Разработка источника питания для сварочного аппарата

ВВЕДЕНИЕ 9
1 Анализ технического задания 10
1.1 Постановка задачи 10
1.2 Теоретические основы сварки 10
1.3 Зарядные устройства для аккумуляторов 16
1.4 Стабилизаторы тока
1.5 Источники электропитания с импульсным регулированием
1.6 Полупроводниковые инверторы и преобразователи постоянного напряжения
1.7 Конструктивные особенности трансформаторов 17
19


23
27
2 Разработка функциональной схемы источника питания 31
2.1 Различные структурные схемы импульсных источников вторичного электропитания
2.2 Запуск и питание схемы управления
2.3 Выбор, обоснование и расчет функциональной схемы источника питания
31
34

37
3 Разработка схемы электрической принципиальной источника питания 41
3.1 Схема выпрямителя и зарядки входного конденсатора фильтра
3.2 Схема силового преобразователя
3.3 Расчет мощного источника тока
3.4 Схема устройства управления источником тока
3.5 Описание работы источника питания 41
46
51
59
60

4 Расчет тороидального трансформатора





4.1 Силовые магнитопроводы для импульсных источников питания
4.2 Исходные данные и порядок расчета трансформатора
4.3 Расчет габаритной мощности трансформатора и выбор типоразмера магнитопровода
4.4 Электрический расчет трансформатора
4.5 Конструктивный расчет трансформатора
4.6 Проверочный расчет трансформатора
4.7 Тепловой расчет трансформатора
5 Разработка конструкции источника питания
5.1 Общие вопросы конструирования
5.2 Требования к конструкции источника питания
6 Экономическое обоснование технических решений в форме бизнес-плана.
6.1 Резюме.
6.2 Краткая характеристика предлагаемых решений
6.3 Исследование и анализ рынка.
6.4 Производственный план
6.5 Разработка комплекса инженерного маркетинга 11Р
6.6Анализ потенциальных рисков
6.7 Финансовый план
7 Безопасность и экологичность работы
7.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ)
7.2 Основные мероприятия , обеспечивающие безопасность сварочных работ
7.3 Меры обеспечения электробезопасности
7.4 Применение средств защиты
7.5 Расчёт системы защитного заземления
7.6 Экологичность работы
7.7 Утилизация сварочных отходов
7.8 Устойчивость в ЧС. Пожаробезопасность 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Весь текст будет доступен после покупки

Разрабатываемое устройство – мощный источник питания. Основное назначение использования разрабатываемого источника питания – сварочный аппарат. Мощный источник питания также должен обладать функцией зарядного устройства аккумулятора.
Спрос в настоящее время на малогабаритный сварочный аппарат постоянного тока да еще с функцией заряда аккумуляторных батарей очень велик. Такой прибор незаменим в быту дачника, а тем более автолюбителя. Поэтому возникает необходимость проектирования такого прибора.
В работе проведено рассмотрение теоретических основ сварки. Рассмотрены способы образования сварочной дуги. Источники питания сварочной дуги должны обеспечивать возможность настройки различных режимов сварки, которая заключается в установлении оптимальной величины силы тока при заданном напряжении дуги. Для этой цели источник питания должен иметь регулирующее устройство, обеспечивающее получение в определенном диапазоне регулирования несколько внешних характеристик, которые должны обеспечивать устойчивое горение дуги при заданном напряжении и силе тока. Источники питания сварочной дуги характеризуются динамическими характеристиками. Для нагрузки источник питания сварочной дуги должен быть источником тока .

Весь текст будет доступен после покупки

1 Анализ технического задания
1.1 Постановка задачи
В соответствии с техническим заданием (ТЗ) на проектирование необходимо было разработать мощный источник тока с функцией зарядного устройства. В качестве исходных данных, в ТЗ заданы следующие параметры источника питания:
? максимальный выходной ток 60 А;
? напряжение холостого хода при минимальном токе 40 В;
? напряжение питания 220 В ± 10%, 50 Гц;
? отклонение выходного тока, не более 10%;
? частота работы преобразователя, не менее 30 кГц;
? рабочая температура окружающей среды, –10оС…+50 оС.
Основное назначение использования разрабатываемого источника питания – сварочный аппарат. Мощный источник питания также должен обладать функцией зарядного устройства аккумулятора.
Конструктивно источник питания должен быть выполнен компактным и легконосимым.

