При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает величины лавинного пробоя транзистора, последний открывается и через него идет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Это приводит к открытию соответствующего тиристора, который подключает сварочный аппарат к сети. После начала следующего, противоположного по знаку полупериода переменного тока тиристор закрывается и начинается новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова подключает сварочный аппарат к сети. Изменением сопротивления переменного резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров в течение полупериода, что приведет к изменению сварочного тока.

Регулятор собирают на тиристорах, рассчитанных на прямой ток более 40 А и напряжение не менее 400 В, типа Т131-40-4, Т132-50-4, Т141-63-4 и др. Транзисторы VT1 и VT2 – маломощные, высокочастотные типа П416, П422—П423, ГТ 308, ГТ320, ГТ338. Конденсаторы – типа МБМ, К73 или другие аналогичные на напряжение не менее 40 В. Резисторы – типа МЛТ-0,5. Переменный резистор R7 ввиду гальванической связи сети с элементами регулятора должен быть с пластмассовой осью. Правильно собранный регулятор практически не требует налаживания. Для увеличения пределов и плавности регулирования сварочного тока значение переменного резистора рекомендуется установить опытным путем.

Рис. 56. Схема простого блока регулировки сварочного тока

Схему собирают в отдельном корпусе из изоляционного материала с вентиляционными отверстиями и включают в разрыв жилы сетевого провода СТ.

Необходимо помнить, что форма сварочного тока в устройствах с тиристорным регулированием отличается от синусоидальной и действующее значение тока, характеризующее тепловые потери в обмотках, регулирующем тиристоре, больше среднего значения сварочного тока. В общем случае это приводит к необходимости увеличивать сечение проводов обмоток трансформаторов, применять более мощные тиристоры и устанавливать их на радиаторы большей площади. Если же применять устройство с уже имеющимся трансформатором с недостаточным сечением проводов обмоток, необходимо строго выдерживать режим работы – повторно-кратковременный, особенно при работе на больших сварочных токах. Особенно быстро происходит нагрев в режиме резки металла, поэтому и «отдыхать» аппарат в этом случае должен чаще и дольше. Дополнительно увеличить продолжительность включения трансформатора можно, установив на его корпусе вентилятор принудительного охлаждения.

Недостатком данного регулятора является то, что зажигание сварочной дуги на малых токах требует на начальном этапе определенной сноровки. Однако этот недостаток не проявляется при работе на средних и больших токах. Поэтому можно рекомендовать зажигать дугу на больших или средних токах и, не прерывая ее горения, регулятором уменьшать сварочный ток до необходимого.

Этот трансформатор с питанием от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В предназначен для электродуговой сварки изделий из конструкционных сталей электродами диаметром 2–5 мм. Электронный регулятор тока позволяет плавно изменять сварочный ток от 20 до 200 А, что дает возможность сваривать детали различной толщины. Одним из достоинств конструкции является отсутствие дорогих и дефицитных деталей.

Как следует из принципиальной электрической схемы (рис. 57), данное устройство состоит из собственно силового трансформатора Тр1, регулирующих тиристоров VS1 и VS2, включенных в цепь силовой обмотки II, и блока электронной регулировки, вырабатывающего управляющие импульсы. Дополнительная обмотка III стабилизирует горение дуги и позволяет улучшить процесс ее образования в начальный момент сварки. Обмотка IV питает блок электронной регулировки тока.

Трансформатор Тр1 изготовлен на основе статорного сердечника асинхронного двигателя переменного тока мощностью 15, 18,5 или 22 кВт. Его первичная обмотка I содержит 220 витков провода марки ПЭВ-2 (медного) или АПСО (алюминиевого) ∅2,5 мм. Провод наматывается равномерно по всему сечению магнитопровода.

Рис. 57. Принципиальная электрическая схема сварочного трансформатора

Если провода требуемого диаметра нет, обмотку можно выполнить двумя проводами, при этом их суммарное сечение должно составлять 5 мм². Ток холостого хода первичной обмотки не должен превышать 0,3–0,5 А.

Вторичную обмотку II выполняют проводом сечением 35 мм², она содержит 60 витков. В качестве провода может служить медная или алюминиевая шина с надежной изоляцией. Рядом с обмоткой II на магнитопроводе размещают обмотку III, которая содержит тоже 60 витков провода, но уже потоньше – марки ПЭВ-2 ∅2,5 мм. Обмотка IV содержит 40 витков провода марки ПЭВ-2 ∅0,7 мм с отводом от середины. При указанном ранее токе холостого хода на обмотках II и III должно быть напряжение 60 В, а на обмотке IV – 40 В.

В основе блока электронной регулировки тока лежит схема аналогичного устройства промышленного изготовления, а именно трансформатора ТС-200. Монтажная схема регулятора выполняется печатным или навесным способом, но в любом случае регулятор должен быть заключен в собственный надежный корпус.

Трансформатор Тр2 наматывают на магнитопроводе Ш16 с толщиной набора 16 мм. Его обмотка I содержит 140 витков провода марки ПЭВ-2 ∅0,5 мм, обмотка II – 70 витков провода ПЭВ-2 ∅0,1 мм, обмотки III и IV содержат по 90 витков провода ПЭВ-2 ∅0,5 мм.

Резисторы R1—R9 – типа МЛТ-0,5; R10, R11 – типа МЛТ-2; R12 – типа СП2—6А.

Конденсаторы С1 и СЗ – типа К-50-6; С2 и C4 – типа К73. Тиристоры VS1 и VS2 устанавливают на теплоотводах с площадью поверхности 1000 мм² каждый.

Блок, собранный без ошибок и из исправных деталей, в наладке не нуждается.

Один из вариантов конструктивного оформления СТ представлен на рис. 58. Трансформатор Тр1 закреплен на круглом основании ∅400 мм из текстолита толщиной 10 мм или из фанеры толщиной 15 мм. Под трансформатор следует подложить два бруска из твердого дерева сечением 30 × 30 мм и длиной 350 мм для обеспечения циркуляции воздуха и улучшения охлаждения его при работе. К основанию трансформатор крепится стяжным болтом М12 соответствующей длины. На верхней пластине крепят радиаторы с тиристорами.

Рис. 58. Монтажная схема трансформатора:

1 – обмотка трансформатора; 2 – радиатор тиристора; 3 – тиристор; 4 – верхняя пластина; 5 – брусок; 6 – ручки для переноски; 7 – корпус блока регулировки; 8 – потенциометр (R12); 9 – клемма для подсоединения сварочного кабеля; 10 – крепежный болт; 11 – нижняя пластина; 12 – скоба для намотки сетевого кабеля; 13 – сетевой кабель

Основание имеет две ручки для переноски трансформатора, изготовленные из стальной трубы 1/2˝. К этим же ручкам прикреплены две текстолитовые пластины толщиной 6 мм. На одной из них установлен блок регулировки тока, потенциометр R12, а также закреплены клеммы для подсоединения сварочного кабеля (болты М12). На второй пластине установлены две скобы для намотки сетевого кабеля после окончания работы. Здесь же можно установить и автоматический выключатель, рассчитанный на ток не менее 25 А.

Трансформатор допускает следующий режим эксплуатации: работа – 1 ч, перерыв – 10 мин. Сварку производят электродами марки Э-5РА УОНИ-13/55-2,5 УД-1 требуемого диаметра.

Все рассмотренные ранее сварочные источники являются источниками переменного тока. Они довольно просты в изготовлении и надежны в эксплуатации. Однако использование постоянного тока позволяет во многих случаях улучшить качество сварки, что рассматривалось в первом разделе данной книги. Кроме того, некоторые типы электродов, например для нержавеющей стали, требуют только постоянный ток, а электроды, предназначенные для переменного тока, нормально работают и на постоянном токе. Даже надоедливого (и даже вредно действующего на людей) треска при сварке постоянным током нет. А все потому, что отсутствует главная, присущая сварочным аппаратам переменного тока особенность, – прерывистое горение дуги при перетекании синусоиды питающего напряжения через ноль.