Inverter lasmachines

De enorme belangstelling en piek van populariteit die in het afgelopen decennium is toegenomen in nieuwe ontwerpen van lasmachines die werken op het principe van inverters, is te danken aan de volgende hoofdredenen:

• verhoogde naadkwaliteit;

• de beschikbaarheid van bewerkingen, zelfs voor beginnende lassers, dankzij de opname van een complex van functies voor hot start, anti-sticking van de elektrode en boogverbranding;

• minimalisering van het ontwerp van lasapparatuur, waardoor de mobiliteit ervan wordt gewaarborgd;

• aanzienlijke energiebesparing in vergelijking met transformatoren.

Deze voordelen werden mogelijk door een verandering in de benadering van de technologie van het creëren van een lasboog op een elektrode als gevolg van de introductie van de nieuwste ontwikkelingen in microprocessortechnologie.

Hoe zijn lasomvormers

Ze worden aangedreven door elektriciteit van 220 V 50 Hz, die afkomstig is van een gewoon stopcontact. (Apparaten die in een driefasig netwerk werken, gebruiken vergelijkbare algoritmen.) De enige beperking waar u op moet letten, is het stroomverbruik van het apparaat.Het mag de nominale waarde van de netbeveiligingsinrichtingen en de geleidende eigenschappen van de bedrading niet overschrijden.

De volgorde van de vijf technologische cycli die worden gebruikt om een ​​lasboog te creëren vanuit de omvormer, wordt weergegeven op de foto.

Deze omvatten processen die worden uitgevoerd door:

• gelijkrichter;

• condensor leidingfilter;

• hoogfrequente omvormer;

• hoogfrequente spanning step-down transformator;

• hoogfrequente gelijkrichter;

• Controle schema.

Al deze apparaten bevinden zich op het bord in de doos. Met de hoes verwijderd zien ze er ongeveer uit zoals op de afbeelding wordt getoond.

Netspanning gelijkrichter

Het wordt gevoed met wisselspanning van een stationair elektrisch netwerk via een handmatige schakelaar op het lichaam. Deze wordt door een diodebrug omgezet in een pulserende waarde. Alle energie van de lasboog gaat door de halfgeleiderelementen van dit blok. Daarom worden ze geselecteerd met de nodige marge van spanning en stroom.

Om de warmteafvoer te verbeteren, is het diodesamenstel, dat tijdens bedrijf wordt blootgesteld aan ernstige verhitting, gemonteerd op koelradiatoren, die bovendien worden aangeblazen door de toegevoerde lucht van de ventilator.

Diodebrugverwarming wordt geregeld door een temperatuursensor die is ingesteld op thermische zekeringmodus. Het, als een beveiligingselement, opent het stroomcircuit wanneer de diodes worden verwarmd tot +90 ОC.

Filter lijn condensor

Parallel aan het uitgangscontact van de gelijkrichter, dat een rimpelspanning creëert, zijn twee krachtige elektrolytische condensatoren verbonden om samen te werken. Ze egaliseren rimpelfluctuaties en worden altijd geselecteerd met een spanningsmarge.Inderdaad, zelfs in de normale filtermodus neemt het toe met 1,41 keer en bereikt het 220 x 1,41 = 310 volt.

Om deze reden worden condensatoren geselecteerd voor een bedrijfsspanning van minimaal 400 V. Hun capaciteit wordt voor elke structuur berekend op basis van het vermogen van de maximale lasstroom. Het varieert meestal van 470 microfarad of meer voor een enkele condensator.

Interferentiefilter

Een werkende lasinverter zet voldoende elektrisch vermogen om om elektromagnetische ruis te veroorzaken. Op deze manier interfereert het met de rest van de elektrische apparatuur die op het netwerk is aangesloten. Om ze bij de gelijkrichteringang te verwijderen, stelt u in inductief-capacitief filter.

Het doel is om hoogfrequente storingen die afkomstig zijn van een werkend circuit naar het stroomnetwerk van andere elektrische verbruikers glad te strijken.

Omvormer

De omzetting van gelijkspanning naar hoogfrequent kan volgens verschillende principes gebeuren.

In lasomvormers worden twee soorten circuits die werken volgens het principe van de "schuine brug" het vaakst gevonden:

• half-bridge half-bridge pulsomvormer;

• full-bridge pulsomvormer.

De figuur toont een implementatie van de eerste schakeling.

Hier worden twee krachtige transistorschakelaars gebruikt. Ze kunnen worden geassembleerd op serie halfgeleiderapparaten MOSFET of IGBT.

Cascade-MOSFET's werken goed in laagspanningsomvormers en kunnen ook lasbelastingen goed aan. Voor snel laden/ontladen met hoge capaciteit hebben ze een push-driver nodig met anti-fase signaalregeling om condensatoren snel op te laden met één transistor en kortsluiting naar aarde om te ontladen met een andere.

Bipolaire IGBT's winnen aan populariteit in lasomvormers.Ze kunnen gemakkelijk grote vermogens met hoge spanningen overbrengen, maar vereisen complexere besturingsalgoritmen.

Het schema van een halfbrugpulsomvormer is te vinden in de constructies van lasomvormers van de middelste prijscategorie. Het heeft een goede efficiëntie, het is betrouwbaar, het vormt een transformator rechthoekige pulsen met een hoge frequentie van enkele tientallen kHz.

De pulsomvormer met volledige brug is complexer en bevat twee extra transistors.

Het maakt optimaal gebruik van alle mogelijkheden van een hoogfrequente transformator met transistorschakelaars die in paren werken in de modus van twee gecombineerde schuine bruggen.

Deze schakeling wordt gebruikt in de krachtigste en duurste lasomvormers.

Alle belangrijke transistors zijn geïnstalleerd op krachtige koellichamen om warmte af te voeren. Bovendien worden ze verder beschermd tegen mogelijke spanningspieken door RC-filters te dempen.

Hoogfrequente transformator

Dit is een speciale transformatorstructuur, meestal van een magnetisch ferrietcircuit, dat de hoogfrequente spanning na de omvormer met minimale verliezen afbouwt tot een stabiele boogontsteking van ongeveer 60 - 70 volt.

In de secundaire wikkeling vloeien grote lasstromen tot enkele honderden ampère. Dus bij het converteren van vol. / H energie met een relatief lage stroomwaarde en hoge spanning in de secundaire wikkeling, lasstromen worden gevormd met een reeds verlaagde spanning.

Door het gebruik van hoge frequentie en de overgang naar een ferrietmagnetisch circuit worden het gewicht en de afmetingen van de transformator zelf aanzienlijk verminderd, worden vermogensverliezen door omkering van ijzermagnetisme verminderd en wordt de efficiëntie verhoogd.

Een lastransformator van een oud ontwerp met een ijzeren magnetische kern, die een lasstroom van 160 ampère levert, weegt bijvoorbeeld ongeveer 18 kg, en een hoogfrequente (met dezelfde elektrische kenmerken) is iets minder dan 0,3 kilogram.

De voordelen in het gewicht van het apparaat en daarmee in de werkomstandigheden liggen voor de hand.

Vermogen gelijkrichter

Het is gebaseerd op een brug die is samengesteld uit speciale snelle, zeer snelle diodes die kunnen reageren op hoogfrequente stroom - openen en sluiten met een hersteltijd van ongeveer 50 nanoseconden.

Conventionele diodes kunnen deze taak niet aan. De duur van hun overgang komt overeen met ongeveer de helft van de periode van de sinusvormige harmonische van de stroom, of ongeveer 0,01 seconden. Hierdoor warmen ze snel op en verbranden ze.

De vermogensdiodebrug is net als de transistoren van de hoogspanningstransformator op de koellichamen geplaatst en door een dempende RC-schakeling beschermd tegen spanningspieken.

De uitgangsklemmen van de gelijkrichter zijn gemaakt met dikke koperen kabelschoenen voor een veilige verbinding van de laskabels met het elektrodecircuit.

Kenmerken van het controleschema

Alle bewerkingen van de lasinverter worden gecontroleerd en bestuurd door de processor door middel van feedback met behulp van verschillende sensoren.Dit levert bijna ideale lasstroomparameters op voor het verbinden van alle soorten metaal.

Dankzij nauwkeurig gedoseerde belastingen worden energieverliezen tijdens het lassen aanzienlijk verminderd.

Om het regelcircuit te bedienen, wordt een constant gestabiliseerde spanning geleverd door de voeding, die intern is verbonden met de 220 V-ingangscircuits.Deze spanning is gericht op:

• koelventilator voor radiatoren en platen;

• zacht startrelais;

• LED-indicatoren;

• voeding naar de microprocessor en operationele versterker.

Relais voor softstart-omvormer is duidelijk uit de naam. Het werkt volgens het volgende principe: op het moment dat de omvormer wordt ingeschakeld, beginnen de elektrolytische condensatoren van het netwerkfilter zeer scherp op te laden. Hun laadstroom is erg hoog en kan de gelijkrichterdiodes beschadigen.

Om dit te voorkomen, wordt de lading begrensd door een krachtige weerstand, die met zijn actieve weerstand de initiële inschakelstroom vermindert. Wanneer de condensatoren zijn opgeladen en de omvormer begint te werken in de ontwerpmodus, wordt het softstartrelais geactiveerd en via zijn normaal open contacten deze weerstand gemanipuleerd, waardoor deze uit de stabilisatiecircuits wordt verwijderd.

Bijna alle inverterlogica zit ingesloten in de microprocessorcontroller. Het regelt de werking van de krachtige transistors van de omvormer.

De overspanningsbeveiliging van gate- en emitter-vermogenstransistors is gebaseerd op het gebruik van zenerdiodes.

Een sensor is verbonden met het wikkelcircuit van de hoogfrequente transformator - een stroomtransformator, die met zijn secundaire circuits een signaal verzendt dat proportioneel is in grootte en hoek voor logische verwerking. Op deze manier wordt de sterkte van de lasstromen gecontroleerd om ze te beïnvloeden tijdens het opstarten en de werking van de omvormer.

Om de grootte van de ingangsspanning aan de ingang van de netgelijkrichter van het apparaat te regelen, is een operationele versterkermicroschakeling aangesloten.Het analyseert continu de signalen van de spannings- en stroombeveiliging en bepaalt zo het moment van een noodsituatie wanneer het nodig is om de werkende generator te blokkeren en de omvormer los te koppelen van de voeding.

Maximale afwijkingen van de voedingsspanning worden geregeld door een comparator. Het wordt geactiveerd wanneer kritieke energiewaarden worden bereikt. Het signaal wordt achtereenvolgens verwerkt door logische elementen om de generator en de omvormer zelf uit te schakelen.

Voor handmatige aanpassing van de stroom van de lasboog wordt een instelpotentiometer gebruikt, waarvan de knop naar de behuizing van het apparaat wordt gebracht. Door de weerstand te wijzigen, kan een van de controlemethoden worden gebruikt, die van invloed zijn op:

• amplitude in / h spanning van de omvormer;

• frequentie van hoogfrequente pulsen;

• duur van de polsslag.

Basisregels voor het gebruik en oorzaken van storingen van lasomvormers

Respect voor complexe elektronische apparatuur is altijd de sleutel tot een langdurige en betrouwbare werking. Maar helaas passen niet alle gebruikers deze bepaling in de praktijk toe.

Lasomvormers werken in productiewerkplaatsen, op bouwplaatsen of worden gebruikt door ambachtslieden in persoonlijke garages of zomerhuisjes.

In een productieomgeving hebben omvormers het vaakst last van stof dat zich in de kast ophoopt. De bronnen kunnen alle gereedschappen of metaalbewerkingsmachines zijn, die metalen, beton, graniet, bakstenen verwerken. Dit komt vooral vaak voor bij het werken met slijpmachines, metselaars, perforators...

De volgende reden voor de storing die optrad tijdens het lassen is het creëren van niet-standaard belastingen op het elektronische circuit door een onervaren lasser.Als u bijvoorbeeld probeert de frontale bepantsering van een tanktoren of spoorrail door te snijden met een lasomvormer met laag vermogen, is het resultaat van dergelijk werk ondubbelzinnig voorspelbaar: verbranding van IGBT- of MOSFET-elektronische componenten.

Binnen het regelcircuit werkt een thermisch relais, dat beschermt tegen geleidelijk toenemende thermische belastingen, maar het zal geen tijd hebben om te reageren op zulke snelle sprongen in lasstromen.

Elke lasinverter wordt gekenmerkt door de parameter «PV» - de duur van het inschakelen in vergelijking met de duur van de stoppauze, die wordt aangegeven in het technisch paspoort. Het niet opvolgen van deze fabrieksaanbevelingen leidt tot onvermijdelijke crashes.

Onzorgvuldige behandeling van het apparaat kan worden uitgedrukt in slecht transport of transport, wanneer het lichaam wordt blootgesteld aan externe mechanische schokken of trillingen van het frame van een rijdende auto.

Onder de werknemers zijn er gevallen van gebruik van omvormers met duidelijke tekenen van storingen die onmiddellijk moeten worden verwijderd, bijvoorbeeld het losmaken van de contacten waarmee de laskabels in de stopcontacten van de behuizing zijn bevestigd. En het overhandigen van dure apparatuur aan ongeschoold en slecht opgeleid personeel leidt meestal ook tot ongevallen.

Thuis komen spanningsdalingen vaak voor, vooral in garagecoöperaties, en de lasser let hier niet op en probeert zijn werk sneller te doen, waarbij hij alles wat hij wel en niet kan uit de omvormer "knijpt" ...

Winterstalling van dure elektronische apparatuur in een slecht verwarmde garage of zelfs in een schuur leidt tot afzetting van condensaat uit de lucht op de boards, oxidatie van contacten, schade aan sporen en andere interne schade.Evenzo hebben deze apparaten last van werking bij lage temperaturen onder -15 graden of atmosferische neerslag.

Het overdragen van de omvormer aan een buurman voor laswerkzaamheden eindigt niet altijd met een gunstig resultaat.

Uit de algemene statistieken van werkplaatsen blijkt echter dat lasapparatuur voor particuliere eigenaren langer en beter werkt.

Ontwerpfouten

Lasomvormers van oudere versies zijn minder betrouwbaar lassen transformatoren… En hun moderne ontwerp, vooral van IGBT-modules, heeft al vergelijkbare parameters.

Tijdens het lasproces wordt in de behuizing een grote hoeveelheid warmte gegenereerd. Het systeem dat wordt gebruikt om printplaten en elektronische elementen te verwijderen en af ​​te koelen, zelfs in modellen uit het middensegment, is niet erg efficiënt. Daarom is het tijdens bedrijf noodzakelijk om onderbrekingen te observeren om de temperatuur van interne onderdelen en apparaten te verlagen.

Zoals alle elektronische circuits verliezen inverter-apparaten hun functionaliteit met hoge luchtvochtigheid en condensatie.

Ondanks de opname van ruisonderdrukkingsfilters in het ontwerp, dringt vrij significante hoogfrequente interferentie het stroomcircuit binnen. Technische oplossingen die dit probleem oplossen, bemoeilijken het apparaat aanzienlijk, wat leidt tot een sterke stijging van de prijs van alle apparatuur.