inverter kaynak makineleri

İnverter prensibi ile çalışan yeni kaynak makineleri tasarımlarına son on yılda artan büyük ilgi ve popülaritenin zirvesi aşağıdaki ana nedenlerden kaynaklanmaktadır:

• artan dikiş kalitesi;

• sıcak başlatma, elektrotun yapışmasını önleme ve ark yakma için bir dizi fonksiyonun dahil edilmesi nedeniyle acemi kaynakçılar için bile işlemlerin kullanılabilirliği;

• kaynak ekipmanının tasarımını en aza indirgemek, hareketliliğini sağlamak;

• transformatörlere kıyasla önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlar.

Bu avantajlar, mikroişlemci teknolojisindeki en son gelişmelerin ortaya çıkması nedeniyle bir elektrot üzerinde bir kaynak arkı oluşturma teknolojisindeki yaklaşım değişikliği nedeniyle mümkün olmuştur.

Kaynak invertörleri nasıl

Normal bir elektrik prizinden gelen 220 V 50 Hz elektrikle çalışırlar. (Üç fazlı şebekede çalışan aparatlar da benzer algoritmalar kullanır.) Dikkat etmeniz gereken tek sınırlama aparatın güç tüketimidir.Şebeke koruma cihazlarının derecesini ve kablolamanın iletken özelliklerini aşmamalıdır.

İnverterden bir kaynak arkı oluşturmak için kullanılan beş teknolojik döngünün sırası fotoğrafta gösterilmektedir.

Bunlar, aşağıdakiler tarafından gerçekleştirilen süreçleri içerir:

• doğrultucu;

• kondenser hattı filtresi;

• yüksek frekans dönüştürücü;

• yüksek frekanslı voltaj düşürme transformatörü;

• yüksek frekanslı doğrultucu;

• kontrol şeması.

Tüm bu cihazlar kutunun içindeki kartta bulunur. Kapak çıkarıldığında, resimde gösterilene benziyorlar.

Şebeke gerilimi doğrultucu

Gövde üzerinde bulunan manuel bir anahtar aracılığıyla sabit bir elektrik şebekesinin alternatif voltajı ile beslenir. Bir diyot köprüsü tarafından titreşimli bir değere dönüştürülür. Kaynak arkının tüm enerjisi bu bloğun yarı iletken elemanlarından geçer. Bu nedenle, gerekli voltaj ve akım marjı ile seçilirler.

Isı dağılımını iyileştirmek için, çalışma sırasında ciddi ısınmaya maruz kalan diyot tertibatı, fandan sağlanan hava ile ek olarak üflenen soğutma radyatörlerine monte edilir.

Diyot köprüsü ısıtması, termal sigorta moduna ayarlanmış bir sıcaklık sensörü tarafından kontrol edilir. Koruma elemanı olarak diyotlar +90 ОC'ye ısıtıldığında güç devresini açar.

Kondenser hat filtresi

Bir dalgalanma voltajı oluşturan doğrultucunun çıkış kontağına paralel olarak, birlikte çalışmak üzere iki güçlü elektrolitik kondansatör bağlanır. Dalgalanma dalgalanmalarını yumuşatırlar ve her zaman voltaj marjı ile seçilirler.Nitekim normal filtre modunda bile 1,41 kat artarak 220 x 1,41 = 310 volta ulaşmaktadır.

Bu nedenle kondansatörler en az 400 V çalışma voltajı için seçilir. Kapasiteleri her yapı için maksimum kaynak akımının gücüne göre hesaplanır. Genellikle tek bir kapasitör için 470 mikrofarad veya daha fazlası arasında değişir.

Girişim filtresi

Çalışan bir kaynak invertörü, elektromanyetik gürültüye neden olacak kadar elektrik gücünü dönüştürür. Bu sayede ağa bağlı diğer elektrikli ekipmanlara müdahale eder. Doğrultucu girişinde bunları kaldırmak için, ayarlayın endüktif kapasitif filtre.

Amacı, çalışan bir devreden diğer elektrik tüketicilerinin güç ağına gelen yüksek frekanslı parazitleri düzeltmektir.

Çevirici

Doğru voltajın yüksek frekansa dönüştürülmesi farklı prensiplere göre yapılabilir.

Kaynak invertörlerinde, "eğimli köprü" prensibine göre çalışan iki tip devre en sık bulunur:

• yarım köprü yarım köprü darbe dönüştürücü;

• tam köprü darbe dönüştürücü.

Şekil, birinci devrenin bir uygulamasını göstermektedir.

Burada iki güçlü transistör anahtarı kullanılır. Seri yarı iletken cihazlara monte edilebilirler MOSFET veya IGBT.

Kademeli MOSFET'ler alçak gerilim invertörlerinde iyi çalışır ve ayrıca kaynak yüklerini de iyi idare eder. Yüksek kapasiteli hızlı şarj/deşarj için, kondansatörleri bir transistörle hızlı şarj etmek ve diğeriyle toprağa kısa devre yapmak için anti-faz sinyal kontrolüne sahip bir itici sürücüye ihtiyaçları vardır.

Bipolar IGBT'ler kaynak invertörlerinde popülerlik kazanıyor.Yüksek voltajlı büyük güçleri kolayca iletebilirler, ancak daha karmaşık kontrol algoritmaları gerektirirler.

Yarım köprü darbe dönüştürücünün şeması, orta fiyat kategorisindeki kaynak invertörlerinin yapılarında bulunur. Verimliliği iyidir, güvenilirdir, transformatör oluşturur. dikdörtgen darbeler birkaç on kHz'lik yüksek frekans ile.

Tam köprü darbe dönüştürücü daha karmaşıktır, iki ek transistör içerir.

İki kombine eğik köprü modunda çiftler halinde çalışan transistör anahtarlarına sahip bir yüksek frekans transformatörünün tüm olanaklarından tam olarak yararlanır.

Bu devre en güçlü ve pahalı kaynak invertörlerinde kullanılır.

Tüm anahtar transistörler, ısıyı gidermek için güçlü soğutuculara monte edilmiştir. Ek olarak, RC filtrelerini sönümleyerek olası voltaj yükselmelerinden daha fazla korunurlar.

yüksek frekans trafosu

Bu, genellikle bir ferrit manyetik devreden oluşan özel bir transformatör yapısıdır ve invertörden sonra yüksek frekans gerilimini minimum kayıpla yaklaşık 60 - 70 voltluk kararlı bir ark ateşlemesine düşürür.

Sekonder sargısında birkaç yüz ampere kadar büyük kaynak akımları akar. Böylece, hacmi dönüştürürken. / H enerjisi nispeten düşük bir akım değeri ve sekonder sargıda yüksek voltaj ile, zaten düşük voltaj ile kaynak akımları oluşur.

Yüksek frekans kullanımı ve ferrit manyetik devreye geçiş nedeniyle, transformatörün ağırlığı ve boyutları önemli ölçüde azalır, demir manyetizmasının tersine dönmesinden kaynaklanan güç kayıpları azalır ve verimlilik artar.

Örneğin, 160 amperlik bir kaynak akımı sağlayan demir manyetik çekirdeğe sahip eski bir tasarıma sahip bir kaynak transformatörü yaklaşık 18 kg ağırlığındadır ve yüksek frekanslı (aynı elektriksel özelliklere sahip) 0,3 kilogramdan biraz daha azdır.

Cihazın ağırlığındaki ve buna bağlı olarak çalışma koşullarındaki avantajlar açıktır.

Güç çıkışı doğrultucu

Yüksek frekanslı akıma yanıt verebilen özel yüksek hızlı, çok yüksek hızlı diyotlardan monte edilmiş bir köprüye dayanmaktadır - yaklaşık 50 nanosaniyelik bir iyileşme süresiyle açılıp kapanmaktadır.

Geleneksel diyotlar bu görevle baş edemez. Geçici durumlarının süresi, akımın sinüzoidal harmoniğinin yaklaşık yarısına veya yaklaşık 0,01 saniyeye karşılık gelir. Bu nedenle hızla ısınır ve yanarlar.

Güç diyot köprüsü, yüksek voltaj trafosunun transistörleri gibi, soğutucuların üzerine yerleştirilmiştir ve voltaj yükselmelerine karşı bir sönümleme RC devresi ile korunur.

Doğrultucunun çıkış terminalleri, kaynak kablolarının elektrot devresine güvenli bir şekilde bağlanması için kalın bakır pabuçlarla yapılmıştır.

Kontrol şemasının özellikleri

Kaynak invertörünün tüm işlemleri, işlemci tarafından çeşitli sensörler kullanılarak geri besleme yoluyla kontrol edilir ve kontrol edilir.Bu, her tür metalin birleştirilmesi için neredeyse ideal kaynak akımı parametrelerini sağlar.

Kesin olarak dozlanan yükler sayesinde kaynak sırasındaki enerji kayıpları önemli ölçüde azalır.

Kontrol devresini çalıştırmak için, 220 V giriş devrelerine dahili olarak bağlı olan güç kaynağından sabit bir stabilize voltaj sağlanır.Bu gerilimin amacı:

• radyatörler ve panolar için soğutma fanı;

• yumuşak başlatma rölesi;

• LED göstergeler;

• mikroişlemciye ve işlemsel yükselticiye güç kaynağı.

Yumuşak yol verme invertörü rölesi adından bellidir. Aşağıdaki prensibe göre çalışır: eviricinin çalıştırıldığı anda, ağ filtresinin elektrolitik kapasitörleri çok keskin bir şekilde şarj olmaya başlar. Şarj akımları çok yüksektir ve doğrultucu diyotlara zarar verebilir.

Bunu önlemek için şarj, aktif direnci ile ilk ani akımı azaltan güçlü bir dirençle sınırlandırılır. Kondansatörler şarj edildiğinde ve evirici tasarım modunda çalışmaya başladığında, yumuşak yol verme rölesi etkinleşir ve normalde açık olan kontakları aracılığıyla bu direnci manipüle eder ve böylece stabilizasyon devrelerinden çıkarır.

İnvertör mantığının neredeyse tamamı mikroişlemci denetleyicisinin içine yerleştirilmiştir. Dönüştürücünün güçlü transistörlerinin çalışmasını kontrol eder.

Kapı ve yayıcı güç transistörlerinin aşırı gerilim koruması, zener diyotlarının kullanımına dayanmaktadır.

Yüksek frekans transformatörünün sargı devresine bir sensör bağlanır - ikincil devreleriyle mantık işleme için büyüklük ve açı bakımından orantılı bir sinyal gönderen bir akım transformatörü. Bu şekilde, kaynak akımlarının gücü, invertörün başlatılması ve çalışması sırasında bunları etkilemek için kontrol edilir.

Cihazın ana doğrultucu girişindeki giriş voltajının büyüklüğünü kontrol etmek için, bir işlemsel amplifikatör mikro devresi bağlanır.Gerilim ve akım korumasından gelen sinyalleri sürekli olarak analiz ederek, çalışan jeneratörün bloke edilmesi ve eviricinin güç kaynağı bağlantısının kesilmesi gerektiğinde acil durum anını belirler.

Besleme geriliminin maksimum sapmaları bir karşılaştırıcı tarafından kontrol edilir. Kritik enerji değerlerine ulaşıldığında tetiklenir. Sinyali, jeneratörü ve invertörü kapatmak için mantık elemanları tarafından sırayla işlenir.

Kaynak arkı akımının manuel olarak ayarlanması için, topuzu cihazın gövdesine getirilen bir ayar potansiyometresi kullanılır. Direncini değiştirmek, aşağıdakileri etkileyen kontrol yöntemlerinden birinin kullanılmasına izin verir:

• invertörün / h voltajındaki genlik;

• yüksek frekanslı darbelerin frekansı;

• darbe süresi.

Kaynak invertörlerinin temel çalışma kuralları ve arıza nedenleri

Karmaşık elektronik ekipmanlara saygı, her zaman uzun vadeli ve güvenilir çalışmasının anahtarıdır. Ancak, ne yazık ki, tüm kullanıcılar bu hükmü pratikte uygulamamaktadır.

Kaynak invertörleri üretim atölyelerinde, şantiyelerde çalışır veya ev ustaları tarafından kişisel garajlarda veya yazlık evlerde kullanılır.

