- Як відбувається перетворення
- Пояснення до роботи апарату
- Мережевий випрямляч
- імпульсний перетворювач
- імпульсний трансформатор
- Вихідна випрямний пристрій
- керуючий модуль
Унікальні можливості інверторів і цілком зрозуміла схема зварювального апарату пояснюють той високий інтерес, який проявляють до них багато користувачів.
Деякі з них навіть намагаються виготовити апарат своїми руками. Однак для того щоб зібрати зварювальний апарат в домашніх умовах необхідно хоча б приблизно знати, що являє собою схема інвертора.
Лише після вивчення схемного рішення цього електронного приладу можна буде зібрати якісний побутової інвертор і в разі потреби самостійно відремонтувати його.
Як відбувається перетворення
Електричні схеми інверторних пристроїв від різних виробників можуть відрізнятися невеликими деталями, однак всі вони працюють за одним і тим же алгоритмом. Основне завдання вбудованої електроніки в усіх випадках зводиться до наступного:
- забезпечити випрямлення вхідного напруги;
- перетворити (інвертувати) його в імпульсний сигнал щодо високої частоти;
- знизити рівень отриманого імпульсного сигналу до необхідного значення і знову випрямити його на виході пристрою.
Основна мета цього ланцюжка - отримати постійний струм величини, необхідної для підтримки зварювального процесу. Причому зробити це потрібно так, щоб використовувані в схемі деталі дозволили знизити габарити і вага всього апарату в цілому.
Оскільки електронний перетворювач складається з напівпровідникових деталей, то поставлена перед конструкторами завдання вирішується без особливих проблем. Інвертор завжди значно менше за розмірами, ніж звичайний трансформаторний перетворювач струму.
Однак схема зварювального інвертора значно складніше, і зібрати її своїми руками з нуля практично неможливо. Можна тільки використовувати готові частини, з'єднавши в загальну конструкцію.
Ще однією перевагою інвертора є можливість електронного регулювання амплітудного значення струму. Це дозволяє розширити можливості приладу, варити метал різної товщини, в тому числі зварювати досить тонкі деталі. Причому робити це можна без механічних регуляторів, помітно поступаються за надійністю своїм електронним аналогам.
Пояснення до роботи апарату
Добре знайомі з електронікою фахівці відразу помітять, що розглянутий принцип перетворення використовується в блоках харчування більшості сучасних електронних приладів (в комп'ютерах, холодильниках, телевізорах і так далі).
Основна особливість електросхем (схемних рішень) інверторів - це збільшення частоти змінного сигналу за рахунок його перетворення (інвертування).
Багатьом неспеціалістам не цілком зрозуміло, навіщо потрібно двічі перетворювати один і той же сигнал, спочатку випрямляючи його, потім перетворювати в змінний, а після знову випрямляти.
Справа в тому, що розміри і вага основного вузла будь-якого зварювального апарату - його трансформатора - визначаються не тільки потужністю, але і частотою протікає через обмотки струму. Чим вище робоча частота - тим більш легким і компактним виходить сам трансформатор.
Залежність від частоти досить сильна; при її чотириразове збільшення габарити трансформаторного модуля знижуються вдвічі.
Оскільки типова схема інверторних джерел зварювального струму забезпечує підвищення частоти з 50 Герц до 60-80 кілогерц -виігриш в габаритах і вазі може виявитися дуже істотним.
У підсумку виходить дуже легкий і компактний зварювальний інвертор, при виготовленні якого витрачається мінімум дорогих матеріалів (включаючи дефіцитну мідь).
Мережевий випрямляч
Особливості роботи інвертора припускають наявність на його вході постійного сигналу, одержуваного шляхом випрямлення напруги 220 Вольт. Випрямний модуль складається з класичного діодного містка і декількох конденсаторів, що забезпечують фільтрацію одержуваних після випрямлення пульсацій.
До джерела електроенергії, що забезпечує електричним живленням зварювальний інвертор, випрямляч підключений через ще одну систему фільтрів ланцюжок, що захищає мережу від високочастотних перешкод.
Великі робочі струми випрямляча сильно нагрівають діодний міст, внаслідок чого під час роботи він потребує безперервного охолодженні. Один з традиційних способів зниження температури - кріплення моста на спеціальному радіаторі з термічним запобіжником, що відключає схему при його нагріванні до 90 °.
після підключення резонансного зварювального інвертора до мережі, зарядний струм конденсаторів збільшується настільки, що може викликати пробою елементів діодного містка.
Щоб уникнути цього кожен зварювальний інвертор повинен обладнуватися схемою забезпечення плавного запуску. Для цього в неї вводяться елемент комутації (реле) і резистор, що послабляє рівень споживаного струму в момент включення.
Після того як інверторний апарат виходить на робочий режим функціонування, реле своїми контактами блокує резистор, відключаючи його тимчасово від схеми.
імпульсний перетворювач
На виході випрямного модуля збільшене напруга 310 Вольт надходить на ділянку схеми з транзисторами. Вони в зварювальному инвертор виконують функцію імпульсних ключів.
Основне функціональне призначення транзисторів - забезпечення комутації підводиться до них напруги з метою отримання імпульсного сигналу прямокутної форми частотою в діапазоні від 60 до 80 кілогерц.
Ключові транзистори так само, як і діодні містки, завжди монтуються на радіаторах, що забезпечують можливість їх постійного охолодження. Для захисту цих елементів від перенапруги в схемі передбачені спеціальні демпферні RC-ланцюжка. Роботу інших перетворювальних модулів зварювального інвертора варто розглянути окремо.
імпульсний трансформатор
Найважливішим елементом схеми будь-якого зварювального агрегату, що визначає особливості технологічного процесу зварювання, є понижуючий трансформатор.
У зварювальних інверторах він відрізняється особливою компактністю. Інша істотна відмінність цього вузла від традиційних трансформаторів - наявність ще однієї (додаткової) вихідний обмотки, призначеної для живлення схеми управління.
На приймальню обмотку инверторного перетворювача надходить послідовність прямокутних імпульсів величиною порядку 310 Вольт і частотою 60-80 кілогерц. При цьому наводимое у вторинній обмотці напруга знижується до 60-70 Вольт (за рахунок меншої кількості витків).
Одночасно з цим величина струму в вихідних ланцюгах зварювального інвертора зростає до 110-130 Ампер, після чого струм піддається остаточному випрямляння.
Вихідна випрямний пристрій
Сигнал, що формується високочастотним трансформатором, повинен бути перетворений в постійний струм, який використовується для отримання зварювальної дуги. Для цього необхідний вихідний випрямляючий вузол.
Його схема побудована на основі здвоєних діодів, що відрізняються високою швидкодією і визначають максимальний споживаний струм всього зварювального апарату. Ці вихідні елементи також встановлюються на охолоджуючі радіатори.
Схема запуску пристрою працює так. У момент включення напруга живлення через стабілізаторние блок подається на модуль управління і відразу активує його.
Після цього в роботу вступають ключові транзистори, завдяки чому в допоміжній обмотці трансформатора починає діяти змінну напругу.
Потім воно випрямляється за допомогою діодного містка і через стабілізатор починає самостійно живити керуючу схему, відключаючи останню від мережевого випрямляча зварювального інвертора .
керуючий модуль
Керуюча схема призначена для координації перемикань всіх вузлів зварювального інвертора. Її основу становить мікросхема з функцією мікроконтролера, що здійснює широтно-імпульсну модуляцію вхідного сигналу. Основне завдання цієї схеми - керування перемиканням інверторних транзисторів, що стоять на її виході.
Крім цього, до складу керуючого модуля входить ряд додаткових елементів, що полегшують процес формування імпульсного сигналу і управління його параметрами.
Завдяки принципово іншою схемою роботи, зварювальні апарати інверторного типу дозволяють отримувати стабільну дугу. Інвертор робить зварювання компактної, швидкої і зручної.
Коефіцієнт корисної дії при цьому зростає майже до 90%, а споживана потужність знижується, що призводить до економії електроенергії. Застосування транзисторів і діодів відкриває можливості для розвитку зварювальної техніки.
З'являються апарати з додатковими функціями, такими, як автоматичне відключення і програмування роботи.