Inverteres hegesztőgépek

Az elmúlt évtizedben az inverterek elvén működő új hegesztőgépek iránti óriási érdeklődés és a népszerűség csúcsa a következő fő okokra vezethető vissza:

• megnövekedett varrásminőség;

• a műveletek elérhetősége még a kezdő hegesztők számára is a melegindításhoz, az elektróda tapadásgátlójához és az ívégetéshez szükséges funkciók komplexumának köszönhetően;

• a hegesztőberendezések kialakításának minimalizálása, mobilitásuk biztosítása;

• jelentős energiamegtakarítás a transzformátorokhoz képest.

Ezek az előnyök az elektródán történő hegesztési ív létrehozásának technológiájának megváltozása miatt váltak lehetővé a mikroprocesszoros technológia legújabb fejlesztéseinek köszönhetően.

Milyenek a hegesztő inverterek

220 V 50 Hz-es árammal működnek, amely normál konnektorból származik. (A háromfázisú hálózatban működő készülékek hasonló algoritmusokat használnak.) Az egyetlen korlátozás, amire figyelni kell, az a készülék energiafogyasztása.Nem haladhatja meg a hálózati védőberendezések névleges értékét és a vezetékek vezetőképességét.

Az inverterből hegesztőív létrehozásához használt öt technológiai ciklus sorrendje a képen látható.

Ide tartoznak a következő folyamatok:

• egyenirányító;

• kondenzátor vezetékszűrő;

• nagyfrekvenciás átalakító;

• nagyfrekvenciás feszültségcsökkentő transzformátor;

• nagyfrekvenciás egyenirányító;

• ellenőrzési séma.

Mindezek az eszközök a doboz belsejében található táblán találhatók. Levéve a borítót úgy néznek ki, mint a képen.

Hálózati feszültség egyenirányító

Helyhez kötött elektromos hálózat váltakozó feszültségével a testen található kézi kapcsolón keresztül táplálják. Diódahíd alakítja át pulzáló értékké. A hegesztőív összes energiája áthalad ennek a blokknak a félvezető elemein. Ezért a szükséges feszültség- és áramtartalékkal vannak kiválasztva.

A hőelvezetés javítása érdekében a működés közben komoly felmelegedésnek kitett diódaszerelvényt hűtőradiátorokra szerelik fel, amelyeket a ventilátorból befújt levegő is fúj.

A diódahíd fűtését hőbiztosítékos üzemmódra állított hőmérséklet-érzékelő vezérli. Védőelemként, amikor a diódákat +90 °C-ra melegítik, kinyitja az áramkört.

Kondenzátor vezetékszűrő

Az egyenirányító kimeneti érintkezőjével párhuzamosan, amely hullámfeszültséget hoz létre, két nagy teljesítményű elektrolit kondenzátor van csatlakoztatva, hogy működjenek együtt. Kisimítják a hullámosság ingadozásait, és mindig feszültségkülönbséggel vannak kiválasztva.Valójában még normál szűrőmódban is 1,41-szeresére nő, és eléri a 220 x 1,41 = 310 voltot.

Emiatt a kondenzátorokat legalább 400 V üzemi feszültségre választják ki. Kapacitásukat minden szerkezetre a maximális hegesztőáram teljesítménye alapján számítják ki. Általában 470 mikrofarad vagy több között mozog egyetlen kondenzátor esetében.

Zavarszűrő

A működő hegesztő inverter elegendő elektromos energiát alakít át ahhoz, hogy elektromágneses zajt okozzon. Ily módon zavarja a hálózatra csatlakoztatott többi elektromos berendezést. Ha el szeretné távolítani őket az egyenirányító bemenetről, állítsa be induktív-kapacitív szűrő.

Célja a nagyfrekvenciás zavarok kiegyenlítése, amelyek egy működő áramkörből más elektromos fogyasztók elektromos hálózatába lépnek.

Inverter

Az egyenfeszültség nagyfrekvenciás átalakítása különböző elvek szerint történhet.

A hegesztő inverterekben leggyakrabban kétféle "ferde híd" elven működő áramkör található:

• félhíd félhíd impulzus átalakító;

• teljes híd impulzus átalakító.

Az ábra az első áramkör megvalósítását mutatja.

Itt két nagy teljesítményű tranzisztoros kapcsolót használnak. Soros félvezető eszközökre szerelhetők össze MOSFET vagy IGBT.

A kaszkád MOSFET-ek jól működnek alacsony feszültségű inverterekben, és jól kezelik a hegesztési terhelést is. A nagy kapacitású gyors töltés/kisütés érdekében szükségük van egy push meghajtóra antifázisú jelvezérléssel a kondenzátorok gyorstöltéséhez egy tranzisztorral és testzárlattal a másikkal való kisütéshez.

A bipoláris IGBT-k egyre népszerűbbek a hegesztő inverterekben.Könnyen továbbítanak nagy teljesítményeket nagy feszültséggel, de bonyolultabb vezérlési algoritmusokat igényelnek.

A félhíd impulzus-átalakító sémája a közepes árkategóriájú hegesztő inverterek konstrukcióiban található. Jó hatásfokú, megbízható, transzformátort alkot téglalap alakú impulzusok magas, több tíz kHz-es frekvenciával.

A teljes híd impulzus átalakító bonyolultabb, két további tranzisztort tartalmaz.

Teljes mértékben kihasználja a nagyfrekvenciás transzformátor minden lehetőségét a tranzisztoros kapcsolókkal, amelyek párban működnek két kombinált ferdehíd üzemmódban.

Ezt az áramkört a legerősebb és legdrágább hegesztőinverterekben használják.

Minden kulcstranzisztor erős hűtőbordára van felszerelve a hő eltávolítása érdekében. Ezenkívül csillapító RC szűrők védik őket az esetleges feszültségcsúcsoktól.

Nagyfrekvenciás transzformátor

Ez egy speciális transzformátorszerkezet, általában ferrit mágneses áramkörből, amely minimális veszteséggel csökkenti az inverter utáni nagyfrekvenciás feszültséget a stabil, körülbelül 60–70 voltos ívgyújtásig.

Másodlagos tekercsében nagy, akár több száz amperes hegesztőáram folyik. Így konvertálásakor vol. / H energia viszonylag alacsony áramértékkel és nagy feszültséggel a szekunder tekercsben, hegesztőáramok képződnek már csökkentett feszültséggel.

A nagy frekvencia használatának és a ferrit mágneses áramkörre való átállásnak köszönhetően magának a transzformátornak a súlya és méretei jelentősen csökkennek, a vasmágnesesség megfordítása miatti teljesítményveszteség csökken, és a hatékonyság nő.

Például egy régi kialakítású, vas mágneses maggal rendelkező hegesztőtranszformátor, amely 160 amperes hegesztőáramot biztosít, körülbelül 18 kg, a nagyfrekvenciás (ugyanolyan elektromos jellemzőkkel rendelkező) pedig valamivel kevesebb, mint 0,3 kilogramm.

Az eszköz súlya és ennek megfelelően a munkakörülmények előnyei nyilvánvalóak.

Kimeneti egyenirányító

Ez egy speciális, nagy sebességű, nagyon nagy sebességű diódákból összeállított hídon alapul, amely képes reagálni a nagyfrekvenciás áramra – nyitás és zárás körülbelül 50 nanoszekundumos helyreállítási idővel.

A hagyományos diódák nem képesek megbirkózni ezzel a feladattal. Tranziensük időtartama az áram szinuszos harmonikusának periódusának körülbelül a felének, körülbelül 0,01 másodpercnek felel meg. Emiatt gyorsan felmelegednek és égnek.

A teljesítménydióda híd a nagyfeszültségű transzformátor tranzisztorjaihoz hasonlóan a hűtőbordákra kerül, és egy csillapító RC áramkör védi a feszültségcsúcsoktól.

Az egyenirányító kimeneti kapcsai vastag rézsarukkal készülnek a hegesztőkábelek biztonságos csatlakoztatása érdekében az elektróda áramkörhöz.

Az ellenőrzési séma jellemzői

A hegesztő inverter minden műveletét a processzor vezérli és vezérli különféle érzékelők segítségével, így szinte ideális hegesztőáram-paramétereket biztosít minden típusú fém összekapcsolásához.

A pontosan adagolt terheléseknek köszönhetően a hegesztés során fellépő energiaveszteség jelentősen csökken.

A vezérlőáramkör működtetéséhez állandó stabilizált feszültséget adnak a tápegységről, amely belsőleg csatlakozik a 220 V-os bemeneti áramkörökhöz.Ez a feszültség a következőkre irányul:

• hűtőventilátor radiátorokhoz és táblákhoz;

• lágyindító relé;

• LED kijelzők;

• tápellátás a mikroprocesszorhoz és a műveleti erősítőhöz.

A lágyindító inverter reléje egyértelmű a névből. A következő elven működik: az inverter bekapcsolásának pillanatában a hálózati szűrő elektrolit kondenzátorai nagyon élesen töltődni kezdenek. Töltőáramuk nagyon nagy, és károsíthatja az egyenirányító diódákat.

Ennek megakadályozására a töltést egy erős ellenállás korlátozza, amely aktív ellenállásával csökkenti a kezdeti bekapcsolási áramot. Amikor a kondenzátorok feltöltődnek, és az inverter a tervezési módban kezd működni, a lágyindító relé működésbe lép, és normál nyitott érintkezőin keresztül manipulálja ezt az ellenállást, ezáltal eltávolítja a stabilizáló áramkörökből.

Szinte az összes inverter logika a mikroprocesszoros vezérlő belsejében van. Szabályozza az átalakító nagy teljesítményű tranzisztorainak működését.

A kapu és emitter teljesítménytranzisztorok túlfeszültségvédelme zener-diódák használatán alapul.

A nagyfrekvenciás transzformátor tekercsáramköréhez egy érzékelő csatlakozik - egy áramváltó, amely másodlagos áramköreivel nagyságával és szögével arányos jelet küld a logikai feldolgozáshoz. Ily módon a hegesztőáramok erőssége szabályozva van, hogy befolyásolja őket az inverter indítása és működése során.

A készülék hálózati egyenirányítójának bemenetén lévő bemeneti feszültség nagyságának szabályozásához egy műveleti erősítő mikroáramkört kell csatlakoztatni.Folyamatosan elemzi a feszültség- és áramvédelem jeleit, meghatározva a vészhelyzet pillanatát, amikor szükséges az üzemi generátor blokkolása és az invertert az áramellátásról leválasztani.

A tápfeszültség maximális eltéréseit komparátor szabályozza. A kritikus energiaértékek elérésekor aktiválódik. Jelét logikai elemek szekvenciálisan dolgozzák fel, hogy kikapcsolják a generátort és magát az invertert.

A hegesztőív áramának kézi beállításához egy beállító potenciométert használnak, amelynek gombja a készülék testéhez kerül. Ellenállásának megváltoztatása lehetővé teszi az egyik szabályozási módszer alkalmazását, amely befolyásolja:

• az inverter amplitúdója / óra feszültség;

• a nagyfrekvenciás impulzusok frekvenciája;

• impulzus időtartam.

A hegesztő inverterek működésének alapvető szabályai és a meghibásodások okai

Az összetett elektronikus berendezések tiszteletben tartása mindig a kulcsa azok hosszú távú és megbízható működésének. Sajnos azonban nem minden felhasználó alkalmazza ezt a rendelkezést a gyakorlatban.

A hegesztő inverterek gyártóműhelyekben, építkezéseken dolgoznak, vagy házi kézművesek használják személyes garázsokban vagy nyaralókban.

Gyártási környezetben az inverterek leggyakrabban a doboz belsejében összegyűlő portól szenvednek. Forrása lehet bármilyen szerszám vagy fémmegmunkáló gép, fémfeldolgozás, beton, gránit, tégla. Ez különösen gyakori, ha köszörűkkel, kőművesekkel, perforálókkal dolgozik...

A hegesztés során fellépő meghibásodás következő oka az, hogy egy tapasztalatlan hegesztő nem szabványos terheléseket hoz létre az elektronikus áramkörön.Például, ha egy tartálytorony vagy vasúti sín elülső páncélzatát kis teljesítményű hegesztő inverterrel próbálja levágni, az ilyen munka eredménye egyértelműen kiszámítható: IGBT vagy MOSFET elektronikai alkatrészek égése.

A vezérlőáramkör belsejében hőrelé működik, amely megvéd a fokozatosan növekvő hőterheléstől, de nem lesz ideje reagálni a hegesztőáramok ilyen gyors ugrásaira.

Minden hegesztő invertert a "PV" paraméter jellemez - a bekapcsolás időtartama a leállítási szünet időtartamához képest, amely a műszaki útlevélben van feltüntetve. Ezen üzemi ajánlások be nem tartása elkerülhetetlen összeomláshoz vezet.

A készülék gondatlan kezelése kifejezhető a rossz szállításban vagy szállításban, amikor a karosszéria külső mechanikai ütéseknek vagy mozgó autó vázának rezgéseinek van kitéve.

Az alkalmazottak körében előfordulnak olyan inverterek működési esetei, amelyek nyilvánvaló meghibásodási jelekkel rendelkeznek, amelyek azonnali eltávolítást igényelnek, például a hegesztőkábeleket a ház aljzataiban rögzítő érintkezők meglazítása. És a drága felszerelések szakképzetlen és rosszul képzett személyzetnek való átadása is általában balesetekhez vezet.

Otthon gyakran előfordulnak tápfeszültségesések, különösen a garázsszövetkezetekben, és a hegesztő erre nem figyel, és igyekszik gyorsabban elvégezni a munkáját, mindent "kiprésel" az inverterből, amire képes és nem tud ...

A drága elektronikai berendezések téli tárolása rosszul fűtött garázsban vagy akár fészerben a levegőből kondenzátum lerakódásához vezet a táblákon, az érintkezők oxidációjához, a vágányok károsodásához és egyéb belső sérülésekhez.Hasonlóképpen, ezek az eszközök szenvednek alacsony hőmérsékleten -15 fok alatti működéstől vagy légköri csapadéktól.

Az inverter átadása a szomszédnak hegesztési munkára nem mindig végződik kedvező eredménnyel.

A műhelyek általános statisztikái azonban azt mutatják, hogy a magántulajdonosok számára a hegesztőberendezések hosszabb ideig és jobban működnek.

Tervezési hibák

A régebbi változatokból származó hegesztőinverterek megbízhatósága alacsonyabb hegesztő transzformátorok… És modern kialakításuk, különösen az IGBT-moduloké, már összehasonlítható paraméterekkel rendelkezik.

A hegesztési folyamat során nagy mennyiségű hő keletkezik a ház belsejében. Az áramköri lapok és elektronikus elemek eltávolítására és hűtésére használt rendszer még a középkategóriás modellekben sem túl hatékony. Ezért működés közben figyelni kell a megszakításokat a belső alkatrészek és eszközök hőmérsékletének csökkentése érdekében.

Mint minden elektronikus áramkör, az inverteres eszközök is elveszítik funkcionalitásukat a magas páratartalom és páralecsapódás hatására.

Annak ellenére, hogy zajszűrő szűrőket tartalmaznak a tervezésben, meglehetősen jelentős nagyfrekvenciás interferencia hatol be a tápáramkörbe. Az ezt a problémát kiküszöbölő műszaki megoldások jelentősen bonyolítják az eszközt, ami az összes berendezés árának meredek növekedéséhez vezet.