые замкнутые электрические токи (в честь французского физика, их открывшего, названы: токи Фуко). В соответствии с правилом Ленца, магнитное поле этих токов стремиться уменьшить индукцию поля его создавшего, т. е. полезного. В результате:

  1. уменьшается КПД СТ;
  2. токи Фуко нагревают материал сердечника.

Для уменьшения этого влияния принимаются меры по уменьшению этих токов. Поэтому, как было сказано выше, магнитопровод и представляет собой пакет пластин. Поверхности пластины имеют хорошую электроизоляцию (они имеют оксидное изоляционное покрытие) и, кроме этого, часто дополнительно покрываются электроизолирующим лаком. Благодаря этому, они не представляют собой сплошной проводник, что существенно уменьшает величину токов Фуко.

Пластины между собой стягиваются шпильками в плотный пакет. Если этого не сделать (или стянуть неплотно), то они вибрируют с частотой колебаний тока в источнике питания: 50 Гц. В результате, СТ «гудит» с такой частотой.

Ограничитель холостого хода

Ограничитель напряжения холостого хода СТ применяется, в соответствии со своим наименованием, для автоматического ограничения этого параметра. Он уменьшает индуцированную при размыкании вторичной обмотки ЭДС до безопасного значения не позже, чем через одну секунду после разрыва сварочной цепи. На картинке изображена популярная модель ограничителя напряжения холостого хода однофазных сварочных трансформаторов «ОНТ-1».

Читайте также:  Предпусковой подогреватель двигателя Вебасто (Webasto) что это такое, его принцип работы и официальн

Ограничитель напряжения холостого хода СТ «ОНТ-1». Ист. http://kiev.kv.besplatka.ua/obyavlenie/ont-1-ogranichitel-napryazheniya-holostogo-hoda-f1bc31.

Принцип действия ограничителя следующий. Мы уже знаем, что в случае разрыва сварочной цепи, резко изменяется величина магнитного потока в магнитопроводе. Это, в свою очередь, приводит к резком скачку ЭДС самоиндукции. Резкий рост величины электрического напряжения может стать причиной аварии СТ или поражения током сварщика. Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора уменьшает эту ЭДС до безопасного значения – не более 12 В.

Смотрите больше информации про сварочные трансформаторы здесь.

Виды и устройство сварочных трансформаторов

Сварочный трансформатор представляет собой оборудование, применяемое для дуговой ручной и прочих видов сварки. В зависимости от модели, технических характеристик существуют бытовые и промышленные разновидности. Сварочный выпрямитель или трансформатор преобразует электричество сети до требуемого значения. В состав аппарата входит несколько основных узлов. Их совместное действие образует электрическую дугу. Она плавит металл, соединяя детали сварным швом.

  • 1 Конструкция
  • 2 Принцип работы
  • 3 Составные элементы
  • 4 Дополнительные узлы
  • 5 Разновидности
  • 6 Типы конструкции
  • 7 Холостой ход
  • 8 На что обращать внимание при выборе?
  • 9 Возможные неисправности

Конструкция

Устройство сварочного трансформатора достаточно простое. У многих мастеров получается собрать аппарат самостоятельно. Трансформатор с простейшей конструкцией для сварочного аппарата работает при подключении к однофазной сети. Он имеет три основных элемента:

  • магнитопривод (сердечник);
  • первичную стационарную обмотку;
  • вторичную движущуюся обмотку.

Магнитоприводом выступает элемент из ферромагнитной стали с замкнутым контуром. Первичная обмотка подключается к сети, а вторичная – на массу и держатель электрода. Сопротивление контура понижается, их электромагнитная связь повышается.

Более совершенные конструкции имеют в своем составе дроссель и прочие дополнительные элементы.

Принцип работы

Принцип работы сварочного трансформатора заключается в постепенном понижении напряжения до уровня 60-80В и одновременном повышении силы тока до 40-500 А. Прибор при эксплуатации чаще всего поддерживает переменный ток. Однако есть и другие разновидности, выдающие постоянный электрический поток. Их называют выпрямителями.

Работа оборудования происходит по единому принципу. При подключении напряжения по первичному контуру проходит переменный ток. Он создает магнитный поток. В обеих обмотках индуцируется электродвижущая сила. Ее можно соотнести с количеством витков обмотки.

Например, первая обмотка имеет 100 витков, а вторая – 5. Коэффициент трансформации в этом случае равен 100:5 = 20. Если это оборудование подключить к бытовой сети, на выходе получится напряжение 220:20 = 11В.

Чтобы поменять нагрузку, сварщики меняют зазор магнитопривода. При его увеличении сила тока уменьшается. И, наоборот. Чтобы подобрать необходимое значение напряжения для сварки, определяется требуемое количество витков вторичной обмотки.

Составные элементы

Устройство сварочного трансформатора позволяет понизить напряжение и увеличить силу тока для проведения процесса плавления металла. Определение этих показателей производится при создании и настройке аппарата. Для осуществления оборудованием установленных функций, сварочные трансформаторы включают в себя определенный набор комплектующих. Помимо магнитопривода и двух обмоток в состав конструкции входят:

  • винт вертикальный с лентовидным типом резьбы;
  • рукоятка для его вращения;
  • ходовая гайка винта;
  • система подвеса (защищает от повреждений);
  • зажимы для крепления и вывода проводов;
  • корпус с вентиляционной решеткой.

В некоторых сварочных трансформаторах с переменным значением тока могут применяться дополнительные элементы, облегчающие работу мастера.

Дополнительные узлы

Сварочные трехфазные и однофазные трансформаторы и выпрямители могут иметь несколько дополнительных узлов. Они позволяют усовершенствовать работу прибора. Такими узлами могут быть:

  • конденсаторы;
  • дополнительные вторичные обмотки;
  • импульсные стабилизаторы;
  • тиристорные фазорегуляторы.

Агрегат бывает с подвижным шунтом. Расстояние между обмотками меняется не за счет движения вторичной обмотки, а при помощи дополнительной детали. Шунт будет менять расстояние зазора. Также наличие особой секционной обмотки, устроенной по другому принципу, способствует регулировке напряжения.

Промышленный или бытовой сварочный трансформатор иногда нуждается в дополнительном сопротивлении. Мастеру предоставляется возможность продолжить регулировку. Дополнительные возможности появляются без процесса разведения обмоток. Мастер при помощи такого прибора сможет сварить очень тонкие или толстые листы металла.

Сопротивление может быть выполнено в виде отдельного корпуса. В нем установлен набор контакторов. Эти элементы задают требуемое значение сопротивления.

Разновидности

Устройство и принцип действия промышленного или бытового сварочного трансформатора определяют его технические характеристики. Существуют разные принципы классификации аппаратуры. По назначению выделяют однопостные и многопостные устройства. В первом случае прибор предназначен для бытового применения. Он установлен в инверторах мощностью 3-10 кВт. Бытовая сеть не рассчитана на применение аппарата мощностью более 10 кВт.

Многопостные приборы имеют сложную конструкцию. Их применяют в профессиональных, промышленных аппаратах с мощностью от 10 кВт и выше. Такой прибор может обслуживать одновременно несколько рабочих мест.

По фазному признаку различают трехфазный и однофазный сварочный трансформатор. Бывают приборы, способные переключаться на разное напряжение сети. Для бытового применения подходят однофазные агрегаты (220 В), а для промышленного требуется трехфазное оборудование (380 В). Этот признак определяет нагрузку на выходе. Трехфазным прибором можно сварить толстые детали. Однофазным моделям это не под силу.

