İnvertör tipi kaynak makineleri için fiyatlarda sürekli düşüş eğilimi, bu ekipmanın popülaritesinde hem profesyoneller arasında hem de yalnızca kendi ihtiyaçları için kaynak kullanan kişiler arasında önemli bir artışa neden olmuştur. Böyle bir cihaza sahip olan birçok kullanıcının kendi yapısı ve çalışma prensibi ile ilgilenmesi oldukça anlaşılırdır, çünkü bu tür bilgiler bir arıza durumunda ekipmanın onarımına yardımcı olacak veya “kesilmiş” bir işlevsellik ile ucuz bir modeli geliştirecektir. Daha sonra göreceğimiz gibi, bu konularla uğraşmak hiç de zor değil, elektrik mühendisliği ile ilgili temel bilgilere sahip olmak yeterli.
İnvertör kaynak makinesi.
Genel bilgi
Kaynak invertörlerinin çeşitli modellerinin elektrik devresi bazı detaylarda farklılık gösterebilir, ancak genel olarak tüm bu cihazlar aynı prensibe göre çalışır. Her birinin ana görevi, çıkışta büyük bir akım elde etmek için ağdan gelen elektrik enerjisini dönüştürmektir. Dönüşüm süreci birkaç aşamaya ayrılmıştır:
Gaz kelebeği devre kesici invertörü.
- şebekeden gelen alternatif akımın düzeltilmesi;
- DC dönüşümü AC'ye geri döndü, ancak çok daha yüksek bir osilasyon frekansı ile;
- voltajını düşürerek alternatif yüksek frekanslı akımın amplifikasyonu;
- yükseltilmiş yüksek frekanslı alternatif akımın düzeltilmesi.
Bilgisayarın “donanımında” en az bir aygıta sahip olan herkes, muhtemelen bir kişisel bilgisayarın anahtarlama güç kaynağı ünitesinin aynı şekilde çalıştığını bilir. Bu devrenin merkezi noktası, alternatif akımın frekansında bir artıştır ve bu tam olarak invertörün gerçekleştirdiği görevdir. Ne için? Gerçek şu ki, bir transformatörün boyutları ve ağırlığı sadece gücüne değil, aynı zamanda dönüştürülmek üzere tasarlandığı akımın frekansına da bağlıdır. Frekans ne kadar düşük olursa, daha büyük ve daha büyük olan transformatördür. Bu bağımlılık çok önemlidir. Yani, örneğin, bir alternatif akımın frekansında dört kat artışla, bir transformatörün boyutları yarıya iner. İnvertör devresi elektrik akımının frekansını 50 Hz'den 60-80 kHz'e çıkarır, böylece ağırlık ve boyuttaki kazanç oldukça elle tutulur. Sonuç olarak, pahalı bakır da dahil olmak üzere daha az malzeme gerektiren, hafif ve kompakt bir kaynak makinesi elde ederiz.
Daha sonra, invertör aparatının ana bloklarını ve bunların karşılıklı ilişkilerini ayrıntılı olarak ele alacağız.İçindekiler tablosuna geri dön
Güç ünitesi: şebeke doğrultucu
Inverter kaynak makinesinin şeması.
Evirici devresinin özelliği, çalışmasının sabit bir akım gerektirmesidir. Bu nedenle, 220 V'luk bir voltaj ve 50 Hz'lik bir frekans ile tedarik edilen sıradan güç kaynağının alternatif akımı esas olarak düzeltme işlemine tabi tutulur. Redresör devresi, görevi pulsasyonları düzeltmek olan bir diyot köprüsü ve iki kapasitör içerir. Akımın yüksek gücü nedeniyle, diyot köprüsü çalışma sırasında yeteri kadar ısınır, bu nedenle termal sigortaya sahip bir radyatör ile donatılmıştır. İkincisi, 90 derecelik bir sıcaklığa ısıtıldığında devrenin açıklığını gerçekleştirir.
Diyot köprüsünün çıkışında 220 V'luk bir gerilime sahip bir atımlı doğrudan akım elde edilir, ancak kapasitörler üzerinde 1,41 kat artar ve zaten 310 V'dur. Bir artış yönünde bir ilk gerilim atlaması olasılığını hesaba katarak, 400'e kadar gerilime dayanacak şekilde inverter kaynak makinesinin şebeke redresörüne kondansatörler yerleştirilir. İçinde (280 V'luk başlangıç voltajına karşılık gelir).
Şebeke redresörü, elektromanyetik uyumluluk filtresinden güç kaynağına bağlanır, bu da invertörün güç şebekesine girmesinden yüksek frekanslı enterferansı önler.
Inverter kaynak makinesi güç kaynağı devresi.
Kaynak makinesini açtıktan hemen sonra, kapasitörlere sağlanan şarj akımı diyot köprüsünü devre dışı bırakmak için yeterli bir değere ulaşabilir. Bunun olmasını önlemek için her tür kaynak invertörü yumuşak bir başlangıç devresi ile donatılmıştır. Bir röle ve direnç yaklaşık 8 W olan ve direnç yaklaşık 50 Ohm (farklı kaynak invertörleri modellerinde, direnç özellikleri belirtilenlerden farklı olabilir) aracılığıyla gerçekleştirilir. Direnç redresör devresine bağlanır ve kaynak makinesinin açılması sırasında başlangıç akımını zayıflatır. Ekipman çalışma moduna girdikten sonra, direnç terminallerini kapatan bir röle tetiklenir, böylece akım halihazırda "geçmişte" akar.İçindekiler tablosuna geri dön
İnvertör: çalışma prensibi
Bu tip kaynak makineleri ile donatılmış inverterin elektrik devresi, "eğik köprü" prensibine göre bağlanan iki anahtar transistörü içerir. Tuhaflıkları, 60 ila 80 kHz arasında çok yüksek bir frekansla geçiş yapabilmeleridir. Bu durumda, eviriciye akan doğru akım, aynı frekansa sahip bir alternatif akıma dönüştürülür. Elektrik şebekesindeki normal akımdan, aynı zamanda karakteristiklerine göre de farklıdır: sinüzoidal değil, dikdörtgendir.
Anahtar transistörler, aşırı ısınmanın önlenmesine izin veren radyatöre takılır. Aşırı voltajlara karşı koruma bir RC fren devresi ile sağlanır.İçindekiler tablosuna geri dön
Yüksek Frekanslı (Darbe) Trafo
Eviricinin çalışma prensibi.
Herhangi bir kaynak makinesinin ana kısmı, aşağıya doğru bir transformatördür. İnverter cihazlarındaki tasarımı neredeyse her zamankiyle aynıdır, ancak aynı zamanda daha kompakttır. Diğer bir önemli fark, kontrol devresine güç sağlamak için kullanılan ilave bir sekonder sargının varlığıdır.
Yüksek frekanslı bir transformatörün primer sargısı, inverter tarafından 310 V'luk bir voltaj ve birkaç on kilohertz frekansta üretilen bir alternatif akım ile beslenir. Daha az sayıda dönüşe sahip sekonder sargının çıktısında, voltaj 60-70 V'a düşer ve akım 110-130 A'ya yükselir. Bir daha, son aşamayı geçmek onun için kalır.İçindekiler tablosuna geri dön
Çıkış doğrultucu
Yüksek frekanslı trafodan gelen akım sabit bir akıma çevrilmelidir - kaynak için böyle bir akım gereklidir. Bu amaçla, bir inverter kaynak makinesinde, elektrik devresi ortak bir katotlu çift diyottan oluşan bir çıkış redresörü bulunur. Yüksek hızda sıradan diyotlardan farklıdırlar. Bu elemanların açık kapanma döngüsü sadece 50 nanosaniyedir (bu özellik kurtarma süresi olarak adlandırılır). Bu kalite ultra yüksek frekanslı akımlarla çalışmak için gereklidir.
Çıkış redresörünün diyotları da radyatöre takılır ve korumaları için bu ünite bir RC devresi ile donatılmıştır.İçindekiler tablosuna geri dön
Başlangıç devresi aparatı
Kaynak invertörünü bağlama yolları.
Cihazın şebeke redresöründen açıldığı anda, kontrol devresine 15 voltluk bir stabilizatör aracılığıyla güç verilir.
Kontrol devresi invertör anahtar transistörlerini başlattıktan sonra, yüksek frekanslı transformatörün ilave sekonder sargısında bir voltaj belirir. Diyotlarla düzeltilir ve aynı sabitleyiciden kontrol devresine güç vermeye başlar, şebeke redresörüyle bağlantısı kesilir.İçindekiler tablosuna geri dön
Kontrol şeması
İnvertör tipi akım dönüştürücünün koordinasyonu kontrol devresi tarafından çalışır. Ana elemanı bir PWM denetleyici yongasıdır. Bu çipin görevi, invertörün anahtar transistörlerinin değiştirilmesidir. Çalışmaları doğrudan PWM kontrolörü tarafından değil, iki ardışık eleman vasıtasıyla kontrol edilir: bir alan etkisi transistörü ve bir izolasyon transformatörü.
Kaynak invertöründe akım dönüşümü.
Alan etkili transistörden, dikdörtgen karakteristiğe sahip yüksek frekanslı (yaklaşık 65 kHz) bir akım, izolasyon transformatörünün primer sargısına girer. Transformatör, bu akımın voltajını invertörün anahtar transistörlerini kontrol etmek için gerekli olan değere dönüştürür. Üzerindeki sinyaller, her biri bir transistöre bağlı sargılarla, bir izolasyon transformatörünün sekonder sargılarından gelir.
Bu elemanlara ek olarak, kontrol ve izleme panosunun elektrik devresi, inverter devresinin anahtar transistörlerinin kapanmasına yardımcı olan yardımcı transistörler ve bunları voltaj dalgalanmalarından koruyan zener diyotları içerir. Ayrıca bir analizör-akım sınırlayıcı vardır. Analizörün ana elemanı, güç ünitesine monte edilen yüksek frekanslı transformatörün birincil devresinde bulunan bir transformatördür. Analizör sınırlayıcı, kaynak makinesinin dönüştürücüsündeki akımı kontrol eder ve kaynak akımını ve PWM denetleyici çipine iletilen darbelerin oluşumunu ayarlamak için güç transformatörünün birincil sargısından gelen sinyalleri kullanır.
Kaynak akımını regüle etmek için, kontrol ünitesinin elektrik devresinde bir değişken rezistans açılarak, direnci inverterin kaynak makinesinin kontrol panelindeki düğmeyi çevirerek ayarlanır.İçindekiler tablosuna geri dön
Çıkış ve şebeke voltajının kontrolü
Kaynak invertörünün işlevselliği.
Yukarıdakilere ek olarak, kaynak makinesinin kontrol devresinin görevi, ağdaki ve çıkış redresöründeki voltajı denetlemektir. Bunu yapmak için, elektrik devresi bir operasyonel amplifikatör ile tamamlanır. Güç şebekesindeki voltaj dalgalanmalarını tespit etmek için bazı elemanları bir şebeke doğrultucuya bağlanmıştır. İhlaller durumunda, bu elemanlar toplama modülüne giden akım ve voltaj koruma sinyallerini ve daha sonra PWM denetleyici puls üretecini yeniden üretir. Bu nedenle, jeneratörün tüm devrenin çalışması bloke edilir.
Benzer şekilde, dönüştürücünün çıkışındaki çalışma voltajı izlenir. Değeri, şebeke redresörünün veya diğer elemanların diyot köprüsünün çalışmasında bir arıza durumunda normdan sapabilir. Bu durumda kontrol devresi de devre dışıdır.
Devrenin engellenmesi, sinyal diyotuna voltaj kaynağı ile eşlik eder ve bu da kullanıcıyı kaynak makinesinin arızaları hakkında bilgilendirir.İçindekiler tablosuna geri dön
Kaynak makinesi-invertör onarımı için talimatlar
Herhangi bir ekipman gibi, inverter kaynak makineleri de arıza yapabilir. Aşağıdaki belirtilere sıklıkla uyulur: Cihaz tamamen bozulmamış gibi gözüküyor (“normal” ekran açık, fan durumdayken duyulabilir), ancak elektrot metalle temas ettiğinde kıvılcım görünmez. Bazen sıra dışı bir hum sesi duyabilirsiniz. Bazı durumlarda, cihazın onarımı, servis şirketinden uzmanları dahil etmeden kendi başına gerçekleştirilebilir.
Inverter kaynak kullanarak ince metal kaynak şeması.
Talimatlara göre, her şeyden önce, güç ünitesindeki çeşitli elemanların radyatörlerine kurulan termik sigortaların durumu bir multimetre ile kontrol edilmelidir. Temaslarının açık olduğu sıcaklık tipik olarak 90 derecedir. Bu tür sigortaların ayrı tipleri tek kullanımlıktır, tetiklendikten sonra değiştirilmeleri gerekir. Diğerleri aşırı ısındığında devreyi açar, ancak radyatör soğuduğunda, bağlantıyı tekrar kurarlar. Bu tür elemanlar, güç transformatörlerinin birincil sargılarına monte edilebilir. Bunların tetiklenmesi çoğu zaman, sarımda bir aralığın meydana geldiğini düşünen sapkın elektrik amatörlerine yol açar. Arızalı bir termal sigorta bulursanız, kontaklarını kısaltmaya çalışabilirsiniz. Bu seçenek geçici bir "tedavi" olarak uygundur, eğer bu acilse işi bitirmenize izin verecektir.
Aşırı ısınmaya karşı koruma artık kısmen olmadığından, kaynak makinesi tamamen dikkatli bir şekilde çalıştırılmalıdır. Ve işin tamamlanması üzerine, yedek parça satın almak için hemen radyo parçaları deposuna gitmelisiniz.
Kaynak invertörlerinin bir başka "hassas" yeri, bir çıkış redresörü, daha kesin olarak, bileşimde bulunan diyotlardır. Çalışmaları gereken akımlar 130 A'ya ulaşır ve bazen bu diyotlarda bir bozulmaya neden olur.
Çıkış redresörünün çalışamazlığını bir multimetre ile doğrulamak kolaydır, ancak her bir diyotun “sürekliliği” ayrı ayrı olmaksızın, hangisinin kırıldığını belirlemek imkansızdır. Diyotlar (burada üç çift diyot kullanılır) lehimlenmeli ve vidalandıkları soğutucudan çıkarılmalıdır. Radyatörün de çıkarılması gerekecek.
Kaynak invertörünün kontrolü.
Lehim diyotları ve diğer elementler zor olabilir. Modern kaynak invertörlerinde, lehimleme, özellikle yüksek akımlı akımların olduğu yerlerde çok miktarda lehim ile çok niteliksel olarak yapılır. Buna ek olarak, kurşunsuz lehim kullanılır, ki bu erime noktası normal kurşundan daha yüksektir. Bu nedenle, lehim diyotları ve diğer elemanlar için 50 W güçlü bir lehim demiri kullanmak daha iyidir, 40 watt yeterli olmayabilir. Görev aynı anda üç çıkışı çözmeniz gerektiğinden dolayı karmaşıktır, bu yüzden iyi bir ısınma olmadan yapamazsınız. Lehimi çıkarmak için desolder veya bakır örgü kullanabilirsiniz.
Delikli diyot tespit edildikten sonra (her iki parça çift diyotlara delinebilir), yeni veya aynı veya benzerleri satın almalısınız. Kullanıcı önemli bir gerçeğe dikkat etmelidir: çıkış doğrultucu diyotlar hızlıdır, iyileşme süresi sadece 50 ns'dir. Sadece bu tür elemanlar alternatif akım frekansı 60-80 kHz ile çalışabilir. Geleneksel diyotlar buraya yüklenemez. Yabancı özelliklerde, yüksek hızlı diyotlar Hyper-Fast, Ultra-Fast, Stealth Diyot, Süper Hızlı, Yüksek Frekanslı İkincil Doğrultucu, vb.
Diyotları veya anahtar transistörlerini monte etmeden önce radyatöre yeni bir ısı iletken macun (KPT-8 veya benzeri) uygulanmalıdır. Macun yeterli miktarlarda uygulanmalı, ancak çok fazla değil. Elemandan bir bakır veya alüminyum radyatör yönünde ısı giderimi sağlar.
Lehim diyotları çok dikkatli yapılmalıdır. Kötü kaliteli bağlantılarda büyük akım gücü nedeniyle güçlü ısıtma ve önemli güç kayıpları gözlenecektir.
Radyatörün sökülmesi sırasındaki ihmal nedeniyle, bakır izler ve kartın “yamaları” hasar görmüş, bakır kalaylı telle büyütülmüş ve düzgün lehimlenmiştir.