Inverterkeevitusmasinad

Viimasel kümnendil kasvanud tohutu huvi ja populaarsuse tipp inverteri põhimõttel töötavate keevitusmasinate uute konstruktsioonide vastu on tingitud järgmistest peamistest põhjustest:

• suurenenud õmbluse kvaliteet;

• toimingute kättesaadavus isegi algajatele keevitajatele tänu kuumkäivituse, elektroodi kleepumisvastase ja kaare põletamise funktsioonide kompleksile;

• keevitusseadmete disaini minimeerimine, selle liikuvuse tagamine;

• märkimisväärne energiasääst võrreldes trafodega.

Need eelised said võimalikuks tänu elektroodi keevituskaare loomise tehnoloogiale lähenemise muutumisele mikroprotsessortehnoloogia uusimate edusammude kasutuselevõtu tõttu.

Kuidas keevitusinverteritega läheb

Nende toiteallikaks on 220 V 50 Hz elekter, mis tuleb tavalisest pistikupesast. (Kolmefaasilises võrgus töötavad seadmed kasutavad sarnaseid algoritme.) Ainus piirang, millele peaksite tähelepanu pöörama, on seadme energiatarve.See ei tohi ületada võrgu kaitseseadmete nimiväärtust ja juhtmestiku juhtivust.

Inverterist keevituskaare loomiseks kasutatud viie tehnoloogilise tsükli järjestus on näidatud fotol.

Nende hulka kuuluvad järgmised protsessid:

• alaldi;

• kondensaatori liinifilter;

• kõrgsagedusmuundur;

• kõrge sagedusega pinge alandava trafo;

• kõrgsagedusalaldi;

• kontrolliskeem.

Kõik need seadmed asuvad karbi sees oleval tahvlil. Eemaldatud kaanega näevad need välja umbes sellised nagu pildil.

Võrgupinge alaldi

Seda toidetakse statsionaarse elektrivõrgu vahelduvpingega korpusel asuva käsitsi lüliti kaudu. See teisendatakse dioodsilla abil pulseerivaks väärtuseks. Kogu keevituskaare energia läbib selle ploki pooljuhtelemente. Seetõttu valitakse need vajaliku pinge- ja vooluvaruga.

Soojuse hajumise parandamiseks paigaldatakse töö ajal tõsiselt kuumenev dioodisõlm jahutusradiaatoritele, mida puhub lisaks ventilaatorist toidetav õhk.

Dioodsilla soojendamist juhib termokaitsme režiimile seatud temperatuuriandur. See kaitseelemendina avab dioodide kuumutamisel temperatuurini +90 ОC toiteahela.

Kondensaatori liinifilter

Paralleelselt alaldi väljundkontaktiga, mis tekitab pulsatsioonipinge, on koos töötamiseks ühendatud kaks võimsat elektrolüütkondensaatorit. Need tasandavad pulsatsiooni kõikumisi ja valitakse alati pingevaruga.Tõepoolest, isegi tavalises filtrirežiimis suureneb see 1,41 korda ja jõuab 220 x 1,41 = 310 volti.

Sel põhjusel valitakse kondensaatorid tööpingele vähemalt 400 V. Nende võimsus arvutatakse iga konstruktsiooni jaoks vastavalt maksimaalse keevitusvoolu võimsusele. Tavaliselt on see ühe kondensaatori puhul vahemikus 470 mikrofaradi või rohkem.

Häirefilter

Töötav keevitusinverter muundab elektromagnetilise müra tekitamiseks piisavalt elektrienergiat. Nii segab see ülejäänud võrku ühendatud elektriseadmete tööd. Nende eemaldamiseks alaldi sisendist seadistage induktiivne-mahtuvuslik filter.

Selle eesmärk on tasandada kõrgsageduslikke häireid, mis tulevad tööahelast teiste elektritarbijate elektrivõrku.

Inverter

Alalispinge muundamine kõrgsageduseks võib toimuda erinevate põhimõtete järgi.

Keevitusinverterites leitakse kõige sagedamini kahte tüüpi ahelaid, mis töötavad "kaldsilla" põhimõttel:

• poolsilla poolsilla impulssmuundur;

• täissildimpulsi muundur.

Joonisel on näidatud esimese ahela teostus.

Siin kasutatakse kahte võimsat transistorlülitit. Neid saab kokku panna seeriapooljuhtseadmetele MOSFET või IGBT.

Kaskaad-MOSFETid töötavad hästi madalpinge inverterites ja taluvad hästi ka keevituskoormust. Suure võimsusega kiireks laadimiseks/tühjenemiseks vajavad nad faasivastase signaali juhtimisega tõukuridraiverit, et ühe transistoriga kondensaatorid kiirelt laadida ja teise transistoriga tühjendamiseks maandusega lühistada.

Bipolaarsed IGBT-d on keevitusinverterites populaarsust kogumas.Nad suudavad kergesti edastada suuri võimsusi kõrge pingega, kuid nõuavad keerukamaid juhtimisalgoritme.

Poolsild-impulssmuunduri skeem leidub keskmise hinnakategooria keevitusinverterite konstruktsioonides. Sellel on hea kasutegur, see on töökindel, moodustab trafo ristkülikukujulised impulsid mitmekümne kHz kõrge sagedusega.

Täissildimpulssmuundur on keerulisem, see sisaldab kahte täiendavat transistorit.

See kasutab täielikult ära kõik transistorlülititega kõrgsagedustrafo võimalused, mis töötavad paarikaupa kahe kombineeritud kaldsilla režiimis.

Seda vooluringi kasutatakse kõige võimsamates ja kallimates keevitusinverterites.

Kõik võtmetransistorid on soojuse eemaldamiseks paigaldatud võimsatele jahutusradiaatoritele. Lisaks on need täiendavalt kaitstud võimalike pingepiiskade eest summutavate RC-filtrite abil.

Kõrgsageduslik trafo

See on spetsiaalne trafo struktuur, tavaliselt ferriitmagnetahelast, mis vähendab inverteri järel kõrge sagedusega pinget minimaalsete kadudega kuni stabiilse kaarsüüteni umbes 60–70 volti.

Selle sekundaarmähises voolavad suured, kuni mitmesaja amprised keevitusvoolud. Seega, kui teisendada vol. / H energia suhteliselt madala väärtusega voolu ja kõrge pingega sekundaarmähises, keevitusvoolud tekivad juba alandatud pingega.

Tänu kõrgsageduse kasutamisele ja üleminekule ferriitmagnetahelale väheneb oluliselt trafo enda kaal ja mõõtmed, vähenevad rauamagnetismi ümberpööramisest tulenevad võimsuskaod ja suureneb efektiivsus.

Näiteks rauast magnetsüdamikuga vana disainiga keevitustrafo, mis annab keevitusvoolu 160 amprit, kaalub umbes 18 kg ja kõrgsageduslik (samade elektriliste omadustega) on veidi alla 0,3 kilogrammi.

Seadme kaalu ja vastavalt ka töötingimuste eelised on ilmsed.

Väljundvõimsuse alaldi

See põhineb sillal, mis on kokku pandud spetsiaalsetest kiiretest ja väga kiiretest dioodidest, mis on võimelised reageerima kõrgsageduslikule voolule – avanevad ja sulguvad umbes 50 nanosekundi taastumisajaga.

Tavalised dioodid ei suuda selle ülesandega toime tulla. Nende siirde kestus vastab umbes poolele voolu siinusharmooniku perioodist ehk umbes 0,01 sekundile. Seetõttu kuumenevad nad kiiresti ja põlevad.

Toitedioodi sild, nagu ka kõrgepingetrafo transistorid, on paigutatud jahutusradiaatoritele ja kaitstud summutava RC-ahelaga pingetõusude eest.

Alaldi väljundklemmid on valmistatud jämedate vaskkõrvadega, et ühendada keevituskaablid kindlalt elektroodiahelaga.

Juhtimisskeemi omadused

Keevitusinverteri kõiki toiminguid juhib ja juhib protsessor erinevate andurite abil tagasiside kaudu, mis tagab peaaegu ideaalsed keevitusvoolu parameetrid igat tüüpi metallide ühendamiseks.

Tänu täpselt doseeritud koormustele vähenevad oluliselt energiakaod keevitamisel.

Juhtahela käitamiseks antakse pidev stabiliseeritud pinge toiteallikast, mis on sisemiselt ühendatud 220 V sisendahelatega.See pinge on suunatud:

• radiaatorite ja plaatide jahutusventilaator;

• pehme käivitamise relee;

• LED-indikaatorid;

• toide mikroprotsessorile ja operatiivvõimendile.

Pehme käivitusmuunduri relee on nimest selge. See töötab järgmisel põhimõttel: inverteri sisselülitamise hetkel hakkavad võrgufiltri elektrolüütkondensaatorid väga järsult laadima. Nende laadimisvool on väga suur ja võib kahjustada alaldi dioode.

Selle vältimiseks piirab laengut võimas takisti, mis oma aktiivtakistusega vähendab algset sisselülitusvoolu. Kui kondensaatorid on laetud ja inverter hakkab töötama projekteerimisrežiimis, aktiveerub pehmekäivitusrelee ja oma tavaliselt avatud kontaktide kaudu manipuleerib seda takistit, eemaldades selle seeläbi stabiliseerimisahelatest.

Peaaegu kogu inverteri loogika on suletud mikroprotsessori kontrolleri sees. See juhib muunduri võimsate transistoride tööd.

Paisu ja emitteri jõutransistoride ülepingekaitse põhineb zeneri dioodide kasutamisel.

Kõrgsagedustrafo mähisahelaga on ühendatud andur - voolutrafo, mis oma sekundaarahelatega saadab loogika töötlemiseks suuruse ja nurgaga võrdelise signaali. Sel viisil juhitakse keevitusvoolude tugevust, et see mõjutaks neid inverteri käivitamise ja töötamise ajal.

Sisendpinge suuruse reguleerimiseks seadme võrgualaldi sisendis ühendatakse operatiivvõimendi mikroskeem.See analüüsib pidevalt pinge- ja voolukaitse signaale, määrates kindlaks hädaolukorra hetke, mil on vaja töötav generaator blokeerida ja inverter toiteallikast lahti ühendada.

Toitepinge maksimaalseid hälbeid reguleerib komparaator. See käivitub kriitiliste energiaväärtuste saavutamisel. Selle signaali töödeldakse järjestikku loogiliste elementide abil, et generaator ja inverter ise välja lülitada.

Keevituskaare voolu käsitsi reguleerimiseks kasutatakse reguleerivat potentsiomeetrit, mille nupp tuuakse välja seadme korpuse külge. Selle takistuse muutmine võimaldab kasutada üht juhtimismeetoditest, mis mõjutab:

• inverteri pinge amplituud / h;

• kõrgsageduslike impulsside sagedus;

• impulsi kestus.

Keevitusinverterite töö põhireeglid ja rikete põhjused

Austus keerukate elektroonikaseadmete vastu on alati nende pikaajalise ja usaldusväärse töö võti. Kuid kahjuks ei rakenda kõik kasutajad seda sätet praktikas.

Keevitusinverterid töötavad tootmistöökodades, ehitusplatsidel või kasutavad kodumeistrid isiklikes garaažides või suvilates.

Tootmiskeskkonnas kannatavad inverterid kõige sagedamini kasti sisse koguneva tolmu käes. Selle allikad võivad olla mis tahes tööriistad või metallitöötlemismasinad, metallide, betooni, graniidi, telliste töötlemine. See on eriti levinud lihvimismasinate, müürseppade, perforaatoritega töötamisel...

Järgmine keevitamise ajal tekkinud tõrke põhjus on kogenematu keevitaja poolt elektroonikaahelale ebastandardsete koormuste tekitamine.Näiteks kui proovite väikese võimsusega keevitusinverteriga lõigata tankitorni või raudteerööpa esisoomust, on sellise töö tulemus ühemõtteliselt etteaimatav: IGBT või MOSFET elektroonikakomponentide põlemine.

Juhtahela sees töötab termorelee, mis kaitseb järk-järgult kasvavate soojuskoormuste eest, kuid tal ei ole aega reageerida nii kiiretele keevitusvoolu hüpetele.

Iga keevitusinverterit iseloomustab parameeter «PV» - sisselülitamise kestus võrreldes seiskamispausi kestusega, mis on märgitud tehnilises passis. Nende tehase soovituste eiramine põhjustab vältimatuid krahhi.

Seadme hoolimatu kohtlemine võib väljenduda selle halvas transportimises või transportimises, kui keha puutub kokku väliste mehaaniliste löökide või liikuva auto raami vibratsiooniga.

Töötajate hulgas on juhtumeid, kus inverterid töötavad ilmsete rikete tunnustega, mis nõuavad viivitamatut eemaldamist, näiteks on lahti tulnud kontaktid, mis kinnitavad keevituskaablid korpuse pesadesse. Ja kallite seadmete üleandmine oskamatule ja halvasti koolitatud personalile toob tavaliselt kaasa ka õnnetusi.

Kodus esineb sageli toitepinge langusi, eriti garaažikooperatiivides, ja keevitaja ei pööra sellele tähelepanu ja püüab oma tööd kiiremini teha, "pigistades" inverterist kõike, mida ta suudab ja ei suuda ...

Kallite elektroonikaseadmete talvine hoidmine halvasti köetavas garaažis või isegi kuuris põhjustab õhust kondensaadi ladestumist laudadele, kontaktide oksüdeerumist, roomikute kahjustusi ja muid sisemisi kahjustusi.Samuti kannatavad need seadmed madalal temperatuuril alla -15 kraadi või atmosfääri sademete tõttu.

Inverteri üleandmine naabrile keevitustöödeks ei lõpe alati soodsa tulemusega.

Töökodade üldine statistika näitab aga, et eraomanike jaoks töötavad keevitusseadmed kauem ja paremini.

Disaini vead

Vanemate versioonide keevitusinverterid on madalama töökindlusega keevitustrafod… Ja nende kaasaegsel disainil, eriti IGBT-moodulitel, on juba võrreldavad parameetrid.

Keevitusprotsessi käigus tekib korpuse sees suur hulk soojust. Süsteem, mida kasutatakse trükkplaatide ja elektrooniliste elementide eemaldamiseks ja jahutamiseks isegi keskklassi mudelites, ei ole kuigi tõhus. Seetõttu on töö ajal vaja jälgida katkestusi, et vähendada sisemiste osade ja seadmete temperatuuri.

Nagu kõik elektroonilised vooluringid, kaotavad inverterseadmed oma funktsionaalsust kõrge niiskuse ja kondenseerumise korral.

Vaatamata müraeemaldusfiltrite lisamisele konstruktsiooni, tungivad toiteahelasse üsna olulised kõrgsageduslikud häired. Selle probleemi kõrvaldavad tehnilised lahendused muudavad seadme märkimisväärselt keerulisemaks, mis toob kaasa kõigi seadmete hinna järsu tõusu.