Резонансный сварочный инвертор
индустрия »
Электротехника »
Сварочные аппараты »
Сварочный инвертор
От кузнечной сварки известной со средних веков, когда именно подобным образом изготовлялись деревенскими кузнецами железные орудия для обработки земли в виде
Эффект резонанса используется в системе управления инверторного модуля.
В случае короткого замыкания цепи происходит рассогласование частот и резонансный эффект прекращается, что ограничивает возможный максимальный ток короткого замыкания. Изменением частоты вырабатываемой инверторным модулем происходит подстройка с частотой резонансного контура, что управляет характеристиками выходного тока сварки.
Резонансный сварочный инвертор является только разновидностью большого семейства преобразователей инверторного типа. Преобразование постоянного тока от входного выпрямителя в переменный ток высокой частоты происходит у всех устройств по одному принципу. Разница заключается в использовании в системе управления преобразователя резонансного контура. При этом даже работа транзисторных (или тиристорных) ключей не изменяется. По принципу двухполярных тактов работают многие схемы и типы сварочных инверторов.
Резонансные инверторы используются не только в сварочных устройствах, широкое применение они нашли в нагревательных устройствах токами высокой частоты ТВЧ.
Читайте также
- Принцип работы сварочного инвертора
В этой статье вы узнаете основные, базовые принципы работы сварочных инверторов, которые необходимо знать для правильного использования аппаратов …
- Сварка сварочным инвертором
В чем достоинства и недостатки сварки с помощью инвертора, а так-же основные типы работ данный устройством, вы узнаете из данной статьи.
… - Самодельный сварочный инвертор
Описание простейшего самодельного сварочного инвертора, который займет достойное место в небольшой домашней мастерской, вы найдете в данной статье. …
…Мостовой резонансный сварочный инвертор
Исповедь моей работы со сварочными аппаратами инверторного типа. Я телемастер имеющий 20 лет стажа, собрать любую схему не проблема, и вот появилось огромное желание поработать с инверторами. Схему начал с «бармалея». Собрал, заработало. На испытаниях выдал 40 А на нагрузке 8 спиралей, но без резонанса и трансформатор намотан на 6 ферритах от телевизора результат — пшик. Обмотка ф2 в стеклоткани.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Сварочный мостовой инвертор
- Наиболее часто применяемые высокочастотные преобразователи в сварочных инверторах
- Книги о инверторах
- Вы точно человек?
- Сварочный инвертор — это просто! (часть третья)
- Негуляев В.Ю. — Сварочный инвертор — это просто
- Как в домашних условиях собрать инверторный сварочный аппарат
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Конструктивные особенности сварочных аппаратов
Сварочный мостовой инвертор
Радиомикрофон на метров.
Сварочный аппарат из ЛАТРа. Несмотря на то что резонансные преобразователи, в основном, не получили применения в ИИСТ промышленного производства, интерес к резонансным топологиям не ослабевает [12]. Схема конвертера приведена на рисунке Если переключение силовых транзисторов происходит на резонансной частоте LCL-контура, то конвертер ведёт себя по отношению к нагрузке как источник тока, — в этом главная его особенность. Вместе с тем на холостом ходе выходное напряжение такого конвертера теоретически стремится к бесконечности.
Поскольку на практике необходимо иметь ограниченное выходное напряжение, для решения этой проблемы авторы предложили простую схему, которая с помощью дополнительных диодов VD3 и VD4 ограничивает напряжение на первичной обмотке трансформатора на уровне напряжения питания 2Vd. Нагрузочная характеристика лабораторного образца LCL-T-конвертера приведена на рисунке 12, из которого видно, что преобразователь действительно имеет характеристику источника тока.
Рассмотрим ещё один резонансный преобразователь сварочного назначения.
Авторы использовали достаточно хорошо изученную топологию — двухтактный конвертер с последовательным частичным включением нагрузки в формирующий контур [14]. В зарубежной литературе этот тип конвертера получил название series-parallel loaded resonant converter или LCC converter.
