Invertora metināšanas iekārtas

Milzīgā interese un popularitātes virsotne, kas pēdējā desmitgadē ir pieaugusi par jaunu metināšanas iekārtu dizainu, kas darbojas pēc invertoru principa, ir saistīts ar šādiem galvenajiem iemesliem:

• paaugstināta šuvju kvalitāte;

• operāciju pieejamība pat iesācējiem metinātājiem, jo ​​ir iekļauts funkciju komplekss karstai palaišanai, elektroda pretlīmēšanai un loka dedzināšanai;

• līdz minimumam samazinot metināšanas iekārtu konstrukciju, nodrošinot tās mobilitāti;

• ievērojams enerģijas ietaupījums salīdzinājumā ar transformatoriem.

Šīs priekšrocības kļuva iespējamas, mainot pieeju metināšanas loka izveidei uz elektroda, pateicoties jaunākajiem sasniegumiem mikroprocesoru tehnoloģijā.

Kā darbojas metināšanas invertori

Tos darbina 220 V 50 Hz elektrība, kas nāk no parastās elektrības rozetes. (Aparāti, kas darbojas trīsfāzu tīklā, izmanto līdzīgus algoritmus.) Vienīgais ierobežojums, kam jāpievērš uzmanība, ir iekārtas enerģijas patēriņš.Tas nedrīkst pārsniegt elektrotīkla aizsargierīču nominālu un elektroinstalācijas vadošās īpašības.

Piecu tehnoloģisko ciklu secība, ko izmanto, lai izveidotu metināšanas loku no invertora, ir parādīta fotoattēlā.

Tie ietver procesus, ko veic:

• taisngriezis;

• kondensatora līnijas filtrs;

• augstas frekvences pārveidotājs;

• augstfrekvences sprieguma pazeminošs transformators;

• augstas frekvences taisngriezis;

• kontroles shēma.

Visas šīs ierīces atrodas uz tāfeles kastes iekšpusē. Ar noņemtu pārsegu izskatās kaut kas līdzīgs attēlā redzamajam.

Tīkla sprieguma taisngriezis

Tas tiek piegādāts ar stacionāra elektrotīkla maiņspriegumu, izmantojot manuālu slēdzi, kas atrodas uz korpusa. Ar diodes tiltu to pārvērš pulsējošā vērtībā. Visa metināšanas loka enerģija iet caur šī bloka pusvadītāju elementiem. Tāpēc tie tiek izvēlēti ar nepieciešamo sprieguma un strāvas rezervi.

Lai uzlabotu siltuma izkliedi, diodes komplekts, kas darbības laikā tiek pakļauts nopietnai karsēšanai, tiek uzstādīts uz dzesēšanas radiatoriem, kurus papildus izpūš no ventilatora pievadītais gaiss.

Diodes tilta sildīšanu kontrolē temperatūras sensors, kas iestatīts termiskā drošinātāja režīmā. Tas kā aizsardzības elements, kad diodes tiek uzkarsētas līdz +90 ОC, atver strāvas ķēdi.

Kondensatora līnijas filtrs

Paralēli taisngrieža izejas kontaktam, kas rada pulsācijas spriegumu, ir savienoti divi jaudīgi elektrolītiskie kondensatori, kas darbojas kopā. Tie izlīdzina pulsācijas svārstības un vienmēr tiek izvēlēti ar sprieguma rezervi.Patiešām, pat parastā filtra režīmā tas palielinās par 1,41 reizi un sasniedz 220 x 1,41 = 310 voltus.

Šī iemesla dēļ kondensatorus izvēlas vismaz 400 V darba spriegumam. To kapacitāti aprēķina katrai konstrukcijai pēc maksimālās metināšanas strāvas jaudas. Tas parasti svārstās no 470 mikrofaradiem vai vairāk vienam kondensatoram.

Interferences filtrs

Darbojošs metināšanas invertors pārveido pietiekami daudz elektroenerģijas, lai radītu elektromagnētisko troksni. Tādā veidā tas traucē pārējām tīklam pievienotajām elektroiekārtām. Lai tos noņemtu pie taisngrieža ieejas, iestatiet induktīvi-kapacitatīvs filtrs.

Tās mērķis ir izlīdzināt augstfrekvences traucējumus, kas nāk no darba ķēdes uz citu elektrisko patērētāju elektrotīklu.

Invertors

Tiešā sprieguma pārveidošanu augstā frekvencē var veikt saskaņā ar dažādiem principiem.

Metināšanas invertoros visbiežāk tiek atrastas divu veidu ķēdes, kas darbojas pēc "slīpa tilta" principa:

• pustilta pustilta impulsu pārveidotājs;

• pilna tilta impulsu pārveidotājs.

Attēlā parādīta pirmās shēmas realizācija.

Šeit tiek izmantoti divi jaudīgi tranzistoru slēdži. Tos var montēt uz sērijveida pusvadītāju ierīcēm MOSFET vai IGBT.

Kaskādes MOSFET labi darbojas zemsprieguma invertoros un labi iztur arī metināšanas slodzi. Lielas ietilpības ātrai uzlādei/izlādei tiem ir nepieciešams push draiveris ar pretfāzes signāla vadību, lai ātri uzlādētu kondensatorus ar vienu tranzistoru un īssavienojumu ar zemi, lai izlādētos ar citu.

Bipolāri IGBT kļūst arvien populārāki metināšanas invertoru ražošanā.Tie var viegli pārraidīt lielas jaudas ar augstu spriegumu, taču tiem ir nepieciešami sarežģītāki vadības algoritmi.

Pustilta impulsu pārveidotāja shēma ir atrodama vidējās cenu kategorijas metināšanas invertoru konstrukcijās. Tam ir laba efektivitāte, tas ir uzticams, veido transformatoru taisnstūra impulsi ar augstu frekvenci vairākiem desmitiem kHz.

Pilna tilta impulsu pārveidotājs ir sarežģītāks, tajā ir iekļauti divi papildu tranzistori.

Tas pilnībā izmanto visas iespējas, ko sniedz augstfrekvences transformators ar tranzistoru slēdžiem, kas darbojas pa pāriem divu kombinētu slīpo tiltu režīmā.

Šo shēmu izmanto jaudīgākajos un dārgākajos metināšanas invertoros.

Visi galvenie tranzistori ir uzstādīti uz jaudīgiem radiatoriem, lai noņemtu siltumu. Turklāt tie ir vēl vairāk aizsargāti pret iespējamiem sprieguma lēcieniem, amortizējot RC filtrus.

Augstas frekvences transformators

Šī ir īpaša transformatora struktūra, parasti no ferīta magnētiskās ķēdes, kas samazina augstfrekvences spriegumu pēc invertora ar minimāliem zudumiem līdz stabilai loka aizdedzei apmēram 60–70 volti.

Tā sekundārajā tinumā plūst lielas metināšanas strāvas līdz pat vairākiem simtiem ampēru. Tādējādi, pārvēršot sēj. / H enerģija ar salīdzinoši zemu strāvas vērtību un augstu spriegumu sekundārajā tinumā, metināšanas strāvas veidojas ar jau samazinātu spriegumu.

Pateicoties augstas frekvences izmantošanai un pārejai uz ferīta magnētisko ķēdi, tiek ievērojami samazināts paša transformatora svars un izmēri, samazinās jaudas zudumi dzelzs magnētisma maiņas dēļ un palielinās efektivitāte.

Piemēram, vecas konstrukcijas metināšanas transformators ar dzelzs magnētisko serdi, kas nodrošina 160 ampēru metināšanas strāvu, sver aptuveni 18 kg, bet augstfrekvences transformators (ar vienādiem elektriskajiem parametriem) ir nedaudz mazāks par 0,3 kilogramiem.

Ierīces svara un attiecīgi darba apstākļu priekšrocības ir acīmredzamas.

Jaudas izejas taisngriezis

Tā pamatā ir tilts, kas samontēts no īpašām ātrdarbīgām, ļoti ātrdarbīgām diodēm, kas spēj reaģēt uz augstfrekvences strāvu — atvēršanās un aizvēršanās ar aptuveni 50 nanosekundes atkopšanas laiku.

Parastās diodes nevar tikt galā ar šo uzdevumu. To pārejas ilgums atbilst apmēram pusei no strāvas sinusoidālās harmonikas perioda jeb aptuveni 0,01 sekunde. Sakarā ar to tie ātri uzsilst un sadedzina.

Strāvas diodes tilts, tāpat kā augstsprieguma transformatora tranzistori, ir novietots uz siltuma izlietnēm un aizsargāts ar slāpējošu RC ķēdi pret sprieguma lēcieniem.

Taisngrieža izejas spailes ir izgatavotas ar bieziem vara izciļņiem, lai droši savienotu metināšanas kabeļus ar elektrodu ķēdi.

Kontroles shēmas raksturojums

Visas metināšanas invertora darbības tiek kontrolētas un kontrolētas ar procesora palīdzību, izmantojot dažādus sensorus, kas nodrošina gandrīz ideālus metināšanas strāvas parametrus visu veidu metālu savienošanai.

Pateicoties precīzi dozētām slodzēm, ievērojami samazinās enerģijas zudumi metināšanas laikā.

Lai darbinātu vadības ķēdi, no barošanas avota tiek piegādāts pastāvīgs stabilizēts spriegums, kas ir iekšēji savienots ar 220 V ievades ķēdēm.Šī spriedze ir vērsta uz:

• radiatoru un dēļu dzesēšanas ventilators;

• mīkstās palaišanas relejs;

• LED indikatori;

• barošanas avots mikroprocesoram un darbības pastiprinātājam.

Mīkstās palaišanas pārveidotāja relejs ir skaidrs no nosaukuma. Tas darbojas pēc šāda principa: invertora ieslēgšanas brīdī tīkla filtra elektrolītiskie kondensatori sāk ļoti strauji uzlādēties. To uzlādes strāva ir ļoti augsta un var sabojāt taisngrieža diodes.

Lai to novērstu, uzlādi ierobežo jaudīgs rezistors, kas ar savu aktīvo pretestību samazina sākotnējo ieslēgšanas strāvu. Kad kondensatori ir uzlādēti un invertors sāk darboties projektēšanas režīmā, aktivizējas mīkstās palaišanas relejs un caur saviem parasti atvērtajiem kontaktiem manipulē ar šo rezistoru, tādējādi noņemot to no stabilizācijas ķēdēm.

Gandrīz visa invertora loģika ir iekļauta mikroprocesora kontrollerī. Tas kontrolē pārveidotāja jaudīgo tranzistoru darbību.

Vārtu un emitētāju jaudas tranzistoru aizsardzība pret pārspriegumu ir balstīta uz Zener diožu izmantošanu.

Augstfrekvences transformatora tinuma ķēdei ir pievienots sensors - strāvas transformators, kas ar savām sekundārajām shēmām nosūta lielumam un leņķim proporcionālu signālu loģiskai apstrādei. Tādā veidā tiek kontrolēta metināšanas strāvu stiprums, lai tās ietekmētu invertora palaišanas un darbības laikā.

Lai kontrolētu ieejas sprieguma lielumu aparāta tīkla taisngrieža ieejā, ir pievienota darbības pastiprinātāja mikroshēma.Tas nepārtraukti analizē signālus no sprieguma un strāvas aizsardzības, nosakot avārijas situācijas brīdi, kad nepieciešams bloķēt strādājošo ģeneratoru un atvienot invertoru no barošanas avota.

Barošanas sprieguma maksimālās novirzes kontrolē ar komparatoru. Tas tiek aktivizēts, kad tiek sasniegtas kritiskās enerģijas vērtības. Tā signālu secīgi apstrādā loģiskie elementi, lai izslēgtu ģeneratoru un pašu invertoru.

Metināšanas loka strāvas manuālai regulēšanai tiek izmantots regulēšanas potenciometrs, kura rokturis tiek izvadīts līdz ierīces korpusam. Tā pretestības maiņa ļauj izmantot vienu no kontroles metodēm, kas ietekmē:

• invertora amplitūda / h spriegums;

• augstfrekvences impulsu biežums;

• impulsa ilgums.

Metināšanas invertoru darbības pamatnoteikumi un atteices cēloņi

Cieņa pret sarežģītām elektroniskām iekārtām vienmēr ir tās ilgstošas ​​un uzticamas darbības atslēga. Bet diemžēl ne visi lietotāji šo noteikumu piemēro praksē.

Metināšanas invertori strādā ražošanas cehos, būvlaukumos vai izmanto mājamatnieki personīgās garāžās vai vasarnīcās.

Ražošanas vidē invertori visbiežāk cieš no putekļiem, kas sakrājas kastes iekšpusē. Tās avoti var būt jebkuri instrumenti vai metālapstrādes mašīnas, apstrādājot metālus, betonu, granītu, ķieģeļus. Īpaši bieži tas notiek, strādājot ar slīpmašīnām, mūrniekiem, perforatoriem...

Nākamais iemesls neveiksmei, kas radās metināšanas laikā, ir nestandarta slodzes radīšana elektroniskajai shēmai, ko veicis nepieredzējušais metinātājs.Piemēram, ja mēģināt ar mazjaudas metināšanas invertoru pārgriezt tanku torņa vai dzelzceļa sliedes frontālās bruņas, šāda darba rezultāts ir nepārprotami paredzams: IGBT vai MOSFET elektronisko komponentu sadegšana.

Vadības ķēdes iekšpusē darbojas termiskais relejs, kas aizsargā pret pakāpeniski pieaugošām termiskām slodzēm, taču tam nebūs laika reaģēt uz tik straujiem metināšanas strāvu lēcieniem.

Katru metināšanas invertoru raksturo parametrs «PV» - ieslēgšanās ilgums, salīdzinot ar apstāšanās pauzes ilgumu, kas norādīts tehniskajā pasē. Šo augu ieteikumu neievērošana izraisa neizbēgamas avārijas.

Neuzmanīga attieksme pret ierīci var izpausties tās sliktajā transportēšanā vai transportēšanā, kad ķermenis tiek pakļauts ārējiem mehāniskiem triecieniem vai braucošas automašīnas rāmja vibrācijām.

Darbinieku vidū ir invertoru darbības gadījumi ar acīmredzamām darbības traucējumu pazīmēm, kas nekavējoties jānoņem, piemēram, atslābuši kontakti, kas fiksē metināšanas kabeļus korpusa ligzdās. Un arī dārgu iekārtu nodošana nekvalificētam un slikti apmācītam personālam parasti noved pie negadījumiem.

Mājās bieži notiek barošanas sprieguma kritumi, it īpaši garāžu kooperatīvos, un metinātājs tam nepievērš uzmanību un cenšas ātrāk paveikt darbu, "izspiežot" no invertora visu, ko viņš spēj un nespēj ...

Dārgas elektroniskās iekārtas ziemas uzglabāšana slikti apsildāmā garāžā vai pat šķūnī noved pie gaisa kondensāta nogulsnēšanās uz dēļiem, kontaktu oksidēšanās, kāpurķēžu bojājumiem un citiem iekšējiem bojājumiem.Tāpat šīs ierīces cieš no darbības zemā temperatūrā zem -15 grādiem vai atmosfēras nokrišņiem.

Invertora nodošana kaimiņam metināšanas darbu veikšanai ne vienmēr beidzas ar labvēlīgu rezultātu.

Taču kopējā darbnīcu statistika liecina, ka privātīpašniekiem metināšanas iekārtas strādā ilgāk un labāk.

Dizaina trūkumi

Vecāko versiju metināšanas invertori ir mazāk uzticami metināšanas transformatori… Un to modernajam dizainam, īpaši IGBT moduļiem, jau ir salīdzināmi parametri.

Metināšanas procesā korpusa iekšpusē tiek ģenerēts liels siltuma daudzums. Sistēma, ko izmanto shēmas plates un elektronisko elementu noņemšanai un dzesēšanai pat vidējas klases modeļos, nav īpaši efektīva. Tāpēc darbības laikā ir jāievēro pārtraukumi, lai samazinātu iekšējo daļu un ierīču temperatūru.

Tāpat kā visas elektroniskās shēmas, invertora ierīces zaudē savu funkcionalitāti, ja ir augsts mitrums un kondensāts.

Neskatoties uz trokšņu noņemšanas filtru iekļaušanu konstrukcijā, strāvas ķēdē iekļūst diezgan ievērojami augstfrekvences traucējumi. Tehniskie risinājumi, kas novērš šo problēmu, ievērojami sarežģī ierīci, kas izraisa strauju visu iekārtu cenas pieaugumu.