Sezioni dell’articolo
- Circuito tipico e principio di funzionamento dell’inverter
- Unità aggiornabili
- Miglioramento della dissipazione del calore
- Visualizzazione corrente di saldatura
- Aumento del tempo di accensione
- Avvolgimento induttanza di uscita
- Conclusione
Le caratteristiche della maggior parte degli inverter economici non possono essere definite eccezionali, allo stesso tempo poche persone rinunciano al piacere di utilizzare apparecchiature con un significativo margine di affidabilità. Nel frattempo, ci sono molti modi per migliorare un inverter di saldatura economico..
Circuito tipico e principio di funzionamento dell’inverter
Più costoso è un inverter per saldatura, più unità ausiliarie nel suo circuito sono coinvolte nell’implementazione di funzioni speciali. Ma il circuito del convertitore stesso rimane praticamente invariato anche con apparecchiature costose. Le fasi della trasformazione della corrente elettrica di rete in corrente di saldatura sono abbastanza facili da tracciare: una certa parte del processo complessivo si svolge in ciascuno dei nodi principali del circuito.
Dal cavo di rete attraverso l’interruttore di protezione, la tensione viene fornita al ponte del diodo raddrizzatore, accoppiato con filtri ad alta capacità. Sul diagramma, questa sezione è facile da vedere, ci sono “banchi” impressionanti di condensatori elettrolitici. Il raddrizzatore ha un compito: “girare” la parte negativa della sinusoide simmetricamente verso l’alto, mentre i condensatori attenuano l’ondulazione, portando la direzione della corrente a quasi una “costante” pura.
Lo schema dell’inverter di saldatura
Inoltre, secondo lo schema, c’è l’inverter stesso. Questa parte è anche facilmente identificabile e ospita il più grande radiatore in alluminio. L’inverter è costruito su numerosi transistor ad effetto di campo ad alta frequenza o transistor IGBT. Abbastanza spesso, diversi elementi di potere sono combinati in un corpo comune. L’inverter converte nuovamente la corrente continua in corrente alternata, ma allo stesso tempo la sua frequenza è molto più alta – circa 50 kHz. Una tale catena di conversione consente l’uso di un trasformatore ad alta frequenza, che è molte volte più piccolo e leggero di un convenzionale..
Il raddrizzatore di uscita rimuove la tensione dal trasformatore step-down, perché vogliamo saldare su corrente continua. Grazie al filtro di uscita, la natura della corrente cambia da un’ondulazione ad alta frequenza a una linea quasi retta. Naturalmente, nella catena di trasformazione considerata ci sono molti collegamenti intermedi: sensori, circuiti di controllo e controllo, ma la loro considerazione va ben oltre l’ambito dell’elettronica radioamatoriale.
Design dell’inverter di saldatura: 1 – condensatori di filtro; 2 – raddrizzatore (gruppo diodi); 3 – Transistor IGBT; 4 – ventilatore; 5 – trasformatore step-down; 6 – scheda di controllo; 7 – radiatori; 8 – soffocare
Unità aggiornabili
Il parametro più importante di qualsiasi saldatrice è la caratteristica volt-ampere (VAC), grazie alla quale viene garantita una combustione stabile dell’arco con le sue diverse lunghezze. La corretta caratteristica I – V è creata dal controllo a microprocessore: il piccolo “cervello” dell’inverter cambia al volo la modalità operativa degli interruttori di potenza e regola istantaneamente i parametri della corrente di saldatura. Sfortunatamente, è impossibile riprogrammare l’inverter budget in alcun modo: i microcircuiti di controllo in esso sono analogici e la sostituzione con l’elettronica digitale richiede una conoscenza straordinaria dei circuiti.
Tuttavia, le “abilità” del circuito di controllo sono abbastanza per livellare la “curvatura” di un saldatore principiante, che non ha ancora imparato a tenere l’arco stabile. È molto più corretto concentrarsi sull’eliminazione di alcune malattie “dell’infanzia”, la prima delle quali è un forte surriscaldamento dei componenti elettronici che porta al degrado e alla distruzione delle chiavi di alimentazione.
Il secondo problema è l’uso di radioelementi di dubbia affidabilità. L’eliminazione di questo inconveniente riduce notevolmente la probabilità di guasti dopo 2-3 anni di funzionamento del dispositivo. Infine, anche un tecnico radiofonico alle prime armi sarà in grado di realizzare l’indicazione della corrente di saldatura effettiva per poter lavorare con speciali marchi di elettrodi, nonché apportare una serie di altri piccoli miglioramenti.
Miglioramento della dissipazione del calore
Il primo svantaggio di cui soffre la stragrande maggioranza dei dispositivi inverter economici è un cattivo circuito di rimozione del calore dagli interruttori di alimentazione e dai diodi raddrizzatori. È meglio iniziare il raffinamento in questa direzione aumentando l’intensità del flusso d’aria forzato. Di norma, i ventilatori sono installati in saldatrici alimentate da circuiti di servizio con una tensione di 12 V. Nei modelli “compatti”, il raffreddamento ad aria forzata può essere completamente assente, il che è certamente una sciocchezza per l’ingegneria elettrica di questa classe.
È sufficiente aumentare semplicemente il flusso d’aria installando diversi di questi ventilatori in serie. Il problema è che molto probabilmente il dispositivo di raffreddamento “nativo” dovrà essere rimosso. Per funzionare efficacemente in un gruppo in serie, i ventilatori devono avere una forma e un numero identici di pale, nonché la velocità di rotazione. È estremamente facile assemblare dispositivi di raffreddamento identici in una “pila”, è sufficiente riunirli con una coppia di bulloni lunghi lungo fori angolari diametralmente opposti. Inoltre, non preoccuparti della capacità dell’alimentatore di servizio, di norma è sufficiente installare 3-4 ventole..
Se non c’è abbastanza spazio all’interno dell’inverter per adattarsi alle ventole, all’esterno può essere installato un condotto ad alte prestazioni. La sua installazione è più semplice per il motivo che non è necessaria alcuna connessione ai circuiti interni, l’alimentazione viene rimossa dai terminali del pulsante di accensione. La ventola, ovviamente, deve essere installata di fronte alle feritoie di ventilazione, alcune delle quali possono essere tagliate per ridurre la resistenza aerodinamica. Direzione del flusso d’aria ottimale – verso lo scarico dall’alloggiamento.
Il secondo modo per migliorare la dissipazione del calore è sostituire i radiatori in alluminio standard con quelli più efficienti. Un nuovo radiatore dovrebbe essere scelto con il maggior numero di alette più sottili possibili, cioè con la più grande area di contatto con l’aria. Per questi scopi è ottimale utilizzare i radiatori per il raffreddamento delle CPU del computer. Il processo di sostituzione dei radiatori è abbastanza semplice, basta seguire alcune semplici regole:
- Se il radiatore standard è isolato dalle flange degli elementi radio con guarnizioni in mica o gomma, devono essere mantenute durante la sostituzione.
- Per migliorare il contatto termico, è necessario utilizzare grasso termico al silicone.
- Se il radiatore deve essere tagliato per adattarsi alla custodia, i bordi tagliati devono essere accuratamente elaborati con un file per rimuovere tutte le sbavature, altrimenti la polvere si accumulerà abbondantemente su di essi.
- Il radiatore deve essere stretto contro i microcircuiti, pertanto è necessario prima contrassegnare e praticare i fori di montaggio su di esso, potrebbe essere necessario tagliare una filettatura nel corpo della suola in alluminio.
Inoltre, notiamo che non ha senso cambiare i dissipatori di pezzi dei tasti autonomi, vengono sostituiti solo i dissipatori di calore dei circuiti integrati o diversi transistor ad alta potenza installati in fila.
