Structura invertorului de sudură este fundamental diferită de cea a predecesorului său, transformatorul de sudură. Baza de proiectare a mașinilor de sudura anterioare a fost un transformator de tip reductiv, care le-a făcut dimensionale și grele. Invertoarele moderne de sudură, datorită utilizării tehnologiilor avansate în fabricarea lor, sunt dispozitive ușoare și compacte cu capacități funcționale largi.
Invertor de sudură fără capac
Elementul principal al circuitului electric al oricărui invertor de sudură este un convertor de impulsuri care generează un curent de înaltă frecvență. Datorită acestui fapt, utilizarea invertorului face posibilă aprinderea ușoară a arcului de sudură și menținerea acestuia într-o stare stabilă în timpul procesului de sudare. Structura invertorului de sudură poate avea anumite caracteristici în funcție de model, dar principiul funcționării acestuia, care va fi luat în considerare în continuare, rămâne neschimbat.
Ce tipuri de invertoare se află pe piață astăzi?
Pentru un anumit tip de sudură, este necesar să se aleagă echipamentul adecvat pentru invertoare, fiecare dintre ele având un circuit electric specific și, prin urmare, caracteristici tehnice și funcționalități speciale.
Invertoarele, care sunt produse de producătorii moderni, pot fi utilizate la fel de bine atât la fabricile de producție, cât și la domiciliu. Dezvoltatorii îmbunătățesc constant circuitele electrice de bază ale unităților de invertor, ceea ce le permite să furnizeze noi funcții și să-și îmbunătățească caracteristicile tehnice.
Numărul de conectori și comenzi de pe panoul frontal din multe puncte de vedere se referă la capacitățile unui invertor de sudură
Dispozitivele invertoare ca echipament principal sunt utilizate pe scară largă pentru următoarele operații tehnologice:
- arc cu arc electric cu consumabile și non-consumabile;
- sudare prin tehnologii semiautomatice și automate;
- tăiere cu plasmă etc.
În plus, mașinile invertoare reprezintă cel mai eficient tip de echipament utilizat pentru sudarea aluminiului, a oțelului inoxidabil și a altor metale complexe. Invertoarele de sudură, indiferent de caracteristicile circuitului lor electric, vă permit să obțineți suduri de calitate, fiabile și precise, realizate de orice tehnologie. În același timp, ceea ce este important, o unitate de invertor compactă și nu prea greu poate fi transferată cu ușurință în locul în care va fi efectuată lucrările de sudură în orice moment.
Mobilitate - unul dintre avantajele dispozitivelor invertoare
Ce este inclus în proiectarea convertizorului de sudură
Structura invertorului de sudură, care determină caracteristicile sale tehnice și funcționalitatea, include elemente obligatorii precum:
- bloc care asigură alimentarea cu energie electrică a părții de putere a dispozitivului (constă dintr-un redresor, un filtru capacitiv și un circuit de încărcare neliniar);
- putere, realizată pe baza unui convertizor cu un singur ciclu (această parte a circuitului include, de asemenea, un transformator de putere, un redresor secundar și un inductor de ieșire);
- sursa de alimentare a părții cu curent scăzut al circuitului electric al invertorului;
- Controler PWM, care include un transformator de curent și un senzor de curent de sarcină;
- bloc responsabil pentru protecția termică și controlul ventilatoarelor de răcire (această unitate a circuitului include ventilatoare invertor și senzori de temperatură);
- controale și indicații.
Cum funcționează invertorul de sudură?
Formarea unui curent de mare rezistență, prin care este creat un arc electric pentru a topi marginile părților conectate și a materialului de umplere, este ceea ce este proiectat pentru orice mașină de sudură. În aceleași scopuri, este necesar un dispozitiv de invertor care permite formarea curentului de sudură cu o gamă largă de caracteristici.
În modul cel mai simplu, principiul de funcționare al invertorului arată astfel.
- Un curent alternativ cu o frecvență de 50 Hz dintr-o rețea electrică obișnuită trece la redresor, unde se convertește la unul constant.
- După redresor, curentul direct este netezit cu ajutorul unui filtru special.
- Din filtru, curentul direct circulă direct către invertor, sarcina acestuia fiind convertirea acestuia într-una alternativă, dar cu o frecvență mai mare.
- Apoi, folosind un transformator, reduceți tensiunea curentului alternativ de înaltă frecvență, ceea ce face posibilă creșterea puterii sale.
Diagrama bloc a mașinii de sudat cu invertor
Pentru a înțelege importanța fiecărui element al circuitului electric de bază al invertorului, merită să țineți cont de funcționarea acestuia în detaliu.
Procesele care apar în circuitul electric al invertorului de sudură
Schema mașinii de sudură invertor permite creșterea frecvenței curente de la standardul 50 Hz la 60-80 kHz. Datorită faptului că curentul de înaltă frecvență este supus reglării la ieșirea unui astfel de dispozitiv, transformatoarele compacte pot fi utilizate eficient pentru aceasta. O creștere a frecvenței curentului are loc în acea parte a circuitului electric al invertorului, unde se află un circuit cu tranzistoare de putere puternice. După cum se știe, numai curentul direct este alimentat la tranzistori, pentru care este nevoie de un redresor la intrarea dispozitivului.
Schema schema a invertorului de sudare "Resanta" (click pentru a mari)
Invertor circuit de la producătorul german FUBAG cu o serie de funcții suplimentare (click pentru a mari)
Exemplu de schemă de circuit a unui invertor de sudură pentru auto-producție (click pentru mărire)
Circuitul electric de bază al dispozitivului invertor constă din două părți principale: secțiunea de putere și circuitul de comandă. Primul element al secțiunii de putere a circuitului este puntea diodă. Sarcina unui astfel de pod este tocmai convertirea unui curent alternativ într-un curent constant.
Într-un curent constant, convertit dintr-o variabilă într-o punte diodă, pot apărea impulsuri care trebuie eliminate. Pentru a face acest lucru, se instalează un filtru după puntea diodă, constând din condensatori de tip electrolitic. Este important să știți că tensiunea care iese din podul diodei este de aproximativ 1,4 ori mai mare decât valoarea de intrare. Redresoarele diode în conversia unui curent alternativ într-un curent constant devin foarte fierbinți, ceea ce le poate afecta serios performanțele.
Componentele unui invertor de sudură utilizând exemplul unui aparat fabricat automat
Pentru a le proteja, precum și alte elemente ale redresorului de supraîncălzire, această parte a circuitului electric utilizează radiatoare. În plus, podul de diodă în sine este echipat cu o siguranță termică, sarcina căreia este de a opri alimentarea electrică în cazul în care puntea diodă sa încălzit la o temperatură mai mare de 80-90 de grade.
Zgomotul de înaltă frecvență generat de funcționarea unui dispozitiv invertor poate intra în rețeaua de alimentare prin intrările sale. Pentru a preveni acest lucru, este instalat un filtru EMC înainte de blocul de circuit al redresorului. Există un astfel de filtru de la accelerație și de la mai mulți condensatori.
Alimentatorul de alimentare
Invertorul însuși, care convertește curentul direct într-un curent alternativ, dar care are o frecvență mult mai mare, este asamblat din tranzistori în schema "pod oblic". Frecvența tranzistorilor de comutare, datorată cărora se produce formarea unui curent alternativ, poate fi de zeci sau sute de kilohertzi. Curentul alternativ de înaltă frecvență astfel obținut are o amplitudine dreptunghiulară.
Pentru a obține suficient curent la ieșirea dispozitivului pentru a putea efectua eficient operațiunile de sudură cu acesta, poate fi utilizat un transformator de tensiune de coborâre instalat în spatele unității invertor. Pentru a obține un curent direct prin intermediul unui aparat invertor, un redresor puternic, asamblat, de asemenea, pe o punte diodă, este conectat după transformatorul pas cu pas.
Tranzistori pentru modulul de putere al invertorului de sudare
Elemente de protecție și control al invertorului
Evitarea influenței factorilor negativi asupra funcționării invertorului permite mai multe elemente în circuitul electric principal.
Pentru a se asigura că tranzistoarele care convertesc DC la AC nu sunt arse în procesul de funcționare, se utilizează circuite speciale de amortizare (RC). Toate blocurile circuitului electric, care funcționează sub sarcină mare și sunt foarte calde, nu sunt prevăzute doar cu răcire forțată, ci sunt conectate și la senzori termici care își întrerup energia dacă temperatura încălzirii depășește valoarea critică.
Radiatoarele și ventilatoarele sistemului de răcire ocupă un spațiu considerabil în interiorul invertorului
Datorită faptului că condensatorii filtrului după încărcarea lor pot produce un curent de mare putere, care este capabil să ardă tranzistoarele invertorului, dispozitivul trebuie să asigure o pornire ușoară. Pentru aceasta, sunt folosite dispozitive de stabilizare.
În schema oricărui invertor există un controler PWM, care este responsabil pentru controlul tuturor elementelor din circuitul său electric. De la controlerul PWM, semnalele electrice sunt alimentate la tranzistorul cu efect de câmp, iar de la el la transformatorul de izolație, care are două înfășurări de ieșire în același timp. Controlerul PWM furnizează de asemenea semnale de comandă diodelor de putere și tranzistoarelor de putere ale unității invertorului prin intermediul altor elemente ale circuitului electric. Pentru ca controlerul să poată controla efectiv toate elementele circuitului electric al invertorului, este de asemenea necesar să-i furnizați semnale electrice.
Pentru a genera astfel de semnale, se utilizează un amplificator operațional, al cărui intrare este alimentată de curentul de ieșire generat de invertor. Când valorile celor din urmă se abat de la parametrii specificați, amplificatorul operațional formează un semnal de comandă către controler. În plus, amplificatorul operațional primește semnale de la toate circuitele de protecție. Acest lucru este necesar pentru ca acesta să poată deconecta invertorul de la sursa de alimentare în momentul apariției unei situații critice în circuitul său electric.
Avantajele și dezavantajele mașinilor de sudura invertoare
Mașinile de sudare cu invertoare, care au înlocuit transformatoarele convenționale, au un număr de avantaje semnificative.
- Datorită unei abordări complet diferite a formării și reglării curentului de sudură, masa acestor dispozitive este de numai 5-12 kg, în timp ce transformatoarele de sudură cântăresc 18-35 kg.
- Invertorii au o eficiență foarte mare (aproximativ 90%). Acest lucru se datorează faptului că se consumă mult mai puțină energie pentru încălzirea componentelor. Transformatoarele de sudură, spre deosebire de dispozitivele de invertor, încălzesc foarte mult.
- Datorită acestei eficiențe ridicate, convertizoarele consumă până la 2 ori mai puțină energie electrică decât transformatoarele convenționale de sudură.
- Versatilitatea ridicată a unităților de invertor poate fi explicată prin capacitatea de a controla curentul de sudură într-un domeniu larg. Datorită acestui fapt, același dispozitiv poate fi utilizat pentru sudarea pieselor din diferite metale, precum și pentru implementarea lor prin diferite tehnologii.
- Cele mai multe modele moderne de invertoare sunt echipate cu opțiuni care minimizează influența erorilor de sudor asupra procesului. Aceste opțiuni includ, în special, "Antisaliparea" și "Forțarea arcului" (aprindere rapidă).
- Stabilitatea excepțională a tensiunii aplicate arcului de sudură este asigurată de elementele automate ale circuitului invertorului. Automatizarea, în acest caz, nu ia în considerare numai și netezește diferențele în tensiunea de intrare, ci corectează chiar și o astfel de interferență ca amortizarea arcului de sudură din cauza vântului puternic.
- Sudarea cu ajutorul echipamentului invertor poate fi efectuată de electrozi de orice tip.
- Unele modele de convertizoare moderne de sudură au o funcție de programare care permite ajustarea precisă și operativă a modurilor lor atunci când se efectuează lucrări de un anumit tip.
Ca și în cazul oricăror dispozitive tehnice complexe, invertoarele de sudură prezintă o serie de dezavantaje, care trebuie, de asemenea, cunoscute.
- Invertoarele au un cost ridicat, cu 20-50% mai mare decât costul transformatoarelor convenționale de sudură.
- Elementele cele mai vulnerabile și adesea nereușite ale dispozitivelor invertoare sunt tranzistoare, ale căror costuri pot fi până la 60% din prețul întregului aparat. În consecință, reparația invertorului de sudură este destul de costisitoare.
- Invertorii, datorită complexității circuitelor lor electrice, nu sunt recomandate pentru utilizare în condiții meteorologice nefavorabile și la temperaturi negative, ceea ce le limitează în mod serios aplicarea. Pentru a folosi un astfel de dispozitiv pe teren, este necesar să pregătiți o zonă specială închisă și încălzită.
Articole similare
-
Clasa de protecție a invertorului de sudură - Ghidul sudorului
-
Principalele cauze și tipuri de defecțiuni ale invertoarelor de sudură
Trimiteți-le prietenilor: