Täysi siltahitsausinvertteripiiri. Hitsausinvertterien rakentamiseen useimmiten käytetyt suurtaajuusmuuntimet. Epäsymmetrinen tai vino silta

Valokaarihitsauskoneen on tarjottava laskeva virta-jännite-ominaisuus kuormassa (kaari). Siltainverttereissä putoamisominaisuuden tarjoaa pääsääntöisesti melko monimutkainen elektroniikka, jossa on pakollinen virran takaisinkytkentä. Ohjauksen helppouden kannalta katsottuna resonanssisilta on mielestäni houkuttelevin. Siinä hitsausvirtalähteen putoamisominaisuus varmistetaan invertterin ensiöpiirin resonanssipiirin parametrisilla ominaisuuksilla.

Tässä artikkelissa esitellyn invertterin ominaisuus ei ole vain täyden resonanssisillan käyttö, vaan myös sen ohjaus PIC16F628-20I/P-mikrokontrollerilla.

Huomaa heti, että invertterin suurin hitsausvirta riippuu asetuksesta. Sen arvon määrää kokonaan resonanssikuristimen magneettipiirin ei-magneettisen raon leveys. Invertterissä käytettävien tehoelementtien hitsausvirta voi niiden lämpöolosuhteiden mukaan olla 200 A.

Invertterin kytkentäkaavio on jaettu kahteen osaan. Päällä Kuva 1 tehoosa näytetään ja Kuva 2— kaavio virransyötöstä ohjausyksikön kanssa. Klassinen siltahitsausinvertteri koostuu verkkojännitteen tasasuuntaajasta, jossa on suodatinkondensaattorit. 300 V:n tasajännite muunnetaan 4 kytkimellä korkeataajuiseksi vaihtojännitteeksi, jota alennetaan ja sitten tasataan hitsausmuuntajan avulla.

Teho osa

Resonanssimuuntimissa resonanssikela L1 ja resonanssikondensaattori C1-C10 on kytketty sarjaan hitsausmuuntajan T1 ensiökäämin kanssa (ks. Kuva 1 jossa tehopiirit on korostettu lihavoiduilla viivoilla). Sarjapiirin induktanssi koostuu resonanssikuristimen L1 induktanssista ja muuntajan T1 ensiökäämin induktanssista. Toisiokäämi T1 on kuormitettu hitsauskaarella. Jos kapasitanssi C1-C10 ja induktanssi L1 ovat vakioarvoja, niin ensiökäämin T1 induktanssi riippuu toisiokäämin kuormitusresistanssista, ts. hitsausvirrasta. Ensiökäämin T1 maksimiinduktanssi vastaa vaihtosuuntaajan "tyhjätilaa" ja pienin induktanssi vastaa oikosulkutilaa. Kuormitusvastus määrää myös piirin laatutekijän. Näin ollen piirin resonanssitaajuus on minimaalinen "kuormittamattomassa" tilassa (ensiokäämin T1 maksimiinduktanssilla) ja maksimi oikosulkutilassa (ensiokäämin T1 minimaalisella induktanssilla). Kun invertterin kuorma on hitsauskaari, piirin resonanssitaajuus riippuu kaaressa olevasta virrasta.

Kaikesta edellä mainitusta on selvää, että invertterin taajuuden, kun se toimii maksimiteholla kaaressa, tulee olla pienempi kuin invertterin resonanssipiirin luonnollinen taajuus oikosulkutilassa ja korkeampi kuin se kaaressa. "tyhjäkäynti" -tila. Resonanssi on optimaalinen tapahtua piirin ominaistaajuudella, jolla kaaressa kehittyy maksimiteho (f MAX. POWER). Tämä on tärkein kriteeri taajuusmuuttajan oikean konfiguroinnin kannalta. Jos tässä tapauksessa invertterin taajuutta nostetaan suhteessa f MAX. POWER , kaarivirta pienenee johtuen resonanssikelan L1 induktiivisen reaktanssin kasvusta. Näin hitsauskaaren virran taajuussäätö suoritetaan.

Oikosulusta ja taajuusmuuttajan virheellisistä asetuksista johtuva resonanssi invertteripiirissä on mahdollista taajuudella, joka on suurempi kuin f MAX. POWER .

Huomaa myös, että resonanssia ei voida hyväksyä invertterin transistorikytkimien oikosulkutilassa ensiöpiirin ylivirran esiintymisen vuoksi. Koska oikosulkutila on hitsauskoneen normaali tila, on välttämätöntä estää invertteriä toimimasta yli f MAX -taajuuksilla. POWER jos hitsauspiirissä tapahtuu oikosulku.

Tätä varten tämän invertterin mikro-ohjain tarkkailee jatkuvasti hitsauslankojen oikosulkua käyttämällä erityistä ilmaisinta. Oikosulun sattuessa mikro-ohjain laskee automaattisesti invertterin taajuuden aiemmin asetettuun arvoon f MAX. POWER - tällä taajuudella resonanssi oikosulkussa on mahdotonta, mikä estää liiallisen virran kulkemisen ensiöpiirissä ja vastaavasti kytkimien läpi.

Voimaosastolla (Kuva 1) R13 - käynnistysvastus. Se rajoittaa oksidikondensaattorien C16, C17 latausvirtaa, kun laite käynnistetään. Diodisilta VD14-VD21 on suunniteltu tasasuuntaamaan verkkojännite 220 V / 50 Hz, joka tasoitetaan kondensaattoreilla C15-C17 ja syötetään piirin lähtösillalle, joka koostuu 4 kytkimestä IGBT-transistoreissa VT1-VT4.

Vaimentimet VD3, VD9 ja VD22 suojaavat näppäimiä jännitepiikkeiltä. Vastukset R5, R6 purkavat resonanssikondensaattorin, kun invertteri on kytketty pois päältä. Zener-diodit VD1, VD2, VD4, VD5 eivät salli kytkinten porttien jännitteen ylittää 18 V. Vastukset R1, R3, R7 ja R9 rajoittavat ajurien lähtövirtaa portin lataus- ja purkaushetkellä kytkinten kapasitanssit. Vastukset R2, R4, R8, R10 varmistavat näppäinten luotettavan sulkeutumisen hetkinä, jolloin ajureilla ei ole virtaa.

Hitsausmuuntaja T1, jonka muunnossuhde on 6, vähentää jännitettä ja tarjoaa lähdön galvaanisen eristyksen suhteessa vaihtosuuntaajan verkko-osaan. Hitsausmuuntajan toisiokäämin vaihtojännite tasasuuntautuu diodeilla VD6, VD7 ja syötetään hitsauslankojen kautta elektrodille ja hitsattaville pinnoille. Ketjut R11C13 ja R12C14 absorboivat lähtötasasuuntaajan käänteisjännitepäästöjen energiaa. Vakaaseen valokaaren palamiseen pienillä virroilla sekä sen syttymisen helpottamiseksi toimitetaan jännitteen kaksinkertaija, joka on asennettu elementteihin C11, C12, VD10-VD13, C19, C20 ja L2. Vastus R14 toimii tuplaajan kuormana. VD8-vaimennin suojaa lähtötasasuuntaajan diodeja käänteisiltä jännitepiikeiltä.

virtalähde

Rakennettu käyttämällä flyback-muunninpiiriä, joka perustuu erikoistuneeseen DA6 TNY264 -mikropiiriin vakiopiirin mukaisesti (Kuva 2). Se antaa virtaa ohjaimille, releille ja mikro-ohjaimen ohjausyksikölle. Ylempien kytkinajureiden virransyöttö on galvaanisesti eristetty 24 V releen virransyöttökanavasta ja alempien ajureiden virransyöttökanavasta. Mikro-ohjaimen DD1 (5 V) syöttämiseen käytetään parametrista stabilisaattoria DA7. Ajurit DA1-DA4 tyyppi HCPL3120 on suunniteltu ohjaamaan VT1-VT4-kytkimiä ja tarjoamaan jyrkät ohjauspulssien reunat näiden transistorien porteissa.

