Меню

Цифровое управление сварочным током

Ремонт и доработки сварочных инверторов своими руками

Характеристики большинства бюджетных инверторов нельзя назвать выдающимися, в то же время мало кто откажется от удовольствия использовать оборудование со значительным запасом надёжности. Между тем существует немало способов усовершенствовать недорогой сварочный инвертор.

Ремонт и доработки сварочных инверторов своими руками

Типовая схема и принцип работы инвертора

Чем дороже сварочный инвертор, тем больше в его схеме вспомогательных узлов, задействованных в реализации специальных функций. А вот сама схема силового преобразователя остаётся практически неизменной даже у дорогостоящего оборудования. Этапы превращения сетевого электрического тока в сварочный достаточно легко проследить — на каждом из основных узлов схемы происходит определённая часть общего процесса.

С сетевого кабеля через защитный выключатель напряжение подаётся на выпрямительный диодный мост, сопряжённый с фильтрами высокой ёмкости. На схеме этот участок легко заметить, здесь расположены внушительные по размеру «банки» электролитических конденсаторов. У выпрямителя задача одна — «развернуть» отрицательную часть синусоиды симметрично вверх, конденсаторы же сглаживают пульсации, приводя направление тока практически к чистой «постоянке».

Функциональная схема сварочного инвертораСхема работы сварочного инвертора

Далее по схеме находится непосредственно инвертор.

С понижающего трансформатора напряжение снимает выходной выпрямитель, ведь мы хотим сварку именно на постоянном токе. Благодаря выходному фильтру природа тока меняется с высокочастотного пульсирующего до практически прямой линии. Естественно, в рассмотренной цепи преобразований есть множество промежуточных звеньев: датчиков, управляющих и контрольных цепей, но их рассмотрение выходит далеко за рамки любительской радиоэлектроники.

Конструкция сварочного инвертораКонструкция сварочного инвертора: 1 — конденсаторы фильтра; 2 — выпрямитель (диодная сборка); 3 — IGBT-транзисторы; 4 — вентилятор; 5 — понижающий трансформатор; 6 — плата управления; 7 — радиаторы; 8 — дроссель

Узлы, пригодные к модернизации

Важнейший параметр любого сварочного аппарата — вольт-амперная характеристика (ВАХ), за счёт неё и обеспечивается стабильное горение дуги при разной её длине. Правильная ВАХ создаётся микропроцессорным управлением: маленький «мозг» инвертора на ходу меняет режим работы силовых ключей и мгновенно подстраивает параметры сварочного тока. К сожалению, каким либо образом перепрограммировать бюджетный инвертор нельзя — управляющие микросхемы в нём аналоговые, а замена на цифровую электронику требует незаурядных знаний схемотехники.

Однако «умений» управляющей схемы вполне достаточно, чтобы нивелировать «криворукость» начинающего сварщика, ещё не научившегося стабильно удерживать дугу. Гораздо правильнее сосредоточиться на устранении некоторых «детских» болезней, первая из которых — сильный перегрев электронных компонентов, ведущий к деградации и разрушению силовых ключей.

Модернизация сварочного инвертора

Вторая проблема — использование радиоэлементов сомнительной надёжности. Устранение этого недостатка сильно снижает вероятность возникновения поломок через 2–3 года эксплуатации аппарата. Наконец, даже начинающему радиотехнику будет вполне по силам реализовать индикацию фактического сварочного тока для возможности работы со специальными марками электродов, а также провести ряд других мелких доработок.

Улучшение теплоотвода

Первый недостаток, которым грешит подавляющее большинство недорогих инверторных аппаратов — плохая схема отвода тепла с силовых ключей и выпрямительных диодов. Начинать доработку в этом направлении лучше с увеличения интенсивности принудительного обдува. Как правило, в сварочных аппаратах устанавливают корпусные вентиляторы с питанием от служебных цепей напряжением 12 В. В «компактных» моделях принудительное воздушное охлаждение может вовсе отсутствовать, что для электротехники такого класса, безусловно, нонсенс.

Достаточно просто увеличить воздушный поток путём установки нескольких таких вентиляторов последовательно. Проблема в том, что «родной» кулер скорее всего придётся снять. Чтобы эффективно работать в последовательной сборке, вентиляторы должны иметь идентичную форму и число лопастей, а также скорость вращения. Собрать одинаковые кулеры в «стопку» крайне просто, достаточно стянуть их парой длинных болтов по диаметрально противоположным угловым отверстиям. Также не стоит беспокоиться о мощности источника служебного питания, как правило её достаточно для установки 3–4 вентиляторов.

Улучшение охлаждения сварочного инвертора

Если внутри корпуса инвертора недостаточно места для установки вентиляторов, можно приладить снаружи один высокопроизводительный «канальник». Его установка проще по той причине, что не требуется подключение к внутренним цепям, питание снимается с клемм кнопки включения. Вентилятор, разумеется, должен устанавливаться напротив вентиляционных жалюзеек, часть которых можно вырезать, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление. Оптимальное направление потока воздуха — на вытяжку из корпуса.

