Inverter-Schweißstromquelle. Reparaturerfahrung und Berechnung elektromagnetischer Elemente. Schema, Beschreibung

Normal schweißmaschinen  haben beträchtliche Abmessungen und ein großes Gewicht, das durch die Größe und das Gewicht des Transformators bestimmt wird, der bei einer niedrigen Frequenz (50 Hz) arbeitet. Es ist bekannt, dass der Querschnitt des Transformatormagnetkreises von der Frequenz abhängt. Je größer die Frequenz ist, desto kleiner ist der Abschnitt des Magnetkreises, um eine bestimmte Leistung zu übertragen. Aufgrund der Entwicklung von Halbleitertechnologien ist es nun möglich, den Querschnitt des Transformatormagnetkreises durch Erhöhen der Netzfrequenz (Netzfrequenzinversion) erheblich zu reduzieren.

Das Funktionsprinzip eines solchen Umrichters (Wechselrichters) ist wie folgt. Die Versorgungsspannung von 220 oder 380 Volt mit einer Frequenz von 50 Hz wird durch eine Diodenbrücke 1 gleichgerichtet. Diese Spannung wird von einem Hochfrequenzgenerator gespeist, der auf den Transistoren T 1, T 2 und den Kondensatoren C 1, C 2 basiert, die mit einer Frequenz von 30 bis 50 KHz arbeiten. Kondensatoren werden durch die vom Gleichrichter 1 entfernte Spannung angesteckt und abwechselnd durch die Transistoren T 1 und T 2 zur Primärwicklung des Transformators Tr entladen. Das Schalten der Transistoren wird von der Steuereinheit 3 ​​ausgeführt. Von der Sekundärwicklung des Transformators wird ein Hochfrequenzstrom von 60 Volt einem leistungsstarken Gleichrichter 3 zugeführt, von dem eine konstante Spannung abgenommen wird, die der Schweißstation zugeführt wird. Die Schaltung des Wechselrichters ist in Abbildung 19 dargestellt.

Termitenschweißen

Das Thermitschweißen wird mit Hilfe der Wärme durchgeführt, die bei der Verbrennung von pulverisierten Thermitmischungen (Termiten) entsteht. Die Mischung besteht aus Pulvern aus Metallen mit hoher Affinität für Sauerstoff und Eisenoxidpulver. Das Thermitgemisch zündet, wenn eine spezielle Sicherung in das Gemisch eingeführt wird. In der Mischung gibt es Reaktionen, die eine große Menge an Wärme abgeben und eine sehr hohe Temperatur entwickeln, bei der sogar das Basismetall schmilzt.

In der Praxis sind Aluminium- und Magnesiumtermite weit verbreitet. Die Zusammensetzung von Aluminiumtermit: 20 - 23% Aluminium und 77 - 80% Eisenoxid. Die beim Verbrennen von Aluminiumtermit entwickelte Temperatur erreicht 2600 - 3 000 0 C. In der Praxis werden drei Verfahren zum Thermitschweißen durch Druck, Schmelzen und Kombinieren verwendet. Beim Druckschweißen werden Thermitreaktionsprodukte als Batterie für thermische Energie verwendet. Die erwärmte Thermitmischung verleiht den geschweißten Enden des Produkts Plastizität, sodass Sie sie durch Kompression verbinden können.

Das Schmelzschweißen wird in speziellen feuerfesten Formen durchgeführt, in die die Kanten der zu schweißenden Produkte eingebaut werden. Die beim Verbrennen von Thermit gebildete überhitzte Schmelze verschmilzt die Ränder der Produkte und erzeugt in der Nähe ein Bad aus flüssigem Metall, das mit einer Schlackenschicht bedeckt ist. Schlacke schützt das Metall vor Oxidation und schnellem Abkühlen, was eine gute Qualität der Schweißverbindung gewährleistet.

Die kombinierte Methode wird in der Regel beim Schweißen von Schienenverbindungen angewendet. Die Termitenmenge wird so gewählt, dass der untere Teil der Form mit geschmolzenem Metall gefüllt wird und der obere Teil - mit geschmolzener Schlacke. Nach dem Gießen der Form werden die Schienen zusammengedrückt. Infolgedessen wird der untere Teil durch Schmelzen und der obere Teil durch Druck geschweißt.

