Inverterio suvirinimo aparatai

Didžiulį susidomėjimą ir populiarumo viršūnę, išaugusį per pastarąjį dešimtmetį naujos konstrukcijos suvirinimo aparatais, veikiančiais inverterių principu, lemia šios pagrindinės priežastys:

• pagerinta siūlių kokybė;

• operacijų prieinamumas net pradedantiesiems suvirintojams, nes įtrauktas karšto paleidimo, elektrodo neprilipimo ir lanko deginimo funkcijų kompleksas;

• iki minimumo sumažinant suvirinimo įrangos konstrukciją, užtikrinant jos mobilumą;

• žymiai sutaupoma energijos, palyginti su transformatoriais.

Šie pranašumai tapo įmanomi pasikeitus požiūriui į suvirinimo lanko ant elektrodo kūrimo technologiją dėl naujausių mikroprocesorių technologijų pažangos.

Kaip veikia suvirinimo inverteriai

Jie maitinami 220 V 50 Hz elektra, kuri tiekiama iš įprasto elektros lizdo. (Aparatai, veikiantys trifaziame tinkle, naudoja panašius algoritmus.) Vienintelis apribojimas, į kurį turėtumėte atkreipti dėmesį, yra aparato energijos suvartojimas.Jis neturi viršyti tinklo apsauginių įtaisų ir laidų laidumo savybių.

Penkių technologinių ciklų, naudojamų suvirinimo lankui iš keitiklio sukurti, seka parodyta nuotraukoje.

Tai apima procesus, kuriuos atlieka:

• lygintuvas;

• kondensatoriaus linijos filtras;

• aukšto dažnio keitiklis;

• aukšto dažnio įtampos sumažinimo transformatorius;

• aukšto dažnio lygintuvas;

• kontrolės schema.

Visi šie įrenginiai yra dėžutės viduje esančioje lentoje. Nuėmus dangtelį atrodo panašiai, kaip parodyta paveikslėlyje.

Tinklo įtampos lygintuvas

Jis tiekiamas kintamąja stacionaraus elektros tinklo įtampa per rankinį jungiklį, esantį ant korpuso. Diodiniu tilteliu jis paverčiamas pulsuojančia verte. Visa suvirinimo lanko energija praeina per šio bloko puslaidininkinius elementus. Todėl jie parenkami su reikiama įtampos ir srovės atsarga.

Siekiant pagerinti šilumos išsklaidymą, diodų mazgas, kuris eksploatacijos metu smarkiai įkaista, montuojamas ant aušinimo radiatorių, kurie papildomai pučiami iš ventiliatoriaus tiekiamu oru.

Diodinio tiltelio šildymą valdo temperatūros jutiklis, nustatytas šiluminio saugiklio režimu. Jis, kaip apsaugos elementas, įkaitinus diodus iki +90 ОC, atidaro maitinimo grandinę.

Kondensatoriaus linijos filtras

Lygiagrečiai su lygintuvo išėjimo kontaktu, kuris sukuria pulsuojančią įtampą, du galingi elektrolitiniai kondensatoriai yra prijungti, kad veiktų kartu. Jie išlygina pulsacijos svyravimus ir visada parenkami su įtampos atsarga.Iš tiesų, net ir įprastu filtro režimu, jis padidėja 1,41 karto ir pasiekia 220 x 1,41 = 310 voltų.

Dėl šios priežasties kondensatoriai parenkami ne žemesnei kaip 400 V darbinei įtampai. Jų talpa kiekvienai konstrukcijai skaičiuojama pagal didžiausios suvirinimo srovės galią. Paprastai jis svyruoja nuo 470 mikrofaradų ar daugiau vienam kondensatoriui.

Trikdžių filtras

Veikiantis suvirinimo keitiklis paverčia pakankamai elektros energijos, kad sukeltų elektromagnetinį triukšmą. Tokiu būdu jis trukdo likusiai prie tinklo prijungtai elektros įrangai. Norėdami juos pašalinti ties lygintuvo įvestimi, nustatykite indukcinis-talpinis filtras.

Jo paskirtis – išlyginti aukšto dažnio trikdžius, kylančius iš darbinės grandinės į kitų elektros vartotojų elektros tinklą.

