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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 전자 용접 전류 조절기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
제안된 기사의 저자는 다중 스테이션 전기 용접을 위한 전자 용접 전류 컨트롤러(ERST)를 만든 경험을 공유합니다. 오늘날 용접 장비 분야를 전문으로 하는 회사는 여러 모델의 ERST를 생산합니다. 그러나 그 비용은 때때로 이러한 장치 사용의 경제적 효율성에 의문을 제기할 정도입니다. 예를 들어 Lincoln Electric의 ERST Multi-Weld 350은 3000달러가 넘습니다. 제안된 장치는 아날로그 장치보다 훨씬 저렴하고 효율성이 100%에 가깝기 때문에 XNUMX교대 작업으로도 에너지 절약으로 XNUMX년 이내에 효과를 볼 수 있습니다. 수행된 작업에 대한 최적의 부하 특성을 선택할 수 있는 가능성은 최상의 용접 품질을 보장하고 금속 스패터를 실질적으로 제거합니다. 강압 변압기와 충분한 전력의 정류기를 갖춘 ERST는 가정 작업장을 위한 용접기의 기초가 될 수도 있습니다. 전기 용접이 기술 주기(예: 조선 및 선박 수리 공장)의 주요 위치 중 하나를 차지하는 산업 기업에서는 전통적으로 다중 스테이션 용접이 사용됩니다. 여러 용접 작업(포스트)은 50 ... 부하 특성 및 용접 전류 조절의 전압을 가진 직류 또는 교류의 하나의 강력한 소스에서 공급됩니다. 이러한 용접 작업 조직의 장점은 단순성, 안전성 및 생산 공간 및 장비 절약입니다. 불행히도 시스템의 전체 효율은 80~30%를 초과하지 않습니다. 가변 저항이 에너지의 상당 부분을 열의 형태로 발산하기 때문입니다. 현대 전자 기술의 성과로 성능이 개선되고 효율성이 100%에 가까운 안정기 가변 저항의 기능적 아날로그인 ERST를 제조할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 훨씬 더 많은 용접 스테이션을 하나의 전원에 연결할 수 있습니다. 부하 용량을 초과하지 않고 소스. 기존의 용접 변압기는 특정 유형의 용접(수동, 반자동, 자동, 소모성 전극봉, 비소모성 전극봉)에 대해서만 설계되었습니다. 최근까지 범용 소스의 생성은 외부 특성이 주로 변압기 설계에 의해 결정된다는 사실로 인해 방해를 받았습니다. 강성 부하 특성을 얻기 위해 변압기 권선은 원통형으로 만들고 떨어지는 것은 디스크입니다. 특수 설계(자기 션트 포함)의 자기 증폭기 및 변압기를 사용하여 어느 정도 유연성을 얻을 수 있지만 소스의 질량과 크기가 크게 증가하여 이를 보상해야 했습니다. 전자 용접 소스에서 필요한 유형의 부하 특성은 매개 변수가 아니라 부하의 전압 및 전류에 대한 피드백으로 인해 형성됩니다. 제안된 ERST의 효율성은 최소 92%입니다. 그것은 50...80 V의 10차 소스 전압에서 작동하고 315...350 A의 전류로 연속 용접을 허용합니다. 최대 XNUMX A까지 용접 전류의 단기 증가가 허용됩니다. 가파르게 떨어지는 것부터 단단한 것까지의 하중 특성이 제공됩니다. 따라서 ERST는 수동 및 반자동 용접 모두에 적합합니다. 이 장치는 공급 전압의 잘못된 극성, 과도한 증가 및 감소, 과전류 및 과열에 대한 보호 기능을 갖추고 있어 생산 조건에서 안정적인 작동을 보장합니다. ERST의 작동은 반도체 차단기를 사용하여 일정한 입력 전압을 조정 가능한 듀티 사이클의 펄스로 변환한 다음 필터링(펄스의 일정한 구성 요소 선택)을 기반으로 합니다. 인터럽터의 전계 효과 트랜지스터는 열린 상태에서 저항이 매우 작고 닫힘 상태에서 저항이 매우 크기 때문에 소실되는 전력이 상대적으로 적습니다. ERST 체계는 그림에 나와 있습니다. 1. 단자 X1은 2차 전원의 양극에 연결됩니다. 마이너스와 HZ 클램프는 공통 와이어 역할을하는 용접 부품에 연결됩니다. 용접 전극 홀더는 단자 XXNUMX에 연결됩니다.
커패시터 C1, C2 및 C3-C22는 소스의 출력 임피던스와 연결 와이어의 인덕턴스가 ERST 작동에 미치는 영향을 제거합니다. ERST에 전압을 인가한 직후 이 커패시터는 제한 저항 R2와 충전 및 공급 전압 제어 장치(A2)에 있는 다이오드를 통해 충전을 시작합니다. 커패시터가 완전히 충전되고 X1과 XZ 단자 사이의 전압이 정상(50 ... 80V)이면 HL1 "준비" LED가 켜지고 A2 블록 내부에서 릴레이가 활성화되어 접점이 닫힙니다. ERST 스위칭 회로에 전압을 공급합니다. 켜려면 SB1 "시작" 버튼을 누르기만 하면 됩니다. 트리거된 KM1 접촉기는 KM 1.1 접점이 있는 버튼을 우회합니다. 닫힌 전원 접점 KM1.2를 통해 전원 전압이 충전 회로를 우회하여 커패시터 C1-C22에 공급됩니다. 저항 P1 덕분에 KM1 컨택터는 SB2 "정지" 버튼을 누를 때까지 트리거된 상태(및 ERST 켜짐)를 유지합니다. ERST 작동 중에 입력 전압이 허용 한계를 초과하면 블록 A2 릴레이의 열린 접점에 의해 꺼집니다. 포함된 ERST에서 전원 공급 장치 A1이 작동합니다. A3 및 A4 장치에 전원을 공급하는 데 필요한 갈바닉 절연 전압을 얻는 역할을 합니다. 또한 블록 A1은 M220 및 M50 팬에 대해 1V 2Hz의 XNUMX상 전압을 생성하여 강력한 반도체 장치의 방열판을 송풍합니다. 강압 전압 변환기인 ERST의 주요 기능 장치는 스위칭 트랜지스터(전계 효과 트랜지스터 VT1-VT20의 배터리), 방전 다이오드(병렬로 연결된 VD9-VD48) 및 평활 필터(초크)로 구성됩니다. L1, 커패시터 뱅크 C27-C36). 변환기의 작동을 더 자세히 이해하고자 하는 사람들은 문헌[1, 2]을 사용하도록 권장할 수 있습니다. 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터는 개방 채널 저항의 양의 온도 계수를 갖습니다. 이러한 상황은 트랜지스터 사이의 전류 부하를 균일하게 분배하여 트랜지스터를 병렬로 연결할 수 있도록 합니다. 저항 R3-P.22는 제어 전압의 기생 진동을 억제합니다. 컨버터의 방전 다이오드를 형성하는 다이오드 KD213B는 역 저항의 회복 시간이 다소 긴 것이 특징입니다. 때로는 스위치가 열릴 때까지 완전히 닫을 시간이 없습니다. 바람직하지 않은 결과를 피하기 위해 트랜지스터와 다이오드는 변압기 T1의 권선 I로 분리되며, 그 인덕턴스(1,7μH)는 "통과" 전류의 상승 속도를 제한하여 위험한 값에 도달하는 것을 방지합니다. 방전 다이오드가 완전히 닫힌 후 변압기의 자기장에 축적된 에너지는 전원으로 돌아갑니다. 변압기 권선 II에 유도된 펄스는 VD1 다이오드를 통해 커패시터 C2 및 C8를 재충전합니다. 급격한 부하 차단으로 VD49-VD54 다이오드의 ERST 배터리는 인덕터 L1의 자기장에 축적된 에너지를 복구(소스로 복귀)합니다. 블록 A4는 ERST의 출력 전류 및 전압을 측정하고 제어 펄스를 생성하여 제어 "Slope" 및 "Level"에 의해 지정된 ERST의 부하 특성 형식을 제공하는 방식으로 듀티 사이클을 변경합니다. 전력을 증폭시키는 블록 A3을 통한 이러한 펄스는 스위칭 트랜지스터(VT1-VT20)의 게이트에 공급됩니다. 또한 블록 A3에는 변압기 T1의 재생 주기가 끝날 때까지 그리고 과열 시 스위칭 트랜지스터의 개방을 금지하는 보호 장치가 포함되어 있습니다. HL2 LED로 신호를 받습니다. 커패시터 C1 및 C2는 산화물 K50-18이고 나머지는 필름 K73-17입니다. 저항 R1, R2 - PEV-25, R3-R32 - MLT는 전원 다이어그램에 표시되어 있습니다. 저항 R33은 75A 전류계에 대한 통합 외부 션트 500SHISV-500입니다.정격 전류 75mV에서 전압 강하가 있는 지정된 전류 정격의 다른 유형의 션트도 적합합니다. 대직경 볼트가 장착된 강력한 션트 리드는 용접 전류 흐름 회로에 포함됩니다. 다른 모든 회로의 와이어는 더 작은 직경의 볼트로 테스트 리드에 연결됩니다. 트랜지스터 VT1-VT20 및 다이오드 VD9-VD48은 각각 활성 표면적이 3400cm2 인 두 개의 방열판에 설치됩니다. 팬 M1 및 M2 - 총 용량이 1,25m2,8/h인 6EV-3270-4-560U3는 방열판을 불어냅니다. 팬에 의해 생성된 공기 흐름에는 상당한 전력을 소비하는 저항 R23-R32도 있습니다. KM1 접촉기는 KEMPPI LHF-500 발진기에서 가져온 것입니다. 권선은 50V의 전압으로 되감겨집니다(원래 권선은 24V로 평가됨). 최소 200A의 직류를 전환할 수 있는 다른 접촉기(예: 전기 자동차에 사용되는 접촉기)를 사용할 수 있습니다. 그 중 병렬로 연결됩니다. 접촉기를 선택했으면 작동하는 DC 전압 Uc를 측정해야 합니다. 50V보다 훨씬 낮거나 이 값보다 크면 접촉기 권선을 다시 감아야 합니다. 기존 권선을 제거하고 권선 w를 세고 와이어 직경 d를 측정하십시오. 새 값은 다음 공식으로 계산됩니다.
변압기 T1은 튜브 TV 시리즈 UNT2000 / 110의 라인 변압기 TVS110AM (TVS47LA)에서 M59NM 페라이트로 만든 U 자형 자기 코어에 감겨 있습니다. 3mm 두께의 비자성 스페이서가 자기 회로의 각 연결부에 삽입됩니다. 236 차 권선 - 직경 0,55mm의 에나멜 전선 16 개 묶음의 XNUMX 회. XNUMX차 권선 - 동일한 전선 XNUMX개 묶음의 XNUMX회 권선. 권선 간의 최대 연결을 보장하기 위해 보조는 기본 볼륨에 배치됩니다. 회전 간 또는 권선 간 단락을 방지하려면 니스 처리된 천 테이프 또는 불소수지 필름으로 감기 전에 보조 권선 와이어 하니스를 보호해야 합니다. 인덕터 L1 - Sh32x80의 자기 회로는 두께 0,35mm의 변압기 강판으로 만들어집니다. 스로틀 권선은 직경 330mm의 에나멜 전선 0,55개 묶음의 1,6회전입니다. 자기 코어는 끝에서 끝까지 조립됩니다. 1,7 ~ XNUMXmm 두께의 비자성 개스킷이 틈에 삽입됩니다. 블록 A1 ERST 전원 공급 장치의 블록 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 2. 보호 장치를 통한 불안정한 입력 전압은 장치의 모든 저전력 장치에 15V를 공급하는 선형 안정기와 스위칭 조정기에 공급되며 그 출력은 하프 브리지 인버터에 의해 약 36kHz의 가변 주파수. 위에서 언급한 보호 노드는 오작동 또는 고장으로 인해 스위칭 조정기의 출력 전압이 허용 값을 초과하는 경우 장치를 종료합니다.
