Заваръчен инвертор, волт-амперна характеристика, дъга

За да разберем работата на заваръчния инвертор, нека се докоснем до темата за появата на заваръчна дъга. Помислете за волт-амперната характеристика на електрическа дъга, която възниква по време на заваряване (по-нататък - CVC).

Волт-амперната характеристика на дъгата е показана по-долу в общ вид:

характеристика

Както можем да видим от графиката при ниски токове, до 80 A, характеристиката има падащ характер. Това свойство трябва да се използва, защото, ако погледнете графиката, колкото по-високо е напрежението, приложено към искрова междина, толкова по-лесно ще бъде стартирането на електрическа дъга. Това означава, че дъгата ще се запали от по-ниска стойност на тока, отколкото в правия участък на I–V характеристиката. Само за да се улесни запалването на дъгата, в заваръчните инвертори се използват осцилатори и други устройства, които повишават напрежението на заваръчните машини. За заваръчни машини от инверторен тип стандартното напрежение варира, като правило, от 70 V до 95 V и зависи от конструкцията на бустера.

Приблизителната I-V крива на инвертора трябва да изглежда така:

дъгата

Стабилното запалване, както и поддържането на стабилно изгаряне на електрическата дъга, осигурява високо напрежение на отворена верига (XX). С такъв CVC лесно се запалват и горят електроди от всички марки, както и електроди за заваряване на цветни метали, неръждаема стомана и чугун. Разбира се, идеализираният CVC, показан по-горе, но трябва да се стремите да получите точно такава характеристика. Разгледахме секцията само до 100 A, но основното в тази секция е да се постигне стойност на CVC, подобна на характеристиката на заваръчната дъга, тъй като стабилността на дъгата и качеството на заваръчния шев зависят от това. В резултат на това можем да формулираме първото изискване за работата на заваряванетоинвертор е рязко падащ CVC. Ако това условие не е изпълнено, тогава заваръчна машина с прилични параметри няма да работи.

Сега помислете за секцията от 80 A до 800 A. В тази секция дъгата ще бъде стабилизатор на напрежението. Тази област е най-подходяща за пренасяне на разтопен метал към детайла. В този раздел напрежението на дъгата не зависи от тока, а зависи от нейната дължина.

Стойността на това напрежение може да се изчисли по формулата:

Където: UD - напрежение, V;

a е коефициентът, той е постоянен и изразява сумата от падовете на напрежението на катода и анода и не зависи от дължината на дъгата, V;

b е средното напрежение на единица дължина, V/mm;

L е дължината на дъгата, mm;

За стоманени електроди коефициентите a и b могат да бъдат взети a = 10 V, b = 2 V / mm, съответно напрежението за дъга с дължина L = 4 mm ще бъде равно на:

При атмосферно налягане и при заваряване с метален електрод, той ще гори стабилно при напрежение 18 - 28 V. Това ще бъде второто изискване за нормалната работа на заваръчния инвертор. И така, в целия работен диапазон от 80 A до максималната стойност на тока, работното напрежение не трябва да пада под 18 V, а за да се поддържа гарантирана стабилна работа, не по-ниско от 22 - 24 V.

Помислете за третия участък от кривата на заваръчния инвертор. Този сегмент е много важен за осигуряване на безпроблемна работа на инвертора, ограничаване на тока на късо съединение, безопасна работа на силовите ключове и т.н. В различни конструкции на преобразувателни устройства, той може да се формира по различни начини. В инверторите с PWM модулация текущите ограничения на силовата верига се реализират чрез обратна връзка (FB). Като OS сензор се използва токов трансформатор. При достигане на максималния ток импулсът от токовия трансформатор се подава към входа на блокаограничение на тока (BOT), което издава команда за прекъсване на импулсите на силовите ключове.

На осцилограмата това ще изглежда като намаляване на работния цикъл на импулсите (продължителността на импулса в отворено състояние ще намалее), което ще доведе до намаляване на напрежението, но токът ще се увеличи. Стръмността на такъв участък ще зависи от скоростта на реакция на контролера на промените в товара. При резонансните инвертори тази част от CVC има по-лек наклон. Зависи от качествения фактор L - C на веригата - колкото по-висок е той, толкова по-стръмен е наклонът на кривата. Следователно, с правилната настройка на заваръчната машина, можете да правите без текуща ОС. Както можете да видите, резонансните преобразуватели не се страхуват от режим на късо съединение. И това ще бъде третото изискване за заваръчните инвертори.

Също така трябва да обърнете внимание на такива видове защита като:

  • Безопасност на заварчика. Той не трябва да бъде изложен на животозастрашаващо напрежение;
  • Защита срещу продължително късо съединение и прегряване на силовите части на инвертора;
  • Защита срещу проникване на влага и прах в устройството;
  • Система за стабилизиране на дъгата и запалването;