Упрощённая схема силовой части приведена на рисунке Формирующий контур LCC-конвертера характеризуется двумя собственными резонансными частотами. При коротком замыкании на выходе конвертера ёмкость Ср замкнута и собственная частота контура равна:. На холостом ходе резонансная частота контура становится равной:. При малой величине С Р требуется большая кратность изменения коммутационной частоты, при большой ёмкости С Р на холостом ходе силовые транзисторы коммутируют значительный реактивный ток.
Поэтому выбор этой ёмкости носит компромиссный характер. Обычно отношение выбирается от 0,3 до 1. Авторами был разработан сварочный инвертор на основе LCC-конвертера с максимальной мощностью 3 кВт и диапазоном тока нагрузки 40… А.
Регулирование и стабилизация тока осуществляется изменением частоты коммутации от 25 до 50 кГц, причём конвертер работает всегда на правом, высокочастотном склоне АЧХ резонансного контура, при максимальном коэффициенте заполнения.
Типичная зависимость коэффициента передачи по напряжению LCC-конвертера от относительной частоты показана на рисунке С этой целью используются два датчика напряжения VS1 и VS2. Для измерения тока нагрузки во вторичной обмотке установлен двухобмоточный трансформатор тока СТ1. Трансформатор тока СТ2 используется для защиты силовых транзисторов, с его помощью контролируется ток в формирующем контуре. Датчик выходного напряжения VSo необходим для ограничения тока контура на холостом ходе, с тем чтобы при отсутствии нагрузки контроллер устанавливал максимальную частоту коммутации.
Если не вводить ООС по выходному напряжению и не детектировать состояние холостого хода, контроллер установит минимальную частоту коммутации, которая близка к собственной резонансной частоте ненагруженного контура.
Это, в свою очередь, приведёт к циркуляции большого тока в контуре и, следовательно, большим потерям проводимости транзисторов.
Использован силовой трансформатор кабельного типа с магнитопроводом. Индуктивность намагничивания составила 2,85 мГн, индуктивность рассеивания — 3,4 мкГн. Индуктивность выходного дросселя L o мкГн. Семейство экспериментальных статических ВАХ опытного образца приведено на рисунке На рисунках 16 и 17 показаны характерные осциллограммы токов и напряжений на силовом транзисторе и первичной обмотке трансформатора конденсаторе Ср при токе нагрузки, близком к минимальному, и напряжении питания В.
Статические вольтамперные характеристики экспериментального образца LCC-конвертера [14]. Сварочные инверторы с коррекцией коэффициента мощности Целесообразность применения активных корректоров коэффициента мощности ККМ в составе сварочных инверторов достаточно давно и активно обсуждается.
Эта проблема имеет две составляющие -экономическую и техническую. С экономической точки зрения, применение ККМ в составе ИИСТ низшего ценового диапазона бытового уровня нецелесообразно, поскольку такой сварочный инвертор сразу попадает в другую ценовую категорию, но при этом проигрывает конкурентам по комплексу технических параметров и, скорее всего, по уровню надёжности и качества.
Профессиональные ИИСТ промышленного назначения имеют другой порядок цен, поэтому использование ККМ в их составе не столь заметно увеличивает себестоимость.
Например, фирма Miller Electric оснащает корректором коэффициента мощности свои сварочные инверторы Max-star и ХМТ Series [15]. Цена производителя за модель в базовой конфигурации — долл. Во-первых, снижается среднеквадратичное значение тока, потребляемого ИИСТ от питающей сети, что позволяет использовать такие сварочные инверторы в маломощных сетях при сохранении заявленного максимального сварочного тока.
Во-вторых, повышается стабильность выходного тока и напряжения инвертора, что важно для профессионального оборудования. В-третьих, устраняется влияние ИИСТ на других потребителей, питающихся от той же первичной сети. Несинусоидальный ток, генерируемый нелинейной нагрузкой, протекая по импедансу питающей сети, порождает искажения формы напряжения сети. В спектре потребляемого тока содержатся не только высшие гармоники сетевой частоты, но и гармоники комбинационных частот.
