Inverterski aparati za zavarivanje

Ogromno zanimanje i vrhunac popularnosti koji se povećao u posljednjem desetljeću za nove dizajne strojeva za zavarivanje koji rade na principu invertera posljedica je sljedećih glavnih razloga:

• povećana kvaliteta šava;

• dostupnost operacija čak i za početnike zavarivače zbog uključivanja kompleksa funkcija za vrući start, protiv lijepljenja elektrode i gorenja luka;

• minimiziranje dizajna opreme za zavarivanje, osiguravanje njegove mobilnosti;

• značajne uštede energije u usporedbi s transformatorima.

Ove su prednosti postale moguće zahvaljujući promjeni pristupa tehnologiji stvaranja zavarivačkog luka na elektrodi zbog uvođenja najnovijih dostignuća mikroprocesorske tehnologije.

Kako su inverteri za zavarivanje

Napajaju se strujom od 220 V 50 Hz, koja dolazi iz obične električne utičnice. (Uređaji koji rade u trofaznoj mreži koriste slične algoritme.) Jedino ograničenje na koje biste trebali obratiti pozornost je potrošnja energije uređaja.Ne smije premašiti nazivne vrijednosti mrežnih zaštitnih uređaja i vodljivih svojstava ožičenja.

Slijed od pet tehnoloških ciklusa koji se koriste za stvaranje luka za zavarivanje iz pretvarača prikazan je na fotografiji.

To uključuje procese koje izvode:

• ispravljač;

• filter linije kondenzatora;

• visokofrekventni pretvarač;

• visokofrekventni naponski silazni transformator;

• visokofrekventni ispravljač;

• shema upravljanja.

Svi ovi uređaji nalaze se na ploči unutar kutije. S uklonjenim poklopcem izgledaju otprilike kao što je prikazano na slici.

Ispravljač mrežnog napona

Napaja se izmjeničnim naponom stacionarne električne mreže preko ručnog prekidača koji se nalazi na tijelu. Pretvara se diodnim mostom u pulsirajuću vrijednost. Sva energija luka zavarivanja prolazi kroz poluvodičke elemente ovog bloka. Stoga su odabrani s potrebnom marginom napona i struje.

Kako bi se poboljšala disipacija topline, diodni sklop, koji je tijekom rada podvrgnut ozbiljnom zagrijavanju, montiran je na rashladne radijatore, koji se dodatno upuhuju dovedenim zrakom iz ventilatora.

Grijanje diodnog mosta kontrolira temperaturni senzor postavljen na termalni osigurač. On, kao zaštitni element, kada se diode zagriju na +90 OC, otvara strujni krug.

Linijski filter kondenzatora

Paralelno s izlaznim kontaktom ispravljača, koji stvara valovitost napona, spojena su dva snažna elektrolitska kondenzatora koji rade zajedno. Oni izglađuju fluktuacije valovitosti i uvijek su odabrani s marginom napona.Doista, čak iu normalnom načinu rada filtera, povećava se 1,41 puta i doseže 220 x 1,41 = 310 volti.

Zbog toga se kondenzatori odabiru za radni napon od najmanje 400 V. Njihov kapacitet se izračunava za svaku strukturu prema snazi ​​maksimalne struje zavarivanja. Obično se kreće od 470 mikrofarada ili više za jedan kondenzator.

Filter smetnji

Inverter za zavarivanje koji radi pretvara dovoljno električne energije da izazove elektromagnetski šum. Na taj način ometa ostatak električne opreme spojene na mrežu. Da biste ih uklonili na ulazu ispravljača, postavite induktivno-kapacitivni filter.

Njegova je svrha izgladiti visokofrekventne smetnje koje dolaze iz radnog kruga u elektroenergetsku mrežu drugih potrošača električne energije.

Inverter

Pretvorba istosmjernog napona u visoku frekvenciju može se izvršiti prema različitim principima.

U pretvaračima za zavarivanje najčešće se nalaze dvije vrste krugova koji rade na principu "kosog mosta":

• polumost polumostni pretvarač impulsa;

• pulsni pretvarač punog mosta.

Slika prikazuje implementaciju prvog kruga.

Ovdje se koriste dvije snažne tranzistorske sklopke. Mogu se sastaviti na serijskim poluvodičkim elementima MOSFET ili IGBT.

Kaskadni MOSFET-ovi dobro rade u niskonaponskim pretvaračima i također dobro podnose opterećenja zavarivanja. Za brzo punjenje/pražnjenje velikog kapaciteta, potreban im je potisni pokretač s protufaznom kontrolom signala za brzo punjenje kondenzatora s jednim tranzistorom i kratki spoj na masu za pražnjenje s drugim.

Bipolarni IGBT postaju sve popularniji u inverterima za zavarivanje.Oni mogu lako prenositi velike snage s visokim naponima, ali zahtijevaju složenije algoritme upravljanja.

