Inverter sveisemaskiner

Den enorme interessen og toppen av popularitet som har økt det siste tiåret i nye design av sveisemaskiner som arbeider etter prinsippet om omformere, skyldes følgende hovedårsaker:

• økt sømkvalitet;

• tilgjengeligheten av operasjoner selv for nybegynnere på grunn av inkluderingen av et kompleks av funksjoner for varmstart, anti-klebing av elektroden og lysbuebrenning;

• minimere utformingen av sveiseutstyr, sikre mobiliteten;

• betydelige energibesparelser sammenlignet med transformatorer.

Disse fordelene ble mulig på grunn av en endring i tilnærmingen til teknologien for å lage en sveisebue på en elektrode på grunn av introduksjonen av de siste fremskrittene innen mikroprosessorteknologi.

Hvordan er sveiseomformere

De drives av 220 V 50 Hz strøm, som kommer fra en vanlig stikkontakt. (Apparater som opererer i et trefasenettverk bruker lignende algoritmer.) Den eneste begrensningen du bør være oppmerksom på er strømforbruket til apparatet.Det må ikke overskride klassifiseringen til nettbeskyttelsesanordningene og de ledende egenskapene til ledningene.

Sekvensen av de fem teknologiske syklusene som brukes til å lage en sveisebue fra omformeren er vist på bildet.

Disse inkluderer prosesser utført av:

• likeretter;

• kondensator linje filter;

• høyfrekvente omformer;

• høyfrekvente spenning step-down transformator;

• høyfrekvente likeretter;

• kontrollordning.

Alle disse enhetene er plassert på brettet inne i boksen. Med dekselet fjernet ser de omtrent ut som det som er vist på bildet.

Nettspenningslikeretter

Den leveres med vekselspenning til et stasjonært elektrisk nettverk gjennom en manuell bryter plassert på kroppen. Den konverteres av en diodebro til en pulserende verdi. All energien til sveisebuen passerer gjennom halvlederelementene i denne blokken. Derfor velges de med nødvendig margin for spenning og strøm.

For å forbedre varmeavledningen er diodemontasjen, som utsettes for alvorlig oppvarming under drift, montert på kjøleradiatorer, som i tillegg blåses av den tilførte luften fra viften.

Diodebrooppvarming styres av en temperatursensor satt til termisk sikringsmodus. Det, som et beskyttelseselement, når diodene varmes opp til +90 ОC, åpner strømkretsen.

Kondensatorledningsfilter

Parallelt med utgangskontakten til likeretteren, som skaper en krusningsspenning, er to kraftige elektrolytiske kondensatorer koblet til for å fungere sammen. De jevner ut krusningssvingninger og velges alltid med spenningsmargin.Faktisk, selv i normal filtermodus, øker den med 1,41 ganger og når 220 x 1,41 = 310 volt.

Av denne grunn velges kondensatorer for en driftsspenning på minst 400 V. Deres kapasitet beregnes for hver struktur i henhold til kraften til den maksimale sveisestrømmen. Det varierer vanligvis fra 470 mikrofarad eller mer for en enkelt kondensator.

Interferensfilter

En fungerende sveisevekselretter konverterer nok elektrisk kraft til å forårsake elektromagnetisk støy. På denne måten forstyrrer det resten av det elektriske utstyret som er koblet til nettverket. For å fjerne dem ved likeretterinngangen, still inn induktivt-kapasitivt filter.

Formålet er å jevne ut høyfrekvente forstyrrelser som kommer fra en fungerende krets til strømnettet til andre elektriske forbrukere.

Inverter

Konverteringen av likespenning til høyfrekvens kan gjøres etter forskjellige prinsipper.

I sveisevekselrettere er to typer kretser som opererer etter "skrå bro"-prinsippet oftest funnet:

• halv-bro halv-bro pulsomformer;

• fullbro pulsomformer.

Figuren viser en implementering av den første kretsen.

Her brukes to kraftige transistorbrytere. De kan settes sammen på seriehalvlederenheter MOSFET eller IGBT.

Kaskade MOSFET-er fungerer godt i lavspenningsvekselrettere og håndterer også sveisebelastninger godt. For hurtiglading/-utlading med høy kapasitet trenger de en push-driver med anti-fase signalkontroll for å hurtiglade kondensatorer med en transistor og kort til jord for å lade ut med en annen.

Bipolare IGBT-er blir stadig mer populære i sveisevekselrettere.De kan enkelt overføre store krefter med høye spenninger, men krever mer komplekse kontrollalgoritmer.

Ordningen med en halvbro-pulsomformer finnes i konstruksjonene til sveisevekselrettere i mellompriskategorien. Den har god effektivitet, den er pålitelig, den danner en transformator rektangulære pulser med en høy frekvens på flere titalls kHz.

Pulsomformeren med full bro er mer kompleks, den inkluderer to ekstra transistorer.

Den drar full nytte av alle mulighetene til en høyfrekvent transformator med transistorbrytere som opererer i par i modusen av to kombinerte skråbroer.

Denne kretsen brukes i de kraftigste og mest kostbare sveisevekselretterne.

Alle nøkkeltransistorer er installert på kraftige kjøleribber for å fjerne varme. I tillegg er de ytterligere beskyttet mot mulige spenningstopper ved å dempe RC-filtre.

Høyfrekvent transformator

Dette er en spesiell transformatorstruktur, vanligvis av en ferrittmagnetisk krets, som trapper ned høyfrekvente spenningen etter omformeren med minimale tap til en stabil lysbuetenning på ca. 60 - 70 volt.

Store sveisestrømmer på opptil flere hundre ampere strømmer i sekundærviklingen. Således, ved konvertering av vol. / H energi med en relativt lav verdi av strøm og høy spenning i sekundærviklingen dannes sveisestrømmer med allerede redusert spenning.

På grunn av bruken av høy frekvens og overgangen til en ferrittmagnetisk krets, reduseres vekten og dimensjonene til selve transformatoren betydelig, effekttap på grunn av reversering av jernmagnetisme reduseres og effektiviteten økes.

For eksempel veier en sveisetransformator av gammel design med en magnetisk jernkjerne, som gir en sveisestrøm på 160 ampere, omtrent 18 kg, og en høyfrekvent en (med samme elektriske egenskaper) er litt mindre enn 0,3 kilo.

Fordelene i vekten av enheten og følgelig i arbeidsforholdene er åpenbare.

Strømutgang likeretter

Den er basert på en bro satt sammen av spesielle høyhastighets, veldig høyhastighetsdioder som er i stand til å reagere på høyfrekvent strøm - åpne og lukke med en gjenopprettingstid på omtrent 50 nanosekunder.

Konvensjonelle dioder kan ikke takle denne oppgaven. Varigheten av deres transient tilsvarer omtrent halvparten av perioden til den sinusformede harmoniske av strømmen, eller omtrent 0,01 sekunder. På grunn av dette varmes de raskt opp og brenner.

Strømdiodebroen, i likhet med transistorene til høyspenningstransformatoren, er plassert på kjøleribbene og beskyttet av en dempende RC-krets mot spenningsspiker.

Utgangsklemmene til likeretteren er laget med tykke kobbertapper for sikker tilkobling av sveisekablene til elektrodekretsen.

Kjennetegn ved kontrollordningen

Alle operasjoner av sveisevekselretteren styres og styres av prosessoren gjennom tilbakemelding ved hjelp av ulike sensorer.Dette gir nesten ideelle sveisestrømparametere for sammenføyning av alle typer metaller.

Takket være nøyaktig doserte belastninger reduseres energitapet under sveising betydelig.

For å betjene styrekretsen tilføres en konstant stabilisert spenning fra strømforsyningen, som er internt koblet til 220 V-inngangskretsene.Denne spenningen er rettet mot:

• kjølevifte for radiatorer og brett;

• myk start relé;

• LED-indikatorer;

• strømforsyning til mikroprosessoren og operasjonsforsterkeren.

Relé for mykstart-omformer er tydelig fra navnet. Det fungerer på følgende prinsipp: i øyeblikket av å slå på omformeren begynner elektrolytkondensatorene til nettverksfilteret å lade veldig kraftig. Ladestrømmen deres er veldig høy og kan skade likeretterdiodene.

For å forhindre dette begrenses ladningen av en kraftig motstand, som med sin aktive motstand reduserer startstrømmen. Når kondensatorene er ladet og omformeren begynner å fungere i designmodus, aktiveres mykstartreléet og manipulerer denne motstanden gjennom sine normalt åpne kontakter, og fjerner den fra stabiliseringskretsene.

Nesten all inverterlogikk er innelukket inne i mikroprosessorkontrolleren. Den kontrollerer driften av de kraftige transistorene til omformeren.

Overspenningsbeskyttelse av gate- og emittereffekttransistorer er basert på bruk av zenerdioder.

En sensor er koblet til viklingskretsen til høyfrekvenstransformatoren - en strømtransformator, som med sine sekundære kretser sender et signal proporsjonalt i størrelse og vinkel for logisk behandling. På denne måten styres styrken til sveisestrømmene for å påvirke dem under oppstart og drift av omformeren.

For å kontrollere størrelsen på inngangsspenningen ved inngangen til apparatets nettlikeretter, er en operasjonsforsterkermikrokrets koblet til.Den analyserer kontinuerlig signalene fra spennings- og strømbeskyttelsen, og bestemmer øyeblikket for en nødsituasjon når det er nødvendig å blokkere driftsgeneratoren og koble omformeren fra strømforsyningen.

Maksimale avvik i forsyningsspenningen styres av en komparator. Den utløses når kritiske energiverdier er nådd. Signalet behandles sekvensielt av logiske elementer for å slå av generatoren og selve omformeren.

For manuell justering av strømmen til sveisebuen brukes et justeringspotensiometer, hvis knott bringes ut til enhetens kropp. Ved å endre motstanden kan en av kontrollmetodene brukes, som påvirker:

• amplitude i / h spenning av omformeren;

• frekvensen av høyfrekvente pulser;

• pulsvarighet.

Grunnleggende regler for drift og årsaker til feil på sveiseomformere

Respekt for komplekst elektronisk utstyr er alltid nøkkelen til langsiktig og pålitelig drift. Men dessverre er det ikke alle brukere som bruker denne bestemmelsen i praksis.

Sveisevekselrettere fungerer i produksjonsverksteder, på byggeplasser eller brukes av hjemmehåndverkere i personlige garasjer eller sommerhus.

I et produksjonsmiljø lider invertere oftest av støv som samler seg inne i boksen. Kildene kan være verktøy eller metallbearbeidingsmaskiner, bearbeiding av metaller, betong, granitt, murstein. Dette er spesielt vanlig når du arbeider med kverner, murere, perforatorer...

Den neste årsaken til feilen som oppstod under sveising er opprettelsen av ikke-standardiserte belastninger på den elektroniske kretsen av en uerfaren sveiser.For eksempel, hvis du prøver å kutte frontalpansringen til et tanktårn eller jernbaneskinne med en laveffekt sveiseomformer, er resultatet av slikt arbeid utvetydig forutsigbart: brenning av IGBT eller MOSFET elektroniske komponenter.

Inne i kontrollkretsen fungerer et termisk relé, som beskytter mot gradvis økende termiske belastninger, men det vil ikke ha tid til å reagere på så raske hopp i sveisestrømmer.

Hver sveiseomformer er preget av «PV»-parameteren - varigheten av å slå på sammenlignet med varigheten av stopppausen, som er angitt i det tekniske passet. Unnlatelse av å følge disse anleggsanbefalingene fører til uunngåelige krasj.

Uforsiktig behandling av enheten kan uttrykkes i dens dårlige transport eller transport, når kroppen utsettes for eksterne mekaniske støt eller vibrasjoner fra rammen til en bil i bevegelse.

Blant de ansatte er det tilfeller av drift av vekselrettere med åpenbare tegn på funksjonsfeil som krever umiddelbar fjerning, for eksempel å løsne kontaktene som fester sveisekablene i kontaktene til huset. Og utlevering av dyrt utstyr til ufaglært og dårlig utdannet personell fører også som regel til ulykker.

Hjemme oppstår ofte forsyningsspenningsfall, spesielt i garasjekooperativer, og sveiseren legger ikke merke til dette og prøver å gjøre arbeidet sitt raskere, "klemme" alt han er i stand til og ute av stand til fra omformeren ...

Vinterlagring av dyrt elektronisk utstyr i en dårlig oppvarmet garasje eller til og med i et skur fører til avsetning av kondensat fra luften på brettene, oksidasjon av kontakter, skade på spor og andre indre skader.På samme måte lider disse enhetene av drift i lave temperaturer under -15 grader eller atmosfærisk nedbør.

Overføring av omformeren til en nabo for sveisearbeid ender ikke alltid med et gunstig resultat.

Den generelle statistikken til verksteder viser imidlertid at for private eiere fungerer sveiseutstyr lenger og bedre.

Designfeil

Sveisevekselrettere fra eldre versjoner har lavere pålitelighet sveisetransformatorer… Og deres moderne design, spesielt av IGBT-moduler, har allerede sammenlignbare parametere.

Under sveiseprosessen genereres en stor mengde varme inne i huset. Systemet som brukes til å fjerne og kjøle ned kretskort og elektroniske elementer i selv mellommodeller er ikke veldig effektivt. Derfor, under drift, er det nødvendig å observere avbrudd for å redusere temperaturen på interne deler og enheter.

Som alle elektroniske kretser mister inverterenheter funksjonaliteten med høy luftfuktighet og kondens.

Til tross for inkluderingen av støyfjerningsfiltre i designet, trenger ganske betydelig høyfrekvent interferens inn i strømkretsen. Tekniske løsninger som eliminerer dette problemet kompliserer enheten betydelig, noe som fører til en kraftig økning i prisen på alt utstyr.