מכונות ריתוך אינוורטר

העניין העצום ושיא הפופולריות שגדל בעשור האחרון בעיצובים חדשים של מכונות ריתוך הפועלות על עיקרון הממירים נובע מהסיבות העיקריות הבאות:

• איכות התפר מוגברת;

• הזמינות של פעולות אפילו עבור רתכים מתחילים בשל הכללת קומפלקס של פונקציות להתחלה חמה, נגד הדבקה של האלקטרודה ושריפת קשת;

• מזעור העיצוב של ציוד ריתוך, הבטחת הניידות שלו;

• חיסכון משמעותי באנרגיה בהשוואה לשנאים.

יתרונות אלו התאפשרו עקב שינוי בגישה לטכנולוגיה של יצירת קשת ריתוך על אלקטרודה עקב הצגת ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית המיקרו-מעבד.

איך ממירי ריתוך

הם מופעלים על ידי חשמל 220 וולט 50 הרץ, המגיע משקע חשמל רגיל. (מכשירים הפועלים ברשת תלת פאזית משתמשים באלגוריתמים דומים.) המגבלה היחידה שאתה צריך לשים לב אליה היא צריכת החשמל של המכשיר.אסור לו לחרוג מהדירוג של התקני ההגנה מהרשת ומהתכונות המוליכות של החיווט.

הרצף של חמשת המחזורים הטכנולוגיים המשמשים ליצירת קשת ריתוך מהמהפך מוצג בתמונה.

אלה כוללים תהליכים המבוצעים על ידי:

• מיישר;

• מסנן קו מעבה;

• ממיר בתדר גבוה;

• שנאי להורדת מתח בתדר גבוה;

• מיישר בתדר גבוה;

• ערכת בקרה.

כל המכשירים הללו ממוקמים על הלוח בתוך הקופסה. כשהכיסוי הוסר הם נראים בערך כמו מה שמוצג בתמונה.

מיישר מתח רשת

הוא מסופק עם מתח חילופין של רשת חשמלית נייחת דרך מתג ידני הממוקם על הגוף. הוא מומר על ידי גשר דיודה לערך פועם. כל האנרגיה של קשת הריתוך עוברת דרך האלמנטים המוליכים למחצה של בלוק זה. לכן, הם נבחרים עם השוליים הדרושים של מתח וזרם.

כדי לשפר את פיזור החום, מכלול הדיודה, אשר נתון לחימום רציני במהלך הפעולה, מותקן על רדיאטורים מקררים, אשר נושבים בנוסף על ידי האוויר המסופק מהמאוורר.

חימום גשר דיודה נשלט על ידי חיישן טמפרטורה המוגדר למצב נתיך תרמי. זה, כאלמנט הגנה, כאשר הדיודות מחוממות ל- +90 ОC, פותח את מעגל החשמל.

מסנן קו מעבה

במקביל למגע המוצא של המיישר, היוצר מתח אדוות, מחוברים שני קבלים אלקטרוליטיים חזקים כדי לעבוד יחד. הם מחליקים תנודות אדווה ונבחרים תמיד עם מרווח מתח.ואכן, אפילו במצב סינון רגיל, הוא גדל פי 1.41 ומגיע ל-220 x 1.41 = 310 וולט.

מסיבה זו, קבלים נבחרים עבור מתח הפעלה של לפחות 400 V. הקיבולת שלהם מחושבת עבור כל מבנה בהתאם להספק של זרם הריתוך המרבי. זה בדרך כלל נע בין 470 microfarad או יותר עבור קבל בודד.

מסנן הפרעות

מהפך ריתוך עובד ממיר מספיק כוח חשמלי כדי לגרום לרעש אלקטרומגנטי. באופן זה הוא מפריע לשאר הציוד החשמלי המחובר לרשת. כדי להסיר אותם בכניסת המיישר, הגדר מסנן אינדוקטיבי-קיבולי.

מטרתו היא להחליק הפרעות בתדר גבוה המגיעות ממעגל עובד לרשת החשמל של צרכני חשמל אחרים.

ממיר מתח

ההמרה של מתח ישר לתדר גבוה יכולה להיעשות על פי עקרונות שונים.