1.2 Теоретические основы сварки
Сварочная дуга представляет собой длительный электрический разряд в смеси газов и паров между электродом и свариваемым изделием, находящимися под напряжением. Сварочная дуга создает концентрированный источник теплоты для расплавления металла. Известно, что в обычных условиях газы не проводят электричества, поэтому для горения сварочной дуги необходимо наличие в газовом промежутке электрически заряженных частиц. Электрический разряд в газах образует следующие виды заряженных частиц: положительные и отрицательные ионы, а также электроны. Электроны, развивая огромные скорости в столбе дуги, сталкиваются с атомами или молекулами газа, превращают их в ионы и тем самым увеличивают проводимость газа. Процесс образования электрически заряженных частиц в межэлектродном пространстве называют ионизацией.
Сварочную дугу зажигают разными способами: разведением электродов после их соприкосновения, пробоем междуэлектродного промежутка током высокого напряжения и частоты, использованием легкоплавких токопроводящих вставок и др.
Рассмотрим зажигание сварочной дуги коротким замыканием электродов. В начале сварки, и после каждого короткого замыкания дуга должна возбуждаться. Первоначальное возбуждение дуги можно осуществиться коротким замыканием или наложением на сварочный ток тока высокой частоты и высокого напряжения. При возбуждении коротким замыканием эффективная контактная поверхность мала (от 0,1 до 1% кажущейся контактной поверхности), а плотность тока соответственно велика. Поэтому конец электрода быстро нагревается теплом, выделяющимся в контактном сопротивлении, и при его отведении образуются перемычки жидкого металла, стягивающиеся в один общий мостик, испаряющийся при достижении температуры кипения. В соответствии с ранее рассмотренным механизмом одновременно образуются зарядоносители, в результате чего напряжение пробоя делается меньше напряжения холостого хода источника тока и создаются условия для возбуждения дуги. Устанавливаются и параметры дуги, такие как анодное и катодное падения напряжения.
При бесконтактном возбуждении дуги на сварочный ток накладывают переменный ток высокой частоты (1–5 кВ, 2–4 А, 0,2–4 МГц). Вследствие этого увеличиваются вероятность возникновения эффективных соударений и число зарядоносителей. В кратковременной вспомогательной дуге образуются новые зарядоносители, которые способствуют возбуждению собственно сварочной дуги при относительно низком напряжении.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Справочник сварщика. Под ред. В.В. Степанова. Изд. 3-е – М.: «Машиностроение», 1974. – 520 с.
2) Резницкий А. М., Коцюбинский В.С. Электротехника для сварщиков. – М.: «Машиностроение», 1987. – 144 с.
3) Китаев В. Е. Расчет источников электропитания устройств связи: учебное пособие для вузов. – М.: «Радио и связь», 1937. – 232 с.
4) А.П. Петров. Сварочный аппарат. «Радиолюбитель», 5/93.
5) Эраносян С. А. сетевые блоки питания с высокочастотными преобразованиями. – Л.: «Энергоатомиздат», 1991. – 176 с.
6) Электропитающие устройства электроакустической и кинотехнической аппаратуры. Г.С. Векслер.– К.: «Вища шк.», 1986. – 383 с.
7) А.П. Петров. Эффективный импульсный стабилизатор напряжения. «Радиолюбитель», 1/93.
8) С.Т. Усатенко, Т.К. Каченюк, М.В. Терехова. Выполнение электрических схем по ЕСКД. Москва, Издательство стандартов, 1968.
9) Разевиг В.А. Система схемотехнического моделирования MicroCap6. Солон, 2002.
10) Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры: Учебник для радиотехнич. спец. вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш шк., 1989. - 463 с.: ил.

Весь текст будет доступен после покупки