Доклад максимум 3 страницы

В данном проекте представляется источник сварочного тока, вклю-чающий в
себя инвертор с «мягким» режимом коммутации, работающего на
высокочастотный трансформатор. Подобные инверторы имеют малый вес,
надежны, гибки в эксплуатации, обеспечивают хорошую эффектив-ность,
надежность управления.
Инвертор предназначен для преобразования постоянного напряже-ния в
напряжение высокой (30 кГц) частоты с целью уменьшения габари-тов
силового трансформатора и последующее выпрямление вторичного
напряжения с целью использования для электродуговой сварки. Функци-ей
инвертора является поддержание постоянной мощности в дуге при больших
токах (100 – 140 А).
В настоящее время широко используются сварочные работы в раз-личных
отраслях промышленности. Для их выполнения применяют сва-рочные
устройства различного типа. Наиболее перспективными являются
инверторные преобразователи, которые характеризуются малым весом,
надежностью, безопасностью, дешевизной и гибкостью в эксплуатации.
Качество сварки должно быть обеспечено независимо от используемых
материалов и параметров окружающей среды (температура, влажность и
т.д.). Более того, электрод должен быть предохранен от протекания по нему
какого-либо тока в нерабочем режиме.
Существует ряд патентов наиболее близких данной теме проекта:
1. Патент № 2268810 Сварочный выпрямитель.
Мельников М.А., Коваленко В.В.
Федеральное государственное образовательное учреждение высше-го
профессионального образования Ставропольский государственный аграрный
университет.
2. Патент № 2114725 Малогабаритный электросварочный аппа-рат.
Горунов Н.Н., Москвичев Е.И., Тимофеев С.И.
Акционерное общество «АВТОВАЗ»
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как
для ручной дуговой сварки, так и в качестве источника питания регу-
лируемым постоянным током аккумуляторных батарей, нагревателей,
светильников и т.п. в стационарных условиях. Технический результат -
повышение эффективности использования малогабаритных (электосва-
рочных) аппаратов. Малогабаритный (электросварочный) аппарат со-держит

трансформатор, к первичной обмотке которого включен токо-
ограничивающий резистор, а в цепи нагрузки вторичной обмотки - реле,
контакты которого в зависимости от тока нагрузки управляют подключе-
нием резистора, и выпрямитель. Согласно заявляемому техническому
решению в него введено устройство зашиты от короткого замыкания в виде
порогового устройства с двумя входами, выполненного на разнопо-лярных
транзисторах, базы которых через стабилитроны, времязадающие RС-
цепочки элементов задержки срабатывания устройства зашиты и ди-оды
подключены к соответствующим выходным зажимам аппарата, эмиттеры - к
параметрическим стабилизаторам напряжения, а коллекто-ры транзисторов
нагружены на обмотку реле, замыкающиеся контакты которого включены в
цепь управления симистора, установленного па-раллельно
токоограничивающему резистору в первичной обмотке трансформатора. 1
ил.
Сварка является одним из ведущих технологических процессов об-работки
металлов. Большие преимущества сварки обеспечили ее широ-кое
применение в народном хозяйстве.
Вольт-амперные характеристики открытой дуги: а- в общем случае, б- с
электродами различных диаметров Рис.1.1
При сварке постоянным током прямой полярности диапазон тока для
получения жесткой характеристики дуги зависит от диаметра элек-трода. На
рис.1.1, б показаны ВАХ характеристики сварочной дуги дли-ной L=5 мм с
электродами различных диаметров.
На рис.1.2 приведено распределение потенциалов по длине дуги, горящей в
атмосфере воздуха при ручной дуговой сварке.
Каждой дуге, горящей при определенных физических условиях,
соответствует определенный график, строящийся по данным опыта. В
приэлектродных областях наблюдаются резкие изменения потенциалов.
Напряжение на дуге есть сумма падений напряжений в анодной ua, ка-тодной
uk областях, а также в столбе дуги uСТ.
При замкнутых контактах дуга отсутствует, и ток в цепи равен IK=U/R. Токи
и сопротивления, при которых наступают условия гашения дуги, называются
критическими. Условия для гашения дуги создаются когда uД>U-iR.
Коэффициент передачи инвертера по переменному току при разных Q
Рис.2.1
Типовая схема включения драйвера приведена ни рис.2.5.

IR2110 - драйверы высоковольтных, высокоскоростных МОП-транзисторов
или IGBT-транзисторов с независимыми выходными кана-лами нижнего и
верхнего уровней. Собственная HVIC-технология и стойкая к защелкиванию
КМОП-технология позволили создать монолит-ную конструкцию.
PIN-конфигурация микросхемы TL494 Рис.2.9
Широкий диапазон регулировки;
- Выходное опорное напряжение – 5 В ± 5% ;
- Просто организуемая синхронизация.

Структурная схема
На рис.2.10 представлена структурная схема двухтактного ШИМ-
контроллера TL494.
Предельное значение параметров
- Напряжение питания – 41В;
- Выходное напряжение усилителя – (Vcc+0,3)В;
- Выходное напряжение коллектора – 41В;
- Выходной ток коллектора – 250мА;
- Общая мощность рассеивания в непрерывном режиме – 1Вт;
- Рабочий диапазон температур окружающей среды (с суффиксом L)…-
25÷85С;
- Диапазон температур хранения…-65 ÷ +150С.
В данной выпускной квалификационной работе был разработан сварочный
инвертора. В первой части данного проекта приведено опре-деление и виды
сварки, рассмотрены характеристики сварочной дуги, режимы работы и
единые обозначения источников питания, а также их классификация.
Во второй части произведен выбор схемы инвертора и расчет эле-ментов
этой схемы. Далее произведен расчет параметров силовой части
резонансного инвертора, к которому относятся расчет трансформатора,
выбор IGBT-транзисторов, драйвера, управляющей микросхемы.
В разделе «Экологичность и безопасность проекта» произведен анализ
вредных и производственных факторов при производстве свароч-ных работ
на человека, разработаны мероприятия по обеспечению здо-ровых и
безопасных условий труда.