Типы конструкции

Классификация сварочных трансформаторов происходит также по принципу устройства конструкции. Выделяют три основные группы:

  1. Аппаратура с номинальным магнитным рассеиванием. Она имеет дроссель для регулировки выходного напряжения.
  2. Оборудование с увеличенным показателем магнитного рассеивания. Имеет сложную конструкцию. Она включает в себя несколько подвижных обмоток, импульсный стабилизатор и конденсатор. Также могут присутствовать другие компоненты.
  3. Тиристорные типы сварочных трансформаторов. Они имеют соответствующее устройство фазорегулятора. Приборы тиристорного типа характеризуются относительно малым весом.

Представленную классификацию имеют аппараты переменного тока. Существуют модели постоянного тока. Они имеют большие габариты, более сложное устройство. В их составе есть выпрямитель.

Такие модели стабильнее, удобнее в работе. Назначение сварочного трансформатора, который функционирует при постоянном токе, в этом случае определяется как промышленное. Оборудование позволяет мастеру работать с цветными металлами и нержавейкой. Стоимость подобных приборов достаточно высокая. Поэтому сварочные трансформаторы этого типа применяются исключительно в профессиональных целях. Для бытовых нужд вполне подходят устройства переменного тока.

Холостой ход

Сварочные трансформаторы функционируют в режиме нагрузки и на холостом ходу. В процессе создания шва, между электродом и заготовкой замыкается вторичная обмотка. Электричество плавит металл, соединяя две части детали в единую конструкцию. Когда шов создан, вторичная цепь размыкается. Сварка окончена, агрегат переходит в режим холостого хода.

Читайте также:  Тюнинг Нивы 2121 своими руками (фото видео) - Самостоятельный ремонт авто - СТО АВТО

Электродвижущие силы (ЭДС) сначала образуются из-за созданного магнитного поля. Далее они поддерживаются путем рассеивания. Они ответвляются от главного потока в магнитоприводе.

ЭДС замыкаются между витками катушки в воздушном пространстве. Они и образуют показатели холостого напряжения. Он считается безопасным для жизни мастера. Холостой ход ограничивается показателем 48 В. В некоторых моделях это значение увеличено до 70 В. Если показатели холостого хода превышают установленное значение, необходимо применять автоматическое ограничение. Оно срабатывает сразу после прекращения сварки. Также корпус агрегата должен иметь заземление. Это способствует увеличению безопасности работы мастера.

На что обращать внимание при выборе?

Выбирая сварочные трансформаторы, следует обратить внимание на главные технические характеристики. К ним относят следующее:

  • Напряжение сети. Показатель должен соответствовать указанному производителем значению (220 или 380 В).
  • Диапазон регулирования. Чем шире пределы, тем больше возможностей предоставляется сварщику. Можно выбрать электроды разного диаметра. Бытовые разновидности характеризуются диапазоном регулирования от 50 до 200 А.
  • Номинальный ток. Профессиональные устройства выдают около 1000 А, а бытовые – до 100 А.
  • Рабочее напряжение. На выходе из устройства для дуговой сварки должно определяться номинальное значение 30-70В.
  • Продолжительность сварки. Показатель определяет, сколько агрегат сможет работать непрерывно. Бытовые модели выполняют непрерывную сварку около 15-20 мин., а профессиональные – несколько часов.
  • Напряжение на холостом ходу. Показатель не должен превышать границы 70 В.
  • Потребляемая мощность. Чем выше этот показатель, тем эффективнее работает оборудование. Однако надо учитывать возможности бытовой сети. Слишком большая нагрузка может быть недопустимой.

При выборе необходимо учитывать, для каких целей приобретается оборудование. В этом случае получится купить агрегат с оптимальными показателями по приемлемой цене.

Возможные неисправности

Сварочные трансформаторы могут выходить из строя по нескольким причинам. В большинстве случаев ремонт можно произвести самостоятельно. Для этого необходимо определить причину поломки.

Чаще всего аппарат для сварки выходит из строя при замыкании в цепи. Оно происходит между элементами конструкции. Замыкание вызывает отключение аппарата. Чтобы возобновить работу агрегата, необходимо его разобрать. Неисправный элемент потребуется заменить. Чаще всего причиной такой поломки становится клеммная колодка или проходящая рядом с ней обмотка.

Второй причиной выхода аппарата из строя является перегрев. Он происходит, если устанавливается значение напряжения больше, чем рекомендовано производителем. Если подобная проблема появляется часто, перемотку потребуется частично или полностью заменить. Для этого приобретается провод с таким же диаметром сечения.

Если в процессе работы появился сильный шум, гудение, потребуется разобрать корпус. Причиной является ослабление зажима гайки или болта. Все соединения потребуется подтянуть.

После проведения ремонта работу оборудования тестируют. Если все в порядке, можно приступать к сварке снова. Конструкция агрегата отличается простотой и надежностью. Поэтому поломки и сбои в его работе появляются редко.

Оборудование для сварки широко применяется как любителями, так и профессионалами. При помощи такого устройства можно соединять тонкие и толстые заготовки, листы из различных материалов посредством электрической дуги. В зависимости от назначения и условий применения аппаратуры, следует приобретать прибор с требуемыми техническими характеристиками.

Тиристорный ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора типа КЗУСТ

Владимир Копырин
Андрей Ткачук

Введение

Дуговая сварка на переменном токе штучными электродами получила широкое применение на предприятиях промышленности, энергетики, транспорта, жилищно-коммунального хозяйства. При этом многие сварочные работы производятся в условиях повышенной опасности. Для обеспечения безопасного выполнения сварочных работ согласно ГОСТ [1, 2] требуется обязательное использование ограничителя напряжения холостого хода сварочного трансформатора (ОНХХСТ). Его отсутствие приводит к поражению электрическим током сварщика и окружающего персонала, а в ряде случаев и к смертельным исходам.

Ограничители напряжения холостого хода производятся рядом предприятий, но большинство из них имеет серьезный недостаток. Он обусловлен низкой чувствительностью при диагностировании сварочной цепи, когда производится сварка загрязненных или покрытых ржавчиной поверхностей. Этот недостаток проявляется в том, что в начале сварки дуга трудно зажигается, а во время сварочных работ не обеспечивается ее устойчивое горение, что приводит к прерыванию дуги. В связи с этим, как показало обследование многих предприятий и организаций, устройства ОНХХСТ не используются сварщиками.

Таким образом, перед авторами доклада встала задача создания ограничителя напряжения холостого хода, лишенного указанного выше недостатка. В рамках реализации целевой комплексной программы энергосбережения филиала УАЗ ОАО «СУАЛ» специалистами НПП «Энергия и экология» был разработан опытный образец ограничителя напряжения холостого хода сварочного трансформатора типа КЗУСТ (комбинированное защитное устройство сварочного трансформатора), который затем успешно прошел испытания [3-8]. Устройств типа КЗУСТ-1 первого поколения было внедрено более 25 штук в трех цехах: электролизном, глиноземном и кальцинации. При этом устройства типа КЗУСТ-1 позволяли экономить электроэнергию. В результате накопленного опыта эксплуатации устройство было усовершенствовано во второй модели КЗУСТ-2 [9-11], которая была использована не только на УАЗ-СУАЛ, но и на других предприятиях и в организациях, в том числе в ООО «СУАЛ-Кремний-Урал» и ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод».

В настоящее время НПП «Энергия и экология» передало разработку КЗУСТ в ЗАО «Автоматизированные системы и комплексы». Здесь при научно-техническом руководстве НПП «Энергия и экология» освоен выпуск третьего поколения КЗУСТ-3 [12-13]. Внешний вид КЗУСТ-3 представлен на рис. 1. Первая партия из 25 устройств внедрена на ООО «СУАЛ-Кремний-Урал», ООО «Галлий» и на других предприятиях. Учитывая значительную потребляемую полную мощность сварочного трансформатора (до 50 кВА) и их широкое применение в КЗУСТ-3 сохранена функция энергосбережения. Анализ показал, что большую часть времени сварочный трансформатор находится в режиме холостого хода. Большинство сварочных трансформаторов имеют специальную магнитную систему, для намагничивания которой требуется сравнительно большой реактивный ток. Поэтому потребление реактивной мощности сварочным трансформатором из сети в режиме холостого хода значительно. Для максимального энергосбережения при выполнении сварочных работ целесообразно исключать режим холостого хода. В НПП «Энергия и экология» были проведены исследования экономии активной и реактивной электроэнергии при использовании КЗУСТ на сварочном трансформаторе типа ТДМ-501. Трансформаторы такого типа наиболее широко распространены в промышленности. Результаты измерений приведены в таблице 1.