Visualizzazione corrente di saldatura
Anche se un indicatore di impostazione della corrente digitale è installato sull’inverter, non mostra il suo valore reale, ma un determinato valore di servizio ridimensionato per la visualizzazione visiva. La deviazione dal valore attuale effettivo può arrivare fino al 10%, il che è inaccettabile quando si utilizzano elettrodi speciali di marca e si lavora con parti sottili. È possibile ottenere il valore reale della corrente di saldatura installando un amperometro.
Un amperometro digitale del tipo SM3D avrà un costo di 1 mila rubli, e può persino essere inserito perfettamente nella custodia dell’inverter. Il problema principale è che è necessaria una connessione shunt per misurare correnti così elevate. Il suo costo è compreso tra 500-700 rubli per correnti di 200-300 A. Si noti che il tipo di shunt deve essere conforme alle raccomandazioni del produttore dell’amperometro, di norma si tratta di inserti da 75 mV con una resistenza intrinseca di circa 250 μOhm per un limite di misurazione di 300 A.
È possibile installare lo shunt sul terminale positivo o negativo dall’interno del case. Di solito la dimensione del bus di collegamento è sufficiente per collegare un inserto lungo circa 12-14 cm. È impossibile piegare lo shunt, quindi se la lunghezza del bus di collegamento non è sufficiente, deve essere sostituita con una piastra di rame, una treccia fatta di un cavo a filo singolo pulito o un pezzo di nucleo di saldatura.
L’amperometro è collegato con uscite di misurazione ai terminali opposti dello shunt. Inoltre, affinché il dispositivo digitale funzioni, è necessario fornire una tensione di alimentazione nell’intervallo 5–20 V. Può essere rimosso dai cavi di collegamento della ventola o trovato sui punti della scheda con potenziale di alimentazione di microcircuiti di controllo. Il consumo dell’amperometro è trascurabile.
Aumento del tempo di accensione
Il ciclo di lavoro nel contesto degli inverter di saldatura è più ragionevolmente chiamato durata del carico. Questa è la parte dell’intervallo di dieci minuti in cui l’inverter lavora direttamente, il tempo rimanente deve rimanere inattivo e raffreddare..
Per gli inverter più economici, il ciclo di lavoro effettivo è del 40–45% a 20 ° C. La sostituzione di radiatori e un dispositivo per un flusso d’aria intenso può aumentare questa cifra al 50-60%, ma questo è lontano dal soffitto. È possibile ottenere una PN dell’ordine del 70-75% sostituendo alcuni elementi radio:
- I condensatori del collegamento chiave dell’inverter devono essere sostituiti con elementi della stessa capacità e tipo, ma progettati per una tensione più elevata (600-700 V);
- I diodi e le resistenze del key binding devono essere sostituiti con elementi con una maggiore dissipazione di potenza.
- I diodi (valvole) del raddrizzatore, nonché i MOSFET o i transistor IGBT possono essere sostituiti con analoghi, ma più affidabili.
La sostituzione dei tasti di accensione stessi dovrebbe essere discussa separatamente. Innanzitutto, è necessario riscrivere la marcatura sul corpo dell’elemento e trovare un foglio dati dettagliato per un elemento specifico. Secondo i dati del passaporto, è abbastanza semplice scegliere un elemento per la sostituzione, i parametri chiave sono i limiti della gamma di frequenza, la tensione di funzionamento, la presenza di un diodo incorporato, il tipo di custodia e la corrente limite a 100 ° C. È meglio calcolare quest’ultimo con le proprie mani (per il lato ad alta tensione, tenendo conto delle perdite sul trasformatore) e acquistare radioelementi con un margine di corrente limite di circa il 20%. International Rectifier (IR) o STMicroelectronics sono considerati i produttori più affidabili di questo tipo di elettronica. Nonostante il prezzo piuttosto elevato, si consiglia vivamente di acquistare parti di questi marchi particolari..
Avvolgimento induttanza di uscita
Una delle aggiunte più semplici e allo stesso tempo più utili per un inverter di saldatura sarà l’avvolgimento di una bobina induttiva che attenua l’ondulazione CC che inevitabilmente rimane durante il funzionamento di un trasformatore di impulsi. La principale specificità di tale impegno è che lo starter è realizzato individualmente per ogni singolo dispositivo e può anche essere regolato nel tempo man mano che i componenti elettronici si degradano o quando la soglia di potenza cambia..
Per creare uno starter, non avrai bisogno di nulla: un conduttore di rame isolato con una sezione trasversale fino a 20 mm2 e un nucleo, preferibilmente ferrite. Come circuito magnetico, un anello di ferrite o un nucleo di trasformatore corazzato è ottimale. Se il nucleo magnetico è in lamiera d’acciaio, deve essere forato in due punti con una rientranza di circa 20-25 mm e tirato insieme con rivetti per poter tagliare il divario senza problemi.
Lo starter inizia a funzionare, a partire da un giro completo, ma il risultato reale è visibile a partire da 4-5 giri. Durante il test, è necessario aggiungere delle curve fino a quando l’arco non inizia ad allungarsi in modo sensibile, impedendo la separazione. Quando diventa difficile cucinare con una separazione, è necessario gettare un giro dalla bobina e collegare una lampada a incandescenza da 24 V parallela allo starter.
La regolazione fine dell’acceleratore viene eseguita utilizzando un morsetto a vite per impianti idraulici, che può ridurre lo spazio nel nucleo, o un cuneo di legno, che può aumentare tale spazio. È necessario assicurarsi che la combustione della lampada quando si accende l’arco sia il più luminosa possibile. Si consiglia di realizzare diverse strozzature per il funzionamento in intervalli fino a 100 A, da 100 a 200 A e oltre 200 A.
Conclusione
Tutti gli “attacchi”, come uno starter o un amperometro, sono montati al meglio con un accessorio separato, che è collegato alla fessura di uno qualsiasi dei nuclei di saldatura per mezzo di un tappo a baionetta. Pertanto, vi è spazio sufficiente per la ventilazione all’interno dell’alloggiamento dell’inverter e dispositivi aggiuntivi possono essere facilmente scollegati come non necessari..
Va ricordato che non sarà possibile realizzare una modernizzazione radicale e profonda, in altre parole, “RESANTU” non può essere trasformato in KEMPPI con forze e mezzi ragionevoli. Tuttavia, la produzione di infissi e piccole modifiche alle apparecchiature è un ottimo modo per imparare meglio la tecnologia della saldatura ad arco e entrare nelle sottigliezze professionali..
Mi chiedo se riparare e revisionare gli inverter per saldatura fai-da-te è fattibile per un principiante. Ci sono rischi coinvolti? Quanto tempo e competenza sono necessari per eseguire correttamente tali riparazioni? Quali strumenti o conoscenze specifiche sono richiesti? Qual è il livello di soddisfazione e successo che la gente ha ottenuto con il fai-da-te in questo campo? Sarebbe meglio affidarsi a un professionista per garantire una riparazione sicura e di qualità?
Riparare e revisionare gli inverter per saldatura fai-da-te può essere fattibile per un principiante, ma ci sono rischi da considerare. È necessario avere una buona conoscenza dell’elettronica e delle procedure di sicurezza. Servono strumenti specifici come multimetri e saldatrici.
Il tempo e la competenza necessari dipendono dal problema dell’inverter, ma in generale richiedono tempo e pazienza. Alcune persone hanno avuto successo nel fai-da-te, ma altri hanno riscontrato problemi o danneggiato ancora di più l’inverter.
Per garantire una riparazione sicura e di qualità, può essere preferibile affidarsi a un professionista esperto. In questo modo si evitano rischi di danni maggiori e si assicura un lavoro ben fatto.