Inverteris

Nuolatinės įtampos pavertimas aukštu dažniu gali būti atliekamas pagal skirtingus principus.

Suvirinimo inverteriuose dažniausiai randamos dviejų tipų grandinės, veikiančios „pasvirusiojo tilto“ principu:

• pustiltinis pustiltinis impulsų keitiklis;

• pilno tilto impulsų keitiklis.

Paveikslėlyje parodytas pirmosios grandinės įgyvendinimas.

Čia naudojami du galingi tranzistoriniai jungikliai. Jie gali būti montuojami ant serijinių puslaidininkinių įrenginių MOSFET arba IGBT.

Kaskadiniai MOSFETai gerai veikia žemos įtampos keitikliuose, taip pat gerai atlaiko suvirinimo apkrovas. Didelės talpos greitam įkrovimui / iškrovimui jiems reikia stūmimo tvarkyklės su antifazinio signalo valdymu, kad būtų galima greitai įkrauti kondensatorius su vienu tranzistoriumi ir trumpam įžeminti, kad iškrautų kitą.

Dvipoliai IGBT populiarėja suvirinimo inverteriuose.Jie gali lengvai perduoti dideles galias su aukšta įtampa, tačiau reikalauja sudėtingesnių valdymo algoritmų.

Pustilties impulsų keitiklio schema randama vidutinės kainos kategorijos suvirinimo keitiklių konstrukcijose. Jis turi gerą efektyvumą, yra patikimas, formuoja transformatorių stačiakampiai impulsai aukštu kelių dešimčių kHz dažniu.

Pilno tilto impulsų keitiklis yra sudėtingesnis, jame yra du papildomi tranzistoriai.

Jis visiškai išnaudoja visas aukšto dažnio transformatoriaus su tranzistoriniais jungikliais, veikiančių poromis dviejų kombinuotų pasvirusių tiltelių režimu, galimybes.

Ši grandinė naudojama galingiausiuose ir brangiausiuose suvirinimo keitikliuose.

Visi pagrindiniai tranzistoriai yra sumontuoti ant galingų radiatorių, kad pašalintų šilumą. Be to, jie yra dar labiau apsaugoti nuo galimų įtampos šuolių slopindami RC filtrus.

Aukšto dažnio transformatorius

Tai speciali transformatoriaus konstrukcija, dažniausiai iš ferito magnetinės grandinės, kuri sumažina aukšto dažnio įtampą po keitiklio su minimaliais nuostoliais iki stabilaus maždaug 60–70 voltų lanko uždegimo.

Jo antrine apvija teka didelės iki kelių šimtų amperų suvirinimo srovės. Taigi, konvertuojant t. / H energija su santykinai maža srovės verte ir aukšta įtampa antrinėje apvijoje, suvirinimo srovės susidaro su jau sumažinta įtampa.

Dėl aukšto dažnio naudojimo ir perėjimo prie ferito magnetinės grandinės ženkliai sumažėja paties transformatoriaus svoris ir matmenys, sumažėja galios nuostoliai dėl geležies magnetizmo apsisukimo ir padidėja efektyvumas.

Pavyzdžiui, senos konstrukcijos suvirinimo transformatorius su geležine magnetine šerdimi, tiekiantis 160 amperų suvirinimo srovę, sveria apie 18 kg, o aukšto dažnio (su tomis pačiomis elektrinėmis charakteristikomis) – kiek mažiau nei 0,3 kilogramo.

Prietaiso svorio ir atitinkamai darbo sąlygų pranašumai yra akivaizdūs.

Galios išvesties lygintuvas

Jis pagrįstas tiltu, surinktu iš specialių didelės spartos, labai greitų diodų, galinčių reaguoti į aukšto dažnio srovę – atsidaryti ir užsidaryti su maždaug 50 nanosekundžių atkūrimo laiku.

Įprasti diodai negali susidoroti su šia užduotimi. Jų pereinamojo laikotarpio trukmė atitinka maždaug pusę srovės sinusinės harmonikos periodo arba apie 0,01 sekundės. Dėl šios priežasties jie greitai įkaista ir sudega.