Описание устройства

Способ ограничения напряжения холостого хода сварочного трансформатора (СТ) заключается в следующем [6-11]. При подключении первичной цепи сварочного трансформатора к питающей сети измеряются: напряжение сети, напряжение и ток сварочной цепи и температура тирис-торного ключа, установленного в цепи первичной обмотки сварочного трансформатора. На основании информации о напряжении и токе сварочной цепи (СЦ) контролируется сопротивление последней, которое изменяется от бесконечности (когда сварочная цепь разомкнута) до сопротивления, соответствующего режиму сварки. При изменении сопротивления СЦ от бесконечности до 200 Ом в последней формируются с частотой сети специальные импульсы определенной формы, обеспечивающей высокую чувствительность диагностирования режима. Причем контроль этого диапазона разделяется на две зоны: от ∞ до 500 Ом и от 500 до 200 Ом. Вторая зона соответствует прикосновению человека к сварочной цепи, например, при замене электрода.

Читайте также:  Нержавеющая сталь и порошковая краска особенности материалов, технология окраски

При снижении сопротивления сварочной цепи меньше 200 Ом, что соответствует касанию электрода свариваемой детали, формируется сигнал на срабатывание тиристорного ключа и в сварочную цепь подается полное напряжение. И, наоборот, при прекращении сварки, через время, не превышающее 1 с, происходит ограничение напряжения холостого хода сварочного трансформатора и формирование специальных импульсов, действующее значение которых меньше 12 В.

Схема устройства типа КЗУСТ приведена на рис. 2.

Одной из особенностей ограничителей напряжения холостого хода типа КЗУСТ является его универсальность. Она проявляется в первую очередь в возможности его использования для различных типов сварочных трансформаторов с номинальным сварочным током от 50 до 630 А и номинальным напряжением питания от 220 до 380 В. Следует отметить, что КЗУСТ обладает свойством самонастройки, то есть при переходе с одного типа трансформатора на другой не требуется выполнять каких-либо переключений и установок параметров. Поэтому КЗУСТ обеспечивает нормальный режим сварки при сварочном токе до 630 А и изменении напряжения сети от 200 до 400 В. Для сети 500 В применяется специальная серия КЗУСТ.

Схема работает следующим образом. После подключения силовых клемм сварочного трансформатора и КЗУСТ к сети на них подается напряжение 220, 380 или 500 В в зависимости от номинального напряжения первичной обмотки сварочного трансформатора. Одновременно сетевое напряжение подается на ДНС (рис. 2), использование которого позволяет судить о наличии питания КЗУСТ и трансформатора.

В первом режиме, когда Rсц в диапазоне ∞–500 Ом, тиристорный ключ заперт, а БФИ генерирует через сварочный трансформатор в сварочную цепь двухполярные импульсы специальной формы, действующее значение которых не превышает 1 В. Тем самым достигается ограничение напряжения холостого хода до безопасного уровня и диагностирование сварочной цепи. При этом сварщик может менять электрод, прикасаясь к токоведущим частям сварочной цепи. На основе информации о токе и напряжении сварочной цепи БДСЦ анализирует сопротивление СЦ и при значении его ∞–500 Ом БДСЦ не изменяет своего состояния. В этом режиме потребление сварочным трансформатором мощности из сети полностью исключено благодаря выключению тиристорного ключа. Для работы схемы диагностики КЗУСТ требуется незначительная мощность (не более 1 Вт).

