- «Родзинки» зварювального інвертора
- Як працює зварювальний інвертор
- Силова схема зварювального інвертора
- Мережевий випрямляч
- завадозахисні фільтр
- інвертор
- вихідний випрямляч
- Керуюча схема зварювального інвертора
- ШІМ-контролер
- Ланцюги регулювання і контролю
Завдяки зниженню ціни, в даний час стали дуже популярні зварювальні апарати інверторного типу. Легкі і надійні , Вони широко використовуються і на виробництві, і під час дачно-гаражних виробів. Ми на сайті вже знайомили вас (в статті про ремонт інверторів ), В загальних рисах, з пристроєм цих сварочніка. Тут докладно пояснимо принцип роботи зварювального інвертора.
«Родзинки» зварювального інвертора
Зварювальним інвертором прийнято називати блок живлення зварювального апарату, оснащений інвертором. Сам по собі інвертор - це пристрій, що перетворює постійну напругу в високочастотне змінне.
У двох словах, відбувається наступне:
- вхідний випрямляч отримує напругу з електромережі (220 В, 50 Гц) і постійним струмом живить «косою міст» на ключових транзисторах;
- «Косою міст» формує прямокутні імпульси високої частоти (до 50 КГц). Перетворення дозволяє застосувати в схемі високочастотний імпульсний понижуючий трансформатор. Цей вузол, завдяки матеріалу сердечника, важить на порядок менше свого 50-герцового «побратима», що позитивно позначається на загальній масі девайса. А це призводить до зменшення ваги всього зварювального апарату. Крім того, економиться мідь і інші дорогі матеріали, з яких виготовляється обладнання. Імпульсний трансформатор знижує високочастотну напругу до необхідного робочого.
Схемотехнічне рішення і застосування в инверторе спеціальних компонентів, дозволили сконструювати пристрій, не критичне, в широких межах, до коливань напруги електромережі. При зниженні його нижче допустимої межі - відбувається відключення генератора і загоряється жовта лампочка «аварія».
В цьому і полягають дві «родзинки»: мала вага і некритичність в широкому діапазоні до коливань напруги джерела живлення;
- вихідний випрямляч перетворює напругу (вже має необхідну амплітуду) в постійне робоче.
Впровадження зазначених вище перетворень привело до того, що в схемотехніці джерела живлення з'явилася велика кількість всяких додаткових елементів, які забезпечують його стабільну роботу.
Тепер розглянемо принцип роботи зварювального інвертора докладно.
Як працює зварювальний інвертор
Як приклад розглянемо пристрій зварювального інвертора бренду «TELWIN» (малюнки до зазначеного бренду відношення не мають). Зовнішній вигляд плати з зазначенням розташування елементів схеми наведено на малюнку.
Варіант компонування деталей зварювального інвертора.
Схема зварювального інвертора складається з двох основних частин: силовий і керуючої.
Силова схема зварювального інвертора
Принципова схема приведена на малюнку (малюнки в статті клікабельні: для збільшення і зручності перегляду натисніть на нього і він відкриється в новому вікні).
Силова частина схеми зварювального інвертора.
Електронний силовий блок складається з наступних вузлів:
- мережевий випрямляч;
- завадозахисні фільтр;
- інвертор;
- вихідний випрямляч.
Мережевий випрямляч
Випрямляч складається з:
- двухполуперіодного діодного моста;
- фільтра, що згладжує з двох паралельних електролітичних конденсаторів.
Через діодний міст протікають великі струми, і він нагрівається. Для розсіювання тепла його встановлюють на охолоджуючий радіатор. З метою запобігання перегріву і виходу з ладу діодного моста, на радіаторі встановлений елемент захисту - термопредохранитель. Він відключає харчування при перевищенні температури радіатора вище 90 ° С. Постійна напруга після випрямляча і фільтра подається на інвертор.
завадозахисні фільтр
Потужний інвертор в процесі роботи створює високочастотні перешкоди. Що б виключити їх попадання в електромережу, перед випрямлячем встановлюється фільтр ЕМС (електромагнітної сумісності). Фільтр складається з конденсаторів і дроселя (у наведеній схемі - на тороїдальним магнітопроводі).
Завадозахисні фільтр (на тороіде).
інвертор
Інвертор зібраний за схемою «косого моста» на двох потужних ключових напівпровідникових приладах. В якості останніх можуть бути транзистори типів «IGBT» і «MOSFET». Обидва ключових транзистора монтуються на радіатори для охолодження.
На первинну обмотку імпульсного понижувального трансформатора надходить напруга з вхідного випрямляча, що минув перетворення на ключових транзисторах і стало високочастотним. З одного з вторинних обмоток знімається вже значно менше по амплітуді напруга (робоче значення, необхідне для зварювання). Ця обмотка виконана кількома витками стрічкового мідного дроту в ізоляції, що дозволяє проводити зварку струмом 120 ... 130 А.
Понижуючий імпульсний трансформатор (від нього відходять шини).
вихідний випрямляч
З вторинної обмотки імпульсного трансформатора змінний струм високої частоти надходить на високочастотні потужні діодні випрямлячі. Вони збираються на базі здвоєних діодів за схемою із загальним катодом. Діоди мають високу швидкодію (час відновлення trr <50 ns). З виходу цього випрямляча знімається електричний струм з потрібними для зварювання параметрами.
А тепер розглянемо керуючу частину схеми зварювального інвертора.
Керуюча схема зварювального інвертора
Принципова схема приведена на малюнку (нагадуємо про КЕП малюнка).
Керуюча частина схеми зварювального інвертора.
Електронний керуючий блок складається з наступних вузлів:
- ШІМ-контролер;
- ланцюга регулювання і контролю:
- блоки контролю напруги мережі і вихідної напруги.
ШІМ-контролер
Схема управління має оригінальне рішення. Тому, вона буде розглядатися докладніше силової частини.
«Мозком» зварювального інвертора є мікросхема ШІМ-контролера (тут і далі - позначення за схемою: U1). Вона, керуючи роботою потужних ключових транзисторів, задає «ритм» роботи всього перетворювача. Мікросхема ШІМ-контролера, за допомогою польового N-канального MOSFET транзистора (Q4), передає на первинну обмотку розділового трансформатора (T1) прямокутні імпульси з високою частотою - до 50 КГц. З вторинної його обмотки знімаються сигнали для керування роботою ключових транзисторів.
Захист від можливого, в процесі управління, перевищення допустимого напруги між затвором і емітером ключових транзисторів здійснюють стабілітрони (D16, D17, D29, D30).
Ланцюги регулювання і контролю
До ланцюгах регулювання і контролю відносяться:
- трансформатор струму (Т2). Цей вузол є основою аналізатора-обмежувача струму. Знімається з нього напруга, після випрямлення і обмеження, бере участь в роботі схеми, яка формує зварювальний струм, і генератора імпульсів на ШІМ-контролері;
Трансформатор струму (в центрі).
- вузол контролю напруги мережі. Він складається з елементів операційного підсилювача, зібраного на двох мікросхемах (U2A і U2B). На резисторних делителях, встановлених в ланцюгах вхідного випрямляча, виділяється напруга електромережі (завищена або занижена) і надходить на суматор операційного підсилювача. Останній виробляє результуючий сигнал і видає його на генератор, що задає імпульсів - ШІМ-контролер. При виявленні напруги нижче допустимого, він блокує генератор, а, отже, і всю схему;
- схема контролю вихідної напруги. Останнє знімається з виходів «OUT +», «OUT-» і через оптрон (ISO1), надходить в схему контролю (U2A і U2B). Таким чином, виконується відстеження параметрів вихідної напруги.
Одночасно з відключенням інвертора включається жовтий світлодіод (D12), який вказує на те, що в схемі несправність або є проблеми з мережним живленням (відсутня або нижче нижньої межі).