Bir üretim ortamında, invertörler genellikle kutunun içinde biriken tozdan muzdariptir. Kaynakları herhangi bir alet veya metal işleme makinesi, metal işleme, beton, granit, tuğla olabilir. Bu özellikle taşlayıcılar, duvarcılar, deliciler ile çalışırken yaygındır...

Kaynak sırasında meydana gelen arızanın bir sonraki nedeni, deneyimsiz bir kaynakçı tarafından elektronik devre üzerinde standart dışı yükler oluşturmasıdır.Örneğin, bir tank kulesinin veya demiryolu rayının ön zırhını düşük güçlü bir kaynak invertörüyle kesmeye çalışırsanız, bu tür bir çalışmanın sonucu kesin olarak tahmin edilebilir: IGBT veya MOSFET elektronik bileşenlerinin yanması.

Kontrol devresinin içinde, kademeli olarak artan termal yüklere karşı koruma sağlayan, ancak kaynak akımlarındaki bu kadar hızlı sıçramalara tepki verecek zamanı olmayacak bir termik röle çalışır.

Her kaynak invertörü, teknik pasaportta belirtilen durma duraklaması süresine kıyasla açma süresi olan «PV» parametresi ile karakterize edilir. Bu tesis önerilerine uyulmaması kaçınılmaz kazalara yol açar.

Cihazın dikkatsiz kullanımı, vücut hareket halindeki bir arabanın çerçevesinin harici mekanik şoklarına veya titreşimlerine maruz kaldığında, zayıf nakliyesi veya nakliyesi ile ifade edilebilir.

Çalışanlar arasında, örneğin kaynak kablolarını mahfazanın soketlerine sabitleyen kontakların gevşetilmesi gibi, derhal çıkarılmasını gerektiren bariz arıza belirtileri olan invertörlerin çalıştırıldığı durumlar vardır. Pahalı ekipmanları vasıfsız ve yetersiz eğitimli personele teslim etmek de genellikle kazalara yol açar.

Evde, özellikle garaj kooperatiflerinde sık sık besleme voltajı düşüşleri meydana gelir ve kaynakçı buna dikkat etmez ve işini daha hızlı yapmaya çalışır, yapabileceği ve yapamadığı her şeyi inverterden "sıkıştırır" ...

Pahalı elektronik ekipmanın yetersiz ısıtılan bir garajda veya hatta bir barakada kışın depolanması, panolarda havadan yoğuşma birikmesine, kontakların oksitlenmesine, yollarda hasara ve diğer iç hasarlara yol açar.Aynı şekilde, bu cihazlar -15 derecenin altındaki düşük sıcaklıklarda veya atmosferik yağışlarda çalışmaktan muzdariptir.

Eviricinin kaynak çalışması için bir komşuya nakledilmesi her zaman olumlu bir sonuçla sonuçlanmaz.

Bununla birlikte, atölyelerin genel istatistikleri, özel sahipler için kaynak ekipmanının daha uzun ve daha iyi çalıştığını göstermektedir.

Tasarım hataları

Eski sürümlerden kaynak invertörlerinin güvenilirliği daha düşüktür kaynak transformatörleri… Ve modern tasarımları, özellikle IGBT modülleri, zaten karşılaştırılabilir parametrelere sahip.

Kaynak işlemi sırasında mahfazanın içinde büyük miktarda ısı üretilir. Orta sınıf modellerde bile devre kartlarını ve elektronik elemanları çıkarmak ve soğutmak için kullanılan sistem çok verimli değildir. Bu nedenle, çalışma sırasında iç parçaların ve cihazların sıcaklığını düşürmek için kesintilere dikkat etmek gerekir.

Tüm elektronik devrelerde olduğu gibi inverter cihazlar da yüksek nem ve yoğuşma ile fonksiyonlarını kaybederler.

Tasarıma gürültü giderme filtrelerinin dahil edilmesine rağmen, oldukça önemli yüksek frekanslı parazit güç devresine nüfuz eder. Bu sorunu ortadan kaldıran teknik çözümler, cihazı önemli ölçüde zorlaştırmakta ve bu da tüm ekipmanların fiyatlarında keskin bir artışa yol açmaktadır.