Второй режим, при Rсц в диапазоне 500-200 Ом, может иметь место при прикосновении сварщика к СЦ в особо неблагоприятных условиях окружающей среды. При этом на пульте загорается индикатор «500-200 Ом», а БФИ начинает генерировать в сварочную цепь импульсы, действующее значение которых не превышает 12 В. В этом режиме импульсы ощутимы, но также безопасны для человека.

Сканирование сварочной цепи импульсами в первом и втором режимах необходимо для обеспечения высокой чувствительности устройства из-за наличия на поверхности сварочного электрода и детали пленок окислов и масла. Специальные импульсы разрушают пленки, и в результате значительно возрастает надежность и облегчается зажигание сварочной дуги.

В третьем режиме сопротивление Rсц 12 В». Как только ток в сварочной цепи прервется или уменьшится до 10 А на время более 1 с, тиристорный ключ закроется и напряжение на вторичной обмотке трансформатора ограничится до безопасного уровня ( 12В». После чего КЗУСТ переводится во второй режим на 3 с, при котором обеспечивается диагностирование сварочной цепи с целью облегчения повторного зажигания дуги при сварке методом прихвата. Если сеанс сварки не повторяется за это время, то КЗУСТ переходит в первый режим диагностики.

Блок защиты и диагностики реализует следующие функциональные режимы сварочного трансформатора и КЗУСТ: перегрев тирис-торного ключа, обрыв или короткое замыкание в тиристорном ключе или в сварочном трансформаторе; сбои в системе питания схемы управления устройства; неправильное подключение соединительных проводников. Наличие напряжения в сети и питания КЗУСТ, аварийные и рабочие режимы сварочного трансформатора сигнализируются блоком индикации. Величина сварочного тока отображается на цифровом дисплее и запоминается до следующего сеанса сварки. В БДСЦ предусмотрена возможность искусственного введения сопротивлений в сварочную цепь с целью имитации прикосновения человека или наличия контакта сварочного электрода с деталью. Это позволяет проверять работоспособность КЗУСТ перед выполнением сварочных работ.

Система управления устройством реализована на однокристальном микроконтроллере типа ATmega16L фирмы ATMEL. Блоки диагностики сварочной цепи, защиты и индикации реализованы на программном уровне. В программу включен алгоритм самонастройки на сварочный трансформатор, который выполняется перед каждым включением КЗУСТ. Это значительно повышает готовность функционирования устройства практически к любому СТ.

Технические характеристики

Устройство типа КЗУСТ переносное и соответствует современным требованиям эргономичности, дизайна и удобства пользования. Оно устанавливается на боковой стенке корпуса сварочного трансформатора или вблизи его с помощью специального легкосъемного узла крепления. Электрические разъемы выполнены таким образом, что допускают безопасное и быстрое отсоединение КЗУСТ от трансформатора без помощи инструментов. Металлическое исполнение оболочки устройства с IP53 позволяет эксплуатировать его в сильно запыленных и влажных средах при температуре окружающего воздуха от -40 до +45 °С. Технические характеристики ограничителя напряжения холостого хода типа КЗУСТ приведены в таблице 2.

Промышленная эксплуатация около 60 устройств типа КЗУСТ на различных предприятиях на сварочных трансформаторах с напряжением сети 220, 380 и 500 В и током в СЦ от 50 до 630 А подтвердили полное удовлетворение комбинированных защитных устройств сварочного трансформатора всем требованиям безопасности на переменном токе, включая требования ограничения напряжения холостого хода, а также техническим требованиям, включая энергосберегающие, сформулированным в техническом задании. Профессиональные сварщики отметили высокую чувствительность, быстродействие КЗУСТ, легкое возбуждение дуги и комфортность при выполнении сварочных работ на любом токе и проявили заинтересованность в приобретении устройств для каждого сварочного трансформатора. Для обучения персонала работе с устройством типа КЗУСТ разработан и выпускается стенд-тренажер с методическим обеспечением. Одним из таких стендов оснащен класс по энергосбережению.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector