Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Stalni trend zniževanja cen varilnih aparatov tipa inverterja je privedel do znatnega povečanja priljubljenosti te opreme tako med strokovnjaki kot tistimi, ki uporabljajo varjenje samo za lastne potrebe. Povsem razumljivo je, da veliko uporabnikov, ki imajo takšno napravo, zanima njena struktura in načelo delovanja, saj bodo takšne informacije pomagale popraviti opremo v primeru okvare ali celo izboljšati poceni model z "okrnjeno" funkcionalnostjo. Kot bomo videli kasneje, sploh ni težko obravnavati teh vprašanj, dovolj je osnovno znanje elektrotehnike.

Invertorski varilni stroj.

Splošne informacije

Električni tokokrog različnih modelov varilnih pretvornikov se lahko v nekaterih podrobnostih razlikuje, v splošnem pa vse te naprave delujejo po istem principu. Glavna naloga vsakega od njih je pretvoriti električno energijo, ki prihaja iz omrežja, da bi dobila velik tok na izhodu. Postopek pretvorbe je razdeljen na več stopenj:

Varilni pretvornik z dušilnim tokom.

  • popravek izmeničnega toka, ki prihaja iz električnega omrežja;
  • DC pretvorba nazaj v AC, vendar z veliko večjo frekvenco nihanja;
  • ojačanje izmeničnega visokofrekvenčnega toka z znižanjem njegove napetosti;
  • izravnalnega ojačanega visokofrekvenčnega izmeničnega toka.

Vsak, ki je vsaj malo seznanjen z računalniško "strojno opremo", verjetno ve, da preklopna napajalna enota osebnega računalnika deluje na enak način. Osrednja točka tega vezja je povečanje frekvence izmeničnega toka in to je tista naloga, ki jo opravlja inverter. Za kaj je? Dejstvo je, da so dimenzije in teža transformatorja odvisne ne le od moči, temveč tudi od frekvence toka, za katerega je načrtovana pretvorba. Nižja je frekvenca, večji je transformator. Ta odvisnost je zelo pomembna. Tako se na primer pri štirikratnem povečanju frekvence izmeničnega toka dimenzije transformatorja prepolovijo. Inverter tokokrog poveča frekvenco električnega toka s 50 Hz na 60-80 kHz, tako da je povečanje teže in velikosti precej oprijemljivo. Tako dobimo lahek in kompakten varilni stroj, ki zahteva izdelavo precej manj materialov, vključno s dragim bakrom.

V nadaljevanju podrobneje obravnavamo glavne bloke inverterja in njihove medsebojne povezave.

Napajalna enota: omrežni usmernik

Shema varilnega inverterja.

Posebnost pretvorniškega vezja je, da njegovo delo zahteva stalen tok. Zato se izmenični tok običajnega napajalnika, napajanega z napetostjo 220 V in frekvenco 50 Hz, predvsem popravi. V usmerniško vezje je vključen diodni mostiček in dva kondenzatorja, katerih naloga je gladiti pulziranje. Zaradi velike moči toka se diodni most med delovanjem dovolj segreje, zato je opremljen z radiatorjem s toplotno varovalko. Slednji izvede odpiranje vezja, ko se segreje na temperaturo 90 stopinj.

Na izhodu diodnega mostu dobimo pulzirajoči enosmerni tok z napetostjo 220 V, vendar se na kondenzatorjih poveča za 1, 41-krat in je že 310 V. Ob upoštevanju možnosti začetnega skoka napetosti v smeri povečanja, omrežni usmernik inverterja vgrajuje kondenzatorje, ki vzdržijo napetost do 400 In (ustreza začetni napetosti 280 V).

Omrežni usmernik je priključen na vir napajanja preko filtra elektromagnetne združljivosti, ki preprečuje visoke frekvenčne motnje zaradi delovanja pretvornika v električno omrežje.

Napajalni tokokrog napajalnika z inverterjem.

Takoj po vklopu varilnega aparata lahko polnilni tok kondenzatorjev doseže vrednost, ki zadostuje za onemogočanje diodnega mostu. Da se to ne bi zgodilo, so vse vrste varilnih pretvornikov opremljene z vezjem mehkega zagona. Izveden je z relejem in uporom, katerega moč je okoli 8 W, upornost pa je okoli 50 Ohmov (pri različnih modelih varilnih pretvornikov se lahko lastnosti upora razlikujejo od navedenih). Upor je priključen na usmernik, v času vklopa varilnega stroja pa oslabi zagonski tok. Po vstopu opreme v način delovanja se sproži rele, ki zapre priključke upora, tako da tok teče že “mimo”.

Inverter: princip delovanja

Električni tokokrog pretvornika, ki je opremljen s tovrstnimi varilnimi stroji, vključuje dva ključna tranzistorja, ki sta povezana po načelu "poševni most". Njihova posebnost je, da lahko preklapljajo z zelo visoko frekvenco, od 60 do 80 kHz. V tem primeru se enosmerni tok, ki teče v razsmernik, pretvori v izmenični tok z enako frekvenco. Od običajnega toka v električnem omrežju se razlikuje tudi po lastnostih: ni sinusoidna, ampak pravokotna.

Na radiatorju so nameščeni ključni tranzistorji, ki preprečujejo pregrevanje. Zaščita pred previsokimi napetostmi je zagotovljena z dušilnim vezjem RC.

Visokofrekvenčni (impulzni) transformator

Načelo delovanja pretvornika.

Glavni del vsakega varilnega stroja je transformacijski transformator. Njena zasnova v inverterskih napravah je skoraj enaka kot običajno, hkrati pa je bolj kompaktna. Druga pomembna razlika je prisotnost dodatnega sekundarnega navitja, ki se uporablja za napajanje krmilnega vezja.

Primarno navitje visokofrekvenčnega transformatorja se napaja z izmeničnim tokom, ki ga proizvaja pretvornik z napetostjo 310 V in frekvenco več deset kiloherc. Na izhodu sekundarnega navitja, ki ima manjše število obratov, se napetost zmanjša na 60-70 V, tok pa se poveča na 110-130 A. Preostanek mu ostane še en, zadnji.

Izhodni usmernik

Tok, ki prihaja iz visokofrekvenčnega transformatorja, je treba spremeniti v konstantni tok - prav tak tok je potreben za varjenje. V ta namen je inverter varilni stroj opremljen z izhodnim usmernikom, katerega električni tokokrog je sestavljen iz dvojnih diod s skupno katodo. Od običajnih diod se razlikujejo po visoki hitrosti. Cikel odprtega zaprtja teh elementov je samo 50 nanosekund (ta lastnost se imenuje čas obnovitve). Ta kakovost je potrebna za delo z ultra-visokimi frekvenčnimi tokovi.

Na radiatorju so nameščene tudi diode izhodnega usmernika, ki je za njihovo zaščito opremljen z RC vezjem.

Aparati za zagonsko vezje

Načini priključitve varilnega pretvornika.

V trenutku vklopa naprave iz omrežnega usmernika se preko krmilnega 15-voltnega stabilizatorja napaja krmilno vezje.

Ko krmilni krog sproži tranzistorje ključa pretvornika, se na dodatnem sekundarnem navitju visokofrekvenčnega transformatorja pojavi napetost. Popravi se z diodami in z istim stabilizatorjem začne napajati krmilni krog, medtem ko je odklopljen iz omrežnega usmernika.

Nadzorna shema

Koordinacijo delovanja pretvornika tipa tokovnega pretvornika izvaja krmilni krog. Njegov glavni element je čip krmilnika PWM. Naloga tega čipa je preklapljanje ključnih tranzistorjev pretvornika. Njihovo delovanje nadzira krmilnik PWM ne neposredno, ampak z dvema zaporednima elementoma: tranzistor z efektom polja in izolacijski transformator.

Pretvorba toka v varilnem pretvorniku.

Visokofrekvenčni (okoli 65 kHz) tok s pravokotno karakteristiko vstopi v primarni navitje izolacijskega transformatorja s tranzistorjem s efektom polja. Transformator pretvori tokovno napetost v vrednost, ki je potrebna za krmiljenje tranzistorjev ključa pretvornika. Signali na njih prihajajo iz dveh sekundarnih navitij izolacijskega transformatorja, pri čemer je vsaka navitja povezana z enim tranzistorjem.

Poleg teh elementov ima električni tokokrog krmilne in nadzorne plošče pomožne tranzistorje, ki pomagajo ključnim tranzistorjem pretvorniškega vezja zapreti in zener diode, ki jih varujejo pred napetostnimi sunki. Obstaja tudi omejevalnik toka analizatorja. Glavni element analizatorja je transformator, ki je vključen v primarni tokokrog visokofrekvenčnega transformatorja, ki je vgrajen v pogon. Analizator-omejevalnik krmili tok v inverterju varilnega aparata in uporablja signale, ki prihajajo iz primarnega navitja močnostnega transformatorja, da prilagodi varilni tok in nastajanje impulzov, ki se prenašajo na čip krmilnika PWM.

Za regulacijo varilnega toka je v električni tokokrog krmiljenja vključen variabilni upor, katerega upor je nastavljen z obračanjem gumba na nadzorni plošči varilnega aparata pretvornika.

Nadzor izhodne in omrežne napetosti

Funkcionalnost varilnega pretvornika.

Poleg vsega navedenega je naloga krmilnega tokokroga varilnega stroja spremljanje napetosti v omrežju in na izhodnem usmerniku. V ta namen je električni tokokrog dopolnjen z operacijskim ojačevalnikom. Nekateri njeni elementi so povezani z omrežnim usmernikom, da bi odkrili napetostne sunke v električnem omrežju. V primeru kršitev ti elementi reproducirajo signale tokovne in napetostne zaščite, ki gredo na seštevalni modul, nato pa na impulzni generator krmilnika PWM. Delovanje generatorja celotnega vezja je torej blokirano.

Na podoben način se nadzoruje obratovalna napetost na izhodu pretvornika. Njegova vrednost lahko odstopa od norme v primeru okvare pri delovanju diodnega mostička omrežnega usmernika ali drugih elementov. V tem primeru je krmilni tokokrog onemogočen.

Blokiranje tokokroga spremlja napajanje signalne diode, ki obvesti uporabnika varilnega aparata o napakah.

Navodila za popravilo varilnega stroja-inverterja

Kot pri vsaki opremi lahko inverter varilni stroji ne uspejo. Pogosto opazimo naslednji simptom: naprava se zdi povsem nedotaknjena (prižge se »običajen« zaslon, v tem primeru se sliši ventilator), vendar se iskra ne pojavi, ko je elektroda v stiku s kovino. Včasih lahko slišite nenavaden zvok. V nekaterih primerih je popravilo naprave mogoče opraviti samostojno, brez vključevanja strokovnjakov iz storitvene družbe.

Shema varjenja tankih kovin z uporabo inverter varjenja.

V skladu z navodili, najprej z multimetrom preverite stanje termičnih varovalk, nameščenih na radiatorjih različnih elementov v agregatu. Temperatura, pri kateri so njihovi kontakti odprti, je običajno 90 stopinj. Ločene vrste takšnih varovalk so za enkratno uporabo, po sprožitvi jih je treba zamenjati. Drugi odprejo vezje, ko se pregrejejo, ko pa se hladilnik ohladi, ponovno vzpostavijo povezavo. Taki elementi se lahko vgradijo na primarne navitja energetskih transformatorjev. Njihovo sprožanje pogosto povzroči zavajanje električnih amaterjev, ki mislijo, da je prišlo do preloma v navitju. Če najdete napako v varovalki, jo lahko skrajšate. Ta možnost je primerna kot začasna "obdelava", ki vam bo omogočila, da dokončate delo, če je nujno.

Ker je zaščita pred pregrevanjem delno odsotna, je treba varilni aparat upravljati zelo previdno in popolnoma. Po končanem delu se takoj obrnite na trgovino z radio deli, da kupite rezervni del.

Drugo "občutljivo" mesto varilnih pretvornikov je izhodni usmernik, natančneje, diode, vključene v njegovo sestavo. Tokovi, s katerimi morajo delati, dosežejo 130 A in včasih povzročijo okvaro teh diod.

Z multimeterjem je enostavno preveriti neuporabnost izhodnega usmernika, vendar brez "kontinuitete" vsake diode ločeno, je nemogoče ugotoviti, katera od njih je pokvarjena. Diode (tu se uporabljajo tri dvojne diode) je treba spajati in odstraniti iz hladilnika, na katerega so priviti. Poleg tega je potrebno odstraniti tudi radiator.

Kontrolni varilni pretvornik.

Spajkalne diode in drugi elementi so lahko težki. V sodobnih varilnih pretvornikih se spajkanje opravi zelo kakovostno, z veliko količino spajkanja, predvsem na tistih mestih, kjer so visokonapetostni tokovi. Poleg tega se uporablja spajka brez svinca, katere tališče je višje od taline navadnega svinca. Zato je za spajkanje diode in drugih elementov bolje uporabiti močan 50 W spajkalnik, 40 W pa morda ne bo dovolj. Naloga je zapletena zaradi dejstva, da morate istočasno razkladati tri nožice, tako da brez dobrega ogrevanja ne morete. Za odstranitev spajka lahko uporabite desolder ali bakreno pletenico.

Po zaznavanju udarne diode (oba dela se lahko preluknjata v dvojnih diodah), morate kupiti novo, isto ali podobno. Uporabnik mora paziti na pomembno dejstvo: izhodne usmerniške diode so hitre, njihov čas obnovitve je le 50 ns. Samo taki elementi lahko delujejo s frekvenco izmeničnega toka 60-80 kHz. Običajne diode tukaj ni mogoče namestiti. V tujih specifikacijah se lahko hitre diode imenujejo Hyper-Fast, Ultra-Fast, Stealth Diode, Super-Fast, High Frequency Secondary Rectifier itd.

Pred montažo diod ali ključnih tranzistorjev je treba na radiator namestiti svež sloj toplotno prevodne paste (KPT-8 ali podobno). Prilepite v zadostnih količinah, vendar ne preveč. Omogoča odvajanje toplote iz elementa v smeri bakra ali aluminija.

Zgodi se, da so bili zaradi malomarnosti med demontažo radiatorja poškodovani bakreni trakovi in »patch« na plošči, zgrajeni so iz pocinkane bakrene žice in pravilno spajkani.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Obdelava kovin