Màquines de soldadura inverter

L'enorme interès i el pic de popularitat que ha augmentat en l'última dècada en els nous dissenys de màquines de soldadura que treballen amb el principi dels inversors es deu als següents motius principals:

• augment de la qualitat de la costura;

• la disponibilitat d'operacions fins i tot per a soldadors novells a causa de la inclusió d'un complex de funcions per a l'arrencada en calent, l'antiadherència de l'elèctrode i la crema d'arc;

• minimitzant el disseny dels equips de soldadura, garantint la seva mobilitat;

• estalvi energètic important en comparació amb els transformadors.

Aquests avantatges van ser possibles gràcies a un canvi en l'enfocament de la tecnologia de creació d'un arc de soldadura en un elèctrode a causa de la introducció dels últims avenços en tecnologia de microprocessador.

Com van els inversors de soldadura

S'alimenten amb electricitat de 220 V 50 Hz, que prové d'una presa elèctrica normal. (Els aparells que funcionen en una xarxa trifàsica utilitzen algorismes similars.) L'única limitació a la qual hauríeu de prestar atenció és el consum d'energia de l'aparell.No ha de superar la classificació dels dispositius de protecció de la xarxa i les propietats conductores del cablejat.

A la foto es mostra la seqüència dels cinc cicles tecnològics utilitzats per crear un arc de soldadura des de l'inversor.

Aquests inclouen processos realitzats per:

• rectificador;

• filtre de la línia del condensador;

• convertidor d'alta freqüència;

• transformador reductor de tensió d'alta freqüència;

• rectificador d'alta freqüència;

• esquema de control.

Tots aquests dispositius es troben al tauler dins de la caixa. Amb la coberta retirada, semblen una cosa com el que es mostra a la imatge.

Rectificador de tensió de xarxa

S'alimenta amb tensió alterna d'una xarxa elèctrica estacionària mitjançant un interruptor manual situat al cos. Es converteix mitjançant un pont de díodes en un valor pulsatori. Tota l'energia de l'arc de soldadura passa pels elements semiconductors d'aquest bloc. Per tant, es seleccionen amb el marge necessari de tensió i corrent.

Per millorar la dissipació de calor, el conjunt de díodes, que està sotmès a un escalfament greu durant el funcionament, està muntat en radiadors de refrigeració, que també són bufats per l'aire subministrat des del ventilador.

La calefacció del pont de díodes està controlada per un sensor de temperatura configurat en mode de fusible tèrmic. Com a element de protecció, quan els díodes s'escalfen a +90 ОC, obre el circuit d'alimentació.

Filtre de la línia del condensador

Paral·lelament al contacte de sortida del rectificador, que crea una tensió ondulada, es connecten dos potents condensadors electrolítics per treballar junts. Suaveixen les fluctuacions de la ondulació i sempre es seleccionen amb marge de tensió.De fet, fins i tot en mode de filtre normal, augmenta 1,41 vegades i arriba a 220 x 1,41 = 310 volts.

Per aquest motiu, els condensadors es seleccionen per a una tensió de funcionament d'almenys 400 V. La seva capacitat es calcula per a cada estructura segons la potència del corrent màxim de soldadura. Normalment oscil·la entre 470 microfarads o més per a un sol condensador.

Filtre d'interferències

Un inversor de soldadura que funciona converteix l'energia elèctrica suficient per provocar soroll electromagnètic. D'aquesta manera, interfereix amb la resta d'equips elèctrics connectats a la xarxa. Per eliminar-los a l'entrada del rectificador, configureu filtre inductiu-capacitiu.

La seva finalitat és suavitzar les pertorbacions d'alta freqüència procedents d'un circuit de treball a la xarxa elèctrica d'altres consumidors elèctrics.

Inversor

La conversió de tensió directa a alta freqüència es pot fer segons diferents principis.

En els inversors de soldadura, es troben més sovint dos tipus de circuits que funcionen segons el principi del "pont inclinat":

• convertidor de polsos mig pont mig pont;

• convertidor de polsos de pont complet.

La figura mostra una implementació del primer circuit.

Aquí s'utilitzen dos potents commutadors de transistors. Es poden muntar en dispositius semiconductors en sèrie MOSFET o IGBT.

Els MOSFET en cascada funcionen bé en inversors de baixa tensió i també gestionen bé les càrregues de soldadura. Per a una càrrega/descàrrega ràpida d'alta capacitat, necessiten un controlador d'impuls amb control de senyal antifàsic per carregar condensadors ràpids amb un transistor i curt a terra per descarregar-se amb un altre.

Els IGBT bipolars estan guanyant popularitat en els inversors de soldadura.Poden transmetre fàcilment grans potències amb alts voltatges, però requereixen algorismes de control més complexos.

L'esquema d'un convertidor de polsos de mig pont es troba a les construccions d'inversors de soldadura de la categoria de preu mitjà. Té una bona eficiència, és fiable, forma un transformador polsos rectangulars amb una freqüència elevada de diverses desenes de kHz.

El convertidor de polsos de pont complet és més complex, inclou dos transistors addicionals.

Aprofita al màxim totes les possibilitats d'un transformador d'alta freqüència amb interruptors de transistors que funcionen per parells en la manera de dos ponts inclinats combinats.

Aquest circuit s'utilitza en els inversors de soldadura més potents i cars.

Tots els transistors clau estan instal·lats en potents dissipadors de calor per eliminar la calor. A més, estan més protegides de possibles pics de tensió mitjançant l'amortiment dels filtres RC.

Transformador d'alta freqüència

Es tracta d'una estructura de transformador especial, generalment d'un circuit magnètic de ferrita, que redueix la tensió d'alta freqüència després de l'inversor amb pèrdues mínimes fins a un arc estable d'encesa d'uns 60 a 70 volts.

En el seu bobinatge secundari circulen grans corrents de soldadura de fins a diversos centenars d'amperes. Així, en convertir el vol. Energia / H amb un valor relativament baix de corrent i alt voltatge al bobinatge secundari, els corrents de soldadura es formen amb tensió ja reduïda.

A causa de l'ús d'alta freqüència i la transició a un circuit magnètic de ferrita, el pes i les dimensions del transformador es redueixen significativament, es redueixen les pèrdues de potència a causa de la inversió del magnetisme del ferro i s'augmenta l'eficiència.

Per exemple, un transformador de soldadura d'un disseny antic amb un nucli magnètic de ferro, que proporciona un corrent de soldadura de 160 amperes, pesa uns 18 kg, i un d'alta freqüència (amb les mateixes característiques elèctriques) és una mica menys de 0,3 quilograms.

Els avantatges en el pes del dispositiu i, en conseqüència, en les condicions de treball són evidents.

Rectificador de sortida de potència

Es basa en un pont muntat a partir de díodes especials d'alta velocitat i molt alta velocitat capaços de respondre al corrent d'alta freqüència: obrir i tancar amb un temps de recuperació d'uns 50 nanosegons.

Els díodes convencionals no poden fer front a aquesta tasca. La durada del seu transitori correspon aproximadament a la meitat del període de l'harmònic sinusoïdal del corrent, o aproximadament 0,01 segons. Per això, s'escalfen i cremen ràpidament.

El pont de díodes de potència, com els transistors del transformador d'alta tensió, es col·loca als dissipadors de calor i està protegit per un circuit RC amortidor contra pics de tensió.

Els terminals de sortida del rectificador estan fets amb clavilles de coure gruixudes per a una connexió segura dels cables de soldadura al circuit de l'elèctrode.

Característiques de l'esquema de control

Totes les operacions de l'inversor de soldadura són controlades i controlades pel processador mitjançant la retroalimentació mitjançant diversos sensors, la qual cosa proporciona paràmetres de corrent de soldadura gairebé ideals per unir tot tipus de metalls.

Gràcies a les càrregues dosificades amb precisió, les pèrdues d'energia durant la soldadura es redueixen significativament.

Per fer funcionar el circuit de control, es subministra una tensió estabilitzada constant des de la font d'alimentació, que està connectada internament als circuits d'entrada de 220 V.Aquesta tensió va dirigida a:

• ventilador de refrigeració per a radiadors i taulers;

• relé d'arrencada suau;

• indicadors LED;

• font d'alimentació al microprocessador i a l'amplificador operacional.

El relé per a l'inversor d'arrencada suau és clar del nom. Funciona segons el principi següent: en el moment d'encendre l'inversor, els condensadors electrolítics del filtre de xarxa comencen a carregar-se molt bruscament. El seu corrent de càrrega és molt elevat i pot danyar els díodes rectificadors.

Per evitar-ho, la càrrega està limitada per una potent resistència, que amb la seva resistència activa redueix el corrent d'entrada inicial. Quan es carreguen els condensadors i l'inversor comença a funcionar en el mode de disseny, el relé d'arrencada suau s'activa i mitjançant els seus contactes normalment oberts manipula aquesta resistència, eliminant-la així dels circuits d'estabilització.

Gairebé tota la lògica de l'inversor està inclosa dins del controlador del microprocessador. Controla el funcionament dels potents transistors del convertidor.

La protecció contra sobretensió dels transistors de potència de la porta i de l'emissor es basa en l'ús de díodes zener.

Un sensor està connectat al circuit de bobinatge del transformador d'alta freqüència: un transformador de corrent, que amb els seus circuits secundaris envia un senyal proporcional en magnitud i angle per al processament lògic. D'aquesta manera, es controla la intensitat dels corrents de soldadura per afectar-los durant la posada en marxa i el funcionament de l'inversor.

Per controlar la magnitud de la tensió d'entrada a l'entrada del rectificador de xarxa de l'aparell, es connecta un microcircuit amplificador operacional.Analitza contínuament els senyals de la protecció de tensió i corrent, determinant el moment d'una situació d'emergència en què cal bloquejar el generador en funcionament i desconnectar l'inversor de la font d'alimentació.

Les desviacions màximes de la tensió d'alimentació estan controlades per un comparador. S'activa quan s'assoleixen els valors crítics d'energia. El seu senyal és processat seqüencialment per elements lògics per apagar el generador i el propi inversor.

Per a l'ajust manual del corrent de l'arc de soldadura, s'utilitza un potenciòmetre d'ajust, el botó del qual es porta al cos del dispositiu. Modificar la seva resistència permet utilitzar un dels mètodes de control, afectant:

• amplitud en / h voltatge de l'inversor;

• freqüència de polsos d'alta freqüència;

• durada del pols.

Normes bàsiques de funcionament i causes de fallades dels inversors de soldadura

El respecte pels equips electrònics complexos és sempre la clau del seu funcionament a llarg termini i fiable. Però, malauradament, no tots els usuaris apliquen aquesta disposició a la pràctica.

Els inversors de soldadura funcionen als tallers de producció, a les obres de construcció o els fan servir artesans a casa en garatges personals o cases d'estiueig.

En un entorn de producció, els inversors sovint pateixen la pols que s'acumula dins de la caixa. Les seves fonts poden ser qualsevol eina o màquines de metall, processament de metalls, formigó, granit, maons. Això és especialment comú quan es treballa amb rectificadores, paletes, perforadors...

El següent motiu de la fallada que es va produir durant la soldadura és la creació de càrregues no estàndard al circuit electrònic per part d'un soldador sense experiència.Per exemple, si intenteu tallar l'armadura frontal d'una torre de tancs o ferrocarril amb un inversor de soldadura de baixa potència, el resultat d'aquest treball és inequívocament previsible: crema de components electrònics IGBT o MOSFET.

Dins del circuit de control, funciona un relé tèrmic, que protegeix contra l'augment gradual de les càrregues tèrmiques, però no tindrà temps de reaccionar a salts tan ràpids en els corrents de soldadura.

Cada inversor de soldadura es caracteritza pel paràmetre «PV»: la durada de l'encesa en comparació amb la durada de la pausa d'aturada, que s'indica al passaport tècnic. L'incompliment d'aquestes recomanacions de la planta condueix a accidents inevitables.

El tractament imprudent del dispositiu es pot expressar en el seu mal transport o transport, quan el cos està exposat a cops mecànics externs o vibracions del bastidor d'un cotxe en moviment.

Entre els empleats, hi ha casos de funcionament d'inversors amb indicis evidents de mal funcionament que requereixen una retirada immediata, per exemple, afluixament dels contactes que fixen els cables de soldadura a les preses de la carcassa. I el lliurament d'equips cars a personal poc qualificat i poc format també sol comportar accidents.

A casa, sovint es produeixen caigudes de tensió de subministrament, especialment a les cooperatives de garatge, i el soldador no hi presta atenció i intenta fer la seva feina més ràpidament, "prémer" tot allò que és capaç i incapaç de fer des de l'inversor ...

L'emmagatzematge a l'hivern d'equips electrònics cars en un garatge mal climatitzat o fins i tot en un cobert condueix a la deposició de condensats de l'aire als taulers, oxidació de contactes, danys a les vies i altres danys interns.Així mateix, aquests aparells pateixen el funcionament a temperatures baixes per sota dels -15 graus o precipitacions atmosfèriques.

Transferir l'inversor a un veí per fer treballs de soldadura no sempre acaba amb un resultat favorable.

Tanmateix, les estadístiques generals dels tallers mostren que per als propietaris privats, els equips de soldadura funcionen més i millor.

Defectes de disseny

Els inversors de soldadura de versions anteriors tenen una fiabilitat inferior transformadors de soldadura… I el seu disseny modern, especialment dels mòduls IGBT, ja té paràmetres comparables.

Durant el procés de soldadura, es genera una gran quantitat de calor a l'interior de la carcassa. El sistema utilitzat per treure i refredar plaques de circuit i elements electrònics fins i tot en models de gamma mitjana no és gaire eficient. Per tant, durant el funcionament, cal observar interrupcions per reduir la temperatura de les peces i dispositius interns.

Com tots els circuits electrònics, els dispositius inversors perden la seva funcionalitat amb alta humitat i condensació.

Malgrat la inclusió de filtres d'eliminació de sorolls en el disseny, una interferència d'alta freqüència força significativa penetra al circuit d'alimentació. Les solucions tècniques que eliminen aquest problema compliquen significativament el dispositiu, la qual cosa comporta un fort augment del preu de tots els equips.