В трёхфазных сетях применение ККМ нормализует величину тока, текущего в нулевом проводе. Авторы обсуждаемых далее работ отмечают улучшение качества сварного соединения, уменьшение разбрызгивания металла и снижение пульсаций тока нагрузки с частотой, кратной частоте напряжения питающей сети.
Кроме усложнения и удорожания ИИСТ возникают специфические вопросы взаимного влияния двух регулируемых преобразователей, работающих фактически на общую нелинейную нагрузку. При этом оба преобразователя могут иметь многопетлевую ООС по току и напряжению, индивидуальные алгоритмы управления, выполняют различные функции и отличаются по динамическим характеристикам.
Авторы работы [17] исследовали взаимное влияние К КМ на функционирование сварочного инвертора.
Блок-схема устройства приведена на рисунке В качестве ККМ использовался простейший и наиболее распространённый тип преобразователя — однотактный од-нотранзисторный регулятор повышающего типа boost converter , работающий в режиме прерывистого тока индуктора ККМ.
Сварочный инвертор с активным ККМ [17] Напряжение питания на выходе ККМ составляло В, что позволило авторам увеличить коэффициент трансформации силового трансформатора до 5 : 1 и снизить токовую нагрузку на силовые транзисторы сварочного инвертора. Инвертор [18] также состоит из двух независимых блоков, управляемых от собственных контроллеров. Сварочный инвертор с активным мостовым выпрямителем в качестве ККМ [18] Экспериментальный образец сварочного инвертора испытывался при токе до А и продемонстрировал меньшее разбрызгивание металла и более высокое качество шва.
В составе полумостового инвертора транзисторы VT5, VT6 применён оригинальный силовой трансформатор с повышенной собственной ёмкостью обмоток, которая вместе с индуктивностями трансформатора и монтажа образует фильтр низких частот с частотой среза порядка кГц, что значительно меньше, чем в случае традиционной конструкции трансформатора.
Силовой трансформатор с характеристикой ФНЧ эффективно подавляет помехи со стороны сварочной дуги, не пропуская их на сторону первичной обмотки.
Это, по мнению авторов, повышает стабильность работы ККМ-и ШИМ-контроллеров и снижает вероятность выхода из строя силовых транзисторов. Сварочный инвертор с активным ККМ, трёхфазным питанием и инжекцией 6-ой гармоники питающего напряжения в управляющий сигнал [19] При питании инвертора от трёхфазной сети структура ККМ усложняется.
В этом случае простейшим является активный корректор на основе однотранзисторного повышающего регулятора, работающий в режиме прерывистого тока индуктора DCM, discontinuous conduction mode на фиксированной частоте преобразования. Подобная структура сварочного инвертора с активным ККМ использована авторами работы [19] и показана на рисунке Элементы Cf и Lf образуют помехоподавляющий фильтр. Индуктивности L b — индукторы, входящие в состав схемы ККМ.
Сварочный преобразователь представляет собой готовое изделие — источник сварочного тока для полуавтоматической сварки в среде защитного газа С0 2.
Особенностью данного ККМ является использование нового алгоритма управления транзистором VT1 корректора: в управляющий ШИМ-сигнал вводится напряжение, пропорциональное уровню шестой гармоники напряжения питающей сети.
Целью авторов являлось снижение уровня пятой гармоники потребляемого нагрузкой тока до уровня, соответствующего требованиям стандарта IEC, при использовании максимально простой и относительно эффективной схемотехники силовой части ККМ. Транзистор VT1 управляется сигналом d t следующего вида:. Опытный образец описанного ККМ работал на частоте преобразования 10 кГц при максимальной мощности в нагрузке 3 кВт.
Эффективность предложенной схемы существенно зависит от величины коэффициента М: с ростом значения М она снижается. Несмотря на то что простейший ККМ в виде повышающего однотранзисторного регулятора даёт удовлетворительные результаты, дальнейшее улучшение гармонического состава потребляемого инвертором тока требует более сложной схемотехники и алгоритмов управления активным выпрямителем.
Для реализации таких алгоритмов управления предпочтительны цифровые методы, использование которых сдерживается недостаточно высоким для данного применения быстродействием распространённых микроконтроллеров.
По этой причине авторы работы [20] для управления активным ККМ использовали цифровой сигнальный процессор TMSF и векторный метод управления активным выпрямителем. Блок-схема сварочного инвертора с активным трёхфазным мостовым ККМ показана на рисунке Частота преоб- разования ККМ определялась возможностями процессора и была выбрана равной 10 кГц,. В качестве датчиков тока Cs1- Cs3 применялись преобразователи на эффекте Холла.
Аналогичный преобразователь был адаптирован для использования в качестве гальванически развязанного датчика выходного напряжения V d. При снижении тока нагрузки КПД падает и растут искажения потребляемого тока.
Несмотря на то что на холостом ходе кн. Инвертор разрабатывался для ручной сварки штучным электродом и продемонстрировал высокую стабильность параметров и хорошие динамические свойства.
Активный ККМ понижающего типа со свойствами источника тока [21] Авторами статьи [21] был разработан трёхфазный активный ШИМ-выпрямитель со свойствами источника тока для питания сварочного инвертора.
Блок-схема предложенного активного ККМ показана на рисунке Наличие подобного фильтра приводит к нежелательным последствиям: дополнительному фазовому сдвигу между потребляемым током и его образцовым значением, возникновению паразитных резонансных колебаний тока, особенно в переходных режимах, и циркуляции реактивных токов из-за наличия конденсаторов Cf.
Применение ШИМ-выпрямителя со свойствами источника тока позволяет исключить датчики фазного тока. Для реализации алгоритма работы активного ККМ и защиты полупроводниковых приборов от перегрузки по току достаточно контроля тока в выходной шине корректора датчик Cs1.
Функционирование разработанного активного ККМ проверялось совместно со сварочным инвертором промышленного производства Wallius SFC Выходное напряжение ККМ составило В.
Было экспериментально подтверждено практически полное отсутствие паразитных колебаний тока во входном фильтре, возможность независимого регулирования активной и реактивной мощности, потребляемой ИИСТ, хорошая динамика тока дуги и отсутствие взаимного влияния активного ККМ и сварочного инвертора.
Получена величина коэффициента мощности, близкая к единице. Все рассмотренные выше примеры сварочных инверторов с активным ККМ имеют одинаковую структуру: отдельная секция ККМ со своим управляющим контроллером и отдельная, самостоятельная секция — сварочный инвертор со своим блоком и алгоритмами управления.
По этим причинам сегодня активно разрабатываются интегральные решения, совмещающие функции коррекции коэффициента мощности и источника сварочного тока в одной силовой части. При достаточно большой ёмкости Cf потенциал в точке N равен потенциалу нулевого провода трёхфазной питающей сети. Дроссель Lb-B при этом отдаёт накопленную энергию в конденсатор Cd за счёт тока, текущего через диод VD5. В момент времени t1 сначала выключается транзистор VT1 в режиме ZVS благодаря наличию демпферного конденсатора С1: ток первичной обмотки заряжает С1 и разряжает С2.
После полного перезаряда указанных емкостей током первичной обмотки открывается диод VD3, создавая условия для включения транзистора VT3 также в режиме ZVS.
На интервале t1…t2 ток первичной обмотки течёт через открытый транзистор VT2 и диод VD3, быстро спадая из-за того, что напряжение на конденсаторе СЬ приложено навстречу э. Как только ток первичной обмотки уменьшится до критической величины, дроссель Ls выходит из насыщения и предотвращает тем самым смену направления тока первичной обмотки.
Поскольку ток первичной обмотки уменьшился практически до нуля, в момент времени t2 выключение транзистора VT2 происходит в режиме ZCS. Ток через Lb-A и Lb-C линейно уменьшается до нуля, а ток через Lb-B линейно возрастает от нуля до максимального отрицательного значения. Затем все коммутационные процессы повторяются.
Наиболее часто применяемые высокочастотные преобразователи в сварочных инверторах
За несколько лет исследований схемных решений построения сварочных инверторов, радиолюбительских и промышленных конструкций я пришел к некоторым выводам с которыми я и хочу поделится. Схемных решений косого моста предостаточно. Многолетнее использование этого аппарата подтвердило надежность и неприхотливость к сетям данного инвертора. Для бытовых нужд и особенно на даче, где сетевое напряжение скачет, данный инвертор, незаменим.
(часть третья) — Для дома и быта, Сварочный инвертор — это просто! для управления верхними и нижними ключами мостового преобразователя. в резонансном дросселе, то с увеличением ёмкости входного.
Книги о инверторах
В таблицу включены сварочные выпрямители инверторного типа, предназначенные для ручной дуговой сварки штучным электродом диаметром Из табл. Об особенностях построения импульсных резонансных преобразователей напряжения можно прочитать в [3]. Эта ситуация проиллюстрирована на рис. Из рис. Мультирезонансный ИСТ с частотным регулированием описан в [8]. На рис. Резонансный преобразователь SRC.
Вы точно человек?
Как работает прослушка мобильных телефонов и как от нее защититься. Фазовый регулятор постоянного тока. Аппарат дуговой сварки должен обеспечивать падающую вольтамперную характеристику в нагрузке дуге. На рис. Так осуществляется частотное регулирование тока в сварочной дуге.
Резонансный мост — это одна из разновидностей двухтактных преобразователей инверторного типа.
Сварочный инвертор — это просто! (часть третья)
Изобретение относится к области электротехники, а именно к полумостовым транзисторным инверторам, и может использоваться для электродуговой сварки металлов от 1 до 10 мм. Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание эффективного и надежного сварочного инвертора с высоким КПД и малыми массогабаритными показателями. Полумостовой транзисторный инвертор, содержащий в силовой части полумост из двух транзисторов, шунтированных двумя обратными диодами, и двух конденсаторов, образующих в совокупности с транзисторами мост, подключенный диагональю постоянного тока к источнику питания, а диагональю переменного тока нагруженный на первичную обмотку силового трансформатора, имеющего вторичную обмотку, при этом, в цепь первичной обмотки трансформатора последовательно включены разделительный конденсатор и регулируемый дроссель, вторичная обмотка трансформатора выполнена по схеме со средней точкой с двухтактным выпрямителем, при этом полумост из двух транзисторов шунтирован двумя резонансными конденсаторами. Известен однофазный полумостовой инвертор, содержащий плечо полумоста в виде двух последовательно соединенных в проводящем направлении транзисторов и двух обратных диодов. Второе плечо полумоста образовано двумя последовательно соединенными конденсаторами.
Негуляев В.Ю. — Сварочный инвертор — это просто
В статье будет рассмотрена классическая схема сварочного инвертора. На сегодняшний день они очень популярны, цена их достаточно доступна. У них очень много положительных качеств, в частности, простота работы и малый вес. Но, как и остальные электронные устройства, сварочный аппарат может выйти из строя. И чтобы провести качественный ремонт, необходимо хотя бы в общих чертах иметь представление о его устройстве, из каких элементов состоит схема инвертора. Без этого вы не сможете отремонтировать сварочники, в схеме которых используются инверторные преобразователи. Поэтому необходимо очень много теории узнать об этом устройстве.
сегодняшний день являются сварочные инверторы. Они активно инверторы на основе резонансной мостовой или полумостовой схемы (рис. 4) [2].
Как в домашних условиях собрать инверторный сварочный аппарат
Ктонибудь делал высокочастотный инвертор для сварки, частотой кГц? На симисторе. А выше лезть на таких мощностях особо не резон. Да, моточные меньше, но больше динамические потери, то есть охладители.
Обращаем ваше внимание, что бесплатная подписка оформляется только для квалифицированных специалистов, аккуратно и полностью заполнивших анкету. Если вы по каким-либо причинам не попали в подписную базу или у вас есть жалобы на доставку, можно оформить платную подписку, — это позволит получать журнал гарантированно. На данном сайте используются cookie для сбора информации технического характера и обрабатывается Ваш IP-адрес. Продолжая использовать этот сайт, вы даете согласие на использование файлов cookies. Желающие получить отдельные ранее вышедшие номера могут заказать журнал.
Одним из самых важных параметров сварочного процесса является его устойчивость к колебаниям и помехам.
