Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Постоянната тенденция към намаляване на цените на заваръчните машини с инверторен тип доведе до значително увеличаване на популярността на това оборудване както сред професионалистите, така и при онези, които използват заваряване само за собствени нужди. Напълно разбираемо е, че много потребители, които имат такъв апарат, се интересуват от неговата структура и принцип на работа, тъй като подобна информация ще помогне да се поправи оборудването в случай на неизправност или дори да се подобри евтин модел с „пресечена” функционалност. Както ще видим по-късно, изобщо не е трудно да се справим с тези въпроси, достатъчно е да имаме основни познания по електротехника.

Инверторна заваръчна машина.

Обща информация

Електрическата верига на различни модели заваръчни инвертори може да се различава в някои детайли, но като цяло всички тези устройства работят на същия принцип. Основната задача на всяка от тях е да преобразува електрическата енергия, идваща от мрежата, така че да получи голям ток на изхода. Процесът на преобразуване е разделен на няколко етапа:

Инвертор за заваряване на дроселната верига.

  • коригиране на променлив ток, идващ от мрежата;
  • DC преобразуване обратно в AC, но с много по-висока честота на трептене;
  • усилване на променлив високочестотен ток чрез понижаване на неговото напрежение;
  • изправяне на усилващ се високочестотен променлив ток.

Всеки, който е поне малко запознат с компютърен "хардуер", вероятно знае, че превключващият блок за захранване на персонален компютър работи по същия начин. Централната точка на тази верига е увеличаване на честотата на променливия ток, и това е точно задачата, която инверторът изпълнява. За какво е? Факт е, че размерите и теглото на трансформатора зависят не само от неговата мощност, но и от честотата на тока, за която е проектиран да бъде преобразуван. Колкото по-ниска е честотата, толкова по-масивен и по-голям е трансформаторът. Тази зависимост е много важна. Така например, при четирикратно увеличение на честотата на променлив ток, размерите на трансформатора се намаляват наполовина. Инверторната верига увеличава честотата на електрическия ток от 50 Hz до 60-80 kHz, така че увеличаването на теглото и размера е доста осезаемо. В резултат на това получаваме лека и компактна заваръчна машина, която изисква много по-малко материали, включително скъпа мед.

След това ще разгледаме подробно основните блокове на инверторния апарат и техните взаимовръзки.

Захранващ блок: мрежов токоизправител

Схемата на инверторната заваръчна машина.

Особеността на инверторната верига е, че работата й изисква постоянен ток. Следователно, променливият ток на обикновеното електрозахранване, захранван с напрежение 220 V и честота от 50 Hz, е основно подложен на ректификация. Токоизправителната схема включва диоден мост и два кондензатора, чиято задача е да изгладят пулсациите. Поради високата мощност на тока, диодният мост се загрява достатъчно по време на работа, така че е оборудван с радиатор с термичен предпазител. Последният изпълнява отварянето на веригата при нагряване до температура от 90 градуса.

На изхода на диодния мост се получава пулсиращ постоянен ток с напрежение 220 V, но на кондензатори се увеличава 1.41 пъти и вече е 310 V. Като се има предвид възможността за първоначално скачане на напрежението в посока на увеличаване, мрежовият токоизправител на инверторната апаратура издържа на напрежение до 400 In (съответства на първоначалното напрежение 280 V).

Мрежовият изправител е свързан към източника на захранване чрез филтър за електромагнитна съвместимост, който предотвратява високочестотни смущения от работата на инвертора в електрическата мрежа.

Верига за захранване на инверторни машини за заваряване.

Веднага след включване на заваръчната машина, зарядният ток, подаван към кондензаторите, може да достигне стойност, която е достатъчна за изключване на диодния мост. За да се предотврати това, всички видове заваръчни инвертори са снабдени с плавен пуск. Той се реализира чрез реле и резистор, чиято мощност е около 8 W, а съпротивлението е около 50 ома (при различни модели на заваръчни инвертори характеристиките на резистора могат да се различават от посочените). Резисторът е свързан към токоизправителя и по време на включване на заваръчната машина той отслабва пусковия ток. След като оборудването влезе в режим на работа, се задейства реле, което затваря терминалите на резистора, така че токът да тече вече "минало".

Инвертор: принцип на работа

Електрическата верига на инвертора, която е оборудвана със заваръчни апарати от този тип, включва два ключови транзистора, които са свързани съгласно принципа на "наклонения мост". Особеността им е, че могат да превключват с много висока честота от 60 до 80 kHz. В този случай, постоянният ток, преминаващ в инвертора, се преобразува в променлив ток със същата честота. От обичайния ток в електрическата мрежа той също се различава по своята характеристика: не е синусоидална, а правоъгълна.

На радиатора са монтирани ключови транзистори, което позволява да се избегне прегряване. Защита от прекомерно напрежение се осигурява от RC амортизираща схема.

Високочестотен (импулсен) трансформатор

Принципът на работа на инвертора.

Основната част на всяка машина за заваряване е понижаващ трансформатор. Дизайнът му в инверторни устройства е почти същият, както обикновено, но в същото време е по-компактен. Друга важна разлика е наличието на допълнителна вторична намотка, която се използва за захранване на управляващата верига.

Първичната намотка на високочестотен трансформатор се захранва от променлив ток, генериран от инвертора с напрежение 310 V и честота няколко десетки килохерца. На изхода на вторичната намотка, която има по-малък брой завои, напрежението намалява до 60-70 V, а токът нараства до 110-130 A. Остава му да премине още един, последен етап.

Изходен изправител

Токът, идващ от високочестотния трансформатор, трябва да се превърне в постоянен ток - такъв ток е необходим за заваряване. За тази цел инверторна заваръчна машина е снабдена с изходен изправител, чиято електрическа верига се състои от двойни диоди с общ катод. Те се различават от обикновените диоди с висока скорост. Цикълът на отворено затваряне на тези елементи е само 50 наносекунди (тази характеристика се нарича време за възстановяване). Това качество е необходимо за работа с ултрависокочестотни токове.

Диодите на изходния токоизправител също са монтирани на радиатора, а за тяхната защита този блок е снабден с RC верига.

Стартова апаратура

Начини за свързване на заваръчен инвертор.

В момента на включване на устройството от мрежовия токоизправител, захранването се подава към управляващата верига чрез 15-волтов стабилизатор.

След като управляващата схема пусне ключовите транзистори на инвертора, на допълнителната вторична намотка на високочестотния трансформатор се появява напрежение. Той се отстранява чрез диоди и чрез един и същ стабилизатор започва да захранва управляващата верига, докато се изключва от мрежовия токоизправител.

Схема за контрол

Координацията на работата на инверторния токов преобразувател се извършва от управляващата верига. Неговият основен елемент е чип с PWM контролер. Задачата на този чип включва превключване на ключовите транзистори на инвертора. Работата им се контролира от PWM контролера не директно, а посредством два последователни елемента: полеви транзистор и изолиращ трансформатор.

Преобразуване на ток в заваръчен инвертор.

От полевия транзистор, високочестотен (около 65 kHz) ток с правоъгълна характеристика навлиза в първичната намотка на изолиращия трансформатор. Трансформаторът преобразува напрежението на този ток до стойността, необходима за управление на ключовите транзистори на инвертора. Сигналите върху тях идват от две вторични намотки на изолиращ трансформатор, като всяка от намотките е свързана с един транзистор.

В допълнение към тези елементи, електрическата верига на контролната и мониторинговата платка съдържа спомагателни транзистори, които помагат на ключовите транзистори на инверторната верига да се затворят и зенеровите диоди, които ги предпазват от напрежение. Има и ограничител на ток на анализатор. Основният елемент на анализатора е трансформатор, който е включен в първи контур на високочестотния трансформатор, монтиран в силовия агрегат. Анализаторът-ограничител контролира тока в инвертора на заваръчната машина и използва сигналите, идващи от първичната намотка на силовия трансформатор, за да регулира заваръчния ток и образуването на импулси, предавани на чипа на PWM контролера.

За регулиране на заваръчния ток в електрическата верига на блока за управление е включен променлив резистор, чието съпротивление се настройва чрез завъртане на копчето на контролния панел на заваръчната машина на инвертора.

Контрол на изхода и мрежовото напрежение

Функционалността на заваръчния инвертор.

В допълнение към всичко гореизложено, задачата на веригата за управление на заваръчната машина е да следи напрежението в мрежата и на изходния изправител. За тази цел електрическата му верига се допълва с операционен усилвател. Някои от неговите елементи са свързани към мрежов токоизправител, за да се открият пикове на напрежение в електрическата мрежа. В случай на нарушения, тези елементи възпроизвеждат сигналите за защита на тока и напрежението, които преминават към модула за сумиране, а след това към импулсен генератор на PWM контролер. Следователно, работата на генератора на цялата верига е блокирана.

Работното напрежение на изхода на преобразувателя се следи по подобен начин. Неговата стойност може да се отклони от нормата в случай на неизправност в работата на диодния мост на мрежов изправител или други елементи. В този случай управляващата верига също е изключена.

Блокирането на веригата е придружено от подаване на напрежение към сигналния диод, което уведомява потребителя за заваръчния апарат за неизправностите.

Инструкции за ремонт на заваръчен апарат-инвертор

Както всяко оборудване, инверторните заваръчни машини могат да се провалят. Често се наблюдава следният симптом: устройството изглежда напълно непокътнато (“нормалният” дисплей свети, вентилаторът може да се чуе в случая), но искрата не се появява, когато електродът контактува с метала. Понякога можете да чуете необичайно бучене. В някои случаи ремонтът на устройството може да се извърши самостоятелно, без да се включват специалисти от обслужващата компания.

Схемата на заваряване на тънък метал с инверторно заваряване.

Според инструкциите, преди всичко, трябва да се провери с мултицет състоянието на термичните предпазители, монтирани на радиаторите на различни елементи в силовия агрегат. Температурата, при която техните контакти са отворени, е обикновено 90 градуса. Отделни типове такива предпазители са за еднократна употреба, след задействане те трябва да бъдат променени. Други отварят веригата при прегряване, но когато радиаторът се охлади, отново възстановяват връзката. Такива елементи могат да бъдат монтирани на първичните намотки на силовите трансформатори. Тяхното задействане често води до заблуждаване на електрически аматьори, които мислят, че е настъпила прекъсване в навиването. Ако откриете дефектен термичен предпазител, можете да опитате да скъсите контактите му. Тази опция е подходяща като временно "лечение", което ще ви позволи да приключите работата, ако е спешна.

Тъй като защитата от прегряване вече отсъства частично, заваръчната машина трябва да се експлоатира много внимателно, напълно. След приключване на работата трябва незабавно да се преместите в магазина за радиочасти, за да закупите резервна част.

Друго "чувствително" място на заваръчните инвертори е изходният изправител, по-точно диодите, включени в неговия състав. Токовете, с които те трябва да работят, достигат 130 А и понякога причиняват повреда в тези диоди.

Лесно е да се провери неработоспособността на изходния изправител с помощта на мултицет, но без „непрекъснатостта“ на всеки отделен диод е невъзможно да се определи кой от тях е счупен. Диоди (три двойни диода се използват тук) трябва да бъдат запоени и отстранени от радиатора, към който са завинтени. Радиаторът също трябва да бъде отстранен.

Контрол на заваръчния инвертор.

Запояващи диоди и други елементи могат да бъдат трудни. В модерните заваръчни инвертори запояването се извършва много качествено, с голямо количество спойка, особено в местата, където има силни токове. Освен това се използва безоловен припой, чиято точка на топене е по-висока от тази на обикновения оловен калай. Ето защо, за запояване диоди и други елементи е по-добре да се използва мощен 50 W поялник, а 40 вата може да не е достатъчно. Задачата се усложнява от факта, че трябва да се развалят три пина едновременно, така че не може да се направи без добра загряване. За да премахнете спойката, можете да използвате desolder или медна плитка.

След като бъде открит перфорираният диод (двете части могат да бъдат пробити в двойни диоди), трябва да закупите нова, същата или подобна. Потребителят трябва да обърне внимание на един важен факт: изходните изправителни диоди са бързи, времето за възстановяване е само 50 ns. Само такива елементи могат да работят с честота на променлив ток от 60-80 kHz. Тук не могат да се инсталират конвенционални диоди. В чуждестранни спецификации, високоскоростните диоди могат да бъдат наричани Hyper-Fast, Ultra-Fast, Stealth Diode, Super-Fast, High Frequency Secondary Rectifier и др.

Преди монтиране на диоди или ключови транзистори към радиатора трябва да се приложи нов слой топлопроводима паста (KPT-8 или подобен). Пастата трябва да се прилага в достатъчни количества, но не твърде обилно. Той осигурява разсейване на топлината от елемента по посока на меден или алуминиев радиатор.

Случва се, че поради небрежност по време на демонтажа на радиатора, медните следи и "пластирът" на дъската са повредени, те са изградени с калайдисана медна жица и са правилно запоени.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Металообработване