전압이 안정화된 하프 브리지 인버터를 공급하면 변압기 T1의 1차 권선에 그룹 전압 안정화가 제공됩니다. 정류기 2과 4는 일반 ERST 와이어와 서로 절연되어 블록 A3와 A270을 공급합니다. 3상 인버터는 정류기(220)의 출력에서 DC 전압 50V를 AC XNUMX상 XNUMXV, XNUMXHz로 변환하여 강력한 반도체 소자 ERST의 방열판을 부는 팬에 전원을 공급합니다. [3]에서 사용된 노드는 스위칭 전압 안정기의 강력한 단의 프로토타입 역할을 했습니다. 단순화된 다이어그램이 그림 3에 나와 있습니다. 2. 정극성의 제어 펄스가 트랜지스터 VT1의 베이스에 공급된다. 그들 사이의 일시 중지에서이 트랜지스터는 닫히고 일시 중지 이전 펄스 동안 충전 된 커패시터 C3의 전압은 저항 R2을 통해 트랜지스터 VT1의 게이트-소스 섹션에 개방 극성으로 적용됩니다. 트랜지스터 VT1이 열리고 채널과 인덕터 L3을 통해 흐르는 상승 전류가 커패시터 eC2을 충전합니다. 커패시터 C1에 의해 축적된 에너지는 부분적으로 트랜지스터 VT1의 게이트-소스 커패시턴스를 충전하는 데 사용됩니다. 트랜지스터 VT2을 통한 커패시터 C1의 방전을 방지하려면 다이오드 VDXNUMX이 필요합니다.
제어 펄스로 열리는 트랜지스터 VT2는 트랜지스터 VT1의 게이트를 공통 와이어에 연결합니다. 후자는 닫히고 인덕터 L1의 전류는 감소하여 열린 다이오드 VD2를 통해 계속 흐릅니다. 이 상태에서 트랜지스터 VT1의 소스와 커패시터 C2의 오른쪽 (다이어그램에 따라) 플레이트의 전압은 공통 와이어에 비해 음의 VD2 다이오드 양단의 직접 전압 강하와 같습니다. 커패시터 C1는 VD2R2 회로를 따라 충전됩니다. 단일 종단 및 푸시 풀 인버터의 필드 및 바이폴라 트랜지스터를 제어하기 위한 많은 미세 회로가 있습니다. 그러나 일반적으로 출력 신호는 공통 와이어의 전위에 "연결"되어 브리지 및 하프 브리지 인버터에서 이러한 미세 회로를 사용하는 데 문제가 있습니다. 사실 이러한 인버터 출력단의 "상부"트랜지스터의 제어 전극은 일반적으로 공통 와이어에 비해 큰 교류 전압 아래에 있습니다. 고비용으로 인해 브리지 및 하프 브리지 인버터의 칩 드라이버[4]는 라디오 아마추어들 사이에서 아직 널리 보급되지 않았습니다. 그들은 일반적으로 제어 회로의 광학 또는 변압기 절연을 사용하여 자체 방식으로 이 문제를 해결하는 것을 선호합니다[5, 6]. 그러나 그러한 분리는 결코 필요하지 않습니다. 제어 회로가 없는 하프 브리지 인버터의 가능한 구성이 그림 4에 나와 있습니다. 1. 반대 위상 펄스 시퀀스 Uy2 및 UyXNUMX는 SHI 컨트롤러에서 나옵니다.
이 구성표에 따라 조립 된 어셈블리의 주요 단점은 공급 전압 Up1이 전계 효과 트랜지스터 VT3의 게이트와 소스 사이의 최대 허용 전압을 초과하지 않는 경우에만 작동한다는 것입니다. 사실은 능동 유도 또는 능동 용량 부하의 반응으로 트랜지스터 VT3 소스의 전압이 뒤처 지거나 제어 게이트를 위상으로 이끌 수 있으므로 단기간에 나타날 수 있습니다. 진폭이 공급 전압 Up1에 도달하는 음의 게이트-소스 전압 펄스. 무화과에. 도 5는 언급된 결점을 수정하는 추가 요소를 도시한다. 트랜지스터 VT2의 게이트와 소스 사이의 음의 전압 극성으로 열리는 다이오드 VD3는 개방 다이오드 양단의 직접 전압 강하와 동일한 매우 낮은 수준으로 제한합니다. 초과 전압은 저항 R8을 소멸시킵니다.
이 경우 커패시터 C1은 전원에서 직접 다이오드 VD1을 통해 충전됩니다. 쓸데없이 많은 전력을 소비하는 저항 R4(그림 4 참조)는 노드의 새 버전에서 제외되었습니다. 문학
저자: V.Volodin, 오데사, 우크라이나
곤충용 에어트랩
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30.04.2024
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