Shema polumostnog pretvarača impulsa nalazi se u konstrukcijama zavarivačkih pretvarača srednje cjenovne kategorije. Ima dobru učinkovitost, pouzdan je, tvori transformator pravokutni impulsi s visokom frekvencijom od nekoliko desetaka kHz.

Impulsni pretvarač punog mosta je složeniji, uključuje dva dodatna tranzistora.

U potpunosti iskorištava sve mogućnosti visokofrekventnog transformatora s tranzistorskim sklopkama koje rade u parovima u načinu rada dva kombinirana kosa mosta.

Ovaj krug se koristi u najsnažnijim i najskupljim pretvaračima za zavarivanje.

Svi ključni tranzistori instalirani su na snažnim hladnjakima za uklanjanje topline. Osim toga, dodatno su zaštićeni od mogućih skokova napona prigušujućim RC filtrima.

Visokofrekventni transformator

Ovo je posebna struktura transformatora, obično feritnog magnetskog kruga, koji snižava visokofrekventni napon nakon pretvarača uz minimalne gubitke do stabilnog paljenja luka od oko 60 - 70 volti.

U njegovom sekundarnom namotu teku velike struje zavarivanja do nekoliko stotina ampera. Dakle, pri pretvorbi vol. / H energije s relativno niskom vrijednošću struje i visokim naponom u sekundarnom namotu, struje zavarivanja nastaju s već smanjenim naponom.

Zbog korištenja visoke frekvencije i prijelaza na feritni magnetski krug značajno se smanjuju težina i dimenzije samog transformatora, smanjuju se gubici snage zbog preokreta magnetizma željeza i povećava učinkovitost.

Na primjer, transformator za zavarivanje starog dizajna sa željeznom magnetskom jezgrom, koji daje struju zavarivanja od 160 ampera, teži oko 18 kg, a visokofrekventni (s istim električnim karakteristikama) nešto manji od 0,3 kilograma.

Prednosti u težini uređaja i, sukladno tome, u radnim uvjetima su očite.

Ispravljač izlazne snage

Temelji se na mostu sastavljenom od posebnih brzih, vrlo brzih dioda sposobnih odgovoriti na visokofrekventnu struju — otvaranje i zatvaranje s vremenom oporavka od oko 50 nanosekundi.

Konvencionalne diode ne mogu se nositi s ovim zadatkom. Trajanje njihove prijelazne pojave odgovara otprilike polovici perioda sinusnog harmonika struje, odnosno oko 0,01 sekunde. Zbog toga se brzo zagrijavaju i spaljuju.

Most energetske diode, kao i tranzistori visokonaponskog transformatora, postavljen je na hladnjake i zaštićen prigušnim RC krugom od skokova napona.

Izlazni priključci ispravljača izrađeni su s debelim bakrenim ušicama za sigurno spajanje kabela za zavarivanje na krug elektroda.

Karakteristike regulacijske sheme

Sve operacije invertera za zavarivanje su kontrolirane i kontrolirane od strane procesora putem povratne informacije pomoću različitih senzora, čime se dobivaju gotovo idealni parametri struje zavarivanja za spajanje svih vrsta metala.

Zahvaljujući precizno doziranim opterećenjima, gubici energije tijekom zavarivanja značajno su smanjeni.

Za rad upravljačkog kruga, konstantni stabilizirani napon se dovodi iz izvora napajanja, koji je interno spojen na 220 V ulazne krugove.Ova napetost je usmjerena na:

• ventilator za hlađenje radijatora i ploča;

• relej mekog pokretanja;

• LED indikatori;

• napajanje mikroprocesora i operacijskog pojačala.

Relej za pretvarač mekog pokretanja jasan je iz naziva. Radi na sljedećem principu: u trenutku uključivanja pretvarača, elektrolitski kondenzatori mrežnog filtra počinju se vrlo oštro puniti. Njihova struja punjenja je vrlo visoka i može oštetiti ispravljačke diode.

Kako bi se to spriječilo, naboj je ograničen snažnim otpornikom koji svojim aktivnim otporom smanjuje početnu udarnu struju. Kada se kondenzatori napune i pretvarač počne raditi u projektiranom načinu rada, aktivira se relej za meko pokretanje i preko svojih normalno otvorenih kontakata upravlja ovim otpornikom, uklanjajući ga tako iz stabilizacijskih krugova.

Gotovo sva logika pretvarača zatvorena je unutar kontrolera mikroprocesora. On kontrolira rad snažnih tranzistora pretvarača.

Prenaponska zaštita tranzistora snage gate i emiter temelji se na uporabi zener dioda.

Na strujni krug namota visokofrekventnog transformatora - strujni transformator priključen je senzor koji svojim sekundarnim krugovima šalje signal proporcionalan veličini i kutu za logičku obradu. Na taj se način kontrolira jakost struje zavarivanja kako bi utjecala na njih tijekom pokretanja i rada pretvarača.

Za kontrolu veličine ulaznog napona na ulazu mrežnog ispravljača aparata, priključen je mikro krug operacijskog pojačala.Kontinuirano analizira signale naponske i strujne zaštite, utvrđujući trenutak izvanredne situacije kada je potrebno blokirati rad generatora i isključiti pretvarač iz napajanja.

Maksimalna odstupanja napona napajanja kontroliraju se komparatorom. Pokreće se kada se dosegnu kritične vrijednosti energije. Njegov signal sekvencijalno obrađuju logički elementi za isključivanje generatora i samog pretvarača.

Za ručno podešavanje struje luka zavarivanja koristi se potenciometar za podešavanje, čiji se gumb izvlači na tijelo uređaja. Promjena njegovog otpora omogućuje korištenje jedne od metoda kontrole, koja utječe na:

• amplituda u / h napona pretvarača;

• frekvencija visokofrekventnih impulsa;

• trajanje pulsa.

Osnovna pravila rada i uzroci kvarova zavarivačkih pretvarača

Poštivanje složene elektroničke opreme uvijek je ključ njenog dugotrajnog i pouzdanog rada. No, nažalost, ne primjenjuju svi korisnici ovu odredbu u praksi.

Inverteri za zavarivanje rade u proizvodnim radionicama, na gradilištima ili ih koriste domaći majstori u osobnim garažama ili ljetnim vikendicama.

U proizvodnom okruženju pretvarači najčešće pate od prašine koja se skuplja unutar kutije. Njegovi izvori mogu biti bilo koji alati ili strojevi za obradu metala, obrada metala, betona, granita, cigle. To je osobito često kod rada s brusilicama, zidarima, perforatorima...

Sljedeći razlog kvara koji se dogodio tijekom zavarivanja je stvaranje nestandardnih opterećenja na elektroničkom krugu od strane neiskusnog zavarivača.Na primjer, ako pokušate izrezati prednji oklop tornja tenka ili željezničke tračnice s pretvaračem za zavarivanje male snage, rezultat takvog rada je nedvosmisleno predvidljiv: spaljivanje elektroničkih komponenti IGBT ili MOSFET.

Unutar upravljačkog kruga radi toplinski relej koji štiti od postupno rastućih toplinskih opterećenja, ali neće imati vremena reagirati na tako brze skokove u struji zavarivanja.

Svaki pretvarač za zavarivanje karakterizira parametar «PV» - trajanje uključivanja u usporedbi s trajanjem pauze za zaustavljanje, što je navedeno u tehničkoj putovnici. Nepoštivanje ovih preporuka dovodi do neizbježnih padova.

Nemarno postupanje s uređajem može se izraziti u njegovom lošem transportu ili transportu, kada je tijelo izloženo vanjskim mehaničkim udarima ili vibracijama okvira automobila u pokretu.

Među zaposlenicima postoje slučajevi rada pretvarača s očitim znakovima kvarova koji zahtijevaju hitno uklanjanje, na primjer, labavljenje kontakata koji fiksiraju kabele za zavarivanje u utičnicama kućišta. A predaja skupe opreme nekvalificiranom i slabo obučenom osoblju također obično dovodi do nesreća.

Kod kuće često dolazi do padova napona napajanja, posebno u garažnim zadrugama, a zavarivač ne obraća pažnju na to i pokušava brže obaviti svoj posao, "cijedeći" sve što može i nesposoban iz pretvarača ...

Zimsko skladištenje skupe elektroničke opreme u slabo grijanoj garaži ili čak u šupi dovodi do taloženja kondenzata iz zraka na pločama, oksidacije kontakata, oštećenja tračnica i drugih unutarnjih oštećenja.Isto tako, ovi uređaji pate od rada na niskim temperaturama ispod -15 stupnjeva ili atmosferskim padalinama.

Prijenos pretvarača susjedu radi zavarivanja ne završava uvijek povoljnim rezultatom.

Međutim, opća statistika radionica pokazuje da za privatne vlasnike oprema za zavarivanje radi duže i bolje.

Greške u dizajnu

Inverteri za zavarivanje iz starijih verzija su niži u pouzdanosti transformatori za zavarivanje… A njihov moderni dizajn, posebno IGBT modula, već ima usporedive parametre.

Tijekom procesa zavarivanja unutar kućišta se stvara velika količina topline. Sustav koji se koristi za uklanjanje i hlađenje tiskanih ploča i elektroničkih elemenata čak ni u modelima srednje klase nije vrlo učinkovit. Stoga je tijekom rada potrebno promatrati prekide kako bi se smanjila temperatura unutarnjih dijelova i uređaja.

Kao i svi elektronički sklopovi, inverterski uređaji gube svoju funkcionalnost s visokom vlagom i kondenzacijom.

Unatoč uključivanju filtara za uklanjanje buke u dizajnu, prilično značajne visokofrekventne smetnje prodiru u krug napajanja. Tehnička rješenja koja uklanjaju ovaj problem značajno kompliciraju uređaj, što dovodi do naglog povećanja cijene cjelokupne opreme.