При этом резонансные преобразователи являются подвидами схем полумоста и полного моста. По системе управления данные устройства можно поделить на: ШИМ широтно-импульсной модуляцией , ЧИМ регулирование частоты , фазовое управления, а также могут существовать комбинации всех трех систем. Все выше перечисленные преобразователи имеют свои плюсы и минусы. Разберемся с каждым в отдельности. Это, пожалуй, один из самых простых, но не менее надежных преобразователей семейства двухтактных. Но если посмотреть с другой стороны, то можно применить трансформатор с меньшим сердечником, не опасаясь при этом захода в зону насыщения, что одновременно является и плюсом.
Нужны еще сервисы? Архив Каталог тем Добавить статью. Как покупать?
Новая и упрощенная реализация цифрового мощного импульсного источника питания для сварки MIG с резонансным преобразователем LLC
Расширенный поиск
Чтобы прочитать полную версию этого контента, выберите один из вариантов ниже:
Кайюань Ву (Школа машиностроения и автомобилестроения, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу, Китай)
Хао Хуан (Школа машиностроения и автомобилестроения Южно-Китайского технологического университета, Гуанчжоу, Китай)
Цывэй Чен (Школа машиностроения и автомобилестроения, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу, Китай)
Мин Цзэн (Школа машиностроения и автомобилестроения, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу, Китай)
Тонг Инь (Школа машиностроения и автомобилестроения Южно-Китайского технологического университета, Гуанчжоу, Китай)
Цепной мир
«> ISSN :
0305-6120
Дата публикации статьи: 29 сентября 2022 г.
Загрузки
Аннотация
Цель
Целью этой статьи является преодоление ограничений, связанных с низкой эффективностью, малой удельной мощностью и сильными электромагнитными помехами (ЭМП) существующих импульсных источников питания для сварки в среде инертного газа (MIG). Таким образом, в данной работе предлагается новая и упрощенная реализация цифрового мощного импульсного источника питания для сварки MIG с резонансным преобразователем LLC.
Проект/методология/подход
Простая параллельная полномостовая структура резонансного преобразователя LLC используется для разработки цифрового источника питания с высоким сварочным током, низким напряжением дуги, высоким напряжением холостого хода и широким диапазоном дуговых нагрузок, эффективно использование резонансного преобразователя LLC с переменной нагрузкой и большой мощностью.
Выводы
Эффективность каждого преобразователя может достигать до 92,3% при номинальных рабочих условиях. Примечательно, что при предложенной схеме изменение тока короткого замыкания в 300 А может стабилизироваться на уровне 60 А в течение 8 мс. Кроме того, испытание импульсной сварки МИГ показывает, что может быть реализован стабильный процесс сварки с пиковым током 280 А и может быть получен хорошо сформированный сварной шов, что подтверждает возможность использования резонансного преобразователя LLC для импульсного источника питания для сварки МИГ.
Оригинальность/ценность
Высокий КПД, высокая удельная мощность и слабые электромагнитные помехи резонансного преобразователя LLC способствуют дальнейшей оптимизации импульсного источника питания для сварки MIG. Следовательно, высокоэффективный источник питания для сварки реализуется за счет использования достаточных преимуществ резонансного преобразователя LLC, который может обеспечить поддержку оборудования для изучения более эффективных процессов импульсной сварки MIG.
Ключевые слова
- Блок питания
- Импульсная сварка МИГ
- Полномостовой LLC-резонансный преобразователь
- Параллельное соединение
- Цифровой
Благодарности
Финансирование : Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 51205136), Фондом фундаментальных и прикладных фундаментальных исследований провинции Гуандун (грант № 2021A1515010678, 2022A1515010255), Специальным фондом проекта конкурсного распределения Комплексное стратегическое сотрудничество Китайской академии наук провинции Гуандун (грант № 2013B091500082), Фонды фундаментальных исследований для центральных университетов (Ключевая программа) (Грант № 2015ZZ084), Проект планирования науки и технологий Гуанчжоу (Грант № 201604016015) и Китайский стипендиальный совет (Грант № 201606155058).