Przegląd standardowego schematu spawarek inwerterowych

Stały trend spadkowy cen spawarek falownika doprowadziły do ​​znacznego wzrostu popularności tego urządzenia, zarówno wśród profesjonalistów, jak i wśród tych, którzy uciekają się do prac spawalniczych tylko dla własnych potrzeb. Zrozumiałe jest, że wielu ludzi mają takie urządzenie, są zainteresowani jego struktury i funkcji, ponieważ tego rodzaju informacje pomogą naprawić sprzęt w razie awarii, a nawet poprawić model niskich kosztach z „cut-down” funkcjonalności. Jak zobaczymy, aby uporać się z tymi problemami nie jest wystarczająco trudne posiadać podstawową wiedzę z zakresu elektrotechniki.

Zgrzewarka inwertorowa

Zgrzewarka inwertorowa.

Informacje ogólne

Obwody elektryczne różnych modeli falowników spawalniczych mogą różnić się pewnymi szczegółami, ale ogólnie rzecz biorąc, wszystkie te urządzenia działają na tej samej zasadzie. Głównym zadaniem każdego z nich jest zamiana energii elektrycznej pochodzącej z sieci, aby uzyskać duży prąd na wyjściu. Proces konwersji dzieli się na kilka etapów:

Przepustnica do spawania obwodu przepustnicy

Przepustnica do spawania obwodu przepustnicy.

  • rektyfikacja prądu przemiennego pochodzącego z sieci;
  • Konwersja DC z powrotem na prąd przemienny, ale przy znacznie wyższej częstotliwości oscylacji;
  • wzmocnienie przemiennego prądu wysokiej częstotliwości przez obniżenie jego napięcia;
  • prostowanie wzmacnianego prądu przemiennego wysokiej częstotliwości.

Każdy, kto choć trochę orientuje się w komputerze „gruczoł”, z pewnością wie, że podobnie działa zasilacz z komputera osobistego. Centralnym punktem tego układu jest zwiększenie częstotliwości prądu przemiennego, wykonuje zadania i falownika. Po co to jest? Fakt, że wielkość i waga transformatora zależy nie tylko od jego siły, ale także od aktualnej częstotliwości, który jest przeznaczony do konwersji. Im niższa częstotliwość, uzyskuje się bardziej masywne i duży transformator. Ta zależność jest bardzo znacząca. Na przykład czterokrotne zwiększenie AC wymiary transformatora częstotliwości zmniejsza się o połowę. Układ falownika podnosi częstotliwość prądu 50 Hz do 60-80 kHz, tak że przyrost masy i wielkości uzyskuje się dość istotne. Rezultatem jest lekka i kompaktowa spawarka do produkcji, w której musi być znacznie mniej kosztownych materiałów, w tym miedzi.

Następnie rozważamy szczegółowo główne bloki falownika i ich wzajemne relacje.

Powrót do spisu treści

Jednostka zasilająca: prostownik sieciowy

Schemat spawarki inwerterowej

Schemat spawarki inwerterowej.

Specyfika obwodu inwertera polega na tym, że jego praca wymaga stałego prądu. Dlatego prąd przemienny zwykłego źródła zasilania, zasilany napięciem 220 V i częstotliwością 50 Hz, podlega przede wszystkim rektyfikacji. Układ prostowniczy zawiera mostek diodowy i dwa kondensatory, których zadaniem jest wygładzanie pulsacji. Ze względu na dużą moc prądu, mostek diodowy nagrzewa się wystarczająco podczas pracy, dlatego jest wyposażony w grzejnik z bezpiecznikiem termicznym. Ten ostatni wykonuje otwarcie obwodu po podgrzaniu do temperatury 90 stopni.

Na wyjściu mostka diodowego uzyskuje pulsującego napięcia prądu stałego 220 V, ale zwiększa to kondensatory 1,41 razy i już 310 V. W związku z możliwością napięcia początkowego skacze w górę w sieci falownika prostownik zgrzewarki zamontowanych kondensatorów wytrzymywać napięcia do 400 W (odpowiada początkowemu napięciu 280 V).

Ze źródłem zasilania linii prostownik jest połączony poprzez filtr kompatybilności elektromagnetycznej, która zapobiega przenikaniu szumu o wysokiej częstotliwości z falownika do sieci.

Obwód zasilania spawarki inwertera

Obwód zasilania spawarki inwertera.

Natychmiast po zgrzewarki prąd ładowania dostarczany do kondensatorów może osiągnąć taką wielkość, która jest wystarczająca do wyjścia awarii mostka diodowego. Aby tego uniknąć, wszystkie rodzaje inwerterów spawalniczych wyposażone są w układ miękkiego startu. Jest on realizowany za pomocą przekaźnika i rezystor, którego moc wynosi około 8 watów i odporności - około 50 omów (w różnych modelach falowników spawania Charakterystyka rezystora może się zmieniać). Rezystor włączony w obwodzie prostownika, aw momencie, gdy spawarka osłabia prąd rozruchowy. Gdy sprzęt wejdzie w tryb roboczy, przekaźnik, który zamyka terminal rezystora tak, że prąd płynie już są „ponad” nim.

Powrót do spisu treści

Inverter: zasada działania

Elektryczny układ falownika, który jest wyposażony w urządzenia spawalnicze tego typu składa się z dwóch tranzystorów przełączających, które są połączone na zasadzie „ukryte mostka”. Ich cecha szczególna jest, że mogą być włączone w bardzo wysokiej częstotliwości od 60 do 80 kHz. W ciągłej prąd dostarczany do inwertera przekształca AC o tej samej częstotliwości. Od zwykłego prądu w mocy jest inna i bardziej charakterystyczne: to nie jest warunkiem sine i kwadrat.

Kluczowe tranzystory są zainstalowane na chłodnicy, co pozwala uniknąć przegrzania. Zabezpieczenie przed nadmiernym napięciem zapewnia obwód tłumiący RC.

Powrót do spisu treści

Transformator wysokiej częstotliwości (impulsowy)

Zasada działania falownika

Zasada działania falownika.

Główną częścią każdej spawarki jest transformator obniżający napięcie. Jego konstrukcja w urządzeniach inwerterowych jest prawie taka sama jak zwykle, ale jednocześnie jest bardziej zwarta. Inną ważną różnicą jest obecność dodatkowego uzwojenia wtórnego, które służy do zasilania obwodu sterującego.

Uzwojenie pierwotne transformatora jest dostarczany wysokiej częstotliwości prądu przemiennego wytwarzanego przez falownik 310 z napięć V i częstotliwości od kilku dziesiątków kHz. Na wyjściu z uzwojenia wtórnego o mniejszej liczbie obrotów, napięcie spada do 60-70 V, a natężenie prądu wzrasta do 110-130 A. Należy zdać jedno końcowe.

Powrót do spisu treści

Prostownik wyjściowy

Jadąc z prądem o wysokiej częstotliwości transformatora musi zostać przekształcony na stałe - to aktualny potrzeba spawania. W tym celu, urządzenie do zgrzewania jest wyposażone w wyjście falownika prostownika obwodów elektrycznych, który zawiera podwójne diod wspólnej katodzie. Różnią się od zwykłych diod z dużą prędkością. Cykl otwierania i zamykania z tych elementów znajduje się zaledwie 50 nanosekund (to funkcja nazywana jest czas odtwarzania). Ta jakość jest niezbędna do pracy z prądami o bardzo wysokiej częstotliwości.

Diody prostownika wyjściowego są również zainstalowane na grzejniku, a dla ich ochrony urządzenie to jest wyposażone w obwód RC.

Powrót do spisu treści

Rozruch obwodu

Sposoby podłączenia falownika spawalniczego

Sposoby podłączenia falownika spawalniczego.

W momencie włączenia urządzenia z prostownika sieciowego zasilanie jest dostarczane do obwodu sterującego przez 15-woltowy stabilizator.

Po uruchomieniu obwodu sterowania tranzystorów z kluczem inwertera pojawia się napięcie na dodatkowym uzwojeniu wtórnym transformatora wysokiej częstotliwości. Jest rektyfikowany przez diody i przez wszystkie takie same stabilizatory zaczynają zasilać obwód sterowania, gdy jest on odłączony od prostownika sieciowego.

Powrót do spisu treści

Schemat sterowania

Koordynacja przekształtnika prądu przekształtnika działa przez obwód sterujący. Jego głównym elementem jest układ kontrolera PWM. Zadaniem tego układu jest przełączanie kluczowych tranzystorów falownika. Ich działanie jest kontrolowane przez sterownik PWM nie bezpośrednio, ale za pomocą dwóch kolejnych elementów: tranzystora polowego i transformatora izolacyjnego.

Przekształcenie prądu w falowniku spawalniczym

Przekształcenie prądu w falowniku spawalniczym.

Z tranzystora polowego prąd o wysokiej częstotliwości (około 65 kHz) o prostokątnej charakterystyce wchodzi do uzwojenia pierwotnego transformatora izolacyjnego. Transformator przekształca napięcie tego prądu na wartość wymaganą do sterowania kluczowymi tranzystorami falownika. Sygnały na nich pochodzą z dwóch uzwojeń wtórnych transformatora izolacyjnego, z każdym z uzwojeń połączonych z jednym tranzystorem.

Oprócz tych elementów, schemat elektryczny tablicy sterowania i monitorowania zawiera tranzystory pomocnicze, które pomagają kluczowych tranzystorów falownika obiegu zamkniętym i stabilizatora, aby chronić je przed przepięciami elektrycznymi. Istnieje również ogranicznik prądu analizatora. Głównym elementem analizatora to transformator który jest włączony w obwód wysokiej częstotliwości pierwotnego uzwojenia transformatora zainstalowany w bloku zasilania. Ogranicznik analizator monitoruje prąd w spawarce przetwornicy i wykorzystuje sygnały pochodzące z pierwotnego uzwojenia transformatora mocy do regulacji prądu spawania i kształtowania impulsów transmitowany do układu regulatora PWM.

Na regulację prądu spawania do zespołu obwodu kontrolnego rezystora jest dołączony który to opór jest nastawiana przez obrót pokrętła przesyłana do centrali spawarki przetwornicy.

Powrót do spisu treści

Kontrola mocy wyjściowej i napięcia sieciowego

Funkcjonalność falownika spawalniczego

Funkcjonalność falownika spawalniczego.

Poza tym wszystko powyższe, zadaniem układu sterowania zgrzewarki zawiera monitor napięcia w sieci, a na wyjściu prostownika. W tym celu jego uzupełnienia obwody wzmacniacza operacyjnego. Część elementów podłączonych do prostownika sieciowego w celu wykrycia przepięcia w sieci elektrycznej. W przypadku naruszenia tych elementów odtwarzania sygnałów ochronnych dla napięcia i prądu, które są odbierane w jednostce sumującego, a następnie - w sterowaniu generatorem impulsów PWM. Z tego powodu działanie generatora całego obwodu jest zablokowane.

Podobnie monitorowane jest napięcie robocze na wyjściu przetwornicy. Jego wartość może odbiegać od normy w przypadku nieprawidłowego działania mostka diodowego prostownika lub innych elementów. W tym przypadku obwód sterujący jest również wyłączony.

Blokowaniu obwodu towarzyszy doprowadzenie napięcia do diody sygnałowej, która informuje użytkownika spawarki o awarii.

Powrót do spisu treści

Instrukcje dotyczące naprawy spawarki-falownika

Jak każdy sprzęt, spawarki inwerterowe mogą zawieść. Często obserwuje się następujący objaw: urządzenie wydaje się całkowicie nienaruszone ("normalny" wyświetlacz jest włączony, wentylator może być słyszalny w obudowie), ale iskra nie pojawia się, gdy elektroda zetknie się z metalem. Czasami można usłyszeć niezwykły szum. W niektórych przypadkach naprawa urządzenia może być przeprowadzona sama, bez angażowania specjalistów z firmy serwisowej.

Schemat spawania cienkiego metalu za pomocą spawania inwertorowego

Schemat spawania cienkiego metalu za pomocą spawania inwertorowego.

Zgodnie z instrukcją, przede wszystkim należy sprawdzić za pomocą multimetru stan bezpieczników termicznych zainstalowanych na grzejnikach różnych elementów w jednostce mocy. Temperatura, z jaką ich styki otwierają się, wynosi zwykle 90 stopni. Oddzielne typy takich bezpieczników są jednorazowe, po wyzwoleniu muszą zostać zmienione. Inne otwierają obwód w wyniku przegrzania, ale gdy chłodnica się ochłodzi, przywracają połączenie ponownie. Takie elementy mogą być instalowane na pierwotnych uzwojeniach transformatorów mocy. Ich wyzwalanie często prowadzi do złą amatorów elektrycznych, którzy myślą, że nastąpiło przerwanie w uzwojeniu. Jeśli znajdziesz uszkodzony bezpiecznik termiczny, możesz spróbować skrócić jego styki. Ta opcja jest odpowiednia jako tymczasowe "leczenie", pozwoli ci dokończyć pracę, jeśli jest to pilne.

Ponieważ ochrona przed przegrzaniem jest obecnie częściowo nieobecna, spawarka powinna działać bardzo ostrożnie, całkowicie. Po zakończeniu pracy należy natychmiast przejść do sklepu z częściami radiowymi, aby kupić część zamienną.

Innym "wrażliwym" miejscem falowników spawalniczych jest prostownik wyjściowy, a dokładniej diody zawarte w jego składzie. Prądy, z którymi muszą pracować, osiągają 130 A i czasami powodują awarię tych diod.

Łatwo jest zweryfikować niesprawność prostownika wyjściowego za pomocą multimetru, ale bez "ciągłości" każdej z diod osobno, nie można określić, który z nich jest uszkodzony. Diody (trzy podwójne diody są tu stosowane) będą musiały być przylutowane i usunięte z radiatora, do którego są przykręcone. Konieczne będzie również usunięcie grzejnika.

Sterowanie inwerterem spawalniczym

Sterowanie falownikiem spawalniczym.

Lutowanie diod i innych elementów może być trudne. W nowoczesnych inwerterach spawalniczych lutowanie odbywa się bardzo jakościowo, z dużą ilością lutowia, szczególnie w miejscach, w których występują prądy wysokoprądowe. Ponadto używa się bezołowiowego stopu lutowniczego, którego temperatura topnienia jest wyższa niż w przypadku zwykłej ołowiowo-cynowej. Dlatego do lutowania diod i innych elementów lepiej użyć mocnej lutownicy 50 W, 40 watów może nie wystarczyć. Zadanie to komplikuje fakt, że musisz rozładować trzy wyjścia jednocześnie, abyś nie mógł się obejść bez dobrej rozgrzewki. Aby usunąć lut, można użyć rozlutownicy lub plecionki miedzianej.

Po wykryciu wykrytej diody (obie części mogą być dziurkowane podwójnymi diodami), powinieneś kupić nowy, taki sam lub podobny. Użytkownik powinien zwrócić uwagę na ważny fakt: diody prostownika wyjściowego są szybkie, ich czas przywracania wynosi tylko 50 ns. Tylko takie elementy mogą działać przy częstotliwości prądu przemiennego 60-80 kHz. Nie można tutaj zainstalować konwencjonalnych diod. W specyfikacjach zagranicznych diody szybkobieżne można nazywać Hyper-Fast, Ultra-Fast, Stealth Diode, Super-Fast, High Frequency Secondary Rectifier, itp.

Przed zamontowaniem diod lub kluczowych tranzystorów należy nałożyć na grzejnik świeżą warstwę pasty termoprzewodzącej (KPT-8 lub podobnej). Pastę należy nakładać w wystarczających ilościach, ale niezbyt obficie. Zapewnia odprowadzanie ciepła z elementu w kierunku miedzianego lub aluminiowego promiennika.

Diody lutownicze należy wykonywać bardzo ostrożnie. Ze względu na dużą wytrzymałość prądu w połączeniach o niskiej jakości, obserwuje się silne nagrzewanie i znaczące straty mocy.

Zdarza się, że z powodu zaniedbań podczas demontażu chłodnicy, ślady miedzi i "łaty" deski zostały uszkodzone, są powiększone miedzianym drutem cynkowym i są odpowiednio lutowane.

Dodaj komentarz