Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Всі схеми зварювальних інверторів складаються з силової і керуючої частини.
Пристрій инверторного зварювального апарату.
На сьогоднішній день користуються популярністю апарати для зварювання інверторного типу. Популярність зв'язується з їх низькою вартістю. Конструкції мають велику кількість переваг, однак час від часу вони, як і інші пристосування, потребують ремонту. Для того щоб виконати ремонт інвертора, знадобиться знати його пристрій і головні функціональні блоки.
Сама конструкція для зварювання являє собою блок живлення великої потужності. Принцип його дії схожий з імпульсними блоками живлення, до яких можна віднести, наприклад, блоки живлення комп'ютерів АТ і АТХ. Схожість полягають в способі перетворення енергії.
Енергія в пристрої для зварювання перетвориться наступним чином:
- Випрямляється змінну напругу електричної мережі 220 В.
- Перетвориться безперервне напруга в змінне з високою частотою.
- Знижується інтенсивність з високою частотою.
- Випрямляється знижена напруга.
Перетворення струму в зварювальному инвертор
Раніше в якості головного компонента зварювального інвертора використовувався силовий трансформатор великої потужності. Він знижує тимчасове напруга електричної мережі, в результаті чого можна отримати від вторинної обмотки великі струми (10-100 А), які знадобляться для зварювання. Якщо виконати зниження інтенсивності на повторній обмотці трансформаторної конструкції, то буде можливість у багато разів збільшити струм, який зможе віддати навантаженні повторна обмотка. В результаті буде зменшено кількість витків вторинної обмотки, а діаметр проводу для обмотки виростить.
Трансформаторні конструкції мають велику потужність. Вони працюють на частоті 50 Гц, мають великі габарити і вага.
Для усунення такої вади розробляються інверторні пристрої для зварювання. У даних пристроях робочий діапазон збільшується до 65-80 кГц, в результаті чого розміри і загальна вага конструкції зменшені. Робоча частота перетворення збільшена в 4 рази, що знижує габарити приблизно в 2 рази. В результаті скорочуються витрати міді та інших матеріалів на спорудження пристосування.
Частота тимчасового струму електричної мережі всього 50 Гц, тому може виникнути проблема з робочою частотою пристрою 65-80 кГц. Для цього використовується схема зварювального інвертора, в складі якої є транзистори великої потужності. Подібні пристосування можуть перемикатися з частотою 65-80 кГц. Щоб транзисторні вироби могли працювати, треба подавати на них безперервне напруга, яке можна отримати від випрямного пристосування.
Схема трансформатора інвентора.
Інтенсивність електричної мережі буде випрямлятися мостом великої потужності і згладжуватися конденсаторними виробами для фільтрації. У підсумку на виході випрямного вироби і фільтра вийде безперервне напруга більше 220 В. Це початковий етап перетворення.
Дана інтенсивність і буде використовуватися в якості джерела живлення для инверторной схеми. Транзисторні вироби інвертора великої потужності підключаються до трансформаторної конструкції для зниження. Транзисторні вироби переключаються з великою частотою в 65-80 кГц, в зв'язку з чим трансформаторна конструкція теж буде працювати на цій частоті. Для роботи на високих частотах потрібні менші трансформаторні пристрої. Тому трансформатор буде стиснутий до невеликих розмірів, при цьому потужність його залишається незмінною.
З перетворенням виникають деякі складнощі, тому в схемі зварювального інвертора присутні і інші деталі, які призначаються для того, щоб пристрій працював стабільно.
Схема зварювального інвертора і конструкція силового блоку
Зовнішній вигляд зварювального плати із зазначенням розміщення головних компонентів схеми можна побачити на рис. 1. Насамперед слід розібратися в схемі силової частини, яку можна побачити на рис. 2.
Малюнок 1. Схема зварювального плати.
Схема зварювального інвертора складається з таких компонентів:
- помеховий фільтр;
- реле повільного пуску;
- конденсаторні елементи;
- мережеве випрямний пристрій;
- датчик струму;
- кулер;
- трансформаторна конструкція для зниження;
- радіатори.
Мережевий випрямляч зварювального інвертора
Насамперед змінний струм 220 В випрямляється мостом великої потужності, після чого фільтрується електролітичними конденсаторними елементами. Це потрібно для того, щоб тимчасовий струм електричної мережі з частотою 50 Гц перетворилося на постійний. Конденсаторні елементи С21 і С22 необхідні для того, щоб згладжувати пульсації випрямляється напруги, які завжди будуть після діодного випрямляча. Випрямний пристрій реалізовується за стандартною схемою діодного моста. Він виконується по збірці PD1.
Потрібно зауважити, що на конденсаторних елементах фільтра інтенсивність буде практично в 1, 5 рази більше, ніж на виході моста. Отже, якщо після подібного моста виходить 220 В напруги з пульсаціями, то на конденсаторних елементах вийде вже 310 В безперервного напруги. У більшості випадків робоча напруга обмежують відміткою в 250 В, так як інтенсивність в мережі в деяких випадках завищена. Тому на виході фільтра вийде 350 В. В результаті конденсаторні елементи матимуть вольтаж в 400 В, при цьому буде деякий запас.
Малюнок 2. Схема силової частини інвентора.
На друкованій платі пристрою для зварювання елементи мережевого випрямного елемента займають велику кількість місця. Діодний міст для випрямлення монтується на радіаторну конструкцію для охолодження. Через дану збірку будуть протікати величезні струми, в результаті чого діоди нагріваються. Щоб захистити міст, на радіаторному пристрої слід встановити термічний запобіжник, який буде розмикатися в разі перевищення температури радіаторної конструкції більше 90 ° С.
У випрямному пристосуванні використовуються збірки типу GBPC 3508. Ця збірка розраховується на прямий струм 35 А і вольтаж 800 В.
Після моста встановлюються кілька електролітичних конденсаторних елементів, ємність кожного з яких становить 680 мкФ, а робочий вольтаж - 400 В. Ємність конденсаторних пристроїв буде залежати від моделі використовуваного пристрою. Безперервна інтенсивність з випрямного вироби і фільтра буде подаватися на пристрій.
Пристрій помехового фільтра і інвертора
Щоб перешкоди високих частот, які будуть виникати під час функціонування інвертора для зварювання, не змогли потрапити в електричну мережу, перед випрямним виробом знадобиться встановити фільтр електромагнітної сумісності. Згідно зі схемою, подібний фільтр складається з елементів С1, С8, С15 і дросельного вироби на кільцевому дроті Т4.
Схема помехового фільтра.
Пристрій інвертора збирається за схемою косого моста. В даному випадку застосовується кілька ключових транзисторних виробів високої потужності. В якості головних транзисторних пристроїв можуть використовуватися як IGBT-елементи, так і MOSFET. Подібні компоненти треба буде встановити на радіаторне пристосування, щоб можна було відводити тепло.
Безперервна інтенсивність буде комутуватися транзисторними виробами Q5 і Q8 через обмотку трансформаторної конструкції Т3 з частотою набагато більшою, ніж частота електричної мережі. Частота перемикань може бути 10-50 кГц. В даному випадку буде створений тимчасовий струм, як і в електричній мережі, однак він буде мати частоту в 10-50 кГц.
Щоб захистити транзисторні вироби від небажаних викидів інтенсивності, слід застосувати RC-ланцюжка.
Щоб знизити інтенсивність, в схемі передбачається високочастотний трансформаторний елемент Т3. За допомогою транзисторних виробів Q5 і Q8 через початкову обмотку трансформаторної конструкції Т3 буде комутуватися інтенсивність, яка зможе надходити від випрямляча. В результаті вийде безперервне напруга в 310-350 В.
Завдяки транзисторним виробам безперервна інтенсивність буде перетворюватися в тимчасову.
З вторинної обмотки в трансформаторному пристосуванні Т3 можна буде зняти вже набагато меншу інтенсивність (порядку 65-70 В). В даному випадку максимальний струм буде досягати 125-130 А, тому доцільно використовувати трансформаторне пристосування Т3. Через початкову обмотку буде протікати маленький струм, але великої напруги. З вторинної обмотки можна зняти маленьке напруга, але струм в даному випадку буде великим.
Схема вихідного випрямного пристосування зварювального інвертора
Даний елемент збирається на основі потужних діодів з одним катодом.
Пристосування будуть випрямляти тимчасовий струм високої частоти. У разі виконання ремонтних робіт рекомендується заміняти діоди в вихідному елементі для випрямлення саме на швидкодіючі.
Кожен зварювальний інвертор має свою схему, проте основні елементи скрізь однакові.