Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Trvale klesající trend cen svařovacích strojů s invertorovým typem vedl k výraznému nárůstu popularity tohoto vybavení mezi profesionály i těmi, kteří používají svařování pouze pro své vlastní potřeby. Je zcela pochopitelné, že mnoho uživatelů, kteří mají takový přístroj, se zajímá o jeho strukturu a princip provozu, protože informace tohoto druhu pomohou opravit zařízení v případě poruchy nebo dokonce vylepšit levný model s „zkrácenou“ funkcí. Jak uvidíme později, není vůbec obtížné se těmito otázkami zabývat, stačí mít základní znalosti z elektrotechniky.

Invertor svařovací stroj.

Obecné informace

Elektrický obvod různých modelů svařovacích střídačů se může v některých detailech lišit, ale obecně platí, že všechna tato zařízení pracují na stejném principu. Hlavním úkolem každé z nich je převést elektrickou energii přicházející ze sítě tak, aby se na výstupu dosáhlo velkého proudu. Proces konverze je rozdělen do několika fází:

Svařovací obvod škrticí klapky.

  • rektifikace střídavého proudu přicházejícího ze sítě;
  • DC konverze zpět na AC, ale s mnohem vyšší frekvencí oscilace;
  • zesílení střídavého vysokofrekvenčního proudu snížením jeho napětí;
  • rovnání zesíleného vysokofrekvenčního střídavého proudu.

Každý, kdo je alespoň trochu zběhlý v počítači "hardware" pravděpodobně ví, že spínací napájecí jednotka osobního počítače funguje stejným způsobem. Ústředním bodem tohoto obvodu je zvýšení frekvence střídavého proudu a tento úkol je úkolem střídače. Na co to je? Faktem je, že rozměry a hmotnost transformátoru závisí nejen na jeho výkonu, ale také na frekvenci proudu, pro který je konvertován. Čím nižší je frekvence, tím je transformátor větší a větší. Tato závislost je velmi významná. Tak například se čtyřnásobným zvýšením frekvence střídavého proudu jsou rozměry transformátoru rozpuštěny na polovinu. Obvody měniče zvyšují frekvenci elektrického proudu z 50 Hz na 60-80 kHz, takže přírůstek hmotnosti a velikosti je poměrně hmatatelný. V důsledku toho získáme lehký a kompaktní svařovací stroj, který vyžaduje mnohem méně materiálů, včetně drahé mědi, které mají být vyrobeny.

Dále podrobně zvažujeme hlavní bloky měniče a jejich vzájemné vztahy.

Napájecí jednotka: síťový usměrňovač

Schéma invertorového svařovacího stroje.

Zvláštností měniče je, že jeho práce vyžaduje konstantní proud. Proto je střídavý proud běžného napájecího zdroje, napájeného napětím 220 V a frekvencí 50 Hz, primárně vystaven rektifikaci. Obvod usměrňovače zahrnuje diodový můstek a dva kondenzátory, jejichž úkolem je vyhlazení pulzací. Vzhledem k vysokému výkonu proudu se diodový můstek během provozu dostatečně zahřívá, takže je vybaven radiátorem s tepelnou pojistkou. Ten provádí otevírání okruhu při zahřátí na teplotu 90 stupňů.

Na výstupu diodového můstku se získá pulsující stejnosměrný proud s napětím 220 V, ale na kondenzátorech se zvýší o 1, 41 krát a je již 310 V. S ohledem na možnost počátečního skoku napětí ve směru zvýšení, síťový usměrňovač invertorového svařovacího stroje instaluje kondenzátory, které vydrží napětí až 400 In (odpovídá počátečnímu napětí 280 V).

Síťový usměrňovač je připojen k napájecímu zdroji přes elektromagnetický kompatibilní filtr, který zabraňuje vysokofrekvenčnímu rušení z provozu střídače do elektrické sítě.

Napájecí obvod svařovacího stroje invertoru.

Ihned po zapnutí svařovacího stroje může nabíjecí proud přiváděný do kondenzátorů dosáhnout hodnoty, která je dostatečná pro vypnutí diodového můstku. Aby se tomu zabránilo, jsou všechny typy svářečských měničů vybaveny soft startovacím obvodem. Realizuje se pomocí relé a odporu, jehož výkon je asi 8 W a odpor je asi 50 Ohmů (u různých modelů svařovacích invertorů se mohou charakteristiky rezistoru lišit od uvedených). Rezistor je připojen k obvodu usměrňovače a při zapnutí svařovacího stroje oslabuje startovací proud. Poté, co zařízení vstoupí do provozního režimu, je spuštěno relé, které uzavře svorky rezistoru, takže proud teče již „minulosti“.

Střídač: pracovní princip

Elektrický obvod střídače, který je vybaven svařovacími stroji tohoto typu, obsahuje dva klíčové tranzistory, které jsou připojeny podle principu "šikmého můstku". Jejich zvláštností je, že mohou přepínat s velmi vysokou frekvencí, od 60 do 80 kHz. V tomto případě je stejnosměrný proud, který proudí do měniče, transformován na střídavý proud se stejnou frekvencí. Od obvyklého proudu v elektrické síti, to také se liší jeho charakteristikou: to není sinusoidal, ale obdélníkový.

Klíčové tranzistory jsou instalovány na radiátoru, což umožňuje vyhnout se přehřátí. Ochrana proti nadměrnému napětí je zajištěna RC tlumícím obvodem.

Transformátor s vysokou frekvencí (pulzní)

Princip činnosti střídače.

Hlavní částí každého svařovacího stroje je transformátor s redukčním krokem. Jeho konstrukce v invertorových zařízeních je téměř stejná jako obvykle, ale zároveň je kompaktnější. Dalším důležitým rozdílem je přítomnost přídavného sekundárního vinutí, které se používá k napájení řídicího obvodu.

Primární vinutí vysokofrekvenčního transformátoru je napájeno střídavým proudem vytvářeným střídačem s napětím 310 V a frekvencí několika desítek kilohertzů. Na výstupu sekundárního vinutí, které má menší počet otáček, napětí klesá na 60-70 V a proud se zvyšuje na 110-130 A. Zbývá mu projít ještě jednou, poslední etapou.

Výstupní usměrňovač

Proud přicházející z vysokofrekvenčního transformátoru musí být přeměněn na konstantní proud - pro svařování je zapotřebí pouze takový proud. Za tímto účelem je invertorový svařovací stroj vybaven výstupním usměrňovačem, jehož elektrický obvod sestává z duálních diod se společnou katodou. Od běžných diod se liší vysokou rychlostí. Otevřený-zavřít cyklus těchto elementů je jen 50 nanoseconds (tato charakteristika je volána doba zotavení). Tato kvalita je nezbytná pro práci s ultrafrekvenčními proudy.

Diody výstupního usměrňovače jsou také instalovány na radiátoru a pro jejich ochranu je tento přístroj vybaven obvodem RC.

Spouštěcí zařízení

Způsoby připojení svařovacího střídače.

V okamžiku zapnutí přístroje ze síťového usměrňovače se napájení přivádí do řídicího obvodu přes 15-ti voltový stabilizátor.

Poté, co řídicí obvod spustí klíčové tranzistory střídače, objeví se na přídavném sekundárním vinutí vysokofrekvenčního transformátoru napětí. Je usměrňován diodami a přes stejný stabilizátor začíná napájet řídicí obvod, zatímco je odpojen od síťového usměrňovače.

Kontrolní schéma

Koordinace provozu měniče proudu je prováděna řídicím obvodem. Jeho hlavním prvkem je čip PWM regulátoru. Úkolem tohoto čipu je spínání klíčových tranzistorů měniče. Jejich provoz je řízen regulátorem PWM, nikoli přímo, ale pomocí dvou po sobě následujících prvků: tranzistoru s účinkem pole a izolačního transformátoru.

Převod proudu ve svářečském měniči.

Z tranzistoru s účinkem pole vstupuje do primárního vinutí izolačního transformátoru vysokofrekvenční (asi 65 kHz) proud s obdélníkovou charakteristikou. Transformátor převádí napětí tohoto proudu na hodnotu, která je nezbytná pro řízení klíčových tranzistorů střídače. Signály na nich pocházejí ze dvou sekundárních vinutí izolačního transformátoru, přičemž každé z vinutí je připojeno k jednomu tranzistoru.

Kromě těchto prvků obsahuje elektrický obvod řídicí a monitorovací desky pomocné tranzistory, které pomáhají uzavřít klíčové tranzistory obvodu měniče a zenerovy diody, které je chrání před napěťovými rázy. K dispozici je také omezovač proudu analyzátoru. Hlavním prvkem analyzátoru je transformátor, který je součástí primárního okruhu vysokofrekvenčního transformátoru instalovaného v pohonné jednotce. Omezovač analyzátoru řídí proud ve střídači svařovacího stroje a používá signály přicházející z primárního vinutí výkonového transformátoru pro nastavení svařovacího proudu a vytváření pulzů přenášených na čip řídicí jednotky PWM.

Pro regulaci svařovacího proudu je v elektrickém obvodu řídicí jednotky obsažen variabilní odpor, jehož odpor se nastavuje otočením knoflíku zobrazeného na ovládacím panelu svařovacího stroje střídače.

Řízení výstupního a síťového napětí

Funkce svářečského měniče.

Kromě výše uvedeného je úkolem řídicího obvodu svařovacího stroje sledovat napětí v síti a na výstupním usměrňovači. K tomu je jeho elektrický obvod doplněn operačním zesilovačem. Některé z jeho prvků jsou připojeny k síťovému usměrňovači za účelem zjištění napěťových přepětí v elektrické síti. V případě porušení těchto prvků jsou reprodukovány signály ochrany proudu a napětí, které jdou do sčítacího modulu, a pak do generátoru impulsů PWM regulátoru. Provoz generátoru, tedy celého obvodu, je blokován.

Obdobně se sleduje provozní napětí na výstupu měniče. Její hodnota se může lišit od normy v případě poruchy funkce diodového můstku usměrňovače nebo jiných prvků. V tomto případě je řídicí obvod také deaktivován.

Blokování obvodu je doprovázeno přívodem napětí na signální diodu, která upozorňuje uživatele svářečky na závady.

Pokyny pro opravu měniče svařovacích strojů

Stejně jako všechna zařízení mohou i invertorové svařovací stroje selhat. Často se pozorují následující příznaky: zařízení se zdá být zcela nedotčeno („normální“ displej svítí, ventilátor je slyšet v případě), ale jiskra se neobjeví, když se elektroda dotkne kovu. Někdy můžete slyšet neobvyklé hučení. V některých případech může být oprava zařízení prováděna samostatně, bez zapojení odborníků ze servisní společnosti.

Schéma svařování tenkých kovů pomocí invertorového svařování.

Podle instrukcí je třeba nejprve zkontrolovat multimetrem stav tepelných pojistek instalovaných na radiátorech různých prvků v pohonné jednotce. Teplota, při které jsou kontakty otevřeny, je typicky 90 stupňů. Samostatné typy takových pojistek jsou k dispozici, po spuštění musí být změněny. Jiní otevřou okruh, když je přehřátý, ale když chladič vychladne, obnoví spojení znovu. Tyto prvky lze instalovat na primární vinutí výkonových transformátorů. Jejich spouštění často vede ke ztrátě elektrických amatérů, kteří si myslí, že ve vinutí došlo k přerušení. Pokud zjistíte vadnou tepelnou pojistku, můžete ji zkusit zkrátit. Tato možnost je vhodná jako dočasná "léčba", která vám umožní dokončit práci, pokud je to naléhavé.

Protože ochrana proti přehřátí je nyní částečně chybí, svářeč by měl být provozován velmi pečlivě, zcela. Po dokončení práce byste se měli ihned přesunout do skladu náhradních dílů a zakoupit náhradní díl.

Dalším "citlivým" místem svařovacích měničů je výstupní usměrňovač, přesněji diody zahrnuté v jeho složení. Proudy, s nimiž musí pracovat, dosahují 130 A a někdy způsobují poruchu těchto diod.

Je snadné ověřit nefunkčnost výstupního usměrňovače pomocí multimetru, ale bez „kontinuity“ každé diody samostatně není možné určit, který z nich je přerušen. Diody (zde se používají tři duální diody) budou muset být pájeny a odstraněny z chladiče, ke kterému jsou přišroubovány. Radiátor musí být také odstraněn.

Řízení svařovacího střídače.

Pájení diod a jiných prvků může být obtížné. U moderních svářečských měničů se pájení provádí velmi kvalitativně, s velkým množstvím pájky, zejména v místech s vysokonapěťovými proudy. Kromě toho se používá bezolovnatá pájka, jejíž teplota tání je vyšší než teplota tání běžného olovnatého cínu. Proto je pro pájecí diody a další prvky lepší použít výkonnou 50 W páječku, 40 wattů nemusí stačit. Úkol je komplikován tím, že musíte rozpojit tři špendlíky najednou, takže se bez dobrého rozcvičení nedá dělat. Chcete-li páječku odstranit, můžete použít odvápňovací nebo měděný oplet.

Po detekci děrované diody (obě části mohou být propíchnuty ve duálních diodách) byste měli koupit novou, stejnou nebo podobnou. Uživatel by měl věnovat pozornost důležité skutečnosti: výstupní diody usměrňovače jsou rychlé, doba jejich obnovení je pouze 50 ns. Pouze takové prvky mohou pracovat s frekvencí střídavého proudu 60-80 kHz. Konvenční diody zde nelze instalovat. V zahraničních specifikacích mohou být vysokorychlostní diody označovány jako Hyper-Fast, Ultra-Fast, Stealth Diode, Super-Fast, High Frequency Secondary Rectifier atd.

Před montáží diod nebo klíčových tranzistorů by měla být na radiátor nanesena čerstvá vrstva tepelně vodivé pasty (KPT-8 nebo podobné). Pasta musí být aplikována v dostatečném množství, ale ne příliš hojně. Poskytuje odvod tepla z prvku ve směru měděného nebo hliníkového radiátoru.

Stává se, že v důsledku nedbalosti během demontáže chladiče, byly měděné dráhy a „záplata“ desky poškozeny, jsou vyrobeny z pocínovaného měděného drátu a jsou řádně pájeny.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Obrábění kovů