Второй способ улучшить теплоотвод — замена штатных алюминиевых радиаторов на более производительные. Новый радиатор нужно выбирать с наибольшим количеством как можно более тонких рёбер, то есть с наибольшей площадью контакта с воздухом. Оптимально в этих целях использовать радиаторы охлаждения компьютерных ЦП. Процесс замены радиаторов довольно прост, достаточно соблюдать несколько простых правил:

  1. Если штатный радиатор изолирован от фланцев радиоэлементов слюдой или резиновыми прокладками, их нужно сохранить при замене.
  2. Для улучшения теплового контакта нужно использовать кремнийорганическую термопасту.
  3. Если радиатор нужно подрезать, чтобы он поместился в корпус, обрезанные рёбра нужно тщательно обработать надфилем, чтобы снять все заусенцы, иначе на них будет обильно оседать пыль.
  4. Радиатор должен быть плотно прижат к микросхемам, поэтому предварительно на нём нужно разметить и просверлить крепёжные отверстия, возможно, потребуется нарезать резьбу в теле алюминиевой подошвы.

Улучшение теплоотвода сварочного инвертора

Дополнительно отметим, что нет смысла менять штучные радиаторы отдельно стоящих ключей, замене подвергаются только теплоотводы интегральных схем или нескольких высокомощных транзисторов, установленных в ряд.

Индикация сварочного тока

Даже если на инверторе установлен цифровой индикатор установки тока, он показывает не реальное его значение, а некую служебную величину, масштабированную для наглядного отображения. Отклонение от фактической величины тока может составлять до 10%, что неприемлемо при использовании специальных марок электродов и работе с тонкими деталями. Получить реальное значение сварочного тока можно путём установки амперметра.

Цифровой амперметр SM3D

В пределах 1 тысячи рублей обойдётся цифровой амперметр типа SM3D, его даже можно аккуратно встроить в корпус инвертора. Основная проблема в том, что для измерения столь высоких токов требуется подключение через шунт. Его стоимость находится в пределах 500–700 рублей для токов в 200–300 А. Обратите внимание, что тип шунта должен соответствовать рекомендациям производителя амперметра, как правило, это вставки на 75 мВ с собственным сопротивлением порядка 250 мкОм для предела измерения в 300 А.

Шунт для амперметра

Установить шунт можно либо на плюсовую, либо на минусовую клемму изнутри корпуса. Обычно размеров соединительной шины достаточно для подключения вставки длиной около 12–14 см. Изгибать шунт нельзя, поэтому если длины соединительной шины недостаточно, её нужно заменить медной пластиной, косичкой из очищенного однопроволочного кабеля или отрезком сварочной жилы.

Подключение амперметра через шунт

Амперметр подключается измерительными выходами к противоположным зажимам шунта. Также для работы цифрового прибора требуется подать напряжение питания в диапазоне 5–20 В. Его можно снять с проводов подключения вентиляторов или найти на плате точки с потенциалом для питания управляющих микросхем. Собственное потребление амперметра ничтожно.

Повышение продолжительности включения

Продолжительность включения в контексте сварочных инверторов более разумно называть продолжительностью нагрузки. Это та часть десятиминутного интервала, в которой инвертор непосредственно выполняет работу, оставшееся время он должен пребывать на холостом ходу и охлаждаться.

Для большинства недорогих инверторов реальная ПН составляет 40–45% при 20 °С. Замена радиаторов и устройство интенсивного обдува позволяют увеличить этот показатель до 50–60%, но это далеко не потолок. Добиться ПН порядка 70–75% можно путём замены некоторых радиоэлементов:

  1. Конденсаторы обвязки ключей инвертора нужно поменять на элементы той же ёмкости и типа, но рассчитанные под более высокое напряжение (600–700 В);
  2. Диоды и резисторы из обвязки ключей следует заменить на элементы с большей рассеиваемой мощностью.
  3. Выпрямительные диоды (вентили), а также MOSFET или IGBT-транзисторы можно заменить на аналогичные, но более надёжные.

Замена конденсаторов в сварочном инверторе

О замене самих силовых ключей стоит рассказать отдельно. Для начала следует переписать маркировку на корпусе элемента и найти подробный даташит на конкретный элемент. По паспортным данным выбрать элемент для замены достаточно просто, ключевыми параметрами служат пределы частотного диапазона, рабочее напряжение, наличие встроенного диода, тип корпуса и предельный ток при 100 °С. Последний лучше рассчитать собственноручно (для высоковольтной стороны с учётом потерь на трансформаторе) и приобрести радиоэлементы с запасом предельного тока около 20%. Из производителей такого рода электроники наиболее надёжными считаются International Rectifier (IR) или STMicroelectronics. Несмотря на довольно высокую цену, крайне рекомендуется приобретать детали именно этих брендов.

Замена силовых транзисторов в сварочном инверторе

Намотка выходного дросселя

Одним из наиболее простых и в то же время самых полезных дополнений для сварочного инвертора будет намотка индуктивной катушки, сглаживающей пульсации постоянного тока, которые неизбежно остаются при работе импульсного трансформатора. Основная специфика такой затеи в том, что дроссель изготавливается индивидуально для каждого отдельного аппарата, а также может со временем корректироваться по мере деградации электронных компонентов или при изменении порога мощности.

Читайте также:  При зарядке аккумулятора ток ноль

Заводской дроссель сварочного инвертора

Для изготовления дросселя понадобится всего ничего: изолированный медный проводник сечением до 20 мм 2 и сердечник, желательно из феррита. В качестве магнитопровода оптимально подойдёт либо ферритовое кольцо, либо сердечник броневого трансформатора. Если магнитопровод набран из листовой стали, его нужно просверлить в двух местах с отступом около 20–25 мм и стянуть заклёпками, чтобы иметь возможность беспроблемно прорезать зазор.

Выходной дроссель для сварочного инвертора

Дроссель начинает работать, начиная от одного полного витка, однако реальный результат виден, начиная с 4–5 витков. При испытаниях следует добавлять витки до тех пор, пока дуга не начнёт ощутимо сильно тянуться, мешая отрыву. Когда варить с отрывом станет затруднительно, нужно скинуть с катушки один виток и подключить параллельно дросселю лампу накаливания на 24 В.

Тонкая настройка дросселя выполняется с помощью сантехнического винтового хомута, которым можно уменьшить зазор в сердечнике, либо деревянного клина, которым этот зазор можно увеличить. Нужно добиваться, чтобы горение лампы при розжиге дуги было максимально ярким. Рекомендуется изготовить несколько дросселей для работы в диапазонах до 100 А, от 100 до 200 А и более 200 А.

Выходной дроссель для сварочного инвертора

Заключение

Все «навесные» дополнения, такие как дроссель или амперметр, лучше монтировать отдельной приставкой, которая включается в разрыв любой из сварочных жил посредством штекера типа байонет. Таким образом внутри корпуса инвертора сохранится достаточно пространства для вентиляции, а дополнительные устройства можно будет легко отключить за ненадобностью.

Нужно помнить, что кардинальной, глубокой модернизации провести не получится, иными словами, «РЕСАНТУ» в KEMPPI разумными силами и средствами не превратить. Однако изготовление приспособлений и мелкая доработка оборудования — отличный способ лучше изучить технологию дуговой сварки и проникнуться профессиональными тонкостями.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Устройство управления высокочастотной микросваркой

Автоматическое электронное устройство управления высокочастотной микросваркой предназначено для сварки металлов высокочастотными токами в среде инертных газов и контактной микросварки.

Расширенные функции регулятора тока позволяют выполнять: электросварку электродами; сварку пластмасс; спайку медных проводов; контактную сварку тонкого листового металла к массивному металлу; регулирование оборотов электродвигателей постоянного тока, проводить электролиз и формовку электродов аккумуляторов и функции автоматического поддержания температуры теплоносителя.

Отличительная особенность технологии использования высокочастотного тока — качественный шов, устойчивое горение дуги, пониженный расход электроэнергии, плавное регулирование тока электросварки, регулирование скорости подачи сварочной проволоки и выбор характеристики зажигания дуги.

Введение

Смысл высокочастотной микросварки заключается в облегчении сварочного процесса, путём прожигания импульсным током высокой частоты и амплитуды поверхностно — активных веществ, обладающих высоким сопротивлением, на свариваемых металлах – масел, ржавчины, окислов.

Регулировку тока в традиционных сварочных аппаратах выполняет индивидуальный балластный реостат, служащий для получения необходимой для сварки крутопадающей нагрузочной характеристики и регулирования сварочного тока.
Значительная часть электроэнергии в такой системе расходуется на нагрев реостата.

Второй существенный недостаток классической сварки – необходимость в повышенном напряжении дуги для возникновения устойчивого зажигания.

Применение в устройстве инвертора на полевых транзисторах в качестве электронных ключей позволяет снизить сварочное напряжение, при улучшении показателей.

Электронная схема устройства микросварки автоматически формирует нагрузочную характеристику требуемого вида, за счёт обратной связи по напряжению и току.
Регулировка обратной связи позволяет выставить любой наклон нагрузочной характеристики — от жёсткой до крутопадающей.

Схемой предусмотрено автоматическое отслеживание температуры полупроводникового преобразователя и своевременного снижения тока нагрузки с целью защиты от перегрева ключевых транзисторов.