Oikosulkuilmaisin on asennettu elementteihin R25, R27, R28, DA8, VD32, VD33, C38. Kun hitsauslankojen jännite on alle 9 V (oikosulku), DD1-ohjaimen RB4-tulossa näkyy korkea looginen taso ja kun jännite on yli 9 V (ei oikosulkua), matala looginen taso RB4-tulossa.

Position DD1 käyttää laajalti käytettyä mikro-ohjainta (MCU) PIC16F628-20I/P DIP-paketissa.

Invertterin toiminta

Heti kun virransyöttö käynnistyy, mikrokontrolleriohjelma alkaa toimia. Noin 5 sekunnin viiveen jälkeen kuuluu summeri ja invertteri alkaa toimia. Heti kun jännite hitsausjohtimissa ylittää 9 V, MK avaa avaimen VT5, joka kytkee releen K1 päälle, ja latausvastus R13 ohittaa releen koskettimet. Myös summeri sammuu. Tästä hetkestä lähtien invertteri on käyttövalmis. Taajuusmuuttajan toimintataajuus määräytyy potentiometrin R18 asennon mukaan. Lisäksi minimitaajuus (alias f MAX. POWER) vastaa suurinta hitsausvirtaa ja maksimitaajuus vastaa minimivirtaa. Taajuus muuttuu portaittain (diskreetti). Käytössä on vain 17 asentoa. Kun potentiometriä R18 pyöritetään, taajuuden muutokseen liittyy lyhyt äänimerkki summerista. Siten summerin äänellä voit muuttaa hitsausvirran taajuutta vaaditulle määrälle asentoa.

Jos hitsausjohtimissa on oikosulku, invertteri alkaa automaattisesti toimia taajuudella f MAX. POWER ,- Invertterin toimintaan oikosulkutilassa kuuluu summeri. Jos oikosulku kestää yli 1 s, invertterin toiminta estetään ja jatkuu 3 sekunnin kuluttua. Näin toteutetaan.

Oikosulun puuttuessa tuloon RB4 sovelletaan alhaista logiikkaa, ja invertterin taajuus määräytyy potentiometrin R18 asennon mukaan.

Lähtökytkimien suojaamiseksi ylikuumenemiselta antureina käytetään kahta termostaattia TS1 ja TS2. Jos ainakin yksi termostaateista on kytketty pois päältä, invertterin toiminta estyy. Summeri antaa ajoittaisen, nopean piippauksen, kunnes jäähdytin, johon lauennut termostaatti on asennettu, jäähtyy.

Rakenne ja yksityiskohdat Resonanssikuristin L1 on kierretty ETD59-magneettisydämeen, materiaali nro 87 EPCOS:lta ja sisältää 12 kierrosta kuparilankaa, jonka halkaisija on 2 mm, lakkaeristeessä. Lanka kääritään pakollisella raolla kierrosten välillä. Välyksen saamiseksi voit käyttää paksua lankaa. Käämityksen kiinnittämiseksi sinun on päällystettävä kierrokset epoksiliimalla. Magneettipiirin puolikkaat liitetään 1...2 mm ei-magneettisella raolla. Tarkempi ei-magneettisen raon arvo valitaan asetettaessa resonanssitaajuutta. Invertterin käytön aikana resonanssikuristimen magneettipiiri voi kuumentua erittäin kuumaksi. Tämä johtuu ferriitin kyllästymisestä resonanssikäytössä. Magneettisydämen raon luotettavan kiinnityksen varmistamiseksi sen puolikkaat on kiristettävä metallitapeilla. Tässä tapauksessa on varmistettava vähintään 5 mm:n etäisyys raosta nastoihin. Muuten nastat voivat sulaa raon lähellä. Samasta syystä ei ole hyväksyttävää kiristää kaasua kiinteällä metallikotelolla.

Muuntaja T1 on kääritty E65-magneettisydämelle, materiaali nro 87 EPCOS:lta. Ensin ensiökäämi kääritään yhteen riviin - 18 kierrosta kuparilankaa, jonka halkaisija on 2 mm, lakkaeristykseen. Käämit II ja III on käämitty ensiökäämin päälle. Jokainen niistä vie puolet kehyksestä. Käämit II ja III sisältävät kumpikin 3 kierrosta neljää kuparilankaa, joiden halkaisija on 2 mm. Muuntajan magneettisydämen puolikkaat liitetään ilman rakoja ja kiinnitetään turvallisesti.

Rikastin L2 sisältää 20 kierrosta asennuslankaa, jonka poikkileikkaus on 1,5 mm 2, kierrettynä K28x16x9 ferriittirenkaaseen.

Muuntaja T2 on kääritty ferriitille Ш5х5, jonka läpäisevyys on 2000 NM. Magneettipiirin puolikkaat liitetään 0,1...0,2 mm:n raolla. Käämi I sisältää 180 kierrosta PEV-1 lankaa, jonka halkaisija on 0,2 mm. Käämi II on kääritty yhteen riviin ja sisältää 47 kierrosta samaa lankaa. Käämit III, IV ja V sisältävät kumpikin 33 kierrosta PEV-1 lankaa, jonka halkaisija on 0,25 mm. Käämien väliin on asetettava 2 eristekerrosta (esimerkiksi maalarinteippi). Käämiliitäntöjen vaiheistus on merkitty Kuva 2.

On sallittua käyttää vain korkealaatuisia kalvokondensaattoreita C1-C10 vähintään 1000 V:n jännitteellä. On suositeltavaa käyttää K78-2-tyyppisiä kondensaattoreita. Estokondensaattorin C15 tulee olla samaa tyyppiä.

Virtalähde ei vaadi konfigurointia ja jos osat ovat hyvässä kunnossa, se alkaa toimia välittömästi. Tarkasta vain jännitearvot 16…17 V:n ajureiden virransyöttöä varten. Virtalähdettä tarkasteltaessa voit kytkeä 220 V verkkojännitteen sen tuloliittimiin GND ja +300 V. Virtalähteen tulee olla päällä. samalla tavalla asetettaessa resonanssitaajuutta.

Invertterin käytön aikana kaikki sen tehoelementit kuumenevat. Laitteen jatkuvan toiminnan aika ja sen kestävyys riippuvat siitä, kuinka hyvin nämä elementit puhalletaan. Tulotasasuuntaajalle VD14-VD21, transistoreille VT1-VT4 ja ulostulotasasuuntaajalle VD6, VD7 on asennettava laajapintaiset patterit. Pakotettua ilmajäähdytystä tarvitaan myös resonanssikuristimelle L1, hitsausmuuntajalle T1 ja kaksoisdiodeille VD10-VD13. Turvatermostaatit TS1 ja TS2 tyyppi KSD250V on asennettu ylempien kytkinten ja lähtödiodien lämpöpatteriin. Kaikki muut invertterin elementit eivät vaadi ilmavirtaa ja lämpöpattereita.

Resonanssitaajuuden asettaminen

Invertterin konfigurointiin tarvitaan LATR ja kuormareostaatti, jonka resistanssi on 0,15 ohmia. Reostaatin tulee kestää lyhytaikaista 200 A:n virtaa. Resonanssikuristimen magneettipiirin rako on asetettu noin 1 mm:iin. DA8 optoerottimen nastojen 3 ja 4 väliin on asennettu hyppyjohdin. Asenna "ommeltu" mikro-ohjain ohjausyksikköön.

Asettaessa virtalähde tulee syöttää erikseen. Tätä varten kytkemättä laitetta verkkoon, sinun on kytkettävä 220 V verkkojännite virtalähteen GND- ja +300 V johtimiin.

Voimaosasto on edelleen jännitteetön. Virran kytkemisen jälkeen summerin pitäisi kuulua 5 sekunnin kuluttua, sitten äänen pitäisi lakata ja rele kytkeytyä päälle. Paina molempia painikkeita SB1 ja SB2 samanaikaisesti. Pidä painikkeita painettuna, kunnes äänimerkki kuuluu. Vapautetaan painikkeet. Jatkuva ääni lakkaa ja summeri piippaa katkonaisesti noin 2 sekunnin ajan. Tämä vastaa resonanssitaajuuden viritystilaa.

Jos kaikki on niin, seuraamme oskilloskoopin avulla bipolaaristen pulssien läsnäoloa transistorien VT2 ja VT4 porttien välillä taajuudella 30 kHz, amplitudilla vähintään 15 V ja "kuollut aika" -askel 2 μs. Saman signaalin tulee olla porttien VT1 ja VT3 välillä. Jos kaikki on niin, syötämme tehoosaan LATR:n kautta ja asetamme jännitteen 20...30 V.

Voit liittää 12 V:n hehkulampun hitsausjohtoihin. Asetamme LATR:n jännitteeksi 30…40 V ja aloitamme asennuksen. Käytä SB1- ja SB2-painikkeita invertterin taajuuden pienentämiseen tai suurentamiseen. Taajuusmuutosrajat 30…42 kHz. Säätämällä taajuutta painikkeilla saavutamme reostaatin maksimijännitteen. Jos jännite jatkaa nousuaan, kun taajuus laskee 30 kHz:iin, on tarpeen lisätä rakoa resonanssikuristimen magneettipiirissä ja toistaa säätö uudelleen. Jos taajuuden noustessa 42 kHz:iin reostaatin jännite jatkaa nousuaan, on tarpeen pienentää resonanssikuristimen magneettipiirin aukkoa ja toistaa säätö uudelleen.

On välttämätöntä saavuttaa resonanssi, ts. konfiguroi piiri siten, että invertterin taajuuden nousu tai lasku johtaisi reostaatin jännitteen laskuun. Kaaviossa esitetyillä elementeillä on edullista saada aikaan sellainen rako resonanssikuristimessa, että resonanssi 0,15 ohmin kuormalla tapahtuu taajuudella 33...37 kHz. Resonanssi korkeammalla taajuudella kasvattaa maksimihitsausvirtaa, mutta kytkimet ja lähtödiodit toimivat äärirajoillaan.

Kun resonanssitaajuus on asetettu, paina molempia painikkeita samanaikaisesti. Pitkän äänisignaalin jälkeen resonanssitaajuuden arvo kirjoitetaan mikro-ohjaimen haihtumattomaan muistiin. Pyörimällä potentiometriä R18 tarkistamme taajuudensäädön toiminnan. Minimitaajuuden on oltava yhtä suuri kuin resonanssitaajuus. Potentiometriä pyöritettäessä tulee taajuuden muutokseen liittyä lyhyt äänimerkki (yhteensä 17 askelta).

Jos kaikki tapahtuu tällä tavalla, kokoamme koko invertteripiirin. Irrota hyppyjohdin DA8 optoerottimen nastojen 3 ja 4 väliltä. Kytkemme invertterin verkkoon. 5 sekunnin kuluttua kuuluu summeri, sitten rele kytkeytyy päälle ja ääni lakkaa. Potentiometrillä R18 asetetaan minimitaajuus (alias f MAX. POWER), joka vastaa maksimivirtaa. Lataamme invertterin lyhyesti reostaatilla, jonka resistanssi on 0,15 ohmia ja mittaamme kuorman jännitteen. Jos tämä jännite ylittää 23 V, asennuksen voidaan katsoa olevan valmis. Jos se on pienempi, sinun tulee lisätä rakoa resonanssikuristimen magneettipiirissä ja toistaa säätö alusta.

Asennukset kuorien pituussaumojen automaattiseen hitsaukseen - varastossa!
Korkea suorituskyky, mukavuus, helppokäyttöisyys ja käyttövarmuus.

Hitsaussuojat ja suojaverhot - varastossa!
Säteilysuoja hitsauksen ja leikkauksen aikana. Suuri valinta.
Toimitus koko Venäjälle!

Useimmiten hitsausinverttereitä rakennettaessa käytetään kolmea päätyyppiä suurtaajuusmuuntimia: puolisilta, epäsymmetrinen silta (tai "viistosilta") ja täysi silta. Puolisillan ja täyden sillan varjolla on resonanssimuuntimia. Lähtöparametrien ohjausjärjestelmästä riippuen muuntimia on saatavana PWM:llä (pulssinleveys), PFM:llä (taajuussäätö), vaiheohjauksella ja näiden kolmen yhdistelmällä. Kaikilla tämän tyyppisillä muuntimilla on etunsa ja haittansa. Aloitetaan puolisillalla PWM:llä. Tällaisen muuntimen lohkokaavio on esitetty kuvassa 3.

Tämä on kaksitahtiperheen yksinkertaisin muunnin, mutta ei vähemmän luotettava. Tämän piirin haittana on, että tehomuuntajan ensiökäämin "heilahdus" on yhtä suuri kuin puolet syöttöjännitteestä. Mutta toisaalta, tämä tosiasia on plus, voit käyttää pienempää ydintä ilman pelkoa siirtymisestä kyllästystilaan.

Pienitehoisille inverttereille (2-ZkW) tällainen muunnin on erittäin lupaava. Mutta PWM-ohjaus vaatii erityistä huolellisuutta virtapiirejä asennettaessa, ajurit on asennettava tehotransistorien ohjaamiseksi. Tällaisen puolisillan transistorit toimivat kovassa kytkentätilassa, joten ohjaussignaaleille asetetaan lisääntyneet vaatimukset.

Kahden vastavaihepulssin välillä on oltava "kuollut aika", tauon puuttuminen tai sen riittämätön kesto johtaa aina läpivirtauksen esiintymiseen tehotransistorien läpi.

Seuraukset ovat helposti ennustettavissa - transistorien vika. Erittäin lupaava puolisiltamuuntimen tyyppi on resonanssipuolisilta. Tällaisen puolisillan lohkokaavio on esitetty kuvassa 4.

Tehopiirien läpi kulkeva virta on sinimuotoista, mikä poistaa kuormituksen suodatinkondensaattoreista.

Tällä mallilla virtakytkimet eivät vaadi ohjaimia! Tehotransistorien kytkemiseen riittää tavallinen pulssimuuntaja. Ohjauspulssien laatu ei ole yhtä merkittävä kuin PWM-piirissä, vaikka siinä pitäisi olla tauko ("kuollut aika").

Toinen plus on, että tämä piiri antaa sinun tehdä ilman virtasuojausta ja virta-jännite-ominaisuuden muoto (voltti-ampeeriominaisuus) on välittömästi putoava muoto eikä vaadi parametrista muotoilua.

Lähtövirtaa rajoittaa vain muuntajan magnetointiinduktanssi ja se voi saavuttaa merkittäviä arvoja oikosulun aikana, tämä on otettava huomioon lähtödiodeja valittaessa, mutta tämä ominaisuus vaikuttaa positiivisesti sytytykseen ja palamiseen; kaari!

Yleensä lähtöparametreja säädetään muuttamalla taajuutta, mutta vaiheohjauksen käyttö antaa paljon enemmän etuja ja on lupaavin hitsausinvertterille, koska sen avulla voit ohittaa sellaisen epämiellyttävän ilmiön kuin resonanssin yhteensopivuus oikosulun kanssa. -piiritila, ja lähtöparametrien säätöalue on paljon laajempi. Vaihesäädöllä voit muuttaa lähtövirtaa käytännössä 0:sta Imax:iin.

Seuraava kaavio on epäsymmetrinen silta tai "viistosilta". Tällaisen muuntimen lohkokaavio on esitetty kuvassa 5.

Epäsymmetrinen silta on yksitahti, eteenpäin suuntautuva virtausmuunnin.

Tämän kokoonpanon muunnin on erittäin suosittu sekä hitsausinvertterien valmistajien että radioamatöörien keskuudessa. Ensimmäiset hitsausinvertterit rakennettiin täsmälleen "viistosillaksi". Yksinkertaisuus ja luotettavuus, runsaasti mahdollisuuksia lähtövirran säätöön, melunsieto - kaikki tämä houkuttelee edelleen hitsausinvertterien kehittäjiä.

Ja vaikka tällaisen muuntimen haitat ovat melko merkittäviä, nämä ovat suuret virrat transistorien kautta, korkeat vaatimukset ohjauspulssien muodolle, mikä tarkoittaa tehokkaiden ohjaimien käyttöä virtakytkimien ohjaamiseen, korkeat vaatimukset virtapiirien asennukselle, suuret pulssivirrat asettavat korkeat vaatimukset tulosuodatinkondensaattoreille, elektrolyyttikondensaattorit eivät todellakaan pidä suurista pulssivirroista. Jotta transistorit pysyisivät ODZ-alueella (sallittu arvoalue), tarvitaan RCD-ketjuja (snubbers).

Mutta kaikista näistä puutteista ja alhaisesta tehokkuudesta huolimatta "viistosiltaa" käytetään edelleen hitsausinverttereissä tähän päivään asti. Transistorit T1 ja T2 toimivat vaiheittain, avautuvat ja sulkeutuvat yhdessä. Energiaa ei varastoidu muuntajaan, vaan induktorin lähtökelaan. Käyttösuhde ei ylitä 50%, minkä vuoksi saman tehon saamiseksi siltamuuntimella tarvitaan kaksinkertainen virta transistorien läpi. Tällaisen muuntimen toimintaa tarkastellaan tarkemmin todellisen hitsausinvertterin esimerkin avulla.

Seuraava muuntimen tyyppi on täysi silta PWM:llä. Klassinen push-pull-muunnin! Koko sillan lohkokaavio on esitetty kuvassa 6.

Siltapiiri mahdollistaa tehon saamisen 2 kertaa enemmän kuin puolisilta ja 2 kertaa enemmän kuin "viistosilta" samoilla virtojen ja kytkentähäviöiden arvoilla. Tämä selittyy sillä, että tehomuuntajan ensiökäämin jännitteen "heilahdus" on yhtä suuri kuin syöttöjännite.

Vastaavasti saman tehon saamiseksi esimerkiksi puolisillalla (jossa käyttöjännite on 0,5U syöttö), transistorien läpi kulkeva virta on 2 kertaa pienempi! Täyssiltatransistorit toimivat diagonaalisesti, kun T1 - T3 ovat auki, T2 - T4 ovat kiinni ja päinvastoin. Virtamuuntaja valvoo päälle kytketyn diagonaalin läpi kulkevan virran amplitudiarvoa. Tällaisen muuntimen lähtövirtaa voidaan säätää kahdella tavalla:

1) muuttaa ohjauspulssin kestoa jättäen katkaisujännitteen ennalleen;

2) muuttaa virtamuuntajasta tulevan katkaisujännitteen tasoa, jolloin ohjauspulssien kesto ei muutu.

Molempien menetelmien avulla voit muuttaa lähtövirtaa melko laajalla alueella. PWM:llä varustetun täyden sillan haitat ja vaatimukset ovat täsmälleen samat kuin PWM:llä varustetun puolisillan. (Katso edellä). Ja lopuksi, harkitsemme hitsausinvertterin lupaavinta RF-muunninpiiriä - resonanssisiltaa. Lohkokaavio on esitetty kuvassa 7.

Kuten ensi silmäyksellä saattaa tuntua, resonanssisiltapiiri ei eroa kovinkaan paljon PWM-sillasta, ja tämä on totta. Käytännössä vain LC-resonanssipiiri on lisätty, kytkettynä sarjaan tehomuuntajan kanssa. Tämän ketjun käyttöönotto muuttaa kuitenkin täysin tehonsiirtoprosesseja. Häviöt vähenevät, tehokkuus kasvaa, sähkömagneettisten häiriöiden taso pienenee suuruusluokkaa ja syöttöelektrolyyttien kuormitus pienenee. Kuten näet, virtasuojaus voidaan poistaa kokonaan vain, jos käytetään MOSFET-transistoreja, joiden hilakapasitanssi on suurempi kuin 5000pF. IGBT-transistoreille yksi pulssimuuntaja riittää.

Resonanssimuuntimen lähtövirtaa voidaan ohjata kahdella tavalla: taajuudella ja vaiheella. Molemmat mainittiin aiemmin, resonoivan puolisillan kuvauksessa. Ja viimeinen RF-muunnintyyppi on täysi silta, jossa on vuotokuristin. Sen piiri ei käytännössä eroa resonanssisillan (puolisillan) piiristä, aivan kuten LC-piiri on kytketty sarjaan muuntajan kanssa, vain se ei ole resonanssi. C = 22 µFx63V toimii tasapainotuskondensaattorina ja induktorin L toimii reaktanssina, jonka arvo riippuu lineaarisesti taajuudesta. Tällaisen muuntimen ohjaus on taajuus. Taajuuden kasvaessa resistanssi L kasvaa. Tehomuuntajan läpi kulkeva virta pienenee. Yksinkertainen ja luotettava. Useimmat teollisuusinvertterit on rakennettu tälle lähtövirran säätö- ja rajoittamisperiaatteelle.

Kokosin äskettäin hitsausinvertterin Barmaleysta, maksimivirralle 160 ampeeria, yksilevyisen version. Tämä järjestelmä on nimetty sen kirjoittajan - Barmaley - mukaan. Tässä on sähkökaavio ja PCB-tiedosto.

Invertteripiiri hitsaukseen

Invertterin toiminta: teho yksivaiheisesta 220 voltin verkosta tasasuunnetaan, tasoitetaan kondensaattoreilla ja syötetään transistorikytkimille, jotka muuttavat tasajännitteen suurtaajuiseksi vaihtojännitteeksi, joka syötetään ferriittimuuntajaan. Korkean taajuuden ansiosta tehotrancen mitat ovat pienentyneet ja sen seurauksena käytämme ferriittiä raudan sijaan. Seuraavaksi on alennettu muuntaja, jota seuraa tasasuuntaaja ja kuristin.

Oskilogrammit kenttätransistorien ohjaamiseen. Mittasin sen ks213b zener-diodilla ilman virtakytkimiä, täyttökerrointa 43 ja taajuutta 33.

Sen versiossa virtanäppäimet IRG4PC50U korvattu nykyaikaisemmilla IRGP4063DPBF. Vaihdoin ks213b zener-diodin kahdella 15 voltin, 1,3 watin zener-diodilla, jotka oli kytketty peräkkäin, koska edellinen ks213b-laite kuumeni hieman. Vaihtamisen jälkeen ongelma hävisi heti. Kaikki muu pysyy kuten kaaviossa.

Tämä on alemman kytkimen kollektori-emitterin oskilogrammi (kaavion mukaan). Kun virtaa syötetään 310 voltilla 150 watin lampun kautta. Oskilloskooppi maksaa 5 voltin jaot ja 5 µs jaot. jakajan kautta kerrottuna 10:llä.

Tehomuuntaja on käämitty ytimeen B66371-G-X187, N87, E70/33/32 EPCOS Käämitiedot: ensin ensiökerros, toisio ja jälleen ensiökerroksen jäänteet. Ensiö- ja toisiojohdon halkaisija on 0,6 mm. Ensisijainen - 10 johtoa 0,6 kierretty yhteen 18 kierrosta (yhteensä). Ensimmäiseen riviin mahtuu vain 9 kierrosta. Seuraavaksi laita primaarijäännökset sivuun, kierrä 6 kierrosta 0,6 lankaa taitettuna 50 osaan ja myös kierrettynä. Ja sitten taas ensisijaisen jäännökset, eli 9 kierrosta. Älä unohda kerrosten välistä eristystä (käytin useita kerroksia käteispaperia, 5 tai 6, emme tee sitä enää, muuten käämitys ei sovi ikkunaan). Jokainen kerros kyllästettiin epoksilla.

Sitten kokoamme kaiken, E70-ferriitin puoliskojen väliin tarvitaan 0,1 mm rako ja laitamme tiivisteen tavallisesta kassakuitista ulkoytimiin. Vedämme kaiken yhteen ja liimaamme yhteen.

Maalasin sen mattamustalla maalilla ja sitten lakkasin. Kyllä, melkein unohdin, kun kierrämme jokaista käämitystä, käärimme sen maalarinteipillä - eristämme sen niin sanotusti. Älä unohda merkitä käämien alkua ja loppua; tästä on hyötyä jatkovaiheessa ja kokoonpanossa. Jos muuntajan vaiheistus on väärä, laite kypsentää puoliteholla.

Kun invertteri on kytketty verkkoon, lähtökondensaattorien lataus alkaa. Alkulatausvirta on erittäin korkea, verrattavissa oikosulkuun ja voi johtaa diodisillan palamiseen. Puhumattakaan siitä, että ilmastointilaitteille tämä on myös täynnä epäonnistumisia. Tällaisen jyrkän virran hyppyn välttämiseksi päällekytkentähetkellä on asennettu kondensaattorin latausrajoittimet. Barmaleyn piirissä nämä ovat kaksi 30 ohmin vastusta, joiden kunkin teho on 5 wattia, yhteensä 15 ohmia x 10 wattia. Vastus rajoittaa kondensaattoreiden latausvirtaa ja niiden latauksen jälkeen voit syöttää virtaa suoraan ohittaen nämä vastukset, mitä rele tekee.

Barmaley-kaavion mukaisessa hitsauskoneessa käytetään relettä WJ115-1A-12VDC-S. Relekelan virtalähde - 12 V DC, kytkentäkuorma 20 A, 220 V AC. Kotitekoisissa tuotteissa 12 voltin, 30 ampeerin autoreleiden käyttö on hyvin yleistä. Niitä ei kuitenkaan ole suunniteltu enintään 20 ampeerin verkkojännitteen kytkemiseen, mutta ne ovat kuitenkin halpoja, saatavilla ja selviävät täysin tehtävästään.

On parempi käyttää tavallista lankakääreistä virtaa rajoittavaa vastusta, joka kestää ylikuormituksen ja on halvempaa kuin tuodut. Esimerkiksi C5-37 V 10 (20 ohmia, 10 wattia, johto). Vaihtojännitepiiriin voidaan vastusten sijaan laittaa sarjaan virtaa rajoittavia kondensaattoreita. Esimerkiksi K73-17, 400 volttia, kokonaiskapasiteetti 5-10 µF. Kondensaattorit ovat 3 uF, lataa 2000 uF kapasitanssi noin 5 sekunnissa. Kondensaattorin latausvirran laskenta on seuraava: 1 µF rajoittaa virran 70 milliampeeriin. Osoittautuu, että 3 uF tasolla 70x3 = 210 milliampeeria.

Lopulta laitoin kaiken yhteen ja käynnistin sen. Virtarajaksi asetettiin 165 ampeeria, laitetaan nyt hitsausinvertteri hyvään koteloon. Kotitekoisen invertterin hinta on noin 2500 ruplaa - tilasin osat Internetistä.

Sain langan kelausliikkeestä. Voit myös poistaa johdon televisioista kineskoopin demagnetointipiiristä (tämä on melkein valmis toissijainen tuote). Kaasuvipu tehtiin E65, kuparinauha 5 mm leveä ja 2 mm paksu - 18 kierrosta. Induktanssi säädettiin 84 μH:ksi lisäämällä puolikkaiden välistä rakoa 4 mm. On mahdollista olla kelaamatta sitä nauhalla, vaan myös 0,6 mm langalla, mutta sen laskeminen on vaikeampaa. Muuntajan ensiö voidaan käämittää 1,2 mm langalla, 5 kpl 18 kierrosta, mutta voit myös laskea 0,4 mm johtojen avulla tarvittavan poikkileikkauksen johtojen määrän, eli esim. , 15 kpl 0,4 mm 18 kierrosta.

Piirin asentamisen ja asennuksen jälkeen laitoin kaiken yhteen. Barmaley läpäisi testit onnistuneesti: hän veti kolmesta ja neljästä elektrodista rauhallisesti. Nykyinen raja asetettiin 165 ampeeriin. Laite koottu ja testattu: Arcee .

Keskustele artikkelista WELDING INVERTER BARMALY

Muuntaja on välttämätön elementti kaikissa hitsauslähteissä. Se alentaa verkkojännitteen kaarijännitetasolle ja tarjoaa myös verkon ja hitsauspiirin galvaanisen eristyksen. Tiedetään, että muuntajan mitat määräytyvät sen toimintataajuuden sekä magneettisen ydinmateriaalin laadun perusteella.

Huomautus.

Taajuuden pienentyessä muuntajan mitat kasvavat ja taajuuden kasvaessa ne pienenevät.

Klassisten lähteiden muuntajat toimivat suhteellisen alhaisella verkkotaajuudella. Siksi näiden lähteiden paino ja mitat määräytyivät pääasiassa hitsausmuuntajan massan ja tilavuuden mukaan.

Viime aikoina on kehitetty erilaisia ​​korkealaatuisia magneettimateriaaleja, joiden avulla on mahdollista parantaa jonkin verran muuntajien ja hitsauslähteiden paino- ja kokoparametreja. Kuitenkin näiden parametrien merkittävä parannus voidaan saavuttaa vain lisäämällä muuntajien toimintataajuutta. Koska verkkojännitteen taajuus on vakio eikä sitä voi muuttaa, muuntajan toimintataajuutta voidaan nostaa käyttämällä erityistä elektronista muuntajaa.

Invertterihitsauslähteen lohkokaavio

Invertterihitsauslähteen (IWS) yksinkertaistettu lohkokaavio on esitetty kohdassa riisi. 1. Katsotaanpa kaaviota. Verkkojännite tasasuunnataan ja tasoitetaan ja syötetään sitten elektroniikkamuuntimeen. Se muuntaa tasajännitteen suurtaajuiseksi vaihtojännitteeksi. Korkeataajuinen vaihtojännite muunnetaan pienikokoisella suurtaajuusmuuntajalla, sitten tasasuuntaus ja syötetään hitsauspiiriin.

Muuntajien tyypit

Elektronisen muuntimen toiminta liittyy läheisesti muuntajan magnetoinnin kääntösykleihin. Koska muuntajan sydämen ferromagneettinen materiaali on epälineaarista ja kylläistä, induktio muuntajan sydämessä voi kasvaa vain tiettyyn maksimiarvoon Vm.

Kun tämä arvo on saavutettu, ydin on demagnetisoitava nollaan tai uudelleenmagnetoitava arvoa Bm vastakkaiseen suuntaan. Energiaa voidaan siirtää muuntajan kautta:

• magnetointisyklissä;
• magnetoinnin käänteissyklissä;
• molemmissa sykleissä.

Määritelmä.

Kutsutaan muuntajia, jotka tarjoavat energian siirron yhdessä muuntajan magnetoinnin käänteissyklissä yksisyklinen.

Vastaavasti kutsutaan muuntajia, jotka tarjoavat energiansiirron muuntajan molemmissa magnetoinnin käänteisjaksoissa kaksitahti.

Yksipäinen eteenpäinmuunnin

Yksipäisten muuntimien edut. Yksitahtimuuntimia käytetään yleisimmin halvoissa ja pienitehoisissa invertterihitsauslähteissä, jotka on suunniteltu toimimaan yksivaiheisesta verkosta. Äärimmäisen vaihtelevan kuorman olosuhteissa, kuten hitsauskaaressa, yksitahtimuuntimet ovat suotuisat verrattuna erilaisiin push-pull-muuntimiin:

• ne eivät vaadi tasapainotusta;
• he eivät ole alttiita sellaiselle taudille kuin virtausten kautta.

Siksi tämän muuntimen ohjaamiseen tarvitaan yksinkertaisempi ohjauspiiri verrattuna siihen, mitä vaadittaisiin push-pull-muuntimelta.

Yksitahtimuuntimien luokitus. Menetelmän mukaan, jolla energia siirretään kuormaan, yksitahtimuuntimet jaetaan kahteen ryhmään: eteenpäin ja taaksepäin ( riisi. 2). Forward-muuntimissa energia siirretään kuormaan suljetun tilan hetkellä ja paluumuuntimissa - avaintransistorin VT avoimen tilan hetkellä. Tässä tapauksessa flyback-muuntimessa energiaa varastoidaan muuntajan T induktanssiin kytkimen suljetussa tilassa ja kytkinvirta on kolmion muotoinen, jossa on nouseva reuna ja jyrkkä leikkaus.

Huomautus.

Valittaessa ISI-muuntimen tyyppiä eteenpäin ja paluuväliltä, ​​etusija annetaan yksipäiselle eteenpäin suuntautuvalle muuntimelle.

Todellakin, suuresta monimutkaisuudestaan ​​​​huolimatta eteenpäin suunnatulla muuntimella, toisin kuin flyback-muuntimella, on korkea tehotiheys. Tämä selittyy sillä, että paluumuuntimessa avaintransistorin läpi kulkee kolmiovirta, ja myötäsuuntaisessa muuntimessa suorakaiteen muotoinen virta. Näin ollen samalla maksimikytkinvirralla myötäsuuntaisen muuntimen keskimääräinen virran arvo on kaksi kertaa suurempi.

Tärkeimmät edut flyback-muunnin on:

• kuristimen puute tasasuuntaajassa;
• mahdollisuus useiden jännitteiden ryhmästabilointiin.

Nämä edut tarjoavat etua flyback-muuntimille erilaisissa pienitehoisissa sovelluksissa, kuten teholähteissä erilaisille kotitalouksien televisio- ja radiolaitteille; sekä huoltovirtalähteet itse hitsauslähteiden ohjauspiireille.

Yhden transistorin myötäsuuntaisen muuntimen (SFC) muuntaja, näkyy riisi. 2, b, on erityinen demagnetoiva käämi III. Tämä käämi demagnetisoi muuntajan T sydämen, joka on magnetoitu transistorin VT suljetussa tilassa.

Tällä hetkellä käämin III jännite syötetään diodille VD3 estävällä napaisuudesta. Tästä johtuen demagnetointikäämillä ei ole vaikutusta magnetointiprosessiin.

Transistorin VT sammuttamisen jälkeen:

• käämin III jännite muuttaa sen napaisuutta;
• diodi VD3 on auki;
• muuntajaan T kertynyt energia palaa ensiövirtalähteeseen Up.

Huomautus.

Käytännössä muuntajan käämien välisen riittämättömän kytkennän vuoksi osa magnetointienergiasta ei kuitenkaan palaudu ensiölähteeseen. Tämä energia hajoaa yleensä VT-transistori- ja vaimennuspiireissä (päällä riisi. 2 ei esitetty), mikä heikentää muuntimen yleistä tehokkuutta ja luotettavuutta.

Vino silta. Tätä haittaa ei ole kahden transistorin myötämuunnin (DFC), jota usein kutsutaan "viisto silta" (riisi. 3, a). Tässä muuntimessa (lisätransistorin ja -diodin käyttöönoton vuoksi) muuntajan ensiökäämiä käytetään demagnetoivana kääminä. Koska tämä käämi on täysin liitetty itseensä, magnetointienergian epätäydellisen palautuksen ongelmat poistuvat täysin.

Tarkastellaan yksityiskohtaisemmin muuntajan sydämen magnetoinnin käänteessä tapahtuvia prosesseja.

Yhteinen piirre kaikille yksipäisille muuntimille on, että niiden muuntajat toimivat olosuhteissa, joissa on yksisuuntainen magnetointi.

Magneettinen induktio B (muuntajassa, jossa on yksisuuntainen magnetointi) voi vaihdella vain maksimi-Bm:stä jäännösBr:iin, mikä kuvaa osittaista hystereesisilmukkaa.

Kun muuntimen transistorit VT1, VT2 ovat auki, virtalähteen Up energia siirtyy kuormaan muuntajan T kautta. Tässä tapauksessa muuntajan sydän magnetoidaan eteenpäin (kohta a-b). riisi. 3, b).

Kun transistorit VT1, VT2 on lukittu, kuorman virtaa ylläpitää induktoriin L varastoitu energia. Tällöin virta suljetaan diodin VD0 kautta. Tällä hetkellä käämin I EMF:n vaikutuksesta diodit VD1, VD2 avautuvat ja muuntajan sydämen demagnetointivirta kulkee niiden läpi vastakkaiseen suuntaan (kohta b-a riisi. 3, b).

Muutos induktiossa ∆B ytimessä tapahtuu käytännössä Bm:stä Br:iin ja on merkittävästi pienempi kuin push-pull-muuntimelle mahdollinen arvo ∆B = 2·Bm. Jonkin verran ∆B:n lisäystä voidaan saada lisäämällä ei-magneettinen rako ytimeen. Jos ytimessä on ei-magneettinen rako δ, jäännösinduktiosta tulee pienempi kuin Br. Jos sydämessä on ei-magneettinen rako, jäännösinduktion uusi arvo löytyy sellaisen suoran leikkauspisteestä, joka on vedetty origosta kulmassa Ѳ magnetoinnin kääntökäyrään nähden (piste B1 riisi. 3, b):

tgѲ= µ 0 · l c/δ,

missä µ 0 – magneettinen läpäisevyys;

l c – magneettisydämen keskimääräisen magneettikenttäviivan pituus, m;

δ – ei-magneettisen raon pituus, m.

Määritelmä.

Magneettinen läpäisevyys – tämä on tyhjiön induktion B suhde jännitteeseen H (pätee myös ei-magneettiseen ilmaväliin) ja on fysikaalinen vakio, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin µ 0 = 4π·10 -7 H/m.

Arvoa tgѲ voidaan pitää arvona ei-magneettinen aukkojohtavuus, pienennetty ytimen pituuteen. Siten ei-magneettisen raon lisääminen vastaa negatiivisen magneettikentän voimakkuuden lisäämistä:

Н1 = -В1/tgѲ.

Push-pull siltamuunnin

Push-pull-muuntimien edut. Push-pull-muuntimet sisältävät enemmän elementtejä ja vaativat monimutkaisempia ohjausalgoritmeja. Nämä muuntimet tarjoavat kuitenkin pienemmän tulovirran aaltoilun ja suuremman lähtötehon ja hyötysuhteen samasta erillisestä avainkomponenttitehosta.

Push-pull-siltamuuntimen kaavio. Päällä riisi. 4, a näyttää kaavion push-pull-siltamuuntimesta. Jos vertaamme tätä muuntajaa yksipäisiin, niin se on lähinnä kahden transistorin myötämuunninta ( riisi. 3) . Push-pull-muunnin muutetaan helposti siihen, jos poistat pari transistorit ja diodit, jotka sijaitsevat vinottain (VT1, VT4, VD2, VD3 tai VT2, VT3, VD1, VD4).

Siten push-pull-siltamuunnin on yhdistelmä kahdesta yksitahtimuuntimesta, jotka toimivat vuorotellen. Tällöin energiaa siirretään kuormaan muuntimen koko toiminta-ajan ajan ja induktio muuntajan sydämessä voi vaihdella -Bm:stä +Bm:iin.

Kuten DPP:ssä, diodit VD1-VD4 palauttavat muuntajan T vuotoinduktanssiin Ls kertyneen energian ensisijaiseen teholähteeseen Up. Tällaisina diodeina voidaan käyttää sisäisiä MOSFET-diodeja.

Toimintaperiaate. Tarkastellaan yksityiskohtaisemmin muuntajan sydämen magnetoinnin käänteessä tapahtuvia prosesseja.

Huomautus.

Push-pull-muuntimien yhteinen piirre on, että niiden muuntajat toimivat olosuhteissa, joissa magnetoinnin käänteisyys on symmetrinen.

Magneettinen induktio B symmetrisellä magnetoinnin käänteisellä muuntajan sydämessä voi vaihdella negatiivisesta -Bm positiiviseen +Bm maksimiinduktioon.

DMP-toiminnan jokaisessa puolijaksossa kaksi vinosti sijoitettua näppäintä on auki. Tauon aikana kaikki muuntimen transistorit ovat yleensä kiinni, vaikka on olemassa ohjaustiloja, joissa jotkin muuntimen transistorit jäävät auki tauon aikana.

Keskitytään ohjaustilaan, jonka mukaan kaikki DMP-transistorit ovat kiinni tauon aikana.

Kun muuntimen transistorit VT1, VT4 ovat auki, virtalähteen Up energia siirtyy kuormaan muuntajan T kautta. Tässä tapauksessa muuntajan sydän magnetoidaan tavanomaiseen vastakkaiseen suuntaan (kohta b-a kuvassa 4, b).

Tauon aikana, kun transistorit VT1, VT4 ovat kiinni, kuorman virtaa ylläpitää induktoriin L varastoitu energia. Tässä tapauksessa virta suljetaan diodin VD7 kautta. Tällä hetkellä yksi muuntajan T toisiokäämeistä (IIa tai IIb) on oikosuljettu avoimen diodin VD7 ja yhden tasasuuntausdiodin (VD5 tai VD6) kautta. Tämän seurauksena muuntajan sydämessä oleva induktio pysyy käytännössä muuttumattomana.

Tauon päätyttyä muuntimen transistorit VT2, VT3 avautuvat ja virtalähteen Up energia siirretään kuormaan muuntajan T kautta.

Tässä tapauksessa muuntajan sydän magnetoidaan tavanomaiseen eteenpäin (kohta a-b). riisi. 4). Tauon aikana, kun transistorit VT2, VT3 ovat kiinni, kuorman virtaa ylläpitää induktoriin L varastoitu energia. Tässä tapauksessa virta suljetaan diodin VD7 kautta. Tällä hetkellä induktio muuntajan sydämessä pysyy käytännössä muuttumattomana ja on kiinnitetty saavutetulle positiiviselle tasolle.

Huomautus.

Induktioiden kiinnittymisestä tauoihin johtuen muuntajan T sydän pystyy kääntämään magnetoinnin vasta, kun diagonaalisesti sijaitsevat transistorit ovat auki.

Yksipuolisen kyllästymisen välttämiseksi näissä olosuhteissa on varmistettava transistorien yhtäläinen aukioloaika sekä muuntimen tehopiirin symmetria.

Tehdashitsausinvertterin "Resanta" kaavio (klikkaa suuremmaksi)

Invertteripiiri saksalaiselta valmistajalta FUBAG, jossa on useita lisätoimintoja (klikkaa suuremmaksi)

Esimerkki itsetuotantoon tarkoitetun hitsausinvertterin kytkentäkaaviosta (klikkaa suuremmaksi)

Invertterilaitteen sähköinen kytkentäkaavio koostuu kahdesta pääosasta: teho-osasta ja ohjauspiiristä. Piirin tehoosan ensimmäinen elementti on diodisilta. Tällaisen sillan tehtävänä on nimenomaan muuntaa vaihtovirta tasavirraksi.

Diodisillan vaihtovirrasta muunnetussa tasavirrassa voi esiintyä pulsseja, jotka on tasoitettava. Tätä varten diodisillan jälkeen asennetaan suodatin, joka koostuu pääasiassa elektrolyyttistä tyyppiä olevista kondensaattoreista. On tärkeää tietää, että diodisillasta tuleva jännite on noin 1,4 kertaa suurempi kuin sen arvo tulossa. Muunnettaessa vaihtovirtaa tasavirraksi tasasuuntaajadiodit kuumenevat hyvin, mikä voi vaikuttaa vakavasti niiden suorituskykyyn.

Niiden, samoin kuin muiden tasasuuntaajan osien suojaamiseksi ylikuumenemiselta, tässä sähköpiirin osassa käytetään pattereita. Lisäksi itse diodisillalle asennetaan lämpösulake, jonka tehtävänä on katkaista virransyöttö, jos diodisilta on lämmennyt yli 80–90 asteen lämpötilaan.

Invertterilaitteen käytön aikana syntyneet suurtaajuiset häiriöt voivat päästä sähköverkkoon sen sisääntulon kautta. Tämän estämiseksi piirin tasasuuntauslohkon eteen asennetaan sähkömagneettinen yhteensopivuussuodatin. Tällainen suodatin koostuu kuristimesta ja useista kondensaattoreista.

Itse invertteri, joka muuntaa tasavirran vaihtovirraksi, mutta paljon korkeammalla taajuudella, on koottu transistoreista "viistosilta"-piirin avulla. Transistorien kytkentätaajuus, jonka johdosta vaihtovirta syntyy, voi olla kymmeniä tai satoja kilohertsejä. Näin saadulla suurtaajuisella vaihtovirralla on suorakulmainen amplitudi.

Invertteriyksikön taakse asennetulla jännitteenalennusmuuntajalla saadaan laitteen ulostuloon riittävän voimakas virta, jotta hitsaustyöt voidaan suorittaa tehokkaasti sen avulla. Tasavirran saamiseksi vaihtosuuntaajalaitteella kytketään voimakas tasasuuntaaja, joka on myös koottu diodisillalle, alennusmuuntajan jälkeen.

Invertterin suoja- ja ohjauselementit

Useat sen piirikaavion elementit antavat sinun välttää negatiivisten tekijöiden vaikutuksen invertterin toimintaan.

Sen varmistamiseksi, että transistorit, jotka muuttavat tasavirran vaihtovirraksi, eivät pala toiminnan aikana, käytetään erityisiä vaimennuspiirejä (RC). Kaikki suurella kuormituksella toimivat ja erittäin kuumenevat sähköpiirilohkot eivät ole vain varustettu pakkojäähdytyksellä, vaan ne on myös kytketty lämpötila-antureisiin, jotka katkaisevat virran, jos niiden lämmityslämpötila ylittää kriittisen arvon.

Koska suodatinkondensaattorit voivat latauksen jälkeen tuottaa suuren virran, joka voi polttaa invertteritransistorit, laite on varustettava tasaisella käynnistyksellä. Tätä tarkoitusta varten käytetään stabilointiaineita.

Minkä tahansa invertterin piirissä on PWM-ohjain, joka vastaa kaikkien sen sähköpiirin osien ohjaamisesta. PWM-ohjaimesta sähköiset signaalit lähetetään kenttätransistoriin ja siitä eristysmuuntajaan, jossa on samanaikaisesti kaksi lähtökäämiä. PWM-ohjain syöttää myös muiden sähköpiirin elementtien kautta ohjaussignaaleja vaihtosuuntaajayksikön tehodiodeille ja tehotransistoreille. Jotta säädin voisi tehokkaasti ohjata kaikkia invertterin sähköpiirin osia, on myös tarpeen syöttää sille sähköisiä signaaleja.

Tällaisten signaalien muodostamiseen käytetään operaatiovahvistinta, jonka tuloon syötetään invertterissä syntyvä lähtövirta. Jos jälkimmäisen arvot poikkeavat määritetyistä parametreista, operaatiovahvistin tuottaa ohjaussignaalin säätimelle. Lisäksi operaatiovahvistin vastaanottaa signaaleja kaikista suojapiireistä. Tämä on tarpeen, jotta hän voi irrottaa invertterin virtalähteestä sillä hetkellä, kun sen sähköpiirissä syntyy kriittinen tilanne.

Invertterityyppisten hitsauskoneiden edut ja haitat

Tavalliset muuntajat korvaavilla laitteilla on useita merkittäviä etuja.

• Täysin erilaisen lähestymistavan ansiosta hitsausvirran muodostukseen ja säätelyyn tällaisten laitteiden paino on vain 5–12 kg, kun taas hitsausmuuntajat painavat 18–35 kg.
• Invertterien hyötysuhde on erittäin korkea (noin 90 %). Tämä selittyy sillä, että ne kuluttavat huomattavasti vähemmän ylimääräistä energiaa komponenttien lämmittämiseen. Hitsausmuuntajat, toisin kuin invertterilaitteet, kuumenevat hyvin.
• Korkean hyötysuhteen ansiosta invertterit kuluttavat 2 kertaa vähemmän sähköenergiaa kuin perinteiset hitsausmuuntajat.
• Invertterikoneiden suuri monipuolisuus selittyy kyvyllä säädellä hitsausvirtaa laajalla alueella niiden avulla. Tämän ansiosta samaa laitetta voidaan käyttää eri metalleista valmistettujen osien hitsaukseen sekä hitsaukseen eri tekniikoilla.
• Useimmat nykyaikaiset invertterimallit on varustettu lisävarusteilla, jotka minimoivat hitsausvirheiden vaikutuksen teknologiseen prosessiin. Tällaisia ​​vaihtoehtoja ovat erityisesti "Anti-stick" ja "Arc Force" (nopea sytytys).
• Hitsauskaareen syötettävän jännitteen poikkeuksellinen stabiilisuus varmistetaan invertterin sähköpiirin automaattisilla elementeillä. Tässä tapauksessa automaatio ei vain ota huomioon ja tasoittaa tulojännitteen eroja, vaan myös korjaa sellaiset häiriöt kuin hitsauskaaren vaimeneminen voimakkaasta tuulesta.
• Hitsaus invertterilaitteistolla voidaan suorittaa minkä tahansa tyyppisellä elektrodilla.
• Joissakin nykyaikaisten hitsausinvertterien malleissa on ohjelmointitoiminto, jonka avulla voit määrittää niiden tilat tarkasti ja nopeasti tietyntyyppistä työtä suoritettaessa.

Kuten kaikilla monimutkaisilla teknisillä laitteilla, hitsausinverttereillä on useita haittoja, jotka sinun on myös tiedettävä.

• Invertterit ovat erittäin kalliita, 20–50 % korkeampia kuin perinteiset hitsausmuuntajat.
• Invertterilaitteiden haavoittuvimmat ja usein vialliset elementit ovat transistorit, joiden hinta voi olla jopa 60 % koko laitteen hinnasta. Näin ollen se on melko kallis yritys.
• Sähköpiirinsä monimutkaisuuden vuoksi inverttereitä ei suositella käytettäväksi huonoissa sääolosuhteissa ja alhaisissa lämpötiloissa, mikä rajoittaa vakavasti niiden käyttöaluetta. Tällaisen laitteen käyttämiseksi kenttäolosuhteissa on tarpeen valmistella erityinen suljettu ja lämmitetty alue.

Invertterillä suoritettavissa hitsaustöissä pitkiä johtoja ei voida käyttää, koska ne aiheuttavat häiriöitä, jotka vaikuttavat negatiivisesti laitteen toimintaan. Tästä syystä invertterien johdot on tehty melko lyhyiksi (noin 2 metriä), mikä tekee hitsaustyöstä jonkin verran hankalaa.

(äänet: 9 , keskiarvoluokitus: 4,00 viidestä)