Инверторные источники питания

Одним из недостатков сварочных выпрямителей является их большая масса и габариты, что связано с необходимостью применения силового трансформатора, преобразующего сетевое напряжение промышленной частоты в напряжение, необходимое для сварочного процесса. Такое преобразование требует примерно 0,5÷2,0 .

Напряжение на любой обмотке трансформатора определяется по известной формуле

E = 4,44fBSW,

где f – частота питающей сети, Гц; B – магнитная индукция в сердечнике, Тл; S – сечение сердечника; W – количество витков обмотки.

Рассматривая эту формулу, можно сделать вывод, что, увеличив частоту напряжения, питающего трансформатор можно уменьшить сечение сердечника трансформатора и количество витков обмотки, а, следовательно, массогабаритные показатели всего трансформатора.

Современная полупроводниковая техника позволяет преобразовать частоту больших мощностей. На этой основе и строятся инверторные источники сварочного тока.

Блок-схема инверторного источника имеет вид (рис. 4.1):

Рис. 4.1. Блок-схема инверторного источника питания дуговой сварки.

1. Выпрямитель напряжения промышленной частоты 50 Гц;

2. Преобразователь выпрямленного напряжения в напряжение высокой частоты (1÷50 кГц);

3. Высокочастотный трансформатор;

4. Выпрямитель напряжения высокой частоты;

5. Фильтр;

6. Датчик обратной связи по напряжению;

7. Датчик обратной связи по току.

Транзисторный инвертор

Схема транзисторного инвертора показана на рис.4.2:

Рис. 4.2. Схема транзисторного инвертора.

На базу транзисторов VT1, VT2 попеременно с заданной частотой подается сигнал, который их отпирает (работают в ключевом режиме), поэтому в первичной обмотке трансформатора течет переменный ток, который трансформируется во вторичную цепь.

Регулирование режима сварки осуществляется изменением режима работы транзисторов. Как правило, это реализуется либо за счет изменения длительности управляющих импульсов, подаваемых на базы транзисторов, либо изменением их частоты.

В связи с тем, что на высокой частоте индуктивное сопротивление трансформатора велико:

где частота;

число витков вторичной обмотки;

коэффициент магнитной связи;

магнитное сопротивление магнитопровода.

Внешняя характеристика источника – падающая.

Внешние характеристики, поэтому формируются за счет отрицательной обратной связи:

1. По току – для падающих характеристик;

2. По напряжению – для жестких характеристик.

В инверторном выпрямителе энергия претерпевает, по крайней мере, 4 ступени преобразования. Несмотря на то, что его схема значительно сложнее, чем у обычных выпрямителей, он экономичен и имеет малую материалоемкость. Сердечник трансформатора имеет сечение в 10÷15 раз меньше, чем при Гц. Это дает возможность достичь удельной массы – 0,1 .

Выпрямитель может весить в 5÷8 раз меньше обычного на те же показатели. Выпрямитель ВДУИ-302 имеет размеры осциллографа С1-19. Кроме того, очень удобно, оказывается, вводить сигналы обратной связи и сигналы, задающие программируемое изменение режима.

Из-за отсутствия транзисторов на большие мощности, в настоящее время, приходится соединять их параллельно, что снижает надежность схемы и ухудшает массогабаритные показатели. Поэтому строят тиристорные схемы.

Тиристорные инверторы

Основная сложность тиристорных инверторов заключается в том, что тиристор невозможно выключить, снизив до нуля ток управления. Необходимо для этого снизить до нуля анодное напряжение. Это возможно, если последовательно с тиристором включить конденсатор, который, зарядившись, прекратит пропускать ток.

Общая схема тиристорного источника показана на рис. 4.3:

Рис. 4.3. Схема тиристорного инвертора.

Сетевое напряжение выпрямляется выпрямителем В1 и сглаживается фильтром L1-C1.

Тиристорный инвертор работает так:

При подаче управляющего сигнала на тиристор V7 он отпирается и в цепи V7-T_P-L₂-C₃ появляется ток. После того, как конденсатор С3 зарядится, ток упадает до нуля и тиристор закроется, поэтому конденсатор называется коммутирующим. Затем управляющий сигнал поступает на тиристор V8 – он отпирается и ток течет по цепи С2-L₂-T_Р-V8, т.е. в обратном направлении через трансформатор Т_Р.

Таким образом, через трансформатор Т_P (первичную обмотку) течет переменный ток с частотой, определяемой параметрами колебательного контура L₂-T_P-C₂ или L₂-T_P-C3:

Частота запускающих импульсов определяет уровень выходного сигнала и используется для плавной регулировки тока. Обычно частота меняется в пределах 1÷10кГц.

Ступенчатое регулирование возможно при изменении емкости коммутирующих конденсаторов С2, С3. При увеличении емкости возрастает зарядный ток и длительность заряда, что также увеличивает выпрямленное напряжение и ток сварки. Естественные внешние характеристики источника – вогнутые и падающие

По этой схеме построен тиристорный инвертор ВДУЧ-301. Его схема управления обеспечивает при ручной сварке форсирование тока короткого зажигания при начальном зажигании дуги и плавное снижение до безопасного напряжения при обрывах дуги.

При сварке в углекислом газе ток для уменьшения разбрызгивания меняется по алгоритму, предусматривающему задержку нарастания тока при начале короткого замыкания каплей, мощный импульс для своевременного разрушения жидкой перемычки и плавное снижение тока на заключительной стадии.

Таким образом, инверторный регулятор предоставляет богатые возможности для улучшения сварочных свойств выпрямителя.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: