Μηχανές συγκόλλησης inverter

Το τεράστιο ενδιαφέρον και η κορύφωση της δημοτικότητας που έχει αυξηθεί την τελευταία δεκαετία σε νέα σχέδια μηχανών συγκόλλησης που λειτουργούν με την αρχή των μετατροπέων οφείλεται στους ακόλουθους κύριους λόγους:

• αυξημένη ποιότητα ραφής.

• τη διαθεσιμότητα λειτουργιών ακόμη και για αρχάριους συγκολλητές λόγω της συμπερίληψης ενός συγκροτήματος λειτουργιών για θερμή εκκίνηση, αντικολλητικό ηλεκτρόδιο και καύση τόξου.

• ελαχιστοποίηση του σχεδιασμού του εξοπλισμού συγκόλλησης, διασφαλίζοντας την κινητικότητά του.

• σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας σε σύγκριση με τους μετασχηματιστές.

Αυτά τα πλεονεκτήματα κατέστησαν δυνατά λόγω της αλλαγής στην προσέγγιση της τεχνολογίας δημιουργίας τόξου συγκόλλησης σε ένα ηλεκτρόδιο λόγω της εισαγωγής των πιο πρόσφατων προόδων στην τεχνολογία μικροεπεξεργαστών.

Πώς είναι οι μετατροπείς συγκόλλησης

Τροφοδοτούνται από ηλεκτρική ενέργεια 220 V 50 Hz, η οποία προέρχεται από μια κανονική πρίζα. (Οι συσκευές που λειτουργούν σε δίκτυο τριών φάσεων χρησιμοποιούν παρόμοιους αλγόριθμους.) Ο μόνος περιορισμός που πρέπει να προσέξετε είναι η κατανάλωση ενέργειας της συσκευής.Δεν πρέπει να υπερβαίνει την ονομαστική τιμή των προστατευτικών διατάξεων δικτύου και τις αγώγιμες ιδιότητες της καλωδίωσης.

Η ακολουθία των πέντε τεχνολογικών κύκλων που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία τόξου συγκόλλησης από τον μετατροπέα φαίνεται στη φωτογραφία.

Αυτές περιλαμβάνουν διαδικασίες που εκτελούνται από:

• ανορθωτής;

• φίλτρο γραμμής συμπυκνωτή.

• μετατροπέας υψηλής συχνότητας.

• μετασχηματιστής πτώσης τάσης υψηλής συχνότητας.

• ανορθωτής υψηλής συχνότητας.

• σύστημα ελέγχου.

Όλες αυτές οι συσκευές βρίσκονται στην πλακέτα μέσα στο κουτί. Με το κάλυμμα αφαιρεμένο μοιάζουν κάπως με αυτό που φαίνεται στην εικόνα.

Ανορθωτής τάσης δικτύου

Τροφοδοτείται με εναλλασσόμενη τάση σταθερού ηλεκτρικού δικτύου μέσω χειροκίνητου διακόπτη που βρίσκεται στο σώμα. Μετατρέπεται από μια γέφυρα διόδου σε παλμική τιμή. Όλη η ενέργεια του τόξου συγκόλλησης διέρχεται από τα ημιαγωγικά στοιχεία αυτού του μπλοκ. Επομένως, επιλέγονται με το απαραίτητο περιθώριο τάσης και ρεύματος.

Για να βελτιωθεί η διάχυση θερμότητας, το συγκρότημα διόδου, το οποίο υπόκειται σε σοβαρή θέρμανση κατά τη λειτουργία, τοποθετείται σε θερμαντικά σώματα ψύξης, τα οποία διοχετεύονται επιπλέον από τον παρεχόμενο αέρα από τον ανεμιστήρα.

Η θέρμανση της γέφυρας διόδου ελέγχεται από έναν αισθητήρα θερμοκρασίας που έχει ρυθμιστεί στη λειτουργία θερμικής ασφάλειας. Ως στοιχείο προστασίας, όταν οι δίοδοι θερμαίνονται στους +90 ΟC, ανοίγει το κύκλωμα ισχύος.

Φίλτρο γραμμής συμπυκνωτή

Παράλληλα με την επαφή εξόδου του ανορθωτή, η οποία δημιουργεί μια τάση κυματισμού, συνδέονται δύο ισχυροί ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές για να συνεργαστούν. Εξομαλύνουν τις διακυμάνσεις των κυματισμών και επιλέγονται πάντα με περιθώριο τάσης.Πράγματι, ακόμα και σε κανονική λειτουργία φίλτρου, αυξάνεται κατά 1,41 φορές και φτάνει τα 220 x 1,41 = 310 βολτ.

Για το λόγο αυτό, οι πυκνωτές επιλέγονται για τάση λειτουργίας τουλάχιστον 400 V. Η χωρητικότητά τους υπολογίζεται για κάθε κατασκευή σύμφωνα με την ισχύ του μέγιστου ρεύματος συγκόλλησης. Συνήθως κυμαίνεται από 470 microfarads ή περισσότερο για έναν μόνο πυκνωτή.

Φίλτρο παρεμβολών

Ένας μετατροπέας συγκόλλησης που λειτουργεί μετατρέπει αρκετή ηλεκτρική ισχύ για να προκαλέσει ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο. Με αυτόν τον τρόπο, παρεμβαίνει στον υπόλοιπο ηλεκτρικό εξοπλισμό που είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο. Για να τα αφαιρέσετε στην είσοδο του ανορθωτή, ρυθμίστε επαγωγικό-χωρητικό φίλτρο.

Σκοπός του είναι να εξομαλύνει τις διαταραχές υψηλής συχνότητας που προέρχονται από ένα κύκλωμα λειτουργίας στο δίκτυο ηλεκτροδότησης άλλων ηλεκτρικών καταναλωτών.

Αντιστροφέας

Η μετατροπή της άμεσης τάσης σε υψηλή συχνότητα μπορεί να γίνει σύμφωνα με διαφορετικές αρχές.

Στους μετατροπείς συγκόλλησης, συναντώνται συχνότερα δύο τύποι κυκλωμάτων που λειτουργούν με την αρχή της "λοξής γέφυρας":

• μετατροπέας παλμών μισής γέφυρας μισής γέφυρας.

• μετατροπέας παλμών πλήρους γέφυρας.

Το σχήμα δείχνει μια υλοποίηση του πρώτου κυκλώματος.

Εδώ χρησιμοποιούνται δύο ισχυροί διακόπτες τρανζίστορ. Μπορούν να συναρμολογηθούν σε συσκευές ημιαγωγών σειράς MOSFET ή IGBT.

Τα Cascade MOSFET λειτουργούν καλά σε μετατροπείς χαμηλής τάσης και επίσης χειρίζονται καλά τα φορτία συγκόλλησης. Για γρήγορη φόρτιση/εκφόρτιση υψηλής χωρητικότητας, χρειάζονται οδηγό ώθησης με έλεγχο σήματος αντιφάσεως για γρήγορη φόρτιση πυκνωτών με ένα τρανζίστορ και βραχυκύκλωμα στη γείωση για εκφόρτιση με άλλο.

Τα διπολικά IGBT κερδίζουν δημοτικότητα στους μετατροπείς συγκόλλησης.Μπορούν εύκολα να μεταδώσουν μεγάλες δυνάμεις με υψηλές τάσεις, αλλά απαιτούν πιο σύνθετους αλγόριθμους ελέγχου.

Το σχήμα ενός μετατροπέα παλμών μισής γέφυρας βρίσκεται στις κατασκευές μετατροπέων συγκόλλησης της μεσαίας κατηγορίας τιμής. Έχει καλή απόδοση, είναι αξιόπιστο, σχηματίζει μετασχηματιστή ορθογώνιους παλμούς με υψηλή συχνότητα πολλών δεκάδων kHz.

Ο μετατροπέας παλμών πλήρους γέφυρας είναι πιο περίπλοκος, περιλαμβάνει δύο πρόσθετα τρανζίστορ.

Εκμεταλλεύεται πλήρως όλες τις δυνατότητες ενός μετασχηματιστή υψηλής συχνότητας με διακόπτες τρανζίστορ που λειτουργούν σε ζεύγη στη λειτουργία δύο συνδυασμένων κεκλιμένων γεφυρών.

Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιείται στους πιο ισχυρούς και ακριβούς μετατροπείς συγκόλλησης.

Όλα τα βασικά τρανζίστορ είναι εγκατεστημένα σε ισχυρές ψύκτρες για την απομάκρυνση της θερμότητας. Επιπλέον, προστατεύονται περαιτέρω από πιθανές αιχμές τάσης με απόσβεση των φίλτρων RC.

Μετασχηματιστής υψηλής συχνότητας

Πρόκειται για μια ειδική δομή μετασχηματιστή, συνήθως ενός μαγνητικού κυκλώματος φερρίτη, που μειώνει την τάση υψηλής συχνότητας μετά τον μετατροπέα με ελάχιστες απώλειες σε σταθερή ανάφλεξη με τόξο περίπου 60-70 βολτ.

Μεγάλα ρεύματα συγκόλλησης έως και αρκετές εκατοντάδες αμπέρ ρέουν στη δευτερεύουσα περιέλιξή του. Έτσι, κατά τη μετατροπή τόμ. / Η ενέργεια με σχετικά χαμηλή τιμή ρεύματος και υψηλή τάση στο δευτερεύον τύλιγμα, σχηματίζονται ρεύματα συγκόλλησης με ήδη μειωμένη τάση.

Λόγω της χρήσης υψηλής συχνότητας και της μετάβασης σε ένα μαγνητικό κύκλωμα φερρίτη, το βάρος και οι διαστάσεις του ίδιου του μετασχηματιστή μειώνονται σημαντικά, οι απώλειες ισχύος λόγω αναστροφής του μαγνητισμού σιδήρου μειώνονται και η απόδοση αυξάνεται.

Για παράδειγμα, ένας μετασχηματιστής συγκόλλησης παλαιού σχεδίου με σιδερένιο μαγνητικό πυρήνα, που παρέχει ρεύμα συγκόλλησης 160 αμπέρ, ζυγίζει περίπου 18 κιλά και ένας υψηλής συχνότητας (με τα ίδια ηλεκτρικά χαρακτηριστικά) είναι ελαφρώς μικρότερος από 0,3 κιλά.

Τα πλεονεκτήματα στο βάρος της συσκευής και, κατά συνέπεια, στις συνθήκες εργασίας είναι προφανή.

Ανορθωτής εξόδου ισχύος

Βασίζεται σε μια γέφυρα που συναρμολογείται από ειδικές διόδους υψηλής ταχύτητας, πολύ υψηλής ταχύτητας, ικανές να ανταποκρίνονται σε ρεύμα υψηλής συχνότητας — να ανοίγει και να κλείνει με χρόνο ανάκτησης περίπου 50 νανοδευτερόλεπτα.

Οι συμβατικές δίοδοι δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν αυτήν την εργασία. Η διάρκεια του μεταβατικού τους αντιστοιχεί περίπου στη μισή περίοδο της ημιτονοειδούς αρμονικής του ρεύματος, ή περίπου 0,01 δευτερόλεπτα. Εξαιτίας αυτού, θερμαίνονται γρήγορα και καίγονται.

Η γέφυρα διόδου ισχύος, όπως και τα τρανζίστορ του μετασχηματιστή υψηλής τάσης, τοποθετείται στις ψύκτρες και προστατεύεται από ένα κύκλωμα απόσβεσης RC από αιχμές τάσης.

Οι ακροδέκτες εξόδου του ανορθωτή είναι κατασκευασμένοι με χοντρές χάλκινες ωτίδες για ασφαλή σύνδεση των καλωδίων συγκόλλησης στο κύκλωμα του ηλεκτροδίου.

Χαρακτηριστικά του συστήματος ελέγχου

Όλες οι λειτουργίες του μετατροπέα συγκόλλησης ελέγχονται και ελέγχονται από τον επεξεργαστή μέσω ανατροφοδότησης χρησιμοποιώντας διάφορους αισθητήρες, κάτι που παρέχει σχεδόν ιδανικές παραμέτρους ρεύματος συγκόλλησης για τη σύνδεση όλων των τύπων μετάλλων.

Χάρη στα φορτία με ακριβή δόση, οι απώλειες ενέργειας κατά τη συγκόλληση μειώνονται σημαντικά.

Για τη λειτουργία του κυκλώματος ελέγχου, παρέχεται σταθερή σταθεροποιημένη τάση από το τροφοδοτικό, το οποίο είναι εσωτερικά συνδεδεμένο με τα κυκλώματα εισόδου 220 V.Αυτή η ένταση στοχεύει:

• ανεμιστήρας ψύξης για καλοριφέρ και σανίδες.

• ρελέ μαλακής εκκίνησης.

• Ενδείξεις LED;

• τροφοδοσία του μικροεπεξεργαστή και του λειτουργικού ενισχυτή.

Το ρελέ για μετατροπέα ομαλής εκκίνησης είναι ξεκάθαρο από το όνομα. Λειτουργεί με την ακόλουθη αρχή: τη στιγμή της ενεργοποίησης του μετατροπέα, οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές του φίλτρου δικτύου αρχίζουν να φορτίζονται πολύ έντονα. Το ρεύμα φόρτισής τους είναι πολύ υψηλό και μπορεί να καταστρέψει τις διόδους ανορθωτή.

Για να αποφευχθεί αυτό, η φόρτιση περιορίζεται από μια ισχυρή αντίσταση, η οποία με την ενεργό αντίστασή της μειώνει το αρχικό ρεύμα εισόδου. Όταν οι πυκνωτές φορτίζονται και ο μετατροπέας ξεκινά να λειτουργεί στη λειτουργία σχεδιασμού, το ρελέ ομαλής εκκίνησης ενεργοποιείται και μέσω των κανονικά ανοιχτών επαφών του χειρίζεται αυτήν την αντίσταση, αφαιρώντας την από τα κυκλώματα σταθεροποίησης.

Σχεδόν όλη η λογική του μετατροπέα περικλείεται μέσα στον ελεγκτή μικροεπεξεργαστή. Ελέγχει τη λειτουργία των ισχυρών τρανζίστορ του μετατροπέα.

Η προστασία από υπέρταση των τρανζίστορ ισχύος πύλης και εκπομπού βασίζεται στη χρήση διόδων zener.

Ένας αισθητήρας συνδέεται στο κύκλωμα περιέλιξης του μετασχηματιστή υψηλής συχνότητας - ένας μετασχηματιστής ρεύματος, ο οποίος με τα δευτερεύοντα κυκλώματά του στέλνει ένα σήμα ανάλογο σε μέγεθος και γωνία για λογική επεξεργασία. Με αυτόν τον τρόπο, η ισχύς των ρευμάτων συγκόλλησης ελέγχεται για να τα επηρεάσει κατά την εκκίνηση και τη λειτουργία του μετατροπέα.

Για τον έλεγχο του μεγέθους της τάσης εισόδου στην είσοδο του ανορθωτή δικτύου της συσκευής, συνδέεται ένα μικροκύκλωμα λειτουργικού ενισχυτή.Αναλύει συνεχώς τα σήματα από την προστασία τάσης και ρεύματος, προσδιορίζοντας τη στιγμή μιας κατάστασης έκτακτης ανάγκης όταν είναι απαραίτητο να μπλοκάρει τη γεννήτρια λειτουργίας και να αποσυνδέσει τον μετατροπέα από την παροχή ρεύματος.

Οι μέγιστες αποκλίσεις της τάσης τροφοδοσίας ελέγχονται από έναν συγκριτή. Ενεργοποιείται όταν επιτυγχάνονται κρίσιμες τιμές ενέργειας. Το σήμα του επεξεργάζεται διαδοχικά από λογικά στοιχεία για να απενεργοποιηθεί η γεννήτρια και ο ίδιος ο μετατροπέας.

Για τη χειροκίνητη ρύθμιση του ρεύματος του τόξου συγκόλλησης, χρησιμοποιείται ένα ποτενσιόμετρο ρύθμισης, το πόμολο του οποίου βγαίνει στο σώμα της συσκευής. Η αλλαγή της αντίστασής του επιτρέπει τη χρήση μιας από τις μεθόδους ελέγχου, επηρεάζοντας:

• πλάτος σε / h τάση του μετατροπέα.

• συχνότητα παλμών υψηλής συχνότητας.

• διάρκεια παλμού.

Βασικοί κανόνες λειτουργίας και αιτίες αστοχιών μετατροπέων συγκόλλησης

Ο σεβασμός στον περίπλοκο ηλεκτρονικό εξοπλισμό είναι πάντα το κλειδί για τη μακροπρόθεσμη και αξιόπιστη λειτουργία του. Όμως, δυστυχώς, δεν εφαρμόζουν όλοι οι χρήστες αυτήν τη διάταξη στην πράξη.

Οι μετατροπείς συγκόλλησης λειτουργούν σε εργαστήρια παραγωγής, σε εργοτάξια ή χρησιμοποιούνται από οικιακούς τεχνίτες σε προσωπικά γκαράζ ή εξοχικές κατοικίες.

Σε περιβάλλον παραγωγής, οι μετατροπείς υποφέρουν συχνότερα από τη σκόνη που συγκεντρώνεται μέσα στο κουτί. Οι πηγές του μπορεί να είναι οποιαδήποτε εργαλεία ή μηχανές επεξεργασίας μετάλλων, επεξεργασία μετάλλων, σκυρόδεμα, γρανίτης, τούβλα. Αυτό είναι ιδιαίτερα συχνό όταν εργάζεστε με μύλοι, τοιχοποιίες, διατρητές...

Ο επόμενος λόγος για την αστοχία που παρουσιάστηκε κατά τη συγκόλληση είναι η δημιουργία μη τυποποιημένων φορτίων στο ηλεκτρονικό κύκλωμα από έναν άπειρο συγκολλητή.Για παράδειγμα, εάν προσπαθήσετε να κόψετε την μετωπική θωράκιση ενός πύργου δεξαμενής ή μιας σιδηροδρομικής ράγας με έναν μετατροπέα συγκόλλησης χαμηλής ισχύος, το αποτέλεσμα μιας τέτοιας εργασίας είναι αναμφισβήτητα προβλέψιμο: καύση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων IGBT ή MOSFET.

Μέσα στο κύκλωμα ελέγχου, λειτουργεί ένα θερμικό ρελέ, το οποίο προστατεύει από σταδιακά αυξανόμενα θερμικά φορτία, αλλά δεν θα έχει χρόνο να αντιδράσει σε τέτοια γρήγορα άλματα στα ρεύματα συγκόλλησης.

Κάθε μετατροπέας συγκόλλησης χαρακτηρίζεται από την παράμετρο «PV» - τη διάρκεια της ενεργοποίησης σε σύγκριση με τη διάρκεια της παύσης διακοπής, η οποία υποδεικνύεται στο τεχνικό διαβατήριο. Η μη τήρηση αυτών των συστάσεων της εγκατάστασης οδηγεί σε αναπόφευκτες συντριβές.

Η απρόσεκτη μεταχείριση της συσκευής μπορεί να εκφραστεί στην κακή μεταφορά ή μεταφορά της, όταν το σώμα εκτίθεται σε εξωτερικούς μηχανικούς κραδασμούς ή κραδασμούς του πλαισίου ενός κινούμενου αυτοκινήτου.

Μεταξύ των εργαζομένων, υπάρχουν περιπτώσεις λειτουργίας μετατροπέων με εμφανή σημάδια δυσλειτουργιών που απαιτούν άμεση αφαίρεση, για παράδειγμα, χαλάρωση των επαφών που στερεώνουν τα καλώδια συγκόλλησης στις υποδοχές του περιβλήματος. Και η παράδοση ακριβού εξοπλισμού σε ανειδίκευτο και ανεπαρκώς εκπαιδευμένο προσωπικό οδηγεί επίσης συνήθως σε ατυχήματα.

Στο σπίτι, συμβαίνουν συχνά πτώσεις τάσης τροφοδοσίας, ειδικά σε συνεταιρισμούς γκαράζ, και ο συγκολλητής δεν το προσέχει και προσπαθεί να κάνει τη δουλειά του πιο γρήγορα, "συμπιέζοντας" ό, τι είναι ικανός και ανίκανος από τον μετατροπέα ...

Η χειμερινή αποθήκευση ακριβού ηλεκτρονικού εξοπλισμού σε ένα κακώς θερμαινόμενο γκαράζ ή ακόμα και σε ένα υπόστεγο οδηγεί σε εναπόθεση συμπυκνώματος από τον αέρα στις σανίδες, οξείδωση των επαφών, ζημιά στις ράγες και άλλες εσωτερικές βλάβες.Ομοίως, αυτές οι συσκευές υποφέρουν από λειτουργία σε χαμηλές θερμοκρασίες κάτω από -15 βαθμούς ή ατμοσφαιρική βροχόπτωση.

Η μεταφορά του μετατροπέα σε έναν γείτονα για εργασίες συγκόλλησης δεν τελειώνει πάντα με ευνοϊκό αποτέλεσμα.

Ωστόσο, τα γενικά στατιστικά στοιχεία των συνεργείων δείχνουν ότι για τους ιδιώτες, ο εξοπλισμός συγκόλλησης λειτουργεί περισσότερο και καλύτερα.

Σχεδιαστικά ελαττώματα

Οι μετατροπείς συγκόλλησης από παλαιότερες εκδόσεις έχουν χαμηλότερη αξιοπιστία μετασχηματιστές συγκόλλησης… Και ο μοντέρνος σχεδιασμός τους, ειδικά των μονάδων IGBT, έχει ήδη συγκρίσιμες παραμέτρους.

Κατά τη διαδικασία συγκόλλησης, δημιουργείται μεγάλη ποσότητα θερμότητας μέσα στο περίβλημα. Το σύστημα που χρησιμοποιείται για την αφαίρεση και την ψύξη πλακετών κυκλωμάτων και ηλεκτρονικών στοιχείων ακόμη και σε μοντέλα μεσαίας κατηγορίας δεν είναι πολύ αποδοτικό. Επομένως, κατά τη λειτουργία, είναι απαραίτητο να παρατηρούνται διακοπές για τη μείωση της θερμοκρασίας των εσωτερικών εξαρτημάτων και συσκευών.

Όπως όλα τα ηλεκτρονικά κυκλώματα, οι συσκευές inverter χάνουν τη λειτουργικότητά τους με υψηλή υγρασία και συμπύκνωση.

Παρά τη συμπερίληψη φίλτρων αφαίρεσης θορύβου στο σχέδιο, αρκετά σημαντικές παρεμβολές υψηλής συχνότητας διεισδύουν στο κύκλωμα ισχύος. Οι τεχνικές λύσεις που εξαλείφουν αυτό το πρόβλημα περιπλέκουν σημαντικά τη συσκευή, γεγονός που οδηγεί σε απότομη αύξηση της τιμής όλου του εξοπλισμού.