Inverter svejsemaskiner

Den enorme interesse og toppen af ​​popularitet, der er steget i det sidste årti i nye designs af svejsemaskiner, der arbejder efter princippet om invertere, skyldes følgende hovedårsager:

• øget sømkvalitet;

• tilgængeligheden af ​​operationer selv for begyndere svejsere på grund af inklusion af et kompleks af funktioner til varmstart, anti-klæbning af elektroden og lysbuebrænding;

• minimere designet af svejseudstyr, sikring af dets mobilitet;

• betydelige energibesparelser sammenlignet med transformere.

Disse fordele blev mulige på grund af en ændring i tilgangen til teknologien til at skabe en svejsebue på en elektrode på grund af indførelsen af ​​de seneste fremskridt inden for mikroprocessorteknologi.

Hvordan er svejseinvertere

De drives af 220 V 50 Hz elektricitet, som kommer fra en almindelig stikkontakt. (Apparater, der fungerer i et trefaset netværk, bruger lignende algoritmer.) Den eneste begrænsning, du bør være opmærksom på, er apparatets strømforbrug.Det må ikke overskride mærkningen af ​​netbeskyttelsesanordningerne og de ledende egenskaber af ledningerne.

Sekvensen af ​​de fem teknologiske cyklusser, der bruges til at skabe en svejsebue fra inverteren, er vist på billedet.

Disse omfatter processer udført af:

• ensretter;

• kondensator linje filter;

• højfrekvente konverter;

• højfrekvente spænding step-down transformer;

• højfrekvent ensretter;

• kontrolordning.

Alle disse enheder er placeret på tavlen inde i kassen. Med dækslet fjernet ligner de noget, der er vist på billedet.

Netspændingsensretter

Den forsynes med vekselspænding af et stationært elektrisk netværk gennem en manuel kontakt placeret på kroppen. Den omdannes af en diodebro til en pulserende værdi. Al energien fra svejsebuen passerer gennem halvlederelementerne i denne blok. Derfor vælges de med den nødvendige margin af spænding og strøm.

For at forbedre varmeafgivelsen er diodesamlingen, som udsættes for alvorlig opvarmning under drift, monteret på køleradiatorer, som desuden blæses af den tilførte luft fra ventilatoren.

Diodebroopvarmning styres af en temperaturføler indstillet til termisk sikringstilstand. Det, som et beskyttelseselement, åbner strømkredsløbet, når dioderne opvarmes til +90 ОC.

Kondensatorledningsfilter

Parallelt med ensretterens udgangskontakt, som skaber en krusningsspænding, er to kraftige elektrolytiske kondensatorer forbundet til at arbejde sammen. De udjævner bølgesvingninger og vælges altid med spændingsmargin.Faktisk, selv i normal filtertilstand, stiger den med 1,41 gange og når 220 x 1,41 = 310 volt.

Af denne grund vælges kondensatorer til en driftsspænding på mindst 400 V. Deres kapacitet beregnes for hver struktur i henhold til effekten af ​​den maksimale svejsestrøm. Det spænder normalt fra 470 mikrofarad eller mere for en enkelt kondensator.

Interferensfilter

En fungerende svejseinverter konverterer nok elektrisk strøm til at forårsage elektromagnetisk støj. På denne måde forstyrrer det resten af ​​det elektriske udstyr, der er tilsluttet netværket. For at fjerne dem ved ensretterindgangen skal du indstille induktivt-kapacitivt filter.

Dens formål er at udjævne højfrekvente forstyrrelser, der kommer fra et fungerende kredsløb til andre elektriske forbrugeres strømnetværk.

Inverter

Konverteringen af ​​jævnspænding til høj frekvens kan ske efter forskellige principper.

I svejseinvertere findes to typer kredsløb, der fungerer efter princippet om "skrå bro":

• halv-bro halv-bro puls konverter;

• fuldbro pulsomformer.

Figuren viser en implementering af det første kredsløb.

Her bruges to kraftige transistorkontakter. De kan samles på seriehalvlederenheder MOSFET eller IGBT.

Kaskade MOSFET'er fungerer godt i lavspændingsinvertere og håndterer også svejsebelastninger godt. For hurtig opladning/afladning med høj kapacitet har de brug for en push-driver med anti-fase signalkontrol til hurtigopladningskondensatorer med en transistor og kort til jord for at aflade med en anden.

Bipolære IGBT'er vinder popularitet inden for svejseinvertere.De kan nemt overføre store kræfter med høje spændinger, men kræver mere komplekse kontrolalgoritmer.

Ordningen med en halvbro-pulsomformer findes i konstruktionerne af svejse-invertere i den mellemste priskategori. Den har god effektivitet, den er pålidelig, den danner en transformer rektangulære impulser med en høj frekvens på flere tiere kHz.

Pulskonverteren med fuld bro er mere kompleks, den inkluderer to ekstra transistorer.

Den udnytter alle mulighederne ved en højfrekvent transformer med transistorkontakter, der fungerer i par i tilstanden af ​​to kombinerede skrå broer.

Dette kredsløb bruges i de mest kraftfulde og dyreste svejseinvertere.

Alle nøgletransistorer er installeret på kraftige køleplader for at fjerne varme. Derudover er de yderligere beskyttet mod mulige spændingsspidser ved at dæmpe RC-filtre.

Højfrekvent transformator

Dette er en speciel transformerstruktur, normalt af et ferritmagnetisk kredsløb, som nedtrapper højfrekvente spænding efter inverteren med minimale tab til en stabil lysbuetænding på omkring 60 - 70 volt.

Store svejsestrømme på op til flere hundrede ampere strømmer i dens sekundære vikling. Ved konvertering af vol. / H energi med en relativt lav værdi af strøm og høj spænding i sekundærviklingen dannes svejsestrømme med allerede reduceret spænding.

På grund af brugen af ​​høj frekvens og overgangen til et ferritmagnetisk kredsløb reduceres vægten og dimensionerne af selve transformatoren betydeligt, effekttab på grund af reversering af jernmagnetisme reduceres og effektiviteten øges.

For eksempel vejer en svejsetransformator af et gammelt design med en magnetisk jernkerne, der giver en svejsestrøm på 160 ampere, omkring 18 kg, og en højfrekvent en (med samme elektriske egenskaber) er lidt mindre end 0,3 kg.

Fordelene i vægten af ​​enheden og følgelig i arbejdsforholdene er indlysende.

Effektudgangsensretter

Den er baseret på en bro, der er sammensat af specielle højhastighedsdioder, meget højhastighedsdioder, der er i stand til at reagere på højfrekvent strøm — åbne og lukke med en genopretningstid på omkring 50 nanosekunder.

Konventionelle dioder kan ikke klare denne opgave. Varigheden af ​​deres transient svarer til omkring halvdelen af ​​perioden for den sinusformede harmoniske af strømmen, eller omkring 0,01 sekunder. På grund af dette opvarmes de hurtigt og brænder.

Effektdiodebroen er ligesom højspændingstransistorens transistorer placeret på kølepladerne og beskyttet af et dæmpende RC-kredsløb mod spændingsspidser.

Udgangsklemmerne på ensretteren er lavet med tykke kobbersko for sikker forbindelse af svejsekablerne til elektrodekredsløbet.

Karakteristika for kontrolordningen

Alle operationer af svejse-inverteren styres og styres af processoren gennem feedback ved hjælp af forskellige sensorer.Dette giver næsten ideelle svejsestrømparametre til sammenføjning af alle typer metaller.

Takket være præcist doserede belastninger reduceres energitabet under svejsning markant.

For at betjene styrekredsløbet tilføres en konstant stabiliseret spænding fra strømforsyningen, som er internt forbundet til 220 V indgangskredsløbene.Denne spænding er rettet mod:

• køleventilator til radiatorer og plader;

• blød start relæ;

• LED-indikatorer;

• strømforsyning til mikroprocessor og operationsforstærker.

Relæ til softstart inverter fremgår tydeligt af navnet. Det fungerer efter følgende princip: i det øjeblik, hvor vekselretteren tændes, begynder netværksfilterets elektrolytiske kondensatorer at oplade meget skarpt. Deres ladestrøm er meget høj og kan beskadige ensretterdioderne.

For at forhindre dette er ladningen begrænset af en kraftig modstand, som med sin aktive modstand reducerer den indledende startstrøm. Når kondensatorerne er opladet, og vekselretteren begynder at fungere i designtilstanden, aktiveres blødstartsrelæet og gennem dets normalt åbne kontakter manipulerer denne modstand, hvorved den fjernes fra stabiliseringskredsløbene.

Næsten al inverterlogik er indesluttet i mikroprocessorcontrolleren. Den styrer driften af ​​konverterens kraftige transistorer.

Overspændingsbeskyttelse af gate- og emittereffekttransistorer er baseret på brugen af ​​zenerdioder.

En sensor er forbundet til højfrekvente transformatorens viklingskredsløb - en strømtransformator, som med sine sekundære kredsløb sender et signal proportionalt i størrelse og vinkel til logisk behandling. På denne måde styres styrken af ​​svejsestrømmene til at påvirke dem under opstart og drift af inverteren.

For at kontrollere størrelsen af ​​indgangsspændingen ved indgangen til apparatets netensretter er der tilsluttet et operationsforstærkermikrokredsløb.Den analyserer kontinuerligt signalerne fra spændings- og strømbeskyttelsen og bestemmer tidspunktet for en nødsituation, når det er nødvendigt at blokere driftsgeneratoren og afbryde inverteren fra strømforsyningen.

Maksimale afvigelser af forsyningsspændingen styres af en komparator. Den udløses, når kritiske energiværdier nås. Dets signal behandles sekventielt af logiske elementer for at slukke for generatoren og selve inverteren.

Til manuel justering af svejsebuens strøm bruges et justeringspotentiometer, hvis knap føres ud til enhedens krop. Ændring af dens modstand gør det muligt at bruge en af ​​kontrolmetoderne, hvilket påvirker:

• amplitude i / h spænding af inverteren;

• frekvens af højfrekvente impulser;

• puls varighed.

Grundlæggende regler for drift og årsager til fejl i svejseinvertere

Respekt for komplekst elektronisk udstyr er altid nøglen til dets langsigtede og pålidelige drift. Men desværre er det ikke alle brugere, der anvender denne bestemmelse i praksis.

Svejseinvertere arbejder i produktionsværksteder, på byggepladser eller bruges af hjemmehåndværkere i personlige garager eller sommerhuse.

I et produktionsmiljø lider invertere oftest af støv, der samler sig inde i kassen. Dens kilder kan være ethvert værktøj eller metalbearbejdningsmaskiner, forarbejdning af metaller, beton, granit, mursten. Dette er især almindeligt, når man arbejder med kværne, murere, perforatorer...

Den næste grund til fejlen, der opstod under svejsning, er skabelsen af ​​ikke-standardbelastninger på det elektroniske kredsløb af en uerfaren svejser.For eksempel, hvis du forsøger at skære frontalpansringen af ​​et tanktårn eller jernbaneskinne med en svejseinverter med lav effekt, er resultatet af et sådant arbejde utvetydigt forudsigeligt: ​​afbrænding af IGBT eller MOSFET elektroniske komponenter.

Inde i styrekredsløbet fungerer et termisk relæ, som beskytter mod gradvist stigende termiske belastninger, men det vil ikke have tid til at reagere på så hurtige spring i svejsestrømme.

Hver svejseomformer er kendetegnet ved parameteren «PV» - varigheden af ​​tænding sammenlignet med varigheden af ​​stoppausen, som er angivet i det tekniske pas. Manglende overholdelse af disse anlægsanbefalinger fører til uundgåelige nedbrud.

Skødesløs behandling af enheden kan komme til udtryk i dens dårlige transport eller transport, når kroppen udsættes for eksterne mekaniske stød eller vibrationer fra rammen af ​​en kørende bil.

Blandt medarbejderne er der tilfælde af drift af invertere med tydelige tegn på funktionsfejl, der kræver øjeblikkelig fjernelse, for eksempel løsnelse af kontakterne, der fastgør svejsekablerne i husets stik. Og overdragelse af dyrt udstyr til ufaglært og dårligt uddannet personale fører også som regel til ulykker.

Derhjemme forekommer forsyningsspændingsfald ofte, især i garagekooperativer, og svejseren er ikke opmærksom på dette og forsøger at udføre sit arbejde hurtigere, "klemmer" alt, hvad han er i stand til og ude af stand til fra inverteren ...

Vinteropbevaring af dyrt elektronisk udstyr i en dårligt opvarmet garage eller endda i et skur fører til aflejring af kondensat fra luften på brædderne, oxidation af kontakter, skader på spor og andre interne skader.Ligeledes lider disse enheder under drift i lave temperaturer under -15 grader eller atmosfærisk nedbør.

Overførsel af inverteren til en nabo til svejsearbejde ender ikke altid med et gunstigt resultat.

Den generelle statistik fra værksteder viser dog, at for private ejere fungerer svejseudstyr længere og bedre.

Designfejl

Svejse-invertere fra ældre versioner er lavere i pålidelighed svejsetransformatorer… Og deres moderne design, især af IGBT-moduler, har allerede sammenlignelige parametre.

Under svejseprocessen genereres en stor mængde varme inde i huset. Systemet, der bruges til at fjerne og afkøle printkort og elektroniske elementer i selv mellemklassemodeller, er ikke særlig effektivt. Derfor er det under drift nødvendigt at observere afbrydelser for at reducere temperaturen på interne dele og enheder.

Som alle elektroniske kredsløb mister inverterenheder deres funktionalitet med høj luftfugtighed og kondens.

På trods af inklusion af støjfjernelsesfiltre i designet, trænger ret betydelig højfrekvent interferens ind i strømkredsløbet. Tekniske løsninger, der eliminerer dette problem, komplicerer enheden betydeligt, hvilket fører til en kraftig stigning i prisen på alt udstyr.