Galios diodo tiltelis, kaip ir aukštos įtampos transformatoriaus tranzistoriai, yra dedamas ant šilumos kriauklių ir apsaugotas slopinančia RC grandine nuo įtampos šuolių.

Lygintuvo išvesties gnybtai yra pagaminti su storomis varinėmis antgaliais, kad suvirinimo kabeliai būtų saugiai prijungti prie elektrodo grandinės.

Valdymo schemos charakteristikos

Visas suvirinimo inverterio operacijas valdo ir valdo procesorius per grįžtamąjį ryšį naudojant įvairius jutiklius, todėl gaunami beveik idealūs suvirinimo srovės parametrai visų tipų metalams sujungti.

Dėl tiksliai dozuotų apkrovų žymiai sumažėja energijos nuostoliai suvirinimo metu.

Valdymo grandinei valdyti nuolatinė stabilizuota įtampa tiekiama iš maitinimo šaltinio, kuris viduje yra prijungtas prie 220 V įvesties grandinių.Šia įtampa siekiama:

• radiatorių ir lentų aušinimo ventiliatorius;

• minkšto paleidimo relė;

• LED indikatoriai;

• maitinimas mikroprocesoriui ir operaciniam stiprintuvui.

Minkšto paleidimo keitiklio relė aišku iš pavadinimo. Jis veikia tokiu principu: keitiklio įjungimo momentu tinklo filtro elektrolitiniai kondensatoriai pradeda labai smarkiai krautis. Jų įkrovimo srovė yra labai didelė ir gali sugadinti lygintuvo diodus.

Siekiant to išvengti, įkrovimą riboja galingas rezistorius, kuris savo aktyvia varža sumažina pradinę įsijungimo srovę. Kai kondensatoriai įkraunami ir keitiklis pradeda veikti projektiniu režimu, įsijungia minkštojo paleidimo relė ir per savo įprastai atvirus kontaktus manipuliuoja šiuo rezistoriumi, taip pašalindama jį iš stabilizavimo grandinių.

Beveik visa keitiklio logika yra mikroprocesoriaus valdiklio viduje. Jis kontroliuoja galingų keitiklio tranzistorių veikimą.

Vartų ir emiterio galios tranzistorių apsauga nuo viršįtampių pagrįsta zenerio diodų naudojimu.

Prie aukšto dažnio transformatoriaus apvijos grandinės yra prijungtas jutiklis - srovės transformatorius, kuris savo antrinėmis grandinėmis siunčia loginiam apdorojimui proporcingą dydžiui ir kampui signalą. Tokiu būdu valdomas suvirinimo srovių stiprumas, kad jos paveiktų keitiklio paleidimo ir veikimo metu.

Norint valdyti įvesties įtampos dydį aparato tinklo lygintuvo įėjime, prijungiama operacinio stiprintuvo mikroschema.Ji nuolat analizuoja įtampos ir srovės apsaugos signalus, nustatydama avarinės situacijos momentą, kai reikia blokuoti veikiantį generatorių ir atjungti keitiklį nuo maitinimo šaltinio.

Maksimalus maitinimo įtampos nuokrypis reguliuojamas lygintuvu. Jis suveikia, kai pasiekiamos kritinės energijos vertės. Jo signalas nuosekliai apdorojamas loginiais elementais, kad išjungtų generatorių ir patį keitiklį.

Rankiniam suvirinimo lanko srovės reguliavimui naudojamas reguliavimo potenciometras, kurio rankenėlė išvedama į prietaiso korpusą. Pakeitus jo atsparumą, galima naudoti vieną iš valdymo metodų, turinčių įtakos:

• keitiklio įtampa in / h;

• aukšto dažnio impulsų dažnis;

• pulso trukmė.

Pagrindinės suvirinimo keitiklių veikimo taisyklės ir gedimų priežastys

Pagarba sudėtingai elektroninei įrangai visada yra raktas į ilgalaikį ir patikimą jos veikimą. Tačiau, deja, ne visi vartotojai šią nuostatą taiko praktiškai.

Suvirinimo inverteriai dirba gamybiniuose cechuose, statybvietėse arba yra naudojami namų meistrų asmeniniuose garažuose ar vasarnamiuose.

Gamybinėje aplinkoje inverteriai dažniausiai kenčia nuo dulkių, kurios kaupiasi dėžutės viduje. Jo šaltiniai gali būti bet kokie įrankiai ar metalo apdirbimo staklės, apdirbant metalus, betoną, granitą, plytas. Tai ypač dažnai pasitaiko dirbant su šlifuokliais, mūrininkais, perforatoriais...

Kita suvirinimo metu įvykusio gedimo priežastis yra nepatyrusio suvirintojo sukurtos nestandartinės apkrovos elektroninėje grandinėje.Pavyzdžiui, bandant mažos galios suvirinimo inverteriu nupjauti tanko bokšto ar geležinkelio bėgio priekinius šarvus, tokio darbo rezultatas vienareikšmiškai nuspėjamas: IGBT ar MOSFET elektroninių komponentų degimas.

Valdymo grandinės viduje veikia šiluminė relė, kuri apsaugo nuo laipsniškai didėjančių šiluminių apkrovų, tačiau ji nespės reaguoti į tokius sparčius suvirinimo srovių šuolius.

Kiekvienam suvirinimo keitikliui būdingas parametras «PV» - įjungimo trukmė, palyginti su sustojimo pauzės trukme, nurodyta techniniame pase. Nesilaikant šių augalų rekomendacijų, neišvengiamos avarijos.

Neatsargus elgesys su prietaisu gali pasireikšti prastu jo transportavimu ar transportavimu, kai kėbulą veikia išoriniai mechaniniai smūgiai ar važiuojančio automobilio rėmo vibracija.

Tarp darbuotojų pasitaiko atvejų, kai eksploatuojami keitikliai su akivaizdžiais gedimų požymiais, kuriuos reikia nedelsiant pašalinti, pavyzdžiui, atlaisvinti kontaktai, tvirtinantys suvirinimo laidus korpuso lizduose. O brangios įrangos perdavimas nekvalifikuotam ir prastai apmokytam personalui taip pat dažniausiai sukelia avarijas.

Namuose dažnai nukrenta maitinimo įtampa, ypač garažų kooperatyvuose, o suvirintojas į tai nekreipia dėmesio ir stengiasi greičiau atlikti savo darbą, „išspausdamas“ iš inverterio viską, ką sugeba ir nesugeba...

Žiemą laikant brangią elektroninę įrangą prastai šildomame garaže ar net pastogėje ant lentų nusėda kondensatas iš oro, oksiduojasi kontaktai, pažeidžiami vikšrai ir kiti vidaus pažeidimai.Taip pat šie įrenginiai kenčia nuo veikimo žemesnėje nei -15 laipsnių temperatūroje arba atmosferos kritulių.

Inverterio perdavimas kaimynui suvirinimo darbams ne visada baigiasi palankiu rezultatu.

Tačiau bendra cechų statistika rodo, kad privatiems savininkams suvirinimo įranga veikia ilgiau ir geriau.

Dizaino trūkumai

Senesnių versijų suvirinimo keitikliai yra mažiau patikimi suvirinimo transformatoriai... O jų modernus dizainas, ypač IGBT modulių, jau turi panašius parametrus.

Suvirinimo proceso metu korpuso viduje susidaro didelis šilumos kiekis. Sistema, naudojama plokščių ir elektroninių elementų pašalinimui ir vėsinimui net vidutinės klasės modeliuose, nėra labai efektyvi. Todėl eksploatacijos metu būtina stebėti pertraukas, kad sumažėtų vidinių dalių ir prietaisų temperatūra.

Kaip ir visos elektroninės grandinės, keitiklių įrenginiai praranda savo funkcionalumą dėl didelės drėgmės ir kondensacijos.

Nepaisant to, kad į dizainą įtraukti triukšmo šalinimo filtrai, į maitinimo grandinę prasiskverbia gana dideli aukšto dažnio trukdžiai. Techniniai sprendimai, pašalinantys šią problemą, gerokai apsunkina įrenginį, todėl smarkiai pabrangsta visa įranga.