Реферати українською » Физика » Інверторний джерело зварювального струму COLT 1300


Реферат Інверторний джерело зварювального струму COLT 1300

>Инверторний джерело зварювального струмуCOLT 1300


ДжерелаCOLT 1300,COLT іPUMA 150 призначені для ручний зварювання металів (технологія ММА) і мають схожі схеми і компонування. Тому досить розглянути них —COLT 1300, щоб отримати достатнє уявлення про побудову інших.

Усі три джерела розраховані працювати від однофазною мережі змінного струму напругою 230 У ±10 % і частотою 50...60 гц. Вона має однакові габарити —110x200x300 мм, але різняться потужністю та величезною кількістю. Більш потужні джерелаCOLT 1300 іPUMA 150 масою 3,8 кг споживають від мережі потужність до 3,8 кВ та дозволяють виконувати зварювання електродами діаметром 1,6...3,25 мм. У цьомуPUMA 150 забезпечує максимальний зварювальний струм 130 При відносної тривалості включення (>ПВ) 25 %, aCOLT 1300 - 125 ПриПВ 15 %.ПараметрПВ показує, яку частина часу робочого (зазвичай десятихвилинного) циклу зварювання з допомогою даного джерела може бути безупинно, після чого щодо його охолодження необхідна перерва.

Менш потужним джереломCOLT має багато 2,9 кг, споживає від мережі потужність до 2,1 кВ та дає змогу виробляти зварювання електродами діаметром 2,5 мм.COLT забезпечує максимальний зварювальний струм75А приПВ 30%

Силова частина

На мал.1 зображено схема силовий частиниинверторного джерела зварювального струмуCOLT 1300. Він підключається до неї змінного струму гнучким шнуром зтрехконтактной виделкоюХР1.Переменное мережне напруга через замкнутий вимикач SA1, фільтри перешкодL1C2C3,L2C1 і зарядний резисторR1 надходить на ректифікатор — діодний містVD1 зісглаживающими конденсаторами С4 іС5.

Фільтри забезпечують придушення яксинфазной, іпротивофазной перешкоди. Для їхньої ефективної роботи потрібно заземлення металевого корпусу джерела через контакт РЄ виделкиХР1.ВаристорRU1 захищає від короткочасних викидів напруги у мережі.

При включенні джерела початкова зарядка конденсаторів С4 іС5 виробляється через спеціально передбачений резисторR1, що виключає перевантаження сіті й діодів мостуVD1 їхзарядним струмом. Після закінчення часу, достатнього для зарядки конденсаторів, резисторR1шунтирует контакти релеК1.1. Для визначення моменту закінчення зарядки служить граничне пристрій на мікросхеміDA1 — паралельному стабілізаторі напруги (за прямим призначенням). Струм у подальшому ланцюгукатод—анод цієї мікросхеми почне текти, коли конденсатори С4 іС5зарядятся настільки, що напруга на управляючому вході мікросхеми (воно надходить ізрезистивного дільникаR3—R5) перевищить внутрішнє граничне напруга мікросхеми (2,5 У). Починаючи відразу ж, ланцюг харчування обмотки реле К1 буде замкнута.

Напруга низького рівня на катодному виведення мікросхемиDA1 є й сигналом готовності блоком управління (СУ). Отримавши цей сигнал, СУ починає формувати імпульси частотою приблизно 57кГц, які через трансформаторТ1 надходять на входи двох драйверів, управляючих транзисторамиинвертора.Драйвери зібрані за однаковими схемами, тому розглянемо роботу одного з них — верхнього за схемою.

При відкриванні транзистораVT3 в СУ в обмотці II трансформатораТ1индуцируется напруга, полярність якого — відкриває дляIGBTVT4,VT6 (плюс на затворі, мінус наемиттере). Через відкриті діодиVD13 іVD15 і ">антипаразитние"резисториR28,R29 воно надходить на затвориIGBT.РезисториR23 іR26 придушують коливання в контурі, утвореномуиндуктивностью і ємністю обмотки трансформатора.СтабилитрониVD17 іVD18 обмежують напругазатвор—емиттерIGBT на безпечному рівні.ТранзисторVT2 закритий, оскільки його ділянкубаза—емиттерзашунтирован відкритим діодомVD15.

При закриванні в СУ транзистораVT3 полярність напруги на обмотці II трансформатораТ1 змінюється на протилежну.ДиодиVD13 іVD15 закриваються, а до дільницібаза—емиттер транзистораVT2 прикладається через резисторR23 в що відкриває цей транзистор полярності напруга, кудизарядилась попередньому етапі ємністьзатвор—емиттерIGBT. Через відкритий транзисторVT2 вона швидко розряджається,IGBT закриваються.

>Инвертор вCOLT 1300 виконано по поширеної в простихинверторних джерелах зварювального струму схемоюпрямоходового одноактногополумостового перетворювача ("вуханя мосту"). Кожен ключинвертора і двох з'єднаних паралельноIGBTVTA,VT6 іVT5,VT7.Рассмотренний в [1] зварювальний джерелоRytmArc побудований за аналогічною схемою.

>Обмотки II і III трансформатораТ1сфазировани в такий спосіб, що обидві ключаинвертора (чотириIGBT) відкриваються одночасно. У цьому енергія джерела харчування через трансформаторТЗ вступає у зварювальну ланцюг,магнитопровод цього трансформаторанамагничивается. По закриванніIGBT енергія, нагромаджена в індуктивності розсіювання імагнитопроводе трансформатораТЗ, повертається у первинний джерело, через діодиVD24 іVD25 відбувається зарядка конденсаторів С4 іС5.Блокировочний конденсаторС19, встановлений безпосередній наближеності доIGBT ідиодаминвертора, усуває впливом геть його індуктивності дротів, що з'єднують інвертор з джерелом харчування. Для контролю вихідного струмуинверторного джерела служить трансформатор струмуТ2, первинна обмотка якого — пропущений через отвір його кільцевогомагнитопровода провід, що йде до трансформаторуТЗ. У інтервалі прямого ходуинвертора струм вторинної обмотки трансформатораТ2 протікає через діодVD9 ірезисториR13,R15—R17, і навіть черезрезисториR4,R7 в СУ З допомогоюподстроечного резистораR15 регулюють загальне опір навантаження трансформатора струму.Пропорциональноесварочному току падіння напруги у цьому опір використовують у СУ на формування падаючоїнагрузочной характеристики джерела, яка потрібна на зварювання за технологією ММА, і навіть за захистоминвертора від перевантаження по току.

У циклі зворотного ходу напруга на вторинної обмотці трансформатора струму змінює полярність.ДиодVD9 закривається.VD10 відкривається і струм,размагничивающиймагнитопровод цього трансформатора, тече черезстабилитронVD8. Його напруга стабілізації вибрано таким, що повне розмагнічуваннямагнитопровода під час зворотного ходуинвертора гарантовано.

>Импульсное напруга з обмотки III трансформатораТЗ вступає у зварювальну ланцюг черезоднополупериодний ректифікатор —диодную складанняVD21. ЛанцюгR25C18 придушує паразитні високочастотні коливання.ДроссельL5 згладжуєвипрямленний струм. У паузах між імпульсами зварювальний струм тече через діодні складанняVD22 іVD23.РезисторR32 — мінімальна навантаження, необхіднаинвертору як холостого ходу.КонденсаториС22 іС23 утворюють здросселемL5 фільтр, пригнічує високочастотні перешкоди, проникаючі для виходу зварювального джерела. Струм зварювання встановлюють зміннимрезисторомR14.ТерморезисторRK1 з негативним температурним коефіцієнтом опору закріплено натеплоотводеIGBTVT4—VT7.

Додаткова обмотка II трансформатораТЗ івипрямители надиодахVD11 іVD12 формують сигнали, необхідних реалізації функційAnti-Stick (захист відзалипания зварювального електрода) іArcForce (форсування дуги). Перша їх зменшує вихідний струм джерела при замиканні електрода зісвариваемой деталлю, що триває більш 0,8 з. Друга функція за певних умов збільшує на кілька днів зварювальний струм щодо заданого значення, що підвищує стабільність горіння дуги.

