Зварювальні апарати інверторного типу

Наши партнеры ArtmMisto

Величезний інтерес і зрослий за останнє десятиліття пік популярності до нових конструкцій зварювальних апаратів, що працюють за принципом інверторів, обумовлений такими основними причинами:   підвищеним якістю шва;   доступністю виконання операцій навіть початківцями зварниками завдяки включенню комплексу функцій гарячого старту, антизалипания електрода і форсажу дуги;   мінімізацією конструкції зварювального обладнання, що забезпечує його мобільність;   значною економією електроенергії в порівнянні з трансформаторними аналогами Величезний інтерес і зрослий за останнє десятиліття пік популярності до нових конструкцій зварювальних апаратів, що працюють за принципом інверторів, обумовлений такими основними причинами:

  • підвищеним якістю шва;

  • доступністю виконання операцій навіть початківцями зварниками завдяки включенню комплексу функцій гарячого старту, антизалипания електрода і форсажу дуги;

  • мінімізацією конструкції зварювального обладнання, що забезпечує його мобільність;

  • значною економією електроенергії в порівнянні з трансформаторними аналогами.

Ці гідності стали можливі завдяки зміні підходу до технології створення зварювальної дуги на електроді за рахунок впровадження останніх досягнень мікропроцесорної техніки.

Як влаштовані зварювальні інвертори

Для їх живлення використовується електроенергія 220 V 50 Hz, яка надходить зі звичайної електричної розетки. (Апарати, що працюють від трифазної мережі, використовують схожі алгоритми.) Єдине обмеження, на яке необхідно звернути увагу - це споживана потужність апарату. Вона не повинна перевищувати номінал захисних пристроїв мережі і струмопровідні властивості електропроводки.

Послідовність п'яти технологічних циклів, використовуваних для створення зварювальної дуги інвертором, показана на картинці.

У них входять процеси, що виконуються:

  • випрямним мостом;

  • конденсаторним мережевим фільтром;

  • високочастотним перетворювачем;

  • знижувальним трансформатором напруги високої частоти;

  • високочастотним випрямлячем;

  • схемою управління.

Всі ці пристрої розміщуються на платі всередині корпусу. При знятому кожусі вони мають приблизно такий вигляд, який показаний на картинці.

Блок випрямлення напруги

На нього через ручний вимикач, розташований на корпусі, подається змінна напруга стаціонарної електричної мережі. Воно перетворюється доданими мостом в пульсуючу величину. Через напівпровідникові елементи цього блоку проходить вся енергія зварювальної дуги. Тому вони підбираються з необхідним запасом по напрузі і струму.

Для поліпшення теплос'ема діодний збірка, яку піддають при роботі серйозного нагрівання, змонтована на охолоджуючих радіаторах, які додатково обдуваются припливним повітрям від вентилятора.

Нагрівання діодного моста контролюється датчиком температури, налаштованим в режим термозапобіжника. Він, як елемент захисту, при розігріві діодів до + 90оС, розмикає ланцюг живлення.

Конденсаторний мережевий фільтр

Паралельно вихідним контактом випрямляча, що створює пульсуюче напруга, підключаються два потужних електролітичних конденсатора для спільної роботи. Вони згладжують коливання пульсацій і вибираються завжди з запасом по напрузі. Адже навіть в звичайному режимі на фільтрі воно збільшено в 1,41 рази і сягає 220 х 1,41 = 310 вольт.

З цієї причини конденсатори підбираються за робочою напругою не менше 400 V. Їх ємність розраховують для кожної конструкції по потужності максимального зварювального струму. Зазвичай вона становить від 470 микрофарад і більш для одного конденсатора.

помехоподавляющий фільтр

Працюючий зварювальний інвертор перетворює досить велику електричну потужність, викликаючи електромагнітні шуми. Цим він створює перешкоди іншому підключеному до мережі електроустаткування. Для їх виключення на вході випрямного пристрою встановлюють індуктивно-ємнісний фільтр .

Його призначення полягає в згладжуванні високочастотних перешкод, що надходять з працюючої схеми в мережу живлення інших електричних споживачів.

інвертор

Перетворення постійної напруги в високочастотне може виконуватися за різними принципами.

У зварювальних інверторах найбільш поширені два різновиди схеми, що працюють за принципом «косого моста»:

  • двотактний полумостовой імпульсний перетворювач;

  • повний бруківці імпульсний перетворювач.

Варіант виконання першої схеми показаний на картинці.

Тут застосовані два потужних транзисторних ключа. Вони можуть бути зібрані на напівпровідникових пристроях серій MOSFET або IGBT .

Каскадувати польові транзистори MOSFET відмінно працюють в низьковольтних инверторах, а також добре справляються з навантаженнями зварювальних пристроїв. Для прискореної зарядки / розрядки великої місткості їм потрібен двотактний драйвер з керуванням протифазні сигналами для швидкого заряду конденсаторів одним транзистором і закорочування затвора на масу для розряду - іншим.

Все більшої популярності в перетворювачах для зварювання завойовують біполярні транзистори IGBT. Вони легко передають великі потужності високої напруги, але для управління вимагають більш складні алгоритми.

Схема двотактного полумостового імпульсного перетворювача зустрічається в конструкціях інверторів для зварювання із середньою ціновою категорією. Вона має гарний ккд, надійна, формує трансформаторні імпульси прямокутної форми з високою частотою в декілька десятків кГц.

Схема повного мостового імпульсного перетворювача більш складна, включає два додаткових транзистора.

Вона максимально використовує всі можливості високочастотного трансформатора з транзисторними ключами, попарно працюють в режимі двох об'єднаних косих мостів.

Ця схема застосовується в самих потужних і дорогих инверторах для зварювання.

Всі ключові транзистори встановлюють на потужні радіатори для відведення тепла. Крім того, їх додатково захищають від можливих сплесків напруги демпфірувальними RC-фільтрами.

високочастотний трансформатор

Це спеціальна трансформаторна конструкція, як правило, на ферритовом муздрамтеатрі, яка знижує з мінімальними втратами напруга високої частоти після інвертора до значення стійкого запалювання дуги близько 60 - 70 вольт.

У його вторинної обмотці протікають великі зварювальні струми до декількох сотень ампер. Таким чином, при трансформації в / ч енергії з відносно невеликим значенням струму і високою напругою у вторинній обмотці формуються струми для зварювання з уже зниженою напругою.

За рахунок використання високої частоти і переходу на феритове магнітопровода значно знижується вага і габарити самого трансформатора, зменшуються втрати потужності на перемагнічування заліза, підвищується ккд.

Наприклад, зварювальний трансформатор старої конструкції з залізним магнитопроводом, що забезпечує струм зварювання 160 ампер, має вагу близько 18 кг, а високочастотний (з такими ж електричними характеристиками) - трохи менше 0,3 кг.

Переваги в вазі апарату, а, отже, і умови експлуатації очевидні.

Силовий вихідний випрямляч

Його основу складає міст, зібраний із спеціальних потужних діодів з дуже високою швидкодією, здатних реагувати на високочастотний струм - відкриватися і закриватися з часом відновлення порядку 50 наносекунд.

Звичайні діоди з таким завданням не справляються. Тривалість їх перехідного процесу відповідає приблизно половині періоду синусоїдальної гармоніки струму або близько 0,01 секунди. Тому вони швидко нагріваються і перегорають.

Силовий діодний міст, як і транзистори в / ч трансформатора, для відводу тепла розміщується на радіаторах і забезпечується захистом з демпфирующей RC -ланцюжок від кидків напруги.

Вихідні клеми випрямляча роблять товстими мідними наконечниками для надійного підключення зварювальних провідників до ланцюга електрода.

Особливості схеми управління

Всі операції зварювального інвертора управляються процесором і контролюються ним через зворотні зв'язки за допомогою різних датчиків. Це забезпечує практично ідеальні параметри зварювального струму для з'єднання всіляких металів.

За рахунок точно дозованих навантажень значно скорочуються втрати електроенергії при зварюванні.

Для роботи схеми управління подається постійну стабілізовану напругу від блоку живлення, який всередині схемно підключений до вхідних ланцюгах 220 V. Ця напруга подається на:

  • вентилятор охолодження радіаторів і плат;

  • реле плавного запуску;

  • світлодіодні індикатори;

  • харчування мікропроцесора і операційного підсилювача.

Функція реле плавного пуску інвертора зрозуміла з назви. Воно працює за наступним принципом: в момент включення інвертора дуже різко починають заряджатися електролітичні конденсатори мережевого фільтра. Їх струм заряду дуже великий і він може пошкодити діоди випрямляча.

Щоб цього не сталося, заряд обмежують потужним резистором, який своїм активним опором знижує початковий кидок струму. Коли конденсатори зарядиться, а інвертор почне працювати в розрахунковому режимі, реле плавного пуску спрацьовує і своїми нормально відкритими контактами шунтує цей резистор, виводячи його таким чином з ланцюгів стабілізації.

Практично вся логіка роботи інвертора міститься всередині мікропроцесорного контролера. Він керує роботою потужних транзисторів перетворювача.

Захист силових транзисторів від перенапруг на затворі і емітер заснована на застосуванні стабилитронов.

У схему обмотки високочастотного трансформатора підключений датчик - трансформатор струму, який своїми вторинними ланцюгами направляє пропорційний за величиною і розі сигнал для обробки логікою. Таким способом контролюється сила зварювальних струмів для здійснення впливу на них при запуску і роботі інвертора.

Для контролю величини приходить напруги на вході мережевого випрямляча апарату підключається мікросхема операційного підсилювача. Вона постійно аналізує сигнали від захистів по напрузі і струму, визначаючи момент виникнення аварії, при якій необхідно заблокувати працює генератор і відключити інвертор від мережі живлення.

Граничні відхилення напруги живильної мережі контролюються компаратором. Він спрацьовує при досягненні критичних значень електроенергії. Його сигнал послідовно обробляється логічними елементами для відключення генератора і самого інвертора.

Для виставлення вручну сили струму зварювальної дуги використовується регулювальний потенціометр, ручка якого виведена на корпус приладу. Зміна його опору дозволяє використовувати один з методів управління, впливаючи на:

  • амплітуду в / ч напруги інвертора;

  • частоту високочастотних імпульсів;

  • ширину імпульсів.

Основні правила експлуатації і причини поломок зварювальних інверторів

Дбайливе ставлення до складної електронної техніки завжди є запорукою її тривалої і надійної експлуатації. Але, на жаль не всі користувачі це положення застосовують на практиці.

Зварювальні інвертори працюють в виробничих цехах, на будівництвах або використовуються домашніми майстрами в особистих гаражах або на дачах.

У виробничих умовах найчастіше інвертори страждають від пилу, яка збирається всередині корпусу. Її джерелами можуть бути будь-які інструменти або верстати обробні метали, бетон, граніти, цегла. Особливо часто це проявляється при роботі «болгарками», штроборізи, перфораторами ...

Наступною причиною поломки, яка відбувається під час зварювання, є створення недосвідченим зварювальником нерозрахованих навантажень на електронну схему. Наприклад, якщо спробувати малопотужним зварювальним інвертором розрізати лобову броню вежі танка або залізничний рейок, то результат такої роботи однозначно передбачуваний: перегорання електронних компонентів IGBT або MOSFET.

Усередині схеми управління працює теплове реле для захисту від поступово зростаючих теплових навантажень, але воно не встигне зреагувати на такі швидкі перевищення зварювальних струмів.

Кожен зварювальний інвертор характеризується параметром «ПВ» - тривалістю включення по відношенню до тривалості паузи зупинки, який вказується в технічному паспорті. Нехтування цими рекомендаціями заводу призводить до неминучих поломок.

Неакуратне ставлення до апарату може виразитися в його поганий транспортуванні або перевезення, коли на корпус впливають сторонні механічні удари або вібрації рами автомобіля, що рухається.

Серед найманих працівників спостерігаються випадки експлуатації інверторів при явних ознаках несправностей, що вимагають негайного усунення, наприклад, ослаблення контактів, які фіксують зварювальні кабелі в гніздах корпусу. Та й передача дорогого устаткування некваліфікованого і погано навченому персоналу теж зазвичай призводить до поломок.

У побуті часто виникають зниження напруги мережі живлення, особливо в гаражних кооперативах, а зварювальник не звертає на це уваги і намагається швидше зробити свою роботу, «вичавлюючи» з інвертора все, на що той здатний і нездатний ...

Зимове зберігання дорогого електронного обладнання в погано опалювальному гаражі або взагалі в сараї призводить до осадження конденсату з повітря на платах, окислення контактів, пошкодження доріжок і іншим внутрішнім поломок. Точно так же ці апарати страждають від роботи при низьких температурах менш -15 градусів або атмосферних опадах.

Передача інвертора сусідові для виконання ним зварювальних робіт не завжди закінчується успішним результатом.

Однак, загальна статистика ремонтних майстерень показує, що у приватних власників зварювальне обладнання працює довше і якісніше.

недоліки конструкцій

Зварювальні інвертори старих випусків поступаються по надійності трансформаторів для зварювання . А сучасні їх розробки, особливо на IGBT-модулях, вже володіють порівнянними параметрами.

У процесі зварювання всередині корпусу виділяється велика кількість тепла. Використовувана система для його відводу і охолодження плат і електронних елементів у моделей навіть середнього цінового діапазону не володіє високою ефективністю. Тому при роботі необхідно дотримуватися перерви для зниження температури внутрішніх деталей і пристроїв.

Як і всі електронні схеми, інверторні апарати втрачають працездатність при підвищеній вологості і появі конденсату.

Незважаючи на включення в конструкцію шумоподавляющіе фільтрів, в живильну електричну схему проникають досить значні високочастотні перешкоди. Технічні рішення, що усувають таку проблему, значно ускладнюють пристрій, що веде до різкого збільшення вартості всього устаткування.

Главное меню
Реклама

Архив новостей
ArtmMisto
Наши партнеры ArtmMisto. Игроки могут начать свое азартное приключение на сайте "Buddy.Bet", который только что открылся для всех ценителей азарта.

Реклама

© 2013 mexpola.h1a25414f