Tendința constantă de scădere a prețurilor mașinilor de sudat de tip invertor a dus la o creștere semnificativă a popularității acestui echipament atât în ​​rândul profesioniștilor, cât și a celor care folosesc sudarea doar pentru propriile nevoi. Este destul de înțeles că mulți utilizatori care au un astfel de dispozitiv sunt interesați de structura și principiul său de funcționare, deoarece astfel de informații vor ajuta la repararea echipamentului în caz de defecțiune sau chiar la îmbunătățirea unui model ieftin cu funcționalitate „trunchiată”. După cum vom vedea mai târziu, nu este deloc dificil să abordăm aceste probleme, este suficient să aveți cunoștințe de bază despre ingineria electrică.

mașinii

Mașină de sudat cu invertor.

Informatii generale

Circuitul electric al diferitelor modele de invertoare de sudură poate diferi în unele detalii, dar, în general, toate aceste dispozitive funcționează pe același principiu. Sarcina principală a fiecăruia dintre ei este de a converti energia electrică provenită din rețea, astfel încât să primească un curent mare la ieșire. Procesul de conversie este împărțit în mai multe etape:

Invertor de sudare circuit acceleratie.

  • corectarea curentului alternativ provenit din rețea;
  • Conversie continuă în curent alternativ, dar cu o frecvență de oscilație mult mai mare;
  • amplificarea curentului alternativ de înaltă frecvență prin scăderea tensiunii acestuia;
  • rectificarea curentului alternativ de înaltă frecvență amplificator.

Oricine este cel puțin puțin familiarizat cu „hardware-ul” computerului știe probabil că sursa de comutare pentru un computer personal funcționează la fel. Punctul central al acestui circuit este creșterea frecvenței curentului alternativ și aceasta este exact sarcina pe care o efectuează invertorul. Pentru ce este? Faptul este că dimensiunile și greutatea transformatorului depind nu numai de puterea acestuia, ci și de frecvența curentului pentru care este proiectat să fie convertit. Cu cât frecvența este mai mică, cu atât transformatorul este mai mare și mai mare. Această dependență este foarte importantă. De exemplu, când frecvența curentului alternativ este de patru ori, dimensiunea transformatorului este redusă la jumătate. Circuitul invertorului crește frecvența curentului electric de la 50 Hz la 60-80 kHz, astfel încât creșterea în greutate și dimensiune este destul de vizibilă. Drept urmare, obținem o mașină de sudat ușoară și compactă, care necesită mult mai puțin material, inclusiv cupru scump.

Apoi vom analiza în detaliu principalele blocuri ale aparatului invertor și interconectările acestora.

Alimentare: redresor de rețea

Schema mașinii de sudat cu invertor.

Particularitatea circuitului invertor este că funcționarea sa necesită curent continuu. Prin urmare, curentul alternativ al unei surse de alimentare convenționale, alimentat cu o tensiune de 220 V și o frecvență de 50 Hz, este supus în principal rectificării. Circuitul redresor include o punte cu diode și doi condensatori, a căror sarcină este de a netezi ondularea. Datorită curentului ridicat, puntea diodei se încălzește suficient în timpul funcționării, astfel încât este echipată cu un radiator cu o siguranță termică. Acesta din urmă efectuează deschiderea circuitului atunci când este încălzit la o temperatură de 90 de grade.

Ieșirea podului cu diode primește un curent continuu pulsatoriu cu o tensiune de 220 V, dar condensatorii cresc de 1,41 ori și acum sunt 310 V. Având în vedere posibilitatea saltului inițial de tensiune în direcția de creștere, redresorul de rețea al echipamentului invertor rezistă la tensiune de până la 400 In (corespunde tensiunii inițiale 280 V).

Redresorul de rețea este conectat la sursa de alimentare printr-un filtru de compatibilitate electromagnetică, care previne interferențele de înaltă frecvență din funcționarea invertorului în rețea.

Circuit de alimentare cu energie pentru mașinile de sudat invertor.

Imediat după pornirea mașinii de sudat, curentul de încărcare furnizat condensatorilor poate atinge o valoare suficientă pentru a opri puntea diodei. Pentru a preveni acest lucru, toate tipurile de invertoare de sudură sunt echipate cu un start lin. Este realizat de un releu și un rezistor, a cărui putere este de aproximativ 8 W și rezistența este de aproximativ 50 ohmi (în diferite modele de invertoare de sudură caracteristicile rezistorului pot diferi de cele specificate). Rezistorul este conectat la redresor și în timpul pornirii mașinii de sudat slăbește curentul de pornire. Odată ce echipamentul intră în modul de funcționare, este activat un releu, care închide bornele rezistorului, astfel încât curentul să curgă deja „trecut”.

Invertor: principiu de funcționare

Circuitul electric al invertorului, care este echipat cu mașini de sudat de acest tip, include două tranzistoare cheie, care sunt conectate conform principiului „podului înclinat”. Particularitatea lor este că pot comuta cu o frecvență foarte mare de la 60 la 80 kHz. În acest caz, curentul continuu care curge în invertor este convertit în curent alternativ cu aceeași frecvență. De asemenea, diferă de curentul obișnuit din rețeaua electrică prin caracteristica sa: nu este sinusoidal, ci dreptunghiular.

Tranzistoarele cheie sunt montate pe radiator, ceea ce permite evitarea supraîncălzirii. Protecția la supratensiune este asigurată de un circuit de amortizare RC.

Transformator de înaltă frecvență (impuls)

Principiul de funcționare a invertorului.

Partea principală a oricărei mașini de sudat este un transformator cu trepte. Designul său în dispozitivele invertoare este aproape același ca de obicei, dar în același timp mai compact. O altă diferență importantă este prezența unei înfășurări secundare suplimentare, care este utilizată pentru alimentarea circuitului de comandă.

Înfășurarea primară a unui transformator de înaltă frecvență este alimentată de curent alternativ generat de invertor cu o tensiune de 310 V și o frecvență de câteva zeci de kilohertz. La ieșirea înfășurării secundare, care are un număr mai mic de spire, tensiunea scade la 60-70 V și curentul crește la 110-130 A. Rămâne să treacă o altă etapă finală.

Redresor de ieșire

Curentul provenit de la transformatorul de înaltă frecvență trebuie convertit în curent continuu - un astfel de curent este necesar pentru sudare. În acest scop, o mașină de sudat cu invertor este echipată cu un redresor de ieșire, al cărui circuit electric este format din diode duble cu un catod comun. Ele diferă de diodele obișnuite de mare viteză. Ciclul de închidere deschis al acestor elemente este de doar 50 de nanosecunde (această caracteristică se numește timp de recuperare). Această calitate este necesară pentru lucrul cu curenți de înaltă frecvență.

Diodele redresorului de ieșire sunt, de asemenea, montate pe radiator, iar pentru protecția lor, această unitate este echipată cu un circuit RC.

Echipament de pornire

Modalități de conectare a unui invertor de sudură.

În momentul pornirii dispozitivului de la redresorul de rețea, sursa de alimentare este alimentată către circuitul de comandă printr-un stabilizator de 15 volți.

După ce circuitul de comandă eliberează tranzistoarele cheie ale invertorului, apare o tensiune pe înfășurarea secundară suplimentară a transformatorului de înaltă frecvență. Este îndepărtat de diode și prin același stabilizator începe să alimenteze circuitul de control în timp ce este deconectat de la redresorul de rețea.

Schema de control

Funcționarea convertorului de curent al invertorului este coordonată de circuitul de comandă. Elementul său principal este un cip cu un controler PWM. Sarcina acestui cip implică comutarea tranzistoarelor cheie ale invertorului. Funcționarea lor este controlată de controlerul PWM nu direct, ci prin intermediul a două elemente din serie: tranzistor cu efect de câmp și transformator de izolare.

Conversia curentului în invertor de sudură.

Din tranzistorul cu efect de câmp, un curent de înaltă frecvență (aproximativ 65 kHz) cu o caracteristică dreptunghiulară intră în înfășurarea primară a transformatorului de izolare. Transformatorul convertește tensiunea acestui curent la valoarea necesară pentru a controla tranzistoarele cheie ale invertorului. Semnalele de pe acestea provin de la două înfășurări secundare ale unui transformator izolator, fiecare dintre înfășurări fiind conectat la un tranzistor.

În plus față de aceste elemente, circuitul de control al plăcii de control și monitorizare conține tranzistoare auxiliare care ajută la închiderea tranzistoarelor cheie ale circuitului invertorului și a diodelor zener care le protejează de tensiune. Există, de asemenea, un limitator de curent al analizorului. Elementul principal al analizatorului este un transformator, care este inclus în circuitul primar al transformatorului de înaltă frecvență montat în unitatea de putere. Analizorul limitator controlează curentul din invertorul mașinii de sudat și folosește semnalele provenite de la înfășurarea primară a transformatorului de putere pentru a regla curentul de sudare și generarea impulsurilor transmise către cipul controlerului PWM.

Pentru reglarea curentului de sudare, în circuitul electric al unității de comandă este inclus un rezistor variabil, a cărui rezistență este reglată prin rotirea butonului de pe panoul de comandă al mașinii de sudat invertor.

Controlul tensiunii de ieșire și rețea

Funcționalitatea invertorului de sudură.

În plus față de toate cele de mai sus, sarcina circuitului de control al mașinii de sudat este de a monitoriza tensiunea din rețea și redresorul de ieșire. În acest scop, circuitul său electric este suplimentat cu un amplificator operațional. Unele dintre elementele sale sunt conectate la un redresor de rețea pentru a detecta vârfurile de tensiune din rețea. În caz de perturbări, aceste elemente reproduc semnalele de protecție a curentului și a tensiunii, care trec către modulul de însumare și apoi către generatorul de impulsuri al controlerului PWM. Prin urmare, funcționarea întregului generator de circuit este blocată.

Tensiunea de funcționare la ieșirea convertorului este monitorizată în mod similar. Valoarea sa se poate abate de la normă în caz de defecțiune a punții diodei unui redresor de rețea sau a altor elemente. În acest caz, circuitul de comandă este de asemenea oprit.

Blocarea circuitului este însoțită de o alimentare cu tensiune a diodei de semnal, care notifică utilizatorul aparatului de sudură cu privire la defecțiunile.

Instrucțiuni pentru repararea unei mașini de sudat cu invertor

Ca orice echipament, mașinile de sudat cu invertor pot eșua. Următorul simptom este adesea observat: dispozitivul apare complet intact (afișajul „normal” este aprins, ventilatorul poate fi auzit în acest caz), dar scânteia nu apare atunci când electrodul este în contact cu metalul. Uneori este posibil să auzi un zumzet neobișnuit. În unele cazuri, repararea dispozitivului se poate face independent, fără implicarea specialiștilor de la compania de servicii.

Schema sudării metalice subțiri cu sudarea invertor.

Conform instrucțiunilor, în primul rând, starea siguranțelor termice montate pe radiatoarele diferitelor elemente din unitatea de putere trebuie verificată cu un multimetru. Temperatura la care contactele lor sunt deschise este de obicei de 90 de grade. Unele tipuri de astfel de siguranțe sunt de unică folosință, acestea trebuie schimbate după activare. Alții deschid circuitul când acesta se supraîncălzește, dar când radiatorul se răcește, se reconectează. Astfel de elemente pot fi montate pe înfășurările primare ale transformatoarelor de putere. Activarea lor induce în eroare amatorii electrici care cred că există o întrerupere a înfășurării. Dacă găsiți o siguranță termică defectă, puteți încerca să îi scurtați contactele. Această opțiune este potrivită ca „tratament” temporar care vă va permite să finalizați lucrarea dacă este urgentă.

Deoarece protecția la supraîncălzire este deja parțial absentă, mașina de sudat trebuie acționată foarte atent, complet. După terminarea lucrărilor, trebuie să vă mutați imediat la magazinul de piese radio pentru a achiziționa o piesă de schimb.

Un alt loc „sensibil” al invertoarelor de sudură este redresorul de ieșire, mai precis diodele incluse în compoziția sa. Curenții cu care trebuie să lucreze ajung la 130 A și uneori provoacă daune acestor diode.

Este ușor să verificați inoperabilitatea redresorului de ieșire cu un multimetru, dar fără „continuitatea” fiecărei diode este imposibil să determinați care dintre ele este ruptă. Diodele (aici se utilizează trei diode duble) trebuie lipite și scoase din radiatorul la care sunt înșurubate. De asemenea, radiatorul trebuie demontat.

Comanda invertorului de sudură.

Diodele de lipit și alte elemente pot fi dificile. La invertoarele moderne de sudare, lipirea se realizează foarte bine, cu o cantitate mare de lipire, în special în locurile în care există curenți puternici. În plus, se folosește lipirea fără plumb, al cărei punct de topire este mai mare decât cel al staniuului obișnuit de plumb. Prin urmare, pentru diode de lipit și alte elemente este mai bine să utilizați un fier de lipit puternic de 50 W și este posibil ca 40 de wați să nu fie suficienți. Sarcina este complicată de faptul că trebuie să rupi trei ace simultan, deci nu se poate face fără o încălzire bună. Pentru a îndepărta lipirea, puteți utiliza o desoldare sau o panglică de cupru.

Odată detectată dioda perforată (ambele părți pot fi găurite în diode duble), trebuie să achiziționați una nouă, aceeași sau similară. Utilizatorul trebuie să acorde atenție unui fapt important: diodele redresoare de ieșire sunt rapide, timpul de recuperare este de numai 50 ns. Numai astfel de elemente pot funcționa cu o frecvență alternativă de 60-80 kHz. Diodele convenționale nu pot fi instalate aici. În specificațiile străine, diodele de mare viteză pot fi numite Hyper-Fast, Ultra-Fast, Stealth Diode, Super-Fast, High Frequency Secondary Rectifier etc.

Înainte de a instala diode sau tranzistori cheie, un nou strat de pastă termoconductoare (KPT-8 sau similar) trebuie aplicat radiatorului. Pasta trebuie aplicată în cantități suficiente, dar nu prea abundent. Oferă disiparea căldurii de la element în direcția unui radiator de cupru sau aluminiu.

Se întâmplă ca din cauza neglijenței în timpul demontării radiatorului, urmele de cupru și „plasturele” plăcii să fie deteriorate, să fie din sârmă de cupru cositorită și să fie lipite corespunzător.