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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Universeller Thyristorregler. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Schweißgeräte Die Grundschaltung (Abb. 1) wurde für einen Schweißgleichrichter entwickelt, der es ermöglicht, bei Verwendung von rostfreien Elektroden eine hohe Qualität des Schweißlichtbogens im Strombereich von 30-160 A zu erzielen. Im Gleichrichter kann jeder Transformator mit einer Sekundärwicklungsspannung von 28 bis 60 V und einem Strom bis 160 A verwendet werden, inkl. herkömmliche Transformatoren mit „harter“ Kennlinie und nicht ganz richtig berechnete Schweißtransformatoren, die beim Schweißen das Versorgungsnetz stark „belasten“.
Der Schweißstrom kann über den Widerstand R5, der an der Vorderseite des Gleichrichters angebracht ist, stufenlos eingestellt werden. Die Schaltung begrenzt die Leerlaufspannung des Gleichrichters auf 30–40 V, was ein sichereres Arbeiten des Schweißers gewährleistet und die Verwendung des Ausgangsfilterkondensators C6 mit einer Betriebsspannung von 30 V ermöglicht. Die Einführung einer Stromrückführung (das Signal wird vom Stromsensor R8 übernommen) begrenzt den Kurzschlussstrom und stabilisiert den Schweißstrom bei Spannungsschwankungen im Netz. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie mit einem „schwachen“ Netzwerk arbeiten, was in ländlichen Gebieten und bei langen Zuleitungen häufig der Fall ist. Wenn einige Elemente der Schaltung geändert werden, können daraus Steuergleichrichter für Ströme von 1 bis 1000 A erstellt werden, beispielsweise Autostartladegeräte oder leistungsstarke Schweißgleichrichter. Die Schaltung verwendet die minimale Anzahl der erschwinglichsten und billigsten Komponenten, der Schaltungsaufbau ist einfach. Die Schaltung wurde unter Berücksichtigung traditioneller Schaltungslösungen entwickelt, wobei die einfache Installation von Leistungselementen und die Anforderungen an die Vielseitigkeit der Schaltung berücksichtigt wurden. Der Steuerbrückengleichrichter besteht aus den Elementen VS1, VS2, VD1, VD4. Auf den Elementen R16 R18, R25, VD12, VD13, VT3 ist eine Schaltung zum Entladen des Kondensators C5 des Sägezahnspannungsgenerators (GPN) im Moment des Durchgangs der Netzspannung durch 0 aufgebaut. Signal GPN und damit der Öffnungswinkel von VS20 und VS24 hängt von der Spannung am Emitter VT14 ab, die durch die Signale des Stromsensors R4, der Ausgangsspannungsbegrenzungsstufe (R5, R1 - R2, C5, VD8, VD6, VT11) und dem Widerstand des bestimmt wird Widerstand R15. R4 legt den anfänglichen Offset basierend auf VT9 fest und bestimmt die Höhe des Ausgangsstroms, bei der der Spannungsabfall am Stromsensor R11 ausreicht, um VT2 zu öffnen. Wenn die Ausgangsspannung über den Schwellenwert steigt (bestimmt durch die Position des Trimmerwiderstands R13), öffnet der Strom des Transistors VT2 durch den Widerstand R6 auch VT1, während die Spannung am Emitter VT5 zunimmt, der Öffnungswinkel der Thyristoren beträgt automatisch so gehalten, dass der Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung die eingestellten Werte nicht überschreiten. Der Kaskadenstromgenerator 4 A (an R1, R2, VD16, VD17, VT6) erzeugt den Strom, der zum Öffnen der Thyristoren VS1 und VS2 und der Entkopplungsdioden VD7 und VD8 erforderlich ist. Ein 20-mA-Stromgenerator (an R9, R26, VD4, VD5, VT7) und ein parametrischer Stabilisator an (R10, VD10) sorgen für eine stabile Spannung. Der Kondensator C6 (Ausgangsfilter) schafft zusammen mit der Induktivität L1 die Voraussetzungen für eine stabile und „sanfte“ Zündung und Verbrennung des Schweißlichtbogens. Die optimale Ausgangsspannung des Transformators (bei dem maximalen Strom, den der Gleichrichter liefern soll) beträgt 28-35 V. Es können auch Transformatoren mit einer Ausgangsspannung von bis zu 60 V verwendet werden, dies kann jedoch die Stabilität des Lichtbogens bei niedrigen Temperaturen verschlechtern Ausgangsströme. Der Induktor L1 kann auf jedem geeigneten Kern aus Transformatorstahl mit einem Querschnitt von 15–25 cm2 und einem nichtmagnetischen Spalt von 0,5 mm hergestellt werden; die Windungszahl beträgt 50-80, der Aderquerschnitt beträgt mindestens 10 mm2. Der Kondensator C6 wird aus Elektrolytkondensatoren mit einer Betriebsspannung von mindestens 30 V rekrutiert: mit einer Gesamtkapazität von mindestens 30000 Mikrofarad. Die Dioden VD1, VD3, die Thyristoren VS1 und VS2 sind nahezu beliebig einsetzbar und für einen Strom von mindestens 160 A ausgelegt, indem sie auf Heizkörpern installiert werden. Bei Verwendung eines Transformators mit zwei Wicklungen für eine Spannung von 28–35 V sind diese in Reihe geschaltet, der Mittelpunkt ist mit dem Verbindungspunkt der VD1-VD3-Kathoden verbunden und die VD1- und VD3-Dioden selbst sind vom Stromkreis ausgeschlossen. Abbildung 2 zeigt die Position der Elemente und Abbildung 3 zeigt die Leiterplatte des Geräts.
Als Stromsensor R8 verwendete der Autor ein vierfach gefaltetes Stück D3 mm Edelstahldraht, das zwischen den Anschlüssen eingelegt wurde. Der Abstand zwischen den Klemmen beträgt 55 mm. Sie können einen Teil des Schweißkabels als Stromsensor verwenden, indem Sie einen Abschnitt mit einer solchen Länge wählen, dass bei maximalem Ausgangsstrom der Spannungsabfall darüber etwa 0,3 V beträgt. Diese Bedingung muss bei der Auswahl anderer Materialien und Designs dafür beachtet werden Sensor. Abbildung 4 und Abbildung 5 zeigen vereinfachte Verdrahtungspläne für verschiedene Stromsensordesigns.
Da die Steuerelektronik keine separate Stromquelle benötigt, ist es zweckmäßig, den Gleichrichter als separates Konstrukt zu gestalten, das über zwei Eingänge zur Versorgung mit Wechselspannung von einem Transformator und zwei Ausgänge zum Anschluss eines Schweißkabels, eines Stromreglers und eines Amperemeters verfügt der Frontplatte. Als Amperemeter können Sie fast jedes Zeigergerät verwenden, das die Spannung am Stromsensor R8 misst, wenn Sie es über den entsprechenden Dämpfungswiderstand einschalten und die Skala kalibrieren. Zum Abgleich wird der Ausgang der Schaltung mit einem Widerstand von 10 Ohm belastet, bei einer Leistung von mindestens 100 W wird der Widerstand R5 auf die Position minimalen Widerstands eingestellt, der Schieber R13 befindet sich in der oberen Position. Schalten Sie den Gleichrichter ein und prüfen Sie die Änderung der Ausgangsspannung, wenn der R13-Motor innerhalb von 24–36 V dreht. Wählen Sie ggf. R12 aus. Dann wird der Ausgang des Stromkreises kurzgeschlossen und durch Drehen des R5-Schiebers wird die Änderung des Ausgangsstroms innerhalb von 30-160 A überprüft (Sie können den Strom der Primärwicklung des Transformators messen, indem Sie seinen Wert mit multiplizieren Übersetzungsverhältnis). Wenn in der Position des maximalen Widerstands R5 der Ausgangsstrom höher (niedriger) als 160 A ist, wird der Widerstand des Sensors R8 entsprechend erhöht (verringert), wodurch sich der Abstand zwischen den Anschlüssen (die Länge des Kabelabschnitts) ändert. Die Grenzen der Ausgangsstromregelung durch Widerstand R5 werden durch Auswahl des Widerstands R4 geändert. Eine 10-Ohm-Last wird angeschlossen, die Ausgangsspannung wird mit dem Widerstand R13 auf 30-36 V eingestellt, danach wird der 10-Ohm-Widerstand ausgeschaltet und die Funktion des Gleichrichters im gesamten Ausgangsstrombereich überprüft, wodurch der Schweißlichtbogen gezündet wird. Bei der Verwendung einer Schaltung zum Entwurf von Geräten für Autos werden Transformatoren verwendet, die eine Ausgangsspannung von 160-300 V (für Autos mit einer 18-Volt-Batterie) und 20-12 V (mit einer 30-V-Batterie) bei Strömen von 35- 24 A. Die Induktivität L1 ist ausgeschlossen, die Kapazität des Kondensators C6 kann auf 10000 Mikrofarad reduziert werden, der Widerstand des Sensors R8 ist so gewählt, dass der Ausgangsstrom auf das Niveau von 160–300 A begrenzt wird. Durch die Wahl des Widerstands R12 wird der offene Stromkreis geschlossen Die Spannung ist für 14 (28 V) Batterien auf 12 bzw. 24 V eingestellt. Sie können die Schaltung in Ladegeräten anwenden, indem Sie die gewünschten Ausgangsstrombereiche und den Spannungsgrenzwert auswählen. Die Induktivität L1 und der Kondensator C6 sind ausgeschlossen, der Stromstabilisator im Netzteil kann durch einen Widerstand ersetzt werden, Leistungselemente werden mit entsprechender Leistung ausgewählt. Wenn Sie zum Schweißen nur Elektroden verwenden möchten, die für den Betrieb mit Gleich- und Wechselstrom ausgelegt sind (z. B. ANO-4; ANO-6), können Sie versuchen, das Design zu vereinfachen, indem Sie L1, C6 und Elemente der Spannungsbegrenzungsschaltung ausschließen . Die im Diagramm angegebenen Elemente können durch fast alle ähnlichen ersetzt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Elemente VT2, VT4, VT6, VT7, VD2, VD6, VD14, VD18 dem Amplitudenwert der zugeführten Wechselspannung standhalten müssen Eingang. Der Verbundtransistor VT6 kann durch Transistoren der Serien KT829, KT827 oder ein Paar der Serien KT817, KT819, KT805 und KT503, KT645 usw. ersetzt werden. Bei der Auswahl der Leistungselemente der Schaltung müssen deren berücksichtigt werden zulässigen Betriebsstrom und sorgen für den notwendigen Kühlkörper. Autor: V. N. Kapaun
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