Агляд стандартнай схемы зварачных апаратаў інвертарнага тыпу

Ўстойлівая тэндэнцыя да зніжэння коштаў на зварачныя апараты інвертарнага тыпу прывяла да значнага росту папулярнасці гэтага абсталявання як сярод прафесіяналаў, так і сярод тых, хто да зварачным работах звяртаецца толькі для сваіх патрэб. Цалкам вытлумачальна, што многіх карыстальнікаў, якія маюць падобны апарат, цікавіць яго прылада і прынцып дзеяння, бо інфармацыя такога роду дапаможа адрамантаваць абсталяванне ў выпадку яго няспраўнасці ці нават удасканаліць недарагую мадэль з «зрэзаным» функцыяналам. Як мы ўбачым далей, разабрацца з гэтымі пытаннямі зусім не складана, дастаткова валодаць элементарнымі ведамі ў электратэхніцы.

Інвертар зварачны апарат.

Агульныя звесткі

Электрычная схема розных мадэляў зварачных інвертарам можа адрознівацца некаторымі дэталямі, але ў агульных рысах усе гэтыя апараты працуюць па адным прынцыпе. Галоўная задача кожнага з іх - пераўтварыць якая паступае з сеткі электрычную энергію так, каб на выхадзе атрымаць ток вялікай велічыні. Працэс пераўтварэння падзяляецца на некалькі этапаў:

Схема дроселя зварачнага інвертар.

• выпростванне пераменнага току, які паступае з электрасеткі;
• пераўтварэнне пастаяннага току назад у пераменны, але ўжо з значна большай частатой ваганняў;
• ўзмацненне пераменнага высокачашчыннага тока за кошт паніжэння яго напружання;
• выпростванне ўзмоцненага высокачашчыннага пераменнага току.

Той, хто хоць трохі разбіраецца ў кампутарным «жалезе», напэўна ведае, што падобным жа чынам працуе імпульсны блок харчавання персанальнага кампутара. Цэнтральным момантам гэтай схемы з'яўляецца павелічэнне частаты пераменнага току, менавіта гэтую задачу і выконвае інвертар. Для чаго гэта неабходна? Справа ў тым, што габарыты і вага трансфарматара залежаць не толькі ад яго магутнасці, але і ад частоты току, для пераўтварэння якога ён сканструяваны. Чым ніжэй частата, тым больш масіўным і буйным атрымліваецца трансфарматар. Залежнасць гэтая вельмі істотная. Так, напрыклад, з чатырохразовым павелічэннем частоты пераменнага току памеры трансфарматара скарачаюцца ў два разы. Інвертарнага схема падымае частату электратоку з 50 Гц да 60-80 кгц, так што выйгрыш у вазе і памерах атрымліваецца цалкам адчувальны. У выніку мы атрымліваем лёгкі і кампактны зварачны апарат, для вытворчасці якога неабходна значна менш матэрыялаў, у тым ліку дарогай медзі.

Далей мы дэталёва разгледзім асноўныя блокі апарата інвертар і іх ўзаемасувязі.

Сілавая частка: сеткавы выпрамнік

Схема інвертарнага зварачнага апарата.

Асаблівасць схемы інвертар складаецца ў тым, што для яе працы неабходны пастаянны ток. Таму пераменны ток звычайнай электрасеткі, які паступае з напругай 220 У і частатой 50 Гц, у першую чаргу падвяргаецца выпроствання. Электрычная схема выпрамніка ўключае дыёдны мост і два кандэнсатара, у задачу якіх уваходзіць згладжванне пульсацый. З-за вялікай магутнасці току дыёдны мост падчас працы досыць моцна награваецца, таму яго абсталёўваюць радыятарам з тэрмазасцерагальнік. Апошні ажыццяўляе размыканне схемы пры нагрэве да тэмпературы ў 90 градусаў.

На выхадзе дыёднага моста атрымліваецца пульсавалы сталы ток напругай 220 У, але на кандэнсатарах яно павялічваецца ў 1,41 разы і складае ўжо 310 В. З улікам магчымасці скокаў зыходнага напружання ў бок павелічэння ў сеткавым выпрамніка інвертарнага зварачнага апарата усталёўваюць кандэнсатары, якія вытрымоўваюць напружанне да 400 у (адпавядае зыходнаму напрузе ў 280 у).

Да крыніцы электраэнергіі сеткавай выпрамнік падключаецца праз фільтр электрамагнітнай сумяшчальнасці, які перашкаджае трапленню высокачашчынных перашкод ад працы інвертар ў электрасетку.

Схема крыніцы сілкавання інвертарнага зварачнага апарата.

Адразу пасля ўключэння зварачнага апарата які паступае на кандэнсатары зарадны ток можа дасягаць такой велічыні, якой будзе дастаткова для вываду дыёднага моста з ладу. Каб гэтага не здарылася, усе тыпы зварачных інвертарам абсталёўваюцца схемай плыўнага запуску. Яна рэалізаваная з дапамогай рэле і рэзістара, магутнасць якога складае каля 8 Вт, а супраціў - каля 50 Ом (у розных мадэлях зварачных інвертарам характарыстыкі рэзістара могуць адрознівацца ад названых). Рэзістар уключаны ў ланцуг выпрамніка, і ў момант ўключэння зварачнага апарата ён аслабляе пускавы ток. Пасля таго як абсталяванне выйдзе на працоўны рэжым, спрацоўвае рэле, якое замыкае высновы рэзістара так, што ток цячэ ўжо «міма» яго.

Інвертар: прынцып працы

У электрычную схему інвертар, якім абсталёўваюцца зварачныя апараты дадзенага тыпу, уваходзяць два ключавых транзістара, якія падключаюцца па прынцыпе «касога моста». Іх асаблівасць складаецца ў тым, што яны могуць пераключацца з вельмі высокай частатой, ад 60 да 80 кгц. Пры гэтым які паступае ў інвертар пастаянны ток ператвараецца ў пераменны, які мае такую ​​ж частату. Ад звычайнага току ў электрасеткі ён адрозніваецца яшчэ і характарыстыкай: яна зьяўляецца ня синусоидной, а прамавугольнай.

Ключавыя транзістары усталёўваюць на радыятары, што дазваляе пазбегнуць іх перагрэву. Абарона ад празмерна высокіх напружанняў забяспечваецца дэмпфернае RC-ланцугамі.

Высокачашчынны (імпульсны) трансфарматар

Прынцып працы інвертар.

Галоўнай часткай любога зварачнага апарата з'яўляецца паніжальны трансфарматар. Яго канструкцыя ў інвертарнага апаратах амаль не адрозніваецца ад звычайнай, але пры гэтым ён з'яўляецца больш кампактным. Яшчэ адно важнае адрозненне - наяўнасць дадатковай другаснай абмоткі, якая выкарыстоўваецца для харчавання схемы кіравання.

На першасную абмотку высокачашчыннага трансфарматара паступае Прадуцыраваная інвертарам пераменны электраток напругай 310 У і частатой у некалькі дзясяткаў кілогерц. На выхадзе другаснай абмоткі, якая мае меншае колькасць віткоў, напружанне памяншаецца да 60-70 У, а сіла току ўзрастае да 110-130 А. Яму застаецца прайсці яшчэ адну, апошнюю прыступку.

выхадны выпрамнік

Які паступае ад высокачашчыннага трансфарматара ток неабходна ператварыць у пастаянны - менавіта такі ток патрэбен для зваркі. З гэтай мэтай зварачны апарат інвертар абсталёўваецца выхадных выпрамніком, электрычная схема якога складаецца з здвоеных дыёдаў з агульным катодам. Ад звычайных дыёдаў яны адрозніваюцца высокай хуткадзейнасцю. Цыкл адкрыцця-закрыцця ў гэтых элементаў складае ўсяго 50 нанасекунд (гэтая характарыстыка завецца часам аднаўлення). Гэта якасць неабходна для працы з токамі звышвысокай частаты.

Дыёды выхаднога выпрамніка таксама ўстаноўлены на радыятары, а для іх абароны дадзены блок абсталёўваецца RC-ланцугом.

Пускавая схема апарата

Спосабы падлучэння зварачнага інвертар.

У момант ўключэння прылады ад сеткавага выпрамніка падаецца харчаванне на схему кіравання праз 15-вольтавую стабілізатар.

Пасля таго як схема кіравання запусціць у працу ключавыя транзістары інвертар, на дадатковай другаснай абмотцы высокачашчыннага трансфарматара з'яўляецца напруга. Яно выпростваецца дыёдамі і праз усё той жа стабілізатар пачынае сілкаваць схему кіравання, пры гэтым адбываецца яе адключэнне ад сеткавага выпрамніка.

схема кіравання

Каардынацыю працы пераўтваральніка току зварачнага апарата інвертарнага тыпу ажыццяўляе схема кіравання. Яе асноўным элементам з'яўляецца мікрасхема ШІМ-кантролера. У задачу гэтай мікрасхемы ўваходзіць пераключэнне ключавых транзістараў інвертар. Кіраванне іх працай ШІМ-кантролер ажыццяўляе не наўпрост, а праз двух паслядоўна размешчаных элементаў: палявога транзістара і раздзяляльнага трансфарматара.

Пераўтварэнне току ў зварачным інвертары.

З палявога транзістара на першасную абмотку раздзяляльнага трансфарматара паступае высокачашчынны (каля 65 кГц) ток з прамавугольнай характарыстыкай. Трансфарматар пераўтворыць напружанне гэтага току да той велічыні, якая неабходная для кіравання ключавымі транзістарамі інвертар. Сігналы на іх паступаюць ад двух другасных абмотак раздзяляльнага трансфарматара, пры гэтым кожная з абмотак падключана да аднаго транзістара.

Акрамя названых элементаў, электрычная схема платы кіравання і кантролю ўтрымлівае дапаможныя транзістары, якія дапамагаюць ключавым транзістарам інвертарнага схемы закрывацца, і стабилитроны, якія абараняюць іх ад перападаў напругі. Таксама тут маецца аналізатар-абмежавальнік току. Галоўным элементам аналізатара з'яўляецца трансфарматар, які ўключаны ў ланцуг першаснай абмоткі высокачашчыннага трансфарматара, усталяванага ў сілавым блоку. Аналізатар-абмежавальнік кантралюе сілу току ў пераўтваральніку зварачнага апарата і выкарыстоўвае сігналы, якія паступаюць з першаснай абмоткі сілавога трансфарматара, для падладкі зварачнага току і фарміравання імпульсаў, якія трансліруюцца да мікрасхемы ШІМ-кантролера.

Для рэгулявання сілы току зваркі ў электрычную схему блока кіравання уключаны пераменны рэзістар, супраціў якога задаецца паваротам ручкі, выведзенай на кантрольную панэль зварачнага апарата інвертар.

Кантроль выхаднога і сеткавага напружання

Функцыянальныя магчымасці зварачнага інвертар.

Акрамя ўсяго пералічанага, у задачу схемы кіравання зварачнага апарата ўваходзіць адсочванне напружання ў сеткі і на выходным выпрамнікоў. Для гэтага яе электрычную схему камплектуюць аперацыйным узмацняльнікам. Частка яго элементаў падключаецца да сеткавага выпрамніка з мэтай выяўлення скокаў напругі ў электрасетцы. У выпадку парушэнняў гэтыя элементы прайграваюць сігналы абароны па току і напрузе, якія паступаюць у сумавальны модуль, а затым - у генератар імпульсаў ШІМ-кантролера. Праца генератара, такім чынам, і ўсёй схемы, пры гэтым блакуецца.

Аналагічным чынам кантралюецца працоўнае напружанне на выхадзе пераўтваральніка. Яго велічыня можа адхіляцца ад нормы ў выпадку парушэння ў працы дыёднага моста сеткавага выпрамніка або іншых элементаў. У гэтым выпадку таксама адбываецца адключэнне схемы кіравання.

Блакаванне схемы суправаджаецца падачай напругі на сігнальны дыёд, які апавяшчае карыстальніка зварачнага апарата аб непаладках.

Інструкцыя па рамонце зварачнага апарата-інвертар

Як любое абсталяванне, інвертарнага апараты для зваркі могуць выходзіць з ладу. Часта назіраецца наступны сімптом: апарат здаецца цалкам спраўным (гарыць «нармальная» індыкацыя, чутная праца вентылятара ў корпусе), але іскра пры кантакце электрода з металам ня з'яўляецца. Часам пры гэтым можна чуць нязвыклы гул. У некаторых выпадках рамонт прылады можна ажыццявіць сваімі сіламі, не прыцягваючы спецыялістаў сэрвіснай кампаніі.

Схема зваркі тонкага металу пры дапамозе інвертарнага зваркі.

Па інструкцыі ў першую чаргу варта праверыць з дапамогай мультиметра стан тэрмазасцерагальнік, устаноўленых на радыятарах розных элементаў у сілавым блоку. Тэмпература, пры якой іх кантакты размыкаются, звычайна складае 90 градусаў. Асобныя тыпы такіх засцерагальнікаў з'яўляюцца аднаразовымі, пасля спрацоўвання іх прыходзіцца змяняць. Іншыя размыкают ланцуг пры перагрэве, але пры астыванні радыятара зноў аднаўляюць злучэнне. Падобныя элементы могуць ўсталёўвацца на першасных абмотках сілавых трансфарматараў. Іх спрацоўванне часта прыводзіць у зман электратэхнікі-аматараў, якія думаюць, што ў абмотцы адбыўся абрыў. Калі вы выявілі няспраўны тэрмазасцерагальнік, можна паспрабаваць закоротить яго кантакты. Гэты варыянт падыдзе ў якасці часовага «лячэння», ён дазволіць вам скончыць працу, калі яна з'яўляецца тэрміновай.

Паколькі абарона ад перагрэву цяпер часткова адсутнічае, зварачны апарат варта эксплуатаваць вельмі асцярожна, напаўсілы. А па завяршэнні працы варта адразу рухацца ў краму радыёдэталяў для набыцця запчасткі.

Яшчэ адно «адчувальнае» месца зварачных інвертарам - выхадны выпрамнік, дакладней, якія ўваходзяць у яго склад дыёды. Токі, з якімі ім даводзіцца працаваць, дасягаюць 130 А і часам становяцца прычынай прабоя ў гэтых дыёдах.

У непрацаздольнасці выхаднога выпрамніка лёгка пераканацца з дапамогай мультиметра, але без «прозвонки» кожнага дыёда паасобку вызначыць, які з іх прабіты, немагчыма. Дыёды (тут ужываюцца тры здвоеных дыёда) прыйдзецца выпаивать і здымаць з радыятара, да якога яны прыкручаныя шрубамі. Радыятар таксама прыйдзецца здымаць.

Кіраванне зварачным інвертарам.

Выпаивать дыёды і іншыя элементы бывае няпроста. У сучасных зварачных інвертары пайку робяць вельмі якасна, з вялікай колькасцю прыпоя, асабліва ў тых месцах, дзе маюцца токі вялікай сілы. Акрамя таго, выкарыстоўваецца прыпой без ўтрымання свінцу, тэмпература плаўлення якога вышэй, чым у звычайнага свінцова-алавянага. Таму для выпаивания дыёдаў і іншых элементаў лепш скарыстацца магутным паяльнікам на 50 Вт, 40-ватнага можа не хапіць. Задача ўскладняецца тым, што трэба отпаять тры высновы адначасова, таму без добрага прагрэву тут не абысціся. Для выдалення прыпоя можна скарыстацца десольдером або меднай аплёткай.

Пасля таго як прабіты дыёд будзе выяўлены (у здвоеных дыёдах могуць быць прабітыя абедзве часткі), варта купіць новы, такой жа або аналагічны. Карыстачу варта звярнуць увагу на важную акалічнасць: дыёды выхаднога выпрамніка з'яўляюцца хуткадзейнымі, час іх аднаўлення складае ўсяго 50 НС. Толькі такія элементы могуць працаваць з пераменным токам частатой у 60-80 кГц. Звычайныя дыёды ўсталёўваць сюды нельга. У замежных спецыфікацыях хуткадзейныя дыёды могуць пазначацца як Hyper-Fast, Ultra-Fast, Stealth Diode, Super-Fast, High Frequency Secondary Rectifier і інш.

Перад мантажом дыёдаў або ключавых транзістараў на радыятар варта нанесці свежы пласт цеплаправоднасць пасты (КПТ-8 ці аналагічную). Пасту трэба наносіць у дастатковай колькасці, але і не занадта багата. Яна забяспечвае цеплаадвод ад элемента ў напрамку меднага або алюмініевага радыятара.

Пайку дыёдаў варта выконваць вельмі старанна. З-за вялікай сілы току ў няякасных злучэннях будзе назірацца моцны нагрэў і значныя страты магутнасці.

Бывае, што па неасцярожнасці пры дэмантажы радыятара былі пашкоджаныя медныя дарожкі і «пятачкі» платы, іх нарошчваюць медным луджаным провадам і добранька пропаивают.