Mesin las inverter

Minat besar dan puncak popularitas yang meningkat dalam dekade terakhir dalam desain baru mesin las yang bekerja berdasarkan prinsip inverter disebabkan oleh alasan utama berikut:

• peningkatan kualitas jahitan;

• ketersediaan operasi bahkan untuk tukang las pemula karena dimasukkannya kompleks fungsi untuk start panas, anti-lengket elektroda dan pembakaran busur;

• meminimalkan desain peralatan las, memastikan mobilitasnya;

• penghematan energi yang signifikan dibandingkan dengan transformer.

Keunggulan ini menjadi mungkin karena perubahan pendekatan teknologi pembuatan busur las pada elektroda karena pengenalan kemajuan terbaru dalam teknologi mikroprosesor.

Bagaimana inverter las

Mereka ditenagai oleh listrik 220 V 50 Hz, yang berasal dari stopkontak listrik biasa. (Alat yang beroperasi di jaringan tiga fase menggunakan algoritme serupa.) Satu-satunya batasan yang harus Anda perhatikan adalah konsumsi daya perangkat.Itu tidak boleh melebihi peringkat perangkat pelindung listrik dan sifat konduktif kabel.

Urutan lima siklus teknologi yang digunakan untuk membuat busur las dari inverter ditunjukkan pada foto.

Ini termasuk proses yang dilakukan oleh:

• penyearah;

• filter saluran kondensor;

• konverter frekuensi tinggi;

• trafo step-down tegangan frekuensi tinggi;

• penyearah frekuensi tinggi;

• skema kontrol.

Semua perangkat ini terletak di papan di dalam kotak. Dengan penutup dilepas, mereka terlihat seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Penyearah tegangan listrik

Itu disuplai dengan tegangan bolak-balik dari jaringan listrik stasioner melalui sakelar manual yang terletak di bodi. Itu diubah oleh jembatan dioda menjadi nilai yang berdenyut. Semua energi busur pengelasan melewati elemen semikonduktor blok ini. Oleh karena itu, mereka dipilih dengan margin tegangan dan arus yang diperlukan.

Untuk meningkatkan pembuangan panas, rakitan dioda, yang mengalami pemanasan serius selama operasi, dipasang pada radiator pendingin, yang juga dihembuskan oleh udara yang disuplai dari kipas.

Pemanasan jembatan dioda dikendalikan oleh sensor suhu yang disetel ke mode sekering termal. Itu, sebagai elemen perlindungan, ketika dioda dipanaskan hingga +90 ОC, membuka rangkaian daya.

Filter saluran kondensor

Sejalan dengan kontak keluaran penyearah, yang menghasilkan tegangan riak, dua kapasitor elektrolitik yang kuat dihubungkan untuk bekerja bersama. Mereka memuluskan fluktuasi riak dan selalu dipilih dengan margin tegangan.Memang, bahkan dalam mode filter normal, itu meningkat 1,41 kali lipat dan mencapai 220 x 1,41 = 310 volt.

Untuk alasan ini, kapasitor dipilih untuk tegangan operasi minimal 400 V. Kapasitasnya dihitung untuk setiap struktur sesuai dengan kekuatan arus pengelasan maksimum. Biasanya berkisar dari 470 mikrofarad atau lebih untuk satu kapasitor.

Filter gangguan

Inverter las yang berfungsi mengubah daya listrik yang cukup untuk menyebabkan kebisingan elektromagnetik. Dengan cara ini, mengganggu peralatan listrik lainnya yang terhubung ke jaringan. Untuk menghapusnya di input penyearah, atur filter induktif-kapasitif.

Tujuannya adalah untuk memuluskan gangguan frekuensi tinggi yang berasal dari rangkaian kerja ke jaringan listrik konsumen listrik lainnya.

Inverter

Konversi tegangan langsung ke frekuensi tinggi dapat dilakukan sesuai dengan prinsip yang berbeda.

Dalam inverter las, dua jenis sirkuit yang beroperasi berdasarkan prinsip "jembatan miring" paling sering ditemukan:

• konverter pulsa setengah jembatan setengah jembatan;

• konverter pulsa jembatan penuh.

Angka tersebut menunjukkan implementasi dari sirkuit pertama.

Dua sakelar transistor yang kuat digunakan di sini. Mereka dapat dirakit pada perangkat semikonduktor seri MOSFET atau IGBT.

Cascade MOSFET bekerja dengan baik di inverter tegangan rendah dan juga menangani beban pengelasan dengan baik. Untuk pengisian/pengosongan cepat berkapasitas tinggi, mereka memerlukan driver pendorong dengan kontrol sinyal anti-fase untuk mengisi kapasitor dengan cepat dengan satu transistor dan short to ground untuk melepaskan dengan yang lain.

IGBT bipolar semakin populer di inverter las.Mereka dapat dengan mudah mentransmisikan daya besar dengan voltase tinggi, tetapi memerlukan algoritme kontrol yang lebih kompleks.

Skema konverter pulsa setengah jembatan ditemukan dalam konstruksi inverter las dari kategori harga menengah. Ini memiliki efisiensi yang baik, dapat diandalkan, membentuk transformator pulsa persegi panjang dengan frekuensi tinggi beberapa puluh kHz.

Konverter pulsa jembatan penuh lebih kompleks, termasuk dua transistor tambahan.

Ini memanfaatkan sepenuhnya semua kemungkinan trafo frekuensi tinggi dengan sakelar transistor yang beroperasi berpasangan dalam mode dua jembatan miring gabungan.

Sirkuit ini digunakan pada inverter las yang paling kuat dan mahal.

Semua transistor kunci dipasang pada heatsink yang kuat untuk menghilangkan panas. Selain itu, mereka lebih terlindungi dari kemungkinan lonjakan tegangan dengan meredam filter RC.

Transformator frekuensi tinggi

Ini adalah struktur trafo khusus, biasanya dari sirkuit magnetik ferit, yang menurunkan tegangan frekuensi tinggi setelah inverter dengan kerugian minimal ke penyalaan busur yang stabil sekitar 60-70 volt.

Arus pengelasan besar hingga beberapa ratus ampere mengalir di belitan sekundernya. Jadi, saat mengonversi vol. / H energi dengan nilai arus yang relatif rendah dan tegangan tinggi pada belitan sekunder, arus pengelasan terbentuk dengan tegangan yang sudah berkurang.

Karena penggunaan frekuensi tinggi dan transisi ke sirkuit magnetik ferit, berat dan dimensi transformator itu sendiri berkurang secara signifikan, kehilangan daya akibat pembalikan magnet besi berkurang dan efisiensi meningkat.

Misalnya, trafo las desain lama dengan inti magnet besi, memberikan arus pengelasan 160 ampere, beratnya sekitar 18 kg, dan frekuensi tinggi (dengan karakteristik kelistrikan yang sama) sedikit kurang dari 0,3 kilogram.

Keuntungan dalam bobot perangkat dan, karenanya, dalam kondisi kerja sudah jelas.

Penyearah keluaran daya

Ini didasarkan pada jembatan yang dirakit dari dioda khusus berkecepatan tinggi, berkecepatan sangat tinggi yang mampu merespons arus frekuensi tinggi - membuka dan menutup dengan waktu pemulihan sekitar 50 nanodetik.

Dioda konvensional tidak dapat mengatasi tugas ini. Durasi transiennya sesuai dengan sekitar setengah periode harmonik sinusoidal arus, atau sekitar 0,01 detik. Karena itu, mereka cepat panas dan terbakar.

Jembatan dioda daya, seperti transistor transformator tegangan tinggi, ditempatkan di unit pendingin dan dilindungi oleh sirkuit RC redaman terhadap lonjakan tegangan.

Terminal keluaran penyearah dibuat dengan lugs tembaga tebal untuk sambungan kabel las yang aman ke sirkuit elektroda.

Karakteristik skema kontrol

Semua operasi inverter las dikendalikan dan dikontrol oleh prosesor melalui umpan balik menggunakan berbagai sensor.Ini memberikan parameter arus pengelasan yang hampir ideal untuk menggabungkan semua jenis logam.

Berkat beban dosis yang tepat, kehilangan energi selama pengelasan berkurang secara signifikan.

Untuk mengoperasikan sirkuit kontrol, tegangan stabil konstan disuplai dari catu daya, yang terhubung secara internal ke sirkuit input 220 V.Ketegangan ini ditujukan untuk:

• kipas pendingin untuk radiator dan papan;

• relai mulai lunak;

• Indikator LED;

• catu daya ke mikroprosesor dan penguat operasional.

Relay untuk soft start inverter sudah jelas dari namanya. Ini bekerja berdasarkan prinsip berikut: pada saat menyalakan inverter, kapasitor elektrolitik dari filter jaringan mulai mengisi daya dengan sangat tajam. Arus pengisiannya sangat tinggi dan dapat merusak dioda penyearah.

Untuk mencegah hal ini, muatan dibatasi oleh resistor yang kuat, yang dengan resistansi aktifnya mengurangi arus lonjakan awal. Ketika kapasitor diisi dan inverter mulai beroperasi dalam mode desain, relai mulai lunak diaktifkan dan melalui kontak yang biasanya terbuka memanipulasi resistor ini, sehingga melepaskannya dari sirkuit stabilisasi.

Hampir semua logika inverter terlampir di dalam pengontrol mikroprosesor. Ini mengontrol pengoperasian transistor yang kuat dari konverter.

Proteksi tegangan lebih gerbang dan transistor daya emitor didasarkan pada penggunaan dioda zener.

Sebuah sensor terhubung ke sirkuit belitan trafo frekuensi tinggi - trafo arus, yang dengan sirkuit sekundernya mengirimkan sinyal proporsional dalam besaran dan sudut untuk pemrosesan logika. Dengan cara ini, kekuatan arus pengelasan dikendalikan untuk mempengaruhinya selama penyalaan dan pengoperasian inverter.

Untuk mengontrol besarnya tegangan input pada input penyearah utama perangkat, sirkuit mikro penguat operasional dihubungkan.Ini terus menganalisis sinyal dari perlindungan tegangan dan arus, menentukan saat situasi darurat ketika perlu untuk memblokir generator yang beroperasi dan memutuskan inverter dari catu daya.

Penyimpangan maksimum dari tegangan suplai dikendalikan oleh komparator. Itu dipicu ketika nilai energi kritis tercapai. Sinyalnya diproses secara berurutan oleh elemen logika untuk mematikan generator dan inverter itu sendiri.

Untuk penyetelan arus busur pengelasan secara manual, potensiometer penyetel digunakan, kenopnya dibawa keluar ke badan perangkat. Mengubah resistensinya memungkinkan salah satu metode kontrol digunakan, yang memengaruhi:

• amplitudo dalam / jam tegangan inverter;

• frekuensi pulsa frekuensi tinggi;

• durasi pulsa.

Aturan dasar operasi dan penyebab kegagalan inverter las

Penghormatan terhadap peralatan elektronik yang rumit selalu menjadi kunci pengoperasian jangka panjang dan andal. Namun sayangnya, tidak semua pengguna menerapkan ketentuan ini dalam praktiknya.

Inverter las bekerja di bengkel produksi, di lokasi konstruksi, atau digunakan oleh pengrajin rumah di garasi pribadi atau pondok musim panas.

Dalam lingkungan produksi, inverter paling sering mengalami debu yang terkumpul di dalam kotak. Sumbernya dapat berupa alat atau mesin pengerjaan logam, pemrosesan logam, beton, granit, batu bata. Ini sangat umum ketika bekerja dengan penggiling, tukang batu, perforator ...

Alasan kegagalan selanjutnya yang terjadi selama pengelasan adalah pembuatan beban non-standar pada sirkuit elektronik oleh tukang las yang tidak berpengalaman.Misalnya, jika Anda mencoba memotong pelindung depan menara tangki atau rel kereta api dengan inverter las berdaya rendah, hasil dari pekerjaan tersebut dapat diprediksi dengan jelas: pembakaran komponen elektronik IGBT atau MOSFET.

Di dalam sirkuit kontrol, relai termal berfungsi, yang melindungi dari beban termal yang meningkat secara bertahap, tetapi tidak akan punya waktu untuk bereaksi terhadap lonjakan arus pengelasan yang begitu cepat.

Setiap inverter las dicirikan oleh parameter «PV» - durasi penyalaan dibandingkan dengan durasi jeda berhenti, yang ditunjukkan dalam paspor teknis. Kegagalan untuk mengikuti rekomendasi pabrik ini menyebabkan crash yang tak terhindarkan.

Perawatan perangkat yang ceroboh dapat diekspresikan dalam transportasi atau transportasi yang buruk, saat bodi terkena guncangan mekanis eksternal atau getaran rangka mobil yang bergerak.

Di antara karyawan, ada kasus pengoperasian inverter dengan tanda-tanda kerusakan yang jelas yang memerlukan pelepasan segera, misalnya melonggarnya kontak yang memasang kabel las di soket rumahan. Dan menyerahkan peralatan mahal kepada personel yang tidak terampil dan kurang terlatih juga biasanya menyebabkan kecelakaan.

Di rumah, penurunan tegangan suplai sering terjadi, terutama di koperasi bengkel, dan tukang las tidak memperhatikan hal ini dan mencoba melakukan pekerjaannya lebih cepat, "memeras" semua yang dia mampu dan tidak mampu dari inverter ...

Penyimpanan musim dingin peralatan elektronik mahal di garasi dengan pemanas buruk atau bahkan di gudang menyebabkan pengendapan kondensat dari udara di papan, oksidasi kontak, kerusakan trek, dan kerusakan internal lainnya.Demikian pula, perangkat ini mengalami pengoperasian pada suhu rendah di bawah -15 derajat atau presipitasi atmosfer.

Mentransfer inverter ke tetangga untuk pekerjaan pengelasan tidak selalu berakhir dengan hasil yang baik.

Namun, statistik umum bengkel menunjukkan bahwa untuk pemilik pribadi, peralatan las bekerja lebih lama dan lebih baik.

Cacat desain

Inverter las dari versi lama memiliki keandalan yang lebih rendah transformator las… Dan desain modern mereka, terutama modul IGBT, sudah memiliki parameter yang sebanding.

Selama proses pengelasan, sejumlah besar panas dihasilkan di dalam rumahan. Sistem yang digunakan untuk melepas dan mendinginkan papan sirkuit dan elemen elektronik bahkan pada model kelas menengah tidak terlalu efisien. Oleh karena itu, selama pengoperasian, perlu diperhatikan interupsi untuk menurunkan suhu komponen dan perangkat internal.

Seperti semua rangkaian elektronik, perangkat inverter kehilangan fungsinya dengan kelembapan dan kondensasi yang tinggi.

Meskipun dimasukkannya filter penghilang kebisingan dalam desain, interferensi frekuensi tinggi yang cukup signifikan menembus sirkuit daya. Solusi teknis yang menghilangkan masalah ini secara signifikan memperumit perangkat, yang menyebabkan kenaikan tajam harga semua peralatan.