Автоматическое регулирование скорости подачи — в зависимости от нагрузки, снижает расход сварочной проволоки. Кратковременные перегрузки, вызванные залипанием сварочного электрода ограничиваются полным отключением сварочного тока, при восстановлении дуги действие сварочного тока автоматически восстанавливается, подача проволоки также возобновляется.

Работа электронного регулятора тока основана на преобразовании — с помощью ключевого инвертора, постоянного напряжения питания в импульсное с регулированием скважности.

Использование коммутаторами сварочного тока полевых транзисторов оправдано их малым сопротивлением в открытом состоянии, что не приводит к значительному перегреву и потере мощности.

Для точной установки сварочного тока в схему введён электронный регулятор, по сравнению с электромеханическим прототипом, он обладает хорошей плавностью регулировки тока, отсутствием помех, имеет небольшую массу и габариты.

Характеристики устройства:
Напряжение сети — 220 Вольт 50 Гц.
Вторичное напряжение — 12-46 вольт.
Вторичное импульсное напряжение — 68 вольт.
Ток нагрузки средний максимальный — 30 ампер.
Ток зажигания импульсный максимальный — 150 Ампер.
Ток короткого замыкания 10Ампер.
Степень регулирования тока — 1: 30.
Частота следования импульсов максимальная 23 кГц.
Мощность источника тока — 600 ватт.
Мощность импульса тока макс. 1200ватт.
Время положительного импульса тока 2-16 мск.
ПВ — 25%.
Скважность импульсов — 1,01*100.
Толщина металла 0,05-0,2мм.
Толщина электродов 0,2-1мм
Масса устройства 4кг.
К.П. Д. — 92%
Виды характеристик нагрузки: жёсткая или крутопадающая с регулировкой наклона.

Схема автоматического электронного устройства управления высокочастотной микросваркой

Принципиальная схема состоит: из генератора прямоугольных импульсов на микросхеме аналогового таймера DA; эмиттерного повторителя на транзисторе VT1; инвертора на полевых транзисторах VT2 –VT4; аналогового регулятора скорости подачи сварочной проволоки на элементах DA5, VT5 и трансформаторного блока питания с мощным диодным мостом VD4-VD5.

Питание генератора стабилизировано аналоговой микросхемой DA3.
Стабилизация выходного напряжения сварочной цепи реализована на отрицательной обратной связи с напряжения сварочной цепи, через усилитель на параллельном стабилизаторе DA1, на вход 5DA1 модификации схемы таймера.

Рост напряжения сварочной цепи повышает управляющее напряжение на входе 1DA1 параллельного стабилизатора, который шунтирует вход модификации 5DA2 таймера, что приводит к сокращению длительности выходного импульса генератора и уменьшению напряжения электросварки, то есть создаётся режим стабилизации напряжения на нагрузке. Требуемая для сварочных работ характеристика устанавливается резистором R6 — «Характеристика» от жёсткой до крутопадающей.

Изменение мощности в нагрузке регулируется резистором R2 – «Ток». Возможно использование регулятора в питании устройств постоянного тока мощностью не выше установленного трансформатора T1 и с учётом общего тока стока группы полевых транзисторов — VT2-VT4.

Импульс тока, возникающий при контактной сварке металлов, может достигать сотен ампер. Предложенные в таблице №1 полевые транзисторы могут не выдержать такой нагрузки в единичном экземпляре, в этом случае следует установить параллель из трёх однотипных элементов с креплением на общий радиатор. Выводы стоков и истоков соединяются каждый в общие шины с выходом на блок питания и нагрузку многожильным проводом сечением не менее 6мм.

При кратковременных перегрузках падение напряжения с сопротивления шунта гальванометра РА1 подаётся на вход 1 параллельный стабилизатор DA4, включенный в базовой цепи транзистора VT1, что позволяет ограничить токи короткого замыкания в сварочной цепи, и устранить залипание сварочного электрода.

Параллельный стабилизатор DA4 в открытом состоянии шунтирует прохождение импульсов с мультивибратора на полевые транзисторы.
Повторитель на биполярном транзисторе VT1 отрывается при появлении на базе импульса высокого уровня с мультивибратора.
Сигнал генератора дифференцируется в цепи R7C4 и усиливается по мощности транзистором VT1.

Полевые транзисторы открываются в ключевом режиме при поступлении импульсов в цепь затворов VT2-VT4. Для ускорения закрытия цепи затворов — при отсутствии положительного импульса, замыкаются на землю, через внутренний транзистор таймера 7DA2. Импульсный диод VD3 устраняет произвольное открытие полевых транзисторов через цепь R1, R3.

По возможности схему следует дополнить вентилятором от блока питания компьютера, подключив его к цепи +12В.

Контроль температуры полевых транзисторов состоит в установке терморезистора RK1 на радиатор, граничное повышение температуры приводит к снижению сопротивления терморезистора и увеличению частоты генератора сигнала на микросхеме DA2, что приведёт к снижению выходной мощности.

В крайнем нижнем положении движка резистора R2 на выходе 3 DА2 время положительного импульса генератора максимальное, при неизменной паузе — мощность сварочного тока максимальная, при положении движка регулятора мощности в верхнем положении — выходная мощность минимальная. Резистором R6 достигается желаемая характеристика и качество электросварки. Генерируемая мультивибратором частота может непосредственно подаваться на затворы полевых транзисторов, но для согласования входов полевых транзисторов с выходом 3 таймера микросхемы DА2, введён эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 с повышенным входным сопротивлением, форма импульса на резисторе R9 повторяется с коэффициентом передачи транзистора, без изменений.

Читайте также:  В чем измеряется мощность тока в системе си

Полевые транзисторы имеют существенный недостаток — входную ёмкость, которая влияет на скорость включения и выключения транзисторного ключа. Для устранения этого эффекта — включение ключей на полевых транзисторах происходит с эмиттерного повторителя VТ1, через резистор R11 — для ограничения входного тока, с небольшой задержкой импульса. Отключение, кроме запирания тока управления закрытым транзистором VT1, ускоряется разрядкой внутренней ёмкости полевых транзисторов через вывод 7 таймера DA2. Сигнал ошибки на управляющий электрод параллельного стабилизатора DA1 подаётся с установочного резистора R6, через ограничительный резистор R4 и терморезистор RК1, с предварительной установкой переменным резистором R6 –«Характеристика».

Радиодетали

Сетевой блок питания состоит из трансформатора T1 — требуемой мощности. Подача инертного газа в место сварки, позволяет устранить окислительный процесс при сварке биметаллической проволокой без покрытия.

Клапан К1 — бюджетный, установлен на трубопроводе подачи инертного газа.
Конденсатор фильтра С6, большой ёмкости, снижает потребность дополнительной мощности при пиках потребляемого тока.

Конденсаторы С5, С7,С8 устраняют помехи преобразователя тока под нагрузкой, и совместно с дросселем L1 устраняют понижение напряжения в промежутках между импульсами, предотвращая разрыв сварочной дуги. Для контроля наличия выходного напряжения служит светодиод красного свечения HL1.

Силовой трансформатор Т1 состоит из двух типа ОСО-0,4 или ТС320. Корпус трансформатора легко разбирается, все вторичные обмотки удаляются, наматываются новые, многожильные,– общим сечением 6мм, до заполнения каждого каркаса. Обмотки включаются последовательно.

Диод VD6 защищает элементы схемы при работе коллекторного электродвигателя постоянного тока.

При размыкании сварочной цепи, энергия, созданная дросселем L1, рекуперируется в схему через диод VD7.

Силовые цепи, обозначенные на схеме утолщённой линией, соединяются многожильным проводом в виниловой изоляции сечением не менее 6 мм.

Блок управления регулятора тока высокочастотной микросварки выполнен на печатной плате размерами 110*65. На фотографии показан прототип печатной платы с расположением радиодеталей. Диодный мост с мощными диодами VD4,VD5 выполнен на отдельной плате, радиатор на диоды устанавливают размерами 50*100мм — типа флажков.

При сварке сварочной проволокой диаметром 0,6мм на полуавтомате, она подаётся в место сварки с помощью механизма состоящего из электродвигателя подачи и механизма протяжки.

Схема питания электродвигателя подачи М1 состоит из регулятора скорости на аналоговом стабилизаторе DA5 и усилителе тока на транзисторе VT4 – прямой проводимости.

В точку сварки подаётся по шлангу инертный газ. При контактной сварке потребуются круглые медно-графитовые электроды диаметром 1-3 мм. с заострённым концом для удобства сварки и зажимное устройство.

Таблица 1:
Типы и характеристики применяемых мощных полевых транзисторов

Источник

Power Electronics

Часовой пояс: UTC + 4 часа

Электронное управление сварочным током А. Богданов

Уважаемые форумчане! Собрал схемку из журнала Радио №4 2006 г. Стр. 36-38.
Учёл дополнения и исправления которые были позднее, в
Радио №11 2006г Стр. 54, и Радио №2 2008г. Стр. 40
Но настроить конструкцию по алгоритму описанному в статье не удаётся.

Что касается узла регулятора мощности на DA1 (К553УД2), то его настройка прошла успешно.
А вот узел контроля сварочного тока на DA2 настроить не удаётся.
Перерисовал этот узел в Splan7 для лучшего понимания:
Изображение
Нумерация элементов согласно схеме из статьи.

В чём проблема?
При установке на иммитаторе шунта 75мВ напряжение на выходе DA2, составляет 11,5В.
При установке 140мВ, напряжение не уменьшается, а остаётся 11,5В.
Увеличение сопротивления R22, влияния не оказывает.
ОУ менял, то-же самое?

Осцилл недоступен. Голову сломал. Не пойму в чём причина.
Толи в методике настройки, толи ошибка в схеме.