בממירי ריתוך, לרוב נמצאים שני סוגים של מעגלים הפועלים על עיקרון "הגשר המלוכסן":

• ממיר דופק חצי גשר חצי גשר;

• ממיר פולסים עם גשר מלא.

האיור מציג יישום של המעגל הראשון.

שני מתגי טרנזיסטור חזקים משמשים כאן. ניתן להרכיב אותם על התקני מוליכים למחצה בסדרה MOSFET או IGBT.

מקשי MOSFET פועלים היטב בממירי מתח נמוך וגם מטפלים בעומסי ריתוך היטב. לטעינה/פריקה מהירה בקיבולת גבוהה, הם זקוקים לדרייבר עם בקרת אותות אנטי-פאזי לקבלי טעינה מהירה עם טרנזיסטור אחד וקצר לאדמה כדי לפרוק עם אחר.

IGBTs דו קוטביים צוברים פופולריות בממירי ריתוך.הם יכולים בקלות להעביר הספקים גדולים עם מתחים גבוהים, אך דורשים אלגוריתמי בקרה מורכבים יותר.

התוכנית של ממיר דופק חצי גשר נמצא בקונסטרוקציות של ממירי ריתוך מקטגוריית המחיר האמצעית. יש לו יעילות טובה, הוא אמין, הוא יוצר שנאי פולסים מלבניים בתדר גבוה של כמה עשרות קילו-הרץ.

ממיר פעימות הגשר המלא מורכב יותר, הוא כולל שני טרנזיסטורים נוספים.

הוא מנצל את מלוא האפשרויות של שנאי בתדר גבוה עם מתגי טרנזיסטור הפועלים בזוגות במצב של שני גשרים נטויים משולבים.

מעגל זה משמש בממירי הריתוך החזקים והיקרים ביותר.

כל הטרנזיסטורים המרכזיים מותקנים על גופי קירור חזקים כדי להסיר חום. בנוסף, הם מוגנים יותר מפני קוצים אפשריים במתח על ידי שיכוך מסנני RC.

שנאי בתדר גבוה

זהו מבנה שנאי מיוחד, בדרך כלל של מעגל מגנטי פריט, המוריד את המתח בתדר הגבוה לאחר המהפך עם הפסדים מינימליים להצתה יציבה בקשת של כ-60 - 70 וולט.

זרמי ריתוך גדולים של עד כמה מאות אמפר זורמים בפיתול המשני שלו. לפיכך, בעת המרת כרך. / H אנרגיה עם ערך נמוך יחסית של זרם ומתח גבוה בפיתול המשני, זרמי ריתוך נוצרים עם מתח מופחת כבר.

עקב השימוש בתדר גבוה והמעבר למעגל מגנטי פריט, משקלו וממדיו של השנאי עצמו מופחתים משמעותית, הפסדי הספק עקב היפוך מגנטיות הברזל מצטמצמים והיעילות מוגברת.

לדוגמה, שנאי ריתוך בעיצוב ישן עם ליבה מגנטית מברזל, המספק זרם ריתוך של 160 אמפר, שוקל כ-18 ק"ג, ושנאי ריתוך בתדר גבוה (בעל אותם מאפיינים חשמליים) הוא מעט פחות מ-0.3 ק"ג.

היתרונות במשקל המכשיר ובהתאם לכך בתנאי העבודה ברורים.

מיישר פלט כוח

הוא מבוסס על גשר המורכב מדיודות מיוחדות במהירות גבוהה, מהירות מאוד, המסוגלות להגיב לזרם בתדר גבוה - פתיחה ונסגרת עם זמן התאוששות של כ-50 ננו-שניות.

דיודות קונבנציונליות אינן יכולות להתמודד עם משימה זו. משך הזמן החולף שלהם מתאים לכמחצית מהתקופה של ההרמונית הסינוסואידלית של הזרם, או כ-0.01 שניות. בגלל זה, הם מתחממים במהירות ונשרפים.

גשר דיודות הכוח, כמו הטרנזיסטורים של שנאי המתח הגבוה, מונח על גופי הקירור ומוגן על ידי מעגל RC משכך נגד קוצים במתח.

מסופי היציאה של המיישר עשויים עם זיזי נחושת עבים לחיבור מאובטח של כבלי הריתוך למעגל האלקטרודה.

מאפיינים של ערכת הבקרה

כל הפעולות של מהפך הריתוך נשלטות ונשלטות ע"י המעבד באמצעות משוב באמצעות חיישנים שונים. הדבר מספק פרמטרים כמעט אידיאליים של זרם ריתוך לחיבור כל סוגי המתכות.

הודות לעומסים במינון מדויק, הפסדי האנרגיה במהלך הריתוך מופחתים באופן משמעותי.

כדי להפעיל את מעגל הבקרה, מסופק מתח מיוצב קבוע מאספקת הכוח, המחוברת פנימית למעגלי הכניסה של 220 וולט.מתח זה מכוון ל:

• מאוורר קירור לרדיאטורים ולוחות;

• ממסר התחלה רכה;

• מחווני LED;

• אספקת חשמל למיקרו-מעבד ולמגבר התפעולי.

ממסר עבור מהפך התחלה רכה ברור מהשם. זה עובד על העיקרון הבא: ברגע הפעלת המהפך, הקבלים האלקטרוליטיים של מסנן הרשת מתחילים להיטען בחדות רבה. זרם הטעינה שלהם גבוה מאוד ועלול לפגוע בדיודות המיישר.

כדי למנוע זאת, המטען מוגבל על ידי נגד חזק, אשר עם ההתנגדות הפעילה שלו מפחית את זרם הכניסה הראשוני. כאשר הקבלים טעונים והמהפך מתחיל לפעול במצב התכנון, ממסר ההתחלה הרכה מופעל ובאמצעות המגעים הפתוחים הרגילים שלו מפעיל את הנגד הזה, ובכך מוציא אותו ממעגלי הייצוב.

כמעט כל הלוגיקה של המהפך סגורה בתוך בקר המיקרו-מעבד. הוא שולט בפעולת הטרנזיסטורים החזקים של הממיר.

הגנת מתח יתר של טרנזיסטורי כוח של שער ופולט מבוססת על שימוש בדיודות זנר.

חיישן מחובר למעגל המתפתל של השנאי בתדר גבוה - שנאי זרם, אשר עם המעגלים המשניים שלו שולח אות פרופורציונלי בגודל ובזווית לעיבוד לוגי. באופן זה, עוצמת זרמי הריתוך נשלטת כדי להשפיע עליהם במהלך ההפעלה וההפעלה של המהפך.

כדי לשלוט בגודל מתח הכניסה בכניסה של מיישר הרשת של המכשיר, מחובר מיקרו-מעגל מגבר תפעולי.הוא מנתח באופן רציף את האותות מהגנת המתח והזרם, וקובע את הרגע של מצב חירום כאשר יש צורך לחסום את הגנרטור ההפעלה ולנתק את המהפך מאספקת החשמל.

סטיות מרביות של מתח האספקה ​​נשלטות על ידי משווה. זה מופעל כאשר מגיעים לערכי אנרגיה קריטיים. האות שלו מעובד ברצף על ידי אלמנטים לוגיים כדי לכבות את הגנרטור ואת המהפך עצמו.

להתאמה ידנית של זרם קשת הריתוך, נעשה שימוש בפוטנציומטר כוונון, שהכפתור שלו מובא החוצה אל גוף המכשיר. שינוי ההתנגדות שלו מאפשר להשתמש באחת משיטות הבקרה, המשפיעות על:

• משרעת ב/h מתח של המהפך;

• תדירות של פולסים בתדר גבוה;

• משך הדופק.

כללי פעולה בסיסיים וסיבות לכשלים של ממירי ריתוך

כבוד לציוד אלקטרוני מורכב הוא תמיד המפתח לפעולתו ארוכת טווח ואמינה. אבל, למרבה הצער, לא כל המשתמשים מיישמים את ההוראה הזו בפועל.

ממירי ריתוך עובדים בבתי מלאכה לייצור, באתרי בנייה או משמשים בעלי מלאכה לבית במוסכים אישיים או בקוטג'ים בקיץ.

בסביבת ייצור, ממירים לרוב סובלים מאבק שנאסף בתוך הקופסה. המקורות שלו יכולים להיות כל כלי או מכונות לעיבוד מתכת, עיבוד מתכות, בטון, גרניט, לבנים. זה נפוץ במיוחד כאשר עובדים עם מטחנות, לבנים, מחוררים...

הסיבה הבאה לכשל שהתרחש במהלך הריתוך היא יצירת עומסים לא סטנדרטיים על המעגל האלקטרוני על ידי רתך לא מנוסה.לדוגמה, אם אתה מנסה לחתוך את השריון הקדמי של מגדל טנק או מסילת רכבת עם מהפך ריתוך בעל הספק נמוך, התוצאה של עבודה כזו צפויה באופן חד משמעי: שריפת רכיבים אלקטרוניים של IGBT או MOSFET.

בתוך מעגל הבקרה פועל ממסר תרמי, המגן מפני עומסים תרמיים גדלים בהדרגה, אך לא יהיה לו זמן להגיב לקפיצות מהירות כאלה בזרמי ריתוך.

כל מהפך ריתוך מאופיין בפרמטר «PV» - משך ההפעלה לעומת משך הפסקת העצירה, המצוין בדרכון הטכני. אי ציות להמלצות המפעל הללו מוביל להתרסקות בלתי נמנעות.

טיפול רשלני במכשיר יכול להתבטא בהובלה או שינוע לקויים שלו, כאשר הגוף חשוף לזעזועים מכניים חיצוניים או לרעידות של מסגרת של מכונית נוסעת.

בקרב העובדים ישנם מקרים של הפעלת ממירים עם סימני תקלות ברורים הדורשים הסרה מיידית, למשל התרופפות המגעים המקבעים את כבלי הריתוך בשקעי הבית. ומסירת ציוד יקר לכוח אדם לא מיומן וחסר הכשרה גם מובילה בדרך כלל לתאונות.

בבית מתרחשות לעיתים קרובות נפילות מתח אספקה, במיוחד בקואופרטיבים של מוסכים, והרתך לא שם לב לכך ומנסה לעשות את עבודתו מהר יותר, "לסחוט" מהמהפך כל מה שהוא מסוגל וחסר לו...

אחסון חורף של ציוד אלקטרוני יקר במוסך מחומם גרוע או אפילו בסככה מוביל לשקיעה של עיבוי מהאוויר על הלוחות, חמצון של מגעים, פגיעה במסילות ונזקים פנימיים אחרים.כמו כן, מכשירים אלו סובלים מפעולה בטמפרטורות נמוכות מתחת ל-15 מעלות או משקעים אטמוספריים.

העברת המהפך לשכן לעבודת ריתוך לא תמיד מסתיימת בתוצאה חיובית.

עם זאת, הסטטיסטיקה הכללית של סדנאות מראה כי עבור בעלים פרטיים, ציוד ריתוך עובד זמן רב יותר וטוב יותר.

פגמים בעיצוב

ממירי ריתוך מגרסאות ישנות יותר אמינות נמוכה יותר ריתוך שנאים... ולעיצוב המודרני שלהם, במיוחד של מודולי IGBT, יש כבר פרמטרים דומים.

במהלך תהליך הריתוך נוצרת כמות גדולה של חום בתוך הבית. המערכת המשמשת להסרה וקירור של מעגלים ואלמנטים אלקטרוניים אפילו בדגמים בינוניים אינה יעילה במיוחד. לכן, במהלך הפעולה, יש צורך להתבונן בהפרעות כדי להפחית את הטמפרטורה של חלקים ומכשירים פנימיים.

כמו כל המעגלים האלקטרוניים, התקני אינוורטר מאבדים את הפונקציונליות שלהם עם לחות ועיבוי גבוהים.

למרות הכללת מסננים להסרת רעשים בעיצוב, הפרעות בתדר גבוה די משמעותיות חודרות למעגל החשמל. פתרונות טכניים שמבטלים בעיה זו מסבכים משמעותית את המכשיר, מה שמוביל לעלייה חדה במחיר כל הציוד.