Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Trvale klesajúci trend cien zváracích strojov typu invertorov spôsobil výrazné zvýšenie popularity tohto vybavenia medzi profesionálmi aj pre tých, ktorí používajú zváranie len pre svoje vlastné potreby. Je celkom pochopiteľné, že mnohí používatelia, ktorí majú takýto prístroj, sa zaujímajú o jeho štruktúru a princíp fungovania, pretože informácie tohto druhu pomôžu opraviť zariadenie v prípade poruchy alebo dokonca zlepšiť lacný model s funkciou „skráteného“. Ako uvidíme neskôr, nie je vôbec ťažké zaoberať sa týmito otázkami, stačí mať základné vedomosti z elektrotechniky.

Invertor zvárač.

Všeobecné informácie

Elektrický obvod rôznych modelov zváracích invertorov sa môže v niektorých detailoch líšiť, ale vo všeobecnosti všetky tieto zariadenia pracujú na rovnakom princípe. Hlavnou úlohou každej z nich je previesť elektrickú energiu prichádzajúcu zo siete tak, aby sa na výstupe získal veľký prúd. Proces konverzie je rozdelený do niekoľkých etáp:

Menič zvárania škrtiacej klapky.

  • rektifikácia striedavého prúdu prichádzajúceho zo siete;
  • DC konverzia späť na AC, ale s omnoho vyššou frekvenciou oscilácií;
  • zosilnenie striedavého vysokofrekvenčného prúdu znížením jeho napätia;
  • rovnanie zosilnený vysokofrekvenčný striedavý prúd.

Každý, kto je aspoň trochu vyznaný v počítačovom „hardvéri“, pravdepodobne vie, že spínacia napájacia jednotka osobného počítača funguje rovnakým spôsobom. Centrálnym bodom tohto obvodu je zvýšenie frekvencie striedavého prúdu a toto je presne úloha, ktorú vykonáva menič. Na čo slúži? Faktom je, že rozmery a hmotnosť transformátora závisia nielen od jeho výkonu, ale aj od frekvencie prúdu, na ktorý je určený. Čím nižšia frekvencia, tým je transformátor masívnejší a väčší. Táto závislosť je veľmi významná. Tak napríklad pri štvornásobnom zvýšení frekvencie striedavého prúdu sú rozmery transformátora polovičné. Invertorový obvod zvyšuje frekvenciu elektrického prúdu z 50 Hz na 60-80 kHz, takže prírastok hmotnosti a veľkosti je celkom hmatateľný. Výsledkom je ľahký a kompaktný zvárací stroj, ktorý vyžaduje oveľa menej materiálov, vrátane drahej medi.

Ďalej podrobne zvažujeme hlavné bloky invertorového zariadenia a ich vzájomné vzťahy.

Napájací zdroj: sieťový usmerňovač

Schéma invertorového zváracieho stroja.

Zvláštnosťou meničového obvodu je, že jeho práca vyžaduje konštantný prúd. Preto je striedavý prúd bežného napájacieho zdroja, napájaný napätím 220 V a frekvenciou 50 Hz, vystavený v prvom rade rektifikácii. Obvod usmerňovača obsahuje diódový mostík a dva kondenzátory, ktorých úlohou je vyhladenie pulzácií. Vzhľadom na vysoký výkon prúdu sa diódový most počas prevádzky dostatočne zahrieva, takže je vybavený radiátorom s tepelnou poistkou. Ten vykonáva otvorenie okruhu pri zahrievaní na teplotu 90 stupňov.

Na výstupe z diódového mostíka sa získa pulzujúci jednosmerný prúd s napätím 220 V, ale na kondenzátoroch sa zvýši 1, 41-krát a je už 310 V. S prihliadnutím na možnosť počiatočného skoku napätia v smere zvýšenia, sieťový usmerňovač invertorového zváracieho stroja nainštaluje kondenzátory, ktoré vydržia napätie až 400 In (zodpovedá počiatočnému napätiu 280 V).

Sieťový usmerňovač je pripojený k zdroju napájania cez filter elektromagnetickej kompatibility, ktorý zabraňuje vysokofrekvenčnému rušeniu z prevádzky meniča do rozvodnej siete.

Napájací obvod zváracieho stroja invertora.

Ihneď po zapnutí zváracieho stroja môže nabíjací prúd privádzaný do kondenzátorov dosiahnuť hodnotu, ktorá je dostatočná na vypnutie diódového mostíka. Aby sa tomu zabránilo, sú všetky typy zváracích invertorov vybavené soft start obvodom. Realizuje sa pomocou relé a odporu, ktorého výkon je okolo 8 W a odpor je okolo 50 Ohmov (v rôznych modeloch zváracích invertorov sa charakteristiky odporov môžu líšiť od uvedených). Rezistor je pripojený k obvodu usmerňovača a pri zapnutí zváracieho stroja oslabuje štartovací prúd. Po vstupe zariadenia do prevádzkového režimu sa spúšťa relé, ktoré uzatvára odporové svorky tak, aby prúd prúdil už „minulosti“.

Menič: pracovný princíp

Elektrický obvod meniča, ktorý je vybavený zváracími strojmi tohto typu, obsahuje dva kľúčové tranzistory, ktoré sú spojené podľa princípu "šikmého mostíka". Ich zvláštnosťou je, že môžu prepínať s veľmi vysokou frekvenciou, od 60 do 80 kHz. V tomto prípade sa jednosmerný prúd, ktorý prúdi do meniča, transformuje na striedavý prúd s rovnakou frekvenciou. Z obvyklého prúdu v elektrickej sieti sa líši aj svojou charakteristikou: nie je sínusový, ale obdĺžnikový.

Kľúčové tranzistory sú nainštalované na radiátore, čo umožňuje zabrániť prehriatiu. Ochrana proti nadmernému napätiu je zabezpečená tlmiacim obvodom RC.

Transformátor s vysokou frekvenciou (impulz)

Princíp činnosti meniča.

Hlavnou časťou každého zváracieho stroja je transformátor. Jeho dizajn v invertorových zariadeniach je takmer rovnaký ako obvykle, ale zároveň je kompaktnejší. Ďalším dôležitým rozdielom je prítomnosť dodatočného sekundárneho vinutia, ktoré sa používa na napájanie riadiaceho obvodu.

Primárne vinutie vysokofrekvenčného transformátora je napájané striedavým prúdom produkovaným meničom s napätím 310 V a frekvenciou niekoľkých desiatok kilohertzov. Na výstupe sekundárneho vinutia, ktoré má menší počet otáčok, napätie klesá na 60-70 V a prúd stúpa na 110-130 A. Zostáva mu, aby prešiel ešte jeden, posledný stupeň.

Výstupný usmerňovač

Prúd prichádzajúci z vysokofrekvenčného transformátora musí byť premenený na konštantný prúd - na zváranie je potrebný taký prúd. Na tento účel je invertorový zvárací stroj vybavený výstupným usmerňovačom, ktorého elektrický obvod pozostáva z duálnych diód so spoločnou katódou. Líšia sa od bežných diód vysokou rýchlosťou. Otvorený cyklus týchto prvkov je len 50 nanosekund (táto charakteristika sa nazýva čas obnovy). Táto kvalita je nevyhnutná pre prácu s vysokofrekvenčnými prúdmi.

Diódy výstupného usmerňovača sú tiež inštalované na radiátore a pre ich ochranu je tento prístroj vybavený obvodom RC.

Spúšťacie zariadenie

Spôsoby pripojenia zváracieho invertora.

V okamihu zapnutia prístroja zo sieťového usmerňovača sa napájanie privádza do riadiaceho obvodu cez 15-voltový stabilizátor.

Potom, čo riadiaci obvod spustí kľúčové tranzistory meniča, objaví sa na prídavnom sekundárnom vinutí vysokofrekvenčného transformátora napätie. Je usmernený diódami a cez rovnaký stabilizátor začína napájať riadiaci obvod, zatiaľ čo je odpojený od sieťového usmerňovača.

Kontrolná schéma

Koordináciu činnosti meniča prúdového snímača vykonáva riadiaci obvod. Jej hlavným prvkom je čip PWM regulátora. Úlohou tohto čipu je prepínanie kľúčových tranzistorov meniča. Ich prevádzka je riadená regulátorom PWM nie priamo, ale pomocou dvoch po sebe nasledujúcich prvkov: tranzistora s účinkom poľa a oddeľovacieho transformátora.

Prúdová konverzia v zváracom invertore.

Z tranzistora s účinkom poľa vstupuje do primárneho vinutia izolačného transformátora vysokofrekvenčný (približne 65 kHz) prúd s obdĺžnikovou charakteristikou. Transformátor konvertuje napätie tohto prúdu na hodnotu, ktorá je potrebná na riadenie kľúčových tranzistorov meniča. Signály na nich pochádzajú z dvoch sekundárnych vinutí izolačného transformátora, pričom každé z vinutí je pripojené na jeden tranzistor.

Okrem týchto prvkov obsahuje elektrický obvod riadiacej a monitorovacej dosky pomocné tranzistory, ktoré pomáhajú uzavrieť kľúčové tranzistory meničového obvodu a zenerove diódy, ktoré ich chránia pred prepätiami. K dispozícii je tiež obmedzovač prúdu analyzátora. Hlavným prvkom analyzátora je transformátor, ktorý je súčasťou primárneho okruhu vysokofrekvenčného transformátora inštalovaného v výkonovej jednotke. Obmedzovač analyzátora riadi prúd v meniči zváracieho stroja a používa signály prichádzajúce z primárneho vinutia výkonového transformátora na nastavenie zváracieho prúdu a tvorbu impulzov prenášaných do čipu PWM regulátora.

Na reguláciu zváracieho prúdu je v elektrickom obvode riadiacej jednotky zahrnutý variabilný odpor, ktorého odpor sa nastavuje otočením gombíka zobrazeného na ovládacom paneli zváracieho stroja meniča.

Riadenie výstupného a sieťového napätia

Funkčnosť zváracieho invertora.

Okrem vyššie uvedeného je úlohou riadiaceho obvodu zváracieho stroja monitorovať napätie v sieti a na výstupnom usmerňovači. Na tento účel je jeho elektrický obvod doplnený operačným zosilňovačom. Niektoré jeho prvky sú pripojené k sieťovému usmerňovaču, aby sa zistili napäťové rázy v elektrickej sieti. V prípade porušenia, tieto prvky reprodukujú prúdové a napäťové ochranné signály, ktoré idú do sčítacieho modulu, a potom do generátora impulzov regulátora PWM. Prevádzka generátora, teda celého okruhu je zablokovaná.

Podobným spôsobom sa monitoruje prevádzkové napätie na výstupe meniča. Jeho hodnota sa môže odchyľovať od normy v prípade poruchy činnosti diódového mostíka sieťového usmerňovača alebo iných prvkov. V tomto prípade je riadiaci obvod tiež vypnutý.

Blokovanie obvodu je sprevádzané prívodom napätia na signálnu diódu, ktorá upozorňuje užívateľa zváracieho stroja na poruchy.

Návod na opravu zváracieho stroja

Invertorové zváracie stroje môžu rovnako ako iné zariadenia zlyhať. Často sa pozorujú nasledujúce príznaky: zariadenie sa javí ako úplne neporušené („normálne“ zobrazenie svieti, ventilátor je možné počuť v prípade), ale pri kontakte elektródy s kovom sa neobjaví iskra. Niekedy môžete počuť nezvyčajné hučanie. V niektorých prípadoch môže byť oprava zariadenia vykonaná samostatne bez zapojenia špecialistov zo servisnej spoločnosti.

Schéma zvárania tenkých kovov pomocou invertorového zvárania.

Podľa inštrukcií je potrebné najprv skontrolovať multimetrom stav tepelných poistiek inštalovaných na radiátoroch rôznych prvkov výkonovej jednotky. Teplota, pri ktorej sú kontakty otvorené, je typicky 90 stupňov. Samostatné typy takýchto poistiek sú jednorazové, po ich spustení sa musia zmeniť. Iní otvoria okruh pri prehriatí, ale keď chladič vychladne, obnovia pripojenie znova. Takéto prvky môžu byť inštalované na primárnych vinutiach výkonových transformátorov. Ich spúšťanie často vedie k strate elektrických amatérov, ktorí si myslia, že sa v vinutí vyskytla prestávka. Ak zistíte chybnú tepelnú poistku, môžete sa pokúsiť skrátiť jej kontakty. Táto možnosť je vhodná ako dočasná "liečba", umožní vám dokončiť prácu, ak je to naliehavé.

Pretože ochrana proti prehriatiu je teraz čiastočne neprítomná, zvárací stroj by mal byť prevádzkovaný veľmi opatrne, úplne. A po dokončení práce by ste sa mali okamžite presunúť do skladu rádiových súčiastok a kúpiť si náhradný diel.

Ďalším "citlivým" miestom zváracích invertorov je výstupný usmerňovač, presnejšie, diódy zahrnuté v jeho zložení. Prúdy, s ktorými musia pracovať, dosahujú 130 A a niekedy spôsobujú poruchu týchto diód.

Je ľahké overiť nefunkčnosť výstupného usmerňovača pomocou multimetra, ale bez „kontinuity“ každej diódy samostatne nie je možné určiť, ktorý z nich je prerušený. Diódy (tu sa používajú tri duálne diódy) budú musieť byť spájkované a odstránené z chladiča, ku ktorému sú priskrutkované. Radiátor bude tiež musieť byť odstránený.

Riadiaci zvárací invertor.

Spájkovacie diódy a iné prvky môžu byť ťažké. V moderných zváracích invertoroch sa spájkovanie vykonáva veľmi kvalitatívne, s veľkým množstvom spájky, najmä na miestach, kde sú prúdové prúdy s vysokým prúdom. Okrem toho sa používa bezolovnatá spájka, ktorej teplota tavenia je vyššia ako teplota topenia bežného olovnatého cínu. Preto pre spájkovanie diódy a iných prvkov je lepšie používať výkonnú 50 W spájkovačku, 40 wattov nemusí stačiť. Úloha je komplikovaná tým, že musíte odpájať tri kolíky naraz, takže sa nemôžete bez dobrého rozcvičenia urobiť. Ak chcete odstrániť spájku, môžete použiť odpájač alebo medený opletenie.

Po detekcii dierovanej diódy (obe časti môžu byť prepichnuté v duálnych diódach) by ste mali kúpiť novú, rovnakú alebo podobnú. Užívateľ by mal dávať pozor na dôležitú skutočnosť: výstupné usmerňovacie diódy sú rýchle, ich čas obnovy je len 50 ns. S frekvenciou striedavého prúdu 60 - 80 kHz môžu pracovať iba také prvky. Bežné diódy tu nie je možné inštalovať. V zahraničných špecifikáciách možno vysokorýchlostné diódy označovať ako Hyper-Fast, Ultra-Fast, Stealth Diode, Super-Fast, High Frequency Sekundárny usmerňovač atď.

Pred montážou diód alebo kľúčových tranzistorov by sa mala na radiátor aplikovať čerstvá vrstva tepelne vodivej pasty (KPT-8 alebo podobná). Pasta musí byť aplikovaná v dostatočnom množstve, ale nie príliš veľa. Poskytuje odvod tepla z prvku v smere medi alebo hliníkového radiátora.

Stáva sa, že v dôsledku nedbanlivosti pri demontáži chladiča boli poškodené medené dráhy a „záplata“ dosky, ktoré sú postavené z pocínovaného medeného drôtu a sú riadne spájkované.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Kovoobrábanie