Кто в ОУ лучше разбирается, помогите разобраться в работе схемы.

Последний раз редактировалось valvol 28-09, 23:32, всего редактировалось 1 раз.

Реально, схема так себя и ведёт.

Не пойму. То-ли кривое описание настройки.
То-ли должно быть двуполярное питание, то-ли входы ОУ перепутаны.
Хотя выводы входов я менял местами, начинает вести себя как триггер.

Подскажите, что нужно сделать, чтобы она заработала.

На схеме обозначено питание. Двуполярного питания нет в исходной схеме.
Печатная плата схеме соответствует, проверял.
Что касается R19, то он включен правильно. Неподключенный один вывод обусловлен разводкой платы, так-что это непринципиально.
Какие вы ещё заметили ошибки, напишите.

R18, R20 местами поменял. Разницы в поведении ОУ не заметил.
R19 заменил на подстроечник номиналом 100к.

Автор пишет, что при отключенном питании иммитатора шунта, напряжение на выходе (10) DA2 должно составлять 1,5V.
Так вот это напряжение я без труда устанавливаю.
(Кстати в схеме по ссылке http://irls.narod.ru/rlbt/sv/eust.htm перепутана полярность источника G1.)
Это было поправлено позднее в Р11/2006-54с,

Затем, когда устанавливаю на шунте 75mV, на выходе (10) DA2 становится 11,5V.
Это тоже соответствует описанию настройки.

Далее, по замыслу автора, при установке на шунте 140mV, напряжение на выходе (10) DA2 должно стать 1,5V.
Так вот, этого не происходит,

Если я правильно понимаю, то это либо ошибка в описании настройки.
Либо могу предположить что имеется ввиду ОУ DA1 а не DA2.
Может быть такое?

В самом деле, если ОУ работают на половине напряжения питания, зачем устанавливать на выходе 1,5V ?

Далее, по замыслу автора, при установке на шунте 140mV, напряжение на выходе (10) DA2 должно стать 1,5V.
Так вот, этого не происходит,

Если я правильно понимаю, то это либо ошибка в описании настройки.
Либо могу предположить что имеется ввиду ОУ DA1 а не DA2.
Может быть такое?

Настройка, описание и схема -правильная.Только необходимо подобрать режимы ОУ .Что я исделал увеличил номиналы рез.

Valeryi, опишите пожалуйста, как Вы подбирали режимы ОУ?
И во сколько раз нужно увеличить номиналы резисторов?

Часовой пояс: UTC + 4 часа

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 0

Источник



Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталях

Схема сварочного инвертора в корне отличается от устройства его предшественника – сварочного трансформатора. Основой конструкции прежних сварочных аппаратов был трансформатор понижающего типа, что делало их габаритными и тяжелыми. Современные сварочные инверторы благодаря использованию при их производстве передовых разработок – это легкие и компактные устройства, отличающиеся широкими функциональными возможностями.

Сварочный инвертор без крышки

Сварочный инвертор без крышки

Основным элементом электрической схемы любого сварочного инвертора является импульсный преобразователь, вырабатывающий ток высокой частоты. Именно благодаря этому использование инвертора дает возможность легко зажигать сварочную дугу и поддерживать ее в стабильном состоянии на всем протяжении сварки. Схема сварочного инвертора в зависимости от модели может иметь определенные особенности, но принцип его работы, который будет рассмотрен ниже, остается неизменным.

Какие виды инверторов представлены на современном рынке

Для определенного типа сварки следует правильно выбирать инверторное оборудование, каждый вид которого обладает специфической электрической схемой и, соответственно, особыми техническими характеристиками и функциональными возможностями.

Инверторы, которые выпускают современные производители, могут одинаково успешно использоваться как на производственных предприятиях, так и в быту. Разработчики постоянно совершенствуют принципиальные электрические схемы инверторных аппаратов, что позволяет наделять их новыми функциями и улучшать их технические характеристики.

Количество разъемов и органов управления на передней панели во многом говорят об возможностях сварочного инвертора

Количество разъемов и органов управления на передней панели во многом говорят об возможностях сварочного инвертора

Инверторные устройства в качестве основного оборудования широко используются для выполнения следующих технологических операций:

  • электродуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродами;
  • сварки по полуавтоматической и автоматической технологиям;
  • плазменной резки и др.

Кроме того, инверторные аппараты являются наиболее эффективным типом оборудования, которое используется для сварки алюминия, нержавеющей стали и других сложносвариваемых металлов. Сварочные инверторы, вне зависимости от особенностей своей электрической схемы, позволяют получать качественные, надежные и аккуратные сварные швы, выполняемые по любой технологии. При этом, что важно, компактный и не слишком тяжелый инверторный аппарат при необходимости можно в любой момент легко перенести в то место, где будут выполняться сварочные работы.

Мобильность – одно из преимуществ инверторных аппаратов

Мобильность – одно из преимуществ инверторных аппаратов

Что включает в себя конструкция сварочного инвертора

Схема сварочного инвертора, которая определяет его технические характеристики и функциональность, включает в себя такие обязательные элементы, как:

  • блок, обеспечивающий электрическим питанием силовую часть устройства (он состоит из выпрямителя, емкостного фильтра и нелинейной зарядной цепи);
  • силовая часть, выполненная на базе однотактного конвертора (в данную часть электрической схемы также входят силовой трансформатор, вторичный выпрямитель и выходной дроссель);
  • блок питания элементов слаботочной части электрической схемы инверторного аппарата;
  • ШИМ-контроллер, который включает в себя трансформатор тока и датчик тока нагрузки;
  • блок, отвечающий за термозащиту и управление охлаждающими вентиляторами (в данный блок принципиальной схемы входят вентиляторы инвертора и температурные датчики);
  • органы управления и индикации.
Читайте также:  Шаговый двигатель какая сила тока

Как работает сварочный инвертор

Формирование тока большой силы, при помощи которого создается электрическая дуга для расплавления кромок соединяемых деталей и присадочного материала, – это то, для чего предназначен любой сварочный аппарат. Для этих же целей необходим и инверторный аппарат, позволяющий формировать сварочный ток с большим диапазоном характеристик.

В наиболее простом изложении принцип работы инвертора выглядит так.

  • Переменный ток с частотой 50 Гц из обычной электрической сети поступает на выпрямитель, где происходит его преобразование в постоянный.
  • После выпрямителя постоянный ток сглаживается при помощи специального фильтра.
  • Из фильтра постоянный ток поступает непосредственно на инвертор, в задачу которого входит опять преобразовать его в переменный, но уже с более высокой частотой.
  • После этого при помощи трансформатора понижают напряжение переменного высокочастотного тока, что дает возможность увеличить его силу.

Блок-схема сварочного аппарата инверторного типа

Блок-схема сварочного аппарата инверторного типа

Для того чтобы понять, какое значение имеет каждый элемент принципиальной электрической схемы инверторного аппарата, стоит рассмотреть его работу подробнее.

Процессы, протекающие в электрической схеме сварочного инвертора

Схема сварочного аппарата инверторного типа позволяет увеличивать частоту тока со стандартных 50 Гц до 60–80 кГц. Благодаря тому, что на выходе такого устройства регулировке подвергается высокочастотный ток, для этого можно эффективно использовать компактные трансформаторы. Увеличение частоты тока происходит в той части электрической схемы инвертора, где расположен контур с мощными силовыми транзисторами. Как известно, на транзисторы подается только постоянный ток, для чего и необходим выпрямитель на входе аппарата.

Принципиальная схема заводского сварочного инвертора

Принципиальная схема заводского сварочного инвертора «Ресанта» (нажмите, чтобы увеличить)

Схема инвертора от немецкого производителя FUBAG

Схема инвертора от немецкого производителя FUBAG с рядом дополнительных функций (нажмите, чтобы увеличить)

Пример принципиальной электрической схемы сварочного инвертора

Пример принципиальной электрической схемы сварочного инвертора для самостоятельного изготовления (нажмите, чтобы увеличить)

Принципиальная электрическая схема инверторного устройства состоит из двух основных частей: силового участка и цепи управления. Первым элементом силового участка схемы является диодный мост. Задача такого моста как раз и состоит в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный.

В постоянном токе, преобразованном из переменного в диодном мосту, могут возникать импульсы, которые необходимо сглаживать. Для этого после диодного моста устанавливается фильтр, состоящий из конденсаторов преимущественно электролитического типа. Важно знать, что напряжение, которое выходит из диодного моста, примерно в 1,4 раза больше, чем его значение на входе. Диоды выпрямителя при преобразовании переменного тока в постоянный очень сильно нагреваются, что может серьезно сказаться на их работоспособности.

Компоненты сварочного инвертора на примере самодельного аппарата

Компоненты сварочного инвертора на примере самодельного аппарата

Чтобы защитить их, а также другие элементы выпрямителя от перегрева, в данной части электрической схемы используют радиаторы. Кроме того, на сам диодный мост устанавливается термопредохранитель, в задачу которого входит отключение электропитания в том случае, если диодный мост нагрелся до температуры, превышающей 80–90 градусов.

Высокочастотные помехи, создаваемые при работе инверторного устройства, могут через его вход попасть в электрическую сеть. Чтобы этого не произошло, перед выпрямительным блоком схемы устанавливается фильтр электромагнитной совместимости. Состоит такой фильтр из дросселя и нескольких конденсаторов.

Блок питания инвертора

Блок питания инвертора

Сам инвертор, который преобразует уже постоянный ток в переменный, но обладающий значительно более высокой частотой, собирается из транзисторов по схеме «косой мост». Частота переключения транзисторов, за счет которых и происходит формирование переменного тока, может составлять десятки или сотни килогерц. Полученный таким образом высокочастотный переменный ток имеет амплитуду прямоугольной формы.

Получить на выходе устройства ток достаточной силы для того, чтобы можно было с его помощью эффективно выполнять сварочные работы, позволяет понижающий напряжение трансформатор, установленный за инверторным блоком. Для того чтобы получить с помощью инверторного аппарата постоянный ток, после понижающего трансформатора подключают мощный выпрямитель, также собранный на диодном мосту.

Транзисторы для силового модуля сварочного инвертора

Транзисторы для силового модуля сварочного инвертора

Элементы защиты инвертора и управления им

Избежать влияния негативных факторов на работу инвертора позволяют несколько элементов в его принципиальной электрической схеме.

Для того чтобы транзисторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный, не сгорели в процессе своей работы, используются специальные демпфирующие (RC) цепи. Все блоки электрической схемы, которые работают под большой нагрузкой и сильно нагреваются, не только обеспечены принудительным охлаждением, но также подключены к термодатчикам, отключающим их питание в том случае, если температура их нагрева превысила критическое значение.

Радиаторы и вентиляторы системы охлаждения занимают значительное пространство внутри инвертора

Радиаторы и вентиляторы системы охлаждения занимают значительное пространство внутри инвертора

В схеме любого инвертора имеется ШИМ-контроллер, который отвечает за управление всеми элементами его электрической схемы. От ШИМ-контроллера электрические сигналы поступают на полевой транзистор, а от него – на разделительный трансформатор, имеющий одновременно две выходные обмотки. ШИМ-контроллер посредством других элементов электрической схемы также подает управляющие сигналы на силовые диоды и силовые транзисторы инверторного блока. Для того чтобы контроллер мог эффективно управлять всеми элементами электрической схемы инвертора, на него также необходимо подавать электрические сигналы.

Для выработки таких сигналов используется операционный усилитель, на вход которого подается формируемый в инверторе выходной ток. При расхождении значений последнего с заданными параметрами операционный усилитель и формирует управляющий сигнал на контроллер. Кроме того, на операционный усилитель поступают сигналы от всех защитных контуров. Это необходимо для того, чтобы он смог отключить инвертор от электропитания в тот момент, когда в его электрической схеме возникнет критическая ситуация.

Достоинства и недостатки сварочных аппаратов инверторного типа

Инверторные сварочные аппараты, которые пришли на смену привычным всем трансформаторам, обладают рядом весомых преимуществ.

  • Благодаря совершенно иному подходу к формированию и регулированию сварочного тока масса таких устройств составляет всего 5–12 кг, в то время как сварочные трансформаторы весят 18–35 кг.
  • Инверторы обладают очень высоким КПД (порядка 90%). Это объясняется тем, что в них расходуется значительно меньше лишней энергии на нагрев составных частей. Сварочные трансформаторы, в отличие от инверторных устройств, очень сильно греются.
  • Инверторы благодаря такому высокому КПД потребляют в 2 раза меньше электрической энергии, чем обычные трансформаторы для сварки.
  • Высокая универсальность инверторных аппаратов объясняется возможностью регулировать с их помощью сварочный ток в широких пределах. Благодаря этому одно и то же устройство можно использовать для сварки деталей из разных металлов, а также для ее выполнения по разным технологиям.
  • Большинство современных моделей инверторов наделены опциями, которые минимизируют влияние ошибок сварщика на технологический процесс. К таким опциям, в частности, относятся «Антизалипание» и «Форсирование дуги» (быстрый розжиг).
  • Исключительная стабильность напряжения, подаваемого на сварочную дугу, обеспечивается за счет автоматических элементов электрической схемы инвертора. Автоматика в данном случае не только учитывает и сглаживает перепады входного напряжения, но и корректирует даже такие помехи, как затухание сварочной дуги из-за сильного ветра.
  • Сварка с использованием инверторного оборудования может выполняться электродами любого типа.
  • Некоторые модели современных сварочных инверторов имеют функцию программирования, что позволяет точно и оперативно настраивать их режимы при выполнении работ определенного типа.

Как у любых сложных технических устройств, у сварочных инверторов есть и ряд недостатков, о которых также необходимо знать.

  • Инверторы отличаются высокой стоимостью, на 20–50% превышающей стоимость обычных сварочных трансформаторов.
  • Наиболее уязвимыми и часто выходящими из строя элементами инверторных устройств являются транзисторы, стоимость которых может составлять до 60% цены всего аппарата. Соответственно, ремонт сварочного инвертора является достаточно дорогостоящим мероприятием.
  • Инверторы из-за сложности их принципиальной электрической схемы не рекомендуется использовать в плохих погодных условиях и при отрицательных температурах, что серьезно ограничивает область их применения. Для того чтобы применять такое устройство в полевых условиях, необходимо подготовить специальную закрытую и отапливаемую площадку.

Источник