Загальні і приватні принципи

Традиційний зварювальний апарат, до складу якого входить в обов'язковому порядку громіздкий трансформатор, останнім часом активно витісняється инверторами. Щоб зрозуміти, як працює зварювальний інвертор, необхідно розібратися з його конструкцією, принципом дії, експлуатаційними особливостями, що визначає гідності і виявляє мінуси даного пристрою.

Інверторний зварювальний апарат

Інверторний зварювальний апарат використовується для зварювання різних деталей з металу.

Загальні принципи роботи інвертора

На відміну від більш звичних зварювальних трансформаторів, в цьому пристрої перетворення електричної напруги в зварений ток відбувається в кілька етапів: за допомогою малопотужного трансформатора, за габаритами майже порівнянного з пачкою сигарет, і електронної схеми. Також інверторний апарат має систему (блок) управління, яка значно полегшує процес зварювання і дозволяє формувати якісний шов. Як же працює інверторний зварювальний апарат?

Пристрій инверторного зварювального апарату

Пристрій инверторного зварювального апарату.

Спочатку вхідний струм в 220 В частотою 50 А проходить через випрямляч зварювального апарату, перетворюється в постійний і попутно згладжується фільтрами (зазвичай у вигляді електролітичних конденсаторів). Отримане постійна напруга за допомогою модулятора, зібраного на напівпровідниках, перетворюється знову в змінну, але вже з більш високою частотою (до 100 кГц). Далі проводиться випрямлення і зниження напруги до значення, необхідного для зварювання металу.

Використання високочастотного перетворювача дозволило застосувати трансформатор відносно невеликих розмірів, в результаті чого габарити і маса инверторного апарату значно зменшилися. Наприклад, щоб отримати в инверторе зварювальний струм в 160 ампер, знадобиться трансформатор вагою приблизно в 0,25 кг: щоб досягти аналогічного результату на традиційному зварювальному агрегаті, доведеться використовувати трансформатор вагою не менше 18 кг. При роботі інверторного зварювального апарату важливу роль відіграє електроніка: вона здійснює зворотний зв'язок з електричною дугою, що дозволяє жорстко регулювати і підтримувати на потрібному рівні її параметри. Їх найменше відхилення тут же «присікається» мікропроцесорами. Всі ці «доповнення» гарантують стабільну дугу, яка гарантує високу якість робіт при використанні зварювального апарату інверторного типу.

Повернутися до списку

Як працює основна електронна схема?

Внутрішній устрій зварювального інвертора

Внутрішній устрій зварювального інвертора.

В мережевому випрямлячі електричний струм (220 В) випрямляється за допомогою сильного діодного моста (зазвичай це діодний збірка), згладжування пульсацій змінного струму виробляється за рахунок електролітичних конденсаторів. Оскільки діодний міст при роботі сильно нагрівається, то його встановлюють на охолоджуючі радіатори. Плюс є термопредохранитель, що спрацьовує при нагріванні діодів більш + 90 ° С і захищає недешеву діодні збірку. Поруч з випрямним мостом виділяються своїми габаритами електролітичні конденсатори (круглі «барила»), ємність яких коливається в межах 140-800 мкФ. Додатково в зварювальний апарат ставлять фільтр, який не допускає виникнення радіоперешкод.

У схему самого інвертора входять 2 потужних транзистора (частіше MOSFET або IGBT), також встановлюються на радіатори. Ці напівпровідники коммутируют струм, що проходить через імпульсний трансформатор: при цьому частота перемикань досягає десятків кГц. В результаті формується змінний струм великої частоти. Щоб захистити дорогі транзистори від викидів напруги, застосовують захисні ланцюги, що включають в себе резистори і конденсатори невеликої ємності. Після того як транзистори своє «відпрацювали», з вторинної обмотки понижувального трансформатора знімається меншу напругу (до 70 В), але струм при цьому може бути дорівнює 130-140 і вище ампер.

Електронна схема инверторного зварювального апарату

Електронна схема инверторного зварювального апарату.

Щоб на виході отримати постійну напругу, використовується надійний вихідний випрямляч. Зазвичай цей пристрій збирають на основі здвоєних діодів, що мають загальний катод. Ці прилади відрізняються максимальною швидкодією, тобто швидко відкриваються і закриваються, при цьому час відновлення не перевищує 50 наносекунд. Остання якість дуже важливо, тому що ці діоди випрямляють ток дуже високої частоти: звичайні напівпровідники з подібним завданням не впоралися б, вони не встигали б перемикатися. Тому при ремонті важливо замінювати ці діоди на такі ж високочастотні (найбільш поширені прилади типу VS 60CPH03, STTH6003CW, FFH30US30DN), які повинні бути розраховані на зворотне напруга 300 В і струм 30 А.

Повернутися до списку

Робота плати управління

Для живлення елементів плати застосовується стабілізатор напруги, розрахований на 15 В і встановлений на тепловідвідний радіатор. Напруга живлення надходить з основного випрямляча. Одна з функцій стабілізатора живлення - подача напруги на реле, що забезпечує «плавний пуск» пристрою. При подачі напруги починають заряджатися конденсатори: при цьому напруга зростає і, щоб захистити діодні збірку, застосовується схема обмеження, в яку входить потужний (на 8 Вт) резистор. Як тільки конденсатори зарядиться, інвертор запрацює, реле замкне свої контакти, і резистор в подальшій роботі участі не братиме.

Управління зварювальним апаратом

Управління зварювальним апаратом.

Крім стабілізатора напруги, в електронній схемі інвертора є безліч інших систем, що забезпечують високі експлуатаційні якості пристрою. Основними з цих електронних блоків є:

  1. Система управління та драйвери: тут головний елемент - мікросхема ШІМ-контролера, яка «займається» управлінням роботи потужних транзисторів;
  2. Регулювальні і контрольні ланцюга: основний елемент - трансформатор струму, чиє завдання полягає в контролюванні сили струму вихідного трансформатора;
  3. Система контролю напруги мережі живлення і струму на виході: складається з ОУ (операційного підсилювача), зібраного на мікросхемі (наприклад, LM324). Призначення системи - при необхідності включати аварійну захист, відстежувати роботу і справність основних елементів електронного блоку.
Повернутися до списку

Особливі можливості інверторів

Крім плюса, що полягає в невеликій вазі, зварювальні апарати інверторного типу дозволяють застосовувати електроди як для змінного, так і для постійного струму. Це особливо важливо при зварюванні елементів з чавуну, кольорових металів. Більшість моделей має опції, які роблять процес зварювання зручнішим, особливо ці доповнення підійдуть тим, хто тільки вчиться володіти зварюванням:

  • гарячий старт (або Hot start): задає для розпалювання електродуги найбільш оптимальні параметри;
  • антизалипания (або AntiSticking): в разі короткого замикання струм зварювання автоматично зменшується до мінімального, в результаті чого електрод не прилипає до деталі:
  • ArcForce: ця опція видає оптимальний струм в момент відриву металу від електрода, що також запобігає залипання.

Гарне розпалювання дуги в зварювальному инвертор реалізовано завдяки незалежності вихідної напруги від вхідного, що присутній в традиційних зварювальних пристроях. У звичайній зварці занадто малий струм викликає прилипання електрода, а надто великий загрожує перепалюючи металевої деталі. Тобто при роботі з інвертором не можна деталь «недожечь» або «перепалити», що гарантує міцність шва (в ньому відсутні раковини, тріщини).

Ще одна особливість інвертора - необов'язковість дотримання довжини дуги.

У звичайному апараті потрібно витримувати відстань до стику деталей, що з'єднуються приблизно в 2 діаметра електрода, інакше величина струму буде змінюватися. Інвертори тримають ток в строго заданих рамках, до того ж він постійний, а не змінний. Це дозволяє не так критично дивитися на довжину електродуги, що полегшує роботу, особливо якщо зварювальник початківець. При цьому якість шва від довжини дуги не залежить.

Додати коментар