Постійнестабилизированное напруга +16 У для харчування СУ формується звипрямленного мережного напруженості із допомогою понижувального перетворювача на спеціалізованому контролеріVIPer50 (>DA2). Раніше сторінках журналу "Радіо" [2] було докладно описано пристрій на аналогVIPer50 — контролеріVIPerlOO, розрахованому на вдвічі більший струм навантаження.

>КонтроллерDA2 влаштований в такий спосіб, що автоматично підтримує між висновкамиSRC іVDD напруга 13 У. Щоб збільшити вихідний напруга перетворювача до 16 У, в ланцюг стабілізуючою зворотний зв'язок доданостабилитронVD6 на 2,7 У. ФільтрL3L4C11C12 —сглаживающий. Через діодVD3 замикається вихідний струм в паузах між формованими контролером імпульсами. Вузол на транзисторіVT1 необхідний обмеження до1А струму джерела потужного польового транзистора , вбудованого в контролерDA2.

>СтабилитронVD4 захищає від небезпечного перевищення напруги харчування контролерDA2, астабилитронVD7 — СУ. Вентилятор М1 служить дляобдува тепловидільних елементів зварювального джерела. Він працює безупинно.РезисториR10 іR11 гасять надлишок напруги, яке живить вентилятор.

Дані намотувальних вузлів джерела:

>ДроссельL1 — 4 витка здвоєного мережного дроти наферритовоммагнитопроводе типорозміруК32х18x12.

>ДроссельL2 — дві обмотки по 8 витків мідного дроти діаметром 2 мм в емалевої ізоляції наферритовоммагнитопроводе тієї самої типорозміру.

>ДросселиL3,L4 — уніфіковані на струм 1 А.

>ДроссельL5 — 27 витків мідного дроти діаметром 4 мм в емалевої ізоляції, намотаних удвічі шару без каркаса. Ескіз конструкції цього дроселі зображений на рис. 2.

ТрансформаториТ1 іТ2 — відповідноTI-116626 іТА314200 (1:200) італійської фірмиUTKcomponent. Самостійно намотати трансформаторТ1 можна на кільціК20хЮх5 зферрита2000НМ1.Обмотка 1 — 50 витків дротиПЭВ-2 діаметром 0,2 мм.Обмотки II і III мали бути зацікавленими надійно ізольовані, наприклад,лакотканью й утримувати свій по 40 витків дротиПЭВ-2 діаметром 0,16 мм.Межобмоточную ізоляцію бажано перевіритимегаомметром з випробувальним напругою 1000 У.Магнитопроводом трансформатора струмуТ2 може бути таку ж кільце. Його вторинна обмотка — 200 витків дротиПЭВ-2 діаметром 0,25 мм.

>Рис. 1


 

>ТрансформаторТЗ маємагнитопроводЕ55/28/25 зферритаN97 [3].Обмотка 1 — 16 витків дроти діаметром 2 мм.Обмотка II — п'ять витків удвічі дроти діаметром 2,5 мм.Обмотка III — один виток дроти діаметром 1 мм. Незвично у тому трансформаторі те, що, попри високу робочу частоту, його обмотки намотані одиночними мідними проводами великого перерізу. Це рішення має, певне, певні підстави. По-перше, трансформатор виходить технологічнішим, а по-друге, обмотки злитцендрата мають гірший коефіцієнт заповнення вікнамагнитопровода, який дає можливості істотно зменшити габарити трансформатора. Щільність струму в обмотках трансформатораТЗ сягає 14...15А/мм2, що робитьПВ джерелаCOLT 1300 і перевищує 15 %.

>Сварочний джерело має єдинийподстроечний елемент - резисторR15, з допомогою якого встановлюють максимальний струм зварювання, відповідний крайньому правому (за схемою) становищу движка змінного резистораR14.


Блок управління

Схема СУ джерелаCOLT1300 зображено на рис. 3. Його побудовано наШИ контролеріSG3525A [4], призначення висновків якого наведено в таблиці.

На висновки 6 і п'яти СУ (вхід пікового детектора на транзисторіVT1) надходить напруга, пропорційне вихідному току зварювального джерела. Постійна часу ланцюгаR10C3 значно більше періоду повторення імпульсів струму, який гарантує відносну незмінність напруги не вдома детектора протягом періоду повторення імпульсівинвертора. Ця напруга надходить на ЗУDA1.3, де відбувається його порівнювати з напругою,снимаемим з движка змінного резистораR14 (див. рис. 1), що надходять виведення 16 СУ. Через коригувальну ланцюгR17R22C11 напруга із виходу підсилювача надходить на вхід IN+ контролераDA2. Коефіцієнт передачі вбудованого в контролер підсилювача сигналу неузгодженості встановлено рівним одиниці з допомогою зворотному зв'язку з виходуСМР на вхід IN-, якого підключена коригувальна ланцюгR19C9C10.

Частота імпульсів внутрішньоготактового генератора контролера задана елементамиR23,R21,С8. Від номіналу резистораR23 залежить тривалість зарядки конденсатораС8 (8 мкс), як від номіналу резистораВ21 — тривалість його розрядки (0,8 мкс). Імпульси не вдома01)ТА контролера йдуть із частотою приблизно 57кГц (вдвічі рідше тактових), які коефіцієнт заповнення неспроможна перевищувати 50 %, що необхідне правильної роботиоднотактногоинвертора.

По ланцюгаП27Р28 ці імпульси надходять на затвор />ТЗ — вихідного транзистора СУ. Йогостоковой навантаженням служить обмотка I трансформатораТ1 (див. рис. 1).ДиодиVD7—VD9 забезпечують розмагнічуваннямагнитопровода цього трансформатора в паузах між імпульсами.

Що стосується перевищення максимального зварювального струму напруга з виведення 6 СУ через діодVD4 і відкритийстабилитронVD5 надійде на вхід вимикання контролера (>SDN). Через війну вихід контролера негайно піде на відключене стан, транзисторVT3, і з цим іIGBTинвертора закриються. Кількаразове за невеликий відтинок часу спрацьовуваннятоковой захисту призводить до розрядці конденсатора "м'якого старту"С13 і досить тривалої паузі у роботі контролера, після якої почнеться "м'який старт".

З виведення 20 СУ напруга, пропорційне вихідному напрузі зварювального джерела, надходить нанеинвертирующий вхід ЗУDA1.1, наинвертирующий вхід якого подано зразкове напруга 2,55 У (половина формованого внутрішнім стабілізатором контролераDA2 з його виведенняVRF напруги 5,1 У). Поки навантаження джерела — електрична дуга, падіння напруги де перевищує 20 У, напруга виведенні 20 СУ більше зразкового і високий рівень не вдома ЗУDA1.1 утримує діодVD2 закритим.Залипание електрода приводить до зменшення напруги в зварювальної ланцюга, а приблизно через 0,8 з, необхідні розрядки конденсатораС16 (див. рис. 1), знижується напруга й на вході ЗУDA1.1. Високий рівень з його виході змінюється низьким, і діодVD2 відкривається. Це який задає зварювальний струм напруга нанеинвертирующем вході ЗУDA1.3 проти заданим зміннимрезисторомR14 (див. рис. 1). Через війну струм в зварювальної ланцюга знижується до мінімуму, як і необхідне реалізації функціїAnti-Stick.

Напруга виведенні 18 СУ значно швидше, ніж виведення 20, слід за вихідним напругою зварювального джерела завдяки значно меншою постійної часу ланцюгаR22C17(cm. рис. 1) проти ланцюгомR21С16 (там-таки). Посилена ЗУDA1.2 різницю напруги виведенні 18 СУ і зразкового (2,55 У) надходить надифференцирующую ланцюгC4R12. При різке зменшення напруги в зварювальної ланцюга ця ланцюг формує позитивний імпульс, що надходить через діодVD3 нанеинвертирующий вхід ЗУDA1.3 і короткочасно що збільшує зварювальний струм -так реалізується функціяArcForce.


Схожі реферати:

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація