Invertterihitsauskoneet

Valtava kiinnostus ja suosion huippu, joka on lisääntynyt viimeisen vuosikymmenen aikana invertteriperiaatteella toimiviin uusiin hitsauskonemalleihin, johtuu seuraavista tärkeimmistä syistä:

• parantunut sauman laatu;

• toimintojen saatavuus jopa aloitteleville hitsaajille johtuen toimintokompleksista kuumakäynnistystä, elektrodin tarttumisenestoa ja valokaaren polttamista varten;

• hitsauslaitteiden suunnittelun minimoiminen ja sen liikkuvuuden varmistaminen;

• merkittäviä energiansäästöjä muuntajiin verrattuna.

Nämä edut tulivat mahdollisiksi, koska lähestymistapa hitsauskaaren luomiseen elektrodille muuttui mikroprosessoritekniikan uusimpien edistysten myötä.

Miten hitsausinvertterit toimivat

Ne saavat virran 220 V 50 Hz sähköstä, joka tulee tavallisesta pistorasiasta. (Kolmivaiheisessa verkossa toimivat laitteet käyttävät samanlaisia ​​algoritmeja.) Ainoa rajoitus, johon kannattaa kiinnittää huomiota, on laitteen virrankulutus.Se ei saa ylittää verkkovirran suojalaitteiden arvoa ja johdotuksen johtavia ominaisuuksia.

Viiden teknologisen syklin järjestys, joita käytetään hitsauskaaren luomiseen invertteristä, näkyy kuvassa.

Näitä ovat prosessit, jotka suorittavat:

• tasasuuntaaja;

• lauhdutin linja suodatin;

• korkean taajuuden muunnin;

• korkean taajuuden jännite askel alaspäin muuntaja;

• korkean taajuuden tasasuuntaaja;

• valvontajärjestelmä.

Kaikki nämä laitteet sijaitsevat laatikon sisällä olevassa levyssä. Kansi poistettuna ne näyttävät joltain kuvan kaltaisilta.

Verkkojännitteen tasasuuntaaja

Se syötetään kiinteän sähköverkon vaihtojännitteellä rungossa olevan manuaalisen kytkimen kautta. Se muunnetaan diodisillalla sykkiväksi arvoksi. Kaikki hitsauskaaren energia kulkee tämän lohkon puolijohdeelementtien läpi. Siksi ne valitaan tarvittavalla jännitteen ja virran marginaalilla.

Lämmönpoiston parantamiseksi diodikokoonpano, joka altistuu vakavalle lämmitykselle käytön aikana, on asennettu jäähdytyspattereille, jotka puhalletaan lisäksi puhaltimesta tulevalla ilmalla.

Diodisillan lämmitystä ohjaa lämpötila-anturi, joka on asetettu lämpösulaketilaan. Se suojaelementtinä avaa virtapiirin, kun diodit lämmitetään +90 ОC:seen.

Lauhduttimen linjasuodatin

Rinnakkain tasasuuntaajan lähtökoskettimen kanssa, joka luo aaltoilujännitteen, kaksi tehokasta elektrolyyttikondensaattoria on kytketty toimimaan yhdessä. Ne tasoittavat aaltoilun vaihteluita ja valitaan aina jännitemarginaalilla.Itse asiassa jopa normaalissa suodatintilassa se kasvaa 1,41 kertaa ja saavuttaa 220 x 1,41 = 310 volttia.

Tästä syystä kondensaattorit valitaan vähintään 400 V:n käyttöjännitteelle. Niiden kapasiteetti lasketaan kullekin rakenteelle suurimman hitsausvirran tehon mukaan. Se vaihtelee yleensä 470 mikrofaradista tai enemmän yhdelle kondensaattorille.

Häiriösuodatin

Toimiva hitsausinvertteri muuntaa tarpeeksi sähköä aiheuttamaan sähkömagneettista kohinaa. Tällä tavalla se häiritsee muita verkkoon kytkettyjä sähkölaitteita. Jos haluat poistaa ne tasasuuntaajan tulosta, aseta induktiivinen-kapasitiivinen suodatin.

Sen tarkoituksena on tasoittaa korkeataajuisia häiriöitä, jotka tulevat työpiiristä muiden sähkönkuluttajien sähköverkkoon.

Invertteri

Tasajännitteen muuntaminen suurtaajuudelle voidaan tehdä eri periaatteiden mukaan.

Hitsausinverttereissä löytyy useimmiten kahden tyyppisiä piirejä, jotka toimivat "viistosillan" periaatteella:

• puolisilta puolisilta pulssimuunnin;

• täyden sillan pulssimuunnin.

Kuvassa on ensimmäisen piirin toteutus.

Tässä käytetään kahta tehokasta transistorikytkintä. Ne voidaan koota sarjapuolijohdelaitteisiin MOSFET tai IGBT.

Kaskadi-MOSFETit toimivat hyvin pienjänniteinverttereissä ja kestävät hyvin myös hitsauskuormia. Suuren kapasiteetin nopeaa latausta/purkausta varten he tarvitsevat push-ohjaimen, jossa on anti-vaihesignaaliohjaus, jolla voidaan nopeasti ladata kondensaattoreita yhdellä transistorilla ja oikosulku maadoitukseen purkaakseen toisella.

Bipolaariset IGBT:t ovat saamassa suosiota hitsausinverttereissä.Ne voivat helposti siirtää suuria tehoja suurilla jännitteillä, mutta vaativat monimutkaisempia ohjausalgoritmeja.

Puolisiltapulssimuuntimen kaavio löytyy keskihintaluokan hitsausinvertterien rakenteista. Sillä on hyvä hyötysuhde, se on luotettava, se muodostaa muuntajan suorakaiteen muotoisia pulsseja useiden kymmenien kHz korkealla taajuudella.

Täyssiltapulssimuunnin on monimutkaisempi, se sisältää kaksi ylimääräistä transistoria.

Se hyödyntää täysimääräisesti kaikki mahdollisuudet, joita korkeataajuusmuuntaja tarjoaa transistorikytkimet, jotka toimivat pareittain kahden yhdistetyn vinosillan tilassa.

Tätä piiriä käytetään tehokkaimmissa ja kalleimmissa hitsausinverttereissä.

Kaikki avaintransistorit on asennettu tehokkaisiin jäähdytyselementteihin lämmön poistamiseksi. Lisäksi ne ovat edelleen suojattu mahdollisilta jännitepiikkeiltä vaimentavilla RC-suotimilla.

Korkeataajuinen muuntaja

Tämä on erityinen muuntajarakenne, yleensä ferriittimagneettinen piiri, joka alentaa korkeataajuista jännitettä invertterin jälkeen minimaalisilla häviöillä vakaaseen, noin 60–70 voltin kaarisytytykseen.

Sen toisiokäämityksessä kulkevat suuret, jopa useiden satojen ampeerien hitsausvirrat. Siten, kun muunnetaan vol. / H energia suhteellisen alhaisella virran arvolla ja korkealla jännitteellä toisiokäämissä, hitsausvirrat muodostuvat jo alentuneella jännitteellä.

Korkean taajuuden käytön ja ferriittimagneettiseen piiriin siirtymisen ansiosta itse muuntajan paino ja mitat pienenevät merkittävästi, rautamagnetismin käänteisestä johtuvat tehohäviöt vähenevät ja tehokkuus kasvaa.

Esimerkiksi vanhan mallin hitsausmuuntaja, jossa on rautamagneettinen ydin ja joka tuottaa 160 ampeerin hitsausvirran, painaa noin 18 kg ja suurtaajuinen (samat sähköiset ominaisuudet) on hieman alle 0,3 kilogrammaa.

Edut laitteen painossa ja vastaavasti työolosuhteissa ovat ilmeisiä.

Ulostulon tasasuuntaaja

Se perustuu siltaan, joka on koottu erityisistä nopeista, erittäin nopeista diodeista, jotka pystyvät reagoimaan suurtaajuiseen virtaan - avautumiseen ja sulkemiseen noin 50 nanosekunnin palautumisajalla.

Perinteiset diodit eivät selviä tästä tehtävästä. Niiden transientin kesto vastaa noin puolta virran siniharmonisen jaksosta eli noin 0,01 sekuntia. Tämän vuoksi ne kuumenevat nopeasti ja palavat.

Tehodiodisilta, kuten suurjännitemuuntajan transistorit, on sijoitettu jäähdytyslevyille ja suojattu vaimentavalla RC-piirillä jännitepiikkejä vastaan.

Tasasuuntaajan lähtöliitännät on tehty paksuilla kuparikorvakkeilla hitsauskaapeleiden varmaa liittämistä varten elektrodipiiriin.

Valvontajärjestelmän ominaisuudet

Prosessori ohjaa ja ohjaa kaikkia hitsausinvertterin toimintoja eri antureiden avulla tapahtuvan takaisinkytkennän avulla, mikä antaa lähes ihanteelliset hitsausvirtaparametrit kaikentyyppisten metallien liittämiseen.

Tarkasti annosteltujen kuormien ansiosta hitsauksen aikana aiheutuvat energiahäviöt vähenevät merkittävästi.

Ohjauspiirin käyttöä varten syötetään jatkuva stabiloitu jännite virtalähteestä, joka on kytketty sisäisesti 220 V:n tulopiireihin.Tämä jännitys on suunnattu:

• jäähdytystuuletin pattereita ja levyjä varten;

• pehmeä käynnistysrele;

• LED-ilmaisimet;

• virtalähde mikroprosessorille ja operaatiovahvistimelle.

Pehmeäkäynnistysinvertterin rele on selvä nimestä. Se toimii seuraavalla periaatteella: invertterin päällekytkemisen hetkellä verkkosuodattimen elektrolyyttikondensaattorit alkavat latautua erittäin jyrkästi. Niiden latausvirta on erittäin korkea ja voi vahingoittaa tasasuuntaajan diodeja.

Tämän estämiseksi latausta rajoittaa voimakas vastus, joka aktiivisella resistanssillaan pienentää alkusytytysvirtaa. Kun kondensaattorit latautuvat ja invertteri alkaa toimia suunnittelutilassa, pehmeä käynnistysrele aktivoituu ja normaalisti avoimien koskettimiensa kautta manipuloi tätä vastusta ja poistaa sen siten stabilointipiireistä.

Lähes kaikki invertterin logiikka on suljettu mikroprosessoriohjaimen sisään. Se ohjaa muuntimen voimakkaiden transistorien toimintaa.

Hila- ja emitteritehotransistoreiden ylijännitesuojaus perustuu zener-diodien käyttöön.

Korkeataajuisen muuntajan käämipiiriin on kytketty anturi - virtamuuntaja, joka toisiopiireineen lähettää suuruuteen ja kulmaan verrannollisen signaalin loogista käsittelyä varten. Tällä tavalla hitsausvirtojen voimakkuutta ohjataan vaikuttamaan niihin taajuusmuuttajan käynnistyksen ja käytön aikana.

Laitteen verkkotasasuuntaajan tulon syöttöjännitteen suuruuden säätämiseksi kytketään operaatiovahvistimen mikropiiri.Se analysoi jatkuvasti jännite- ja virtasuojauksen signaaleja ja määrittää hätätilanteen hetken, jolloin on tarpeen lukita toimiva generaattori ja irrottaa invertteri virtalähteestä.

Syöttöjännitteen maksimipoikkeamia ohjataan vertaimella. Se laukeaa, kun kriittiset energia-arvot saavutetaan. Sen signaalia käsitellään peräkkäin logiikkaelementeillä generaattorin ja itse invertterin sammuttamiseksi.

Hitsauskaaren virran manuaaliseen säätöön käytetään säätöpotentiometriä, jonka nuppi tuodaan ulos laitteen runkoon. Sen vastuksen muuttaminen mahdollistaa yhden ohjausmenetelmien käytön, mikä vaikuttaa:

• amplitudi in / h jännite invertterin;

• korkeataajuisten pulssien taajuus;

• pulssin kesto.

Hitsausinvertterien käytön perussäännöt ja vikojen syyt

Monimutkaisten elektronisten laitteiden kunnioittaminen on aina avain niiden pitkäaikaiseen ja luotettavaan toimintaan. Mutta valitettavasti kaikki käyttäjät eivät käytä tätä säännöstä käytännössä.

Hitsausinvertterit toimivat tuotantopajoissa, rakennustyömailla tai ovat kotikäsityöläisten käytössä henkilökohtaisissa autotalleissa tai kesämökeissä.

Tuotantoympäristössä invertterit kärsivät useimmiten laatikon sisään kerääntyvästä pölystä. Sen lähteitä voivat olla mitkä tahansa työkalut tai metallintyöstökoneet, metallien, betonin, graniittien, tiilejen käsittely. Tämä on erityisen yleistä käytettäessä hiomakoneita, muurareita, rei'ittäjiä...

Seuraava syy hitsauksen aikana tapahtuneeseen vikaan on kokemattoman hitsaajan luoma epätyypilliset kuormitukset elektroniikkapiiriin.Jos esimerkiksi yrität leikata säiliötornin tai rautatiekiskon etupanssaria pienitehoisella hitsausinvertterillä, tällaisen työn tulos on yksiselitteisesti ennustettavissa: IGBT- tai MOSFET-elektroniikkakomponenttien palaminen.

Ohjauspiirin sisällä toimii lämpörele, joka suojaa asteittain kasvavilta lämpökuormituksilta, mutta sillä ei ole aikaa reagoida niin nopeisiin hitsausvirtojen hyppyihin.

Jokaiselle hitsausinvertterille on ominaista "PV"-parametri - päällekytkennän kesto verrattuna pysäytystauon kestoon, joka on ilmoitettu teknisessä passissa. Näiden laitossuositusten noudattamatta jättäminen johtaa väistämättömiin kaatumisiin.

Laitteen huolimaton käsittely voi ilmaista sen huonona kuljetuksena tai kuljetuksena, kun keho altistuu ulkoisille mekaanisille iskuille tai liikkuvan auton rungon tärinälle.

Työntekijöiden joukossa on tapauksia, joissa invertterit ovat käyttäneet selviä merkkejä toimintahäiriöistä, jotka vaativat välitöntä poistamista, esimerkiksi irrottamalla liittimet, jotka kiinnittävät hitsauskaapeleita kotelon pistorasioihin. Ja kalliiden laitteiden luovuttaminen kouluttamattomalle ja huonosti koulutetulle henkilökunnalle johtaa yleensä myös onnettomuuksiin.

Kotona esiintyy usein syöttöjännitteen pudotuksia, etenkin autotalliosuuskunnissa, ja hitsaaja ei kiinnitä tähän huomiota ja yrittää tehdä työnsä nopeammin "puristaen" invertteristä kaiken, mitä hän pystyy ja ei pysty ...

Kalliiden elektroniikkalaitteiden talvisäilytys huonosti lämmitetyssä autotallissa tai jopa aitassa johtaa ilmasta kondenssiveden kerääntymiseen laudoille, koskettimien hapettumiseen, telavaurioihin ja muihin sisäisiin vaurioihin.Samoin nämä laitteet kärsivät toiminnasta matalissa lämpötiloissa alle -15 astetta tai ilmakehän sateesta.

Invertterin siirto naapurille hitsaustyötä varten ei aina pääty suotuisaan tulokseen.

Yleiset työpajatilastot osoittavat kuitenkin, että yksityisillä omistajilla hitsauslaitteet toimivat pidempään ja paremmin.

Suunnitteluvirheitä

Vanhojen versioiden hitsausinvertterit ovat luotettavimpia hitsausmuuntajat… Ja niiden modernissa suunnittelussa, erityisesti IGBT-moduuleissa, on jo vertailukelpoiset parametrit.

Hitsausprosessin aikana kotelon sisällä syntyy suuri määrä lämpöä. Piirilevyjen ja elektronisten elementtien poistamiseen ja jäähdyttämiseen käytetty järjestelmä ei edes keskitason malleissa ole kovin tehokas. Siksi käytön aikana on tarpeen tarkkailla keskeytyksiä sisäosien ja laitteiden lämpötilan alentamiseksi.

Kuten kaikki elektroniset piirit, invertterilaitteet menettävät toimintansa korkean kosteuden ja kondensoitumisen vuoksi.

Huolimatta kohinanpoistosuodattimien sisällyttämisestä suunnitteluun, melko merkittävät suurtaajuiset häiriöt tunkeutuvat virtapiiriin. Tekniset ratkaisut, jotka poistavat tämän ongelman, monimutkaistavat laitetta merkittävästi, mikä johtaa kaikkien laitteiden hintojen jyrkäseen nousuun.