Unvorhergesehene Stromausfälle bereiten den Verbrauchern in der Regel große Probleme. Dies gilt ausnahmslos für alle: die Bewohner von Wohnungen und die Eigentümer von Privathäusern sowie Arbeiter von Industrie- und anderen Organisationen.

Natürlich sind in vielen modernen Unternehmen Backup-Generatoren für den Fall eines solchen Herunterfahrens installiert. Was tun, wenn eine kontinuierliche Stromversorgung erforderlich ist und es nicht akzeptabel ist, sie abrupt abzuschalten? Wie versorgen Sie wichtige Geräte mit Strom, ohne sie neu starten und konfigurieren zu müssen? Immerhin arbeiten heimcomputer  - auch ein Prozess, der solche Probleme nicht zulässt, und umso mehr, wenn ein solcher Computer ein Server ist.

Sie haben zu Recht ihre unerschütterliche Position eingenommen, um ein und für alle Probleme dieser Art zu lösen. Die Einrichtung der Wechselrichterspeisung basiert auf der Umwandlung der Gleichspannung der Batterie (12 Volt oder 24 Volt) in Wechselstrom der Netzspannung (110 Volt oder 220 Volt) mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz, abhängig von bestimmten Normen und Zielen.

Da es sich jedoch um einen integralen Bestandteil einer solchen Vorrichtung handelt, wird die Batterie nur verwendet, wenn keine normale Stromversorgung vorhanden ist. Wenn keine Verbindung besteht, wird die Quellbatterie bis zu dem Moment, in dem ein plötzlicher Stromausfall auftritt, in einem aufgeladenen Zustand gehalten.

Wie funktioniert die USV?

Das Prinzip der Wechselrichterquelle unterbrechungsfreie Stromversorgung  Ist dies: Wenn die Stromversorgung über das Netz erfolgt, wird die Batterie im Inneren des Geräts im Puffermodus in einem aufgeladenen Zustand gehalten, da sie an den Stromversorgungskreis des Ausgangsumrichters angeschlossen ist.

Die Eingangsspannung aus dem Netzwerk, beispielsweise 220 Volt, wird in eine niedrige Gleichspannung, beispielsweise 24 Volt, umgewandelt, dann wird eine Batterie angeschlossen, die in einem geladenen Zustand gehalten wird.

Manchmal ist ein "Bypass" -Modus verfügbar, bei dem die Umrichterendstufe durch gleichgerichtete und gefilterte Netzspannung gespeist wird, während die Batterie überhaupt nicht verwendet wird. Falls dies jedoch erforderlich ist, erfolgt das Umschalten auf die Stromversorgung dank eines interaktiven Schaltsystems sofort.

Zwei USV-Typen

Der Modus, in dem die Batterie immer an den Stromkreis des Ausgangsumrichters angeschlossen ist und nicht geschaltet werden muss, wird aufgerufen vom Regime doppelwandlung . Dieser Modus ist derzeit die zuverlässigste Option.

Es ist notwendig, diesen Modus der unterbrechungsfreien Stromversorgung von zu unterscheiden Sicherungsmodus USVWenn Netzspannung vorhanden ist, wird der Strom direkt von der Netzspannung gespeist, da dieser Modus aufgrund der niedrigen Umschaltgeschwindigkeit auf Batterieleistung nicht sehr zuverlässig ist und der Doppelwandlungsmodus und die Bypass-Option das Umschalten auf Reserve zuverlässiger und nahezu augenblicklich machen.

Weit verbreitete kostengünstige USVs für Computer werden jedoch fast immer im Standby-Modus implementiert, und der Doppelwandlermodus wird in teureren und leistungsfähigeren Geräten verwendet.

Eine wichtige Rolle bei der Auslegung des Wechselrichters ununterbrochene Quelle  Die Stromversorgung wird durch die Implementierung der Stabilisierung und den Schutz vor Interferenzen gespielt, wenn das Gerät von einem Haushaltsnetz aus betrieben wird. Hier besteht natürlich ein direkter Zusammenhang zwischen Preis und Qualität. USV mit den besten eingebauten Stabilisatoren sind wesentlich teurer als einfache Lösungen.

Vor- und Nachteile einer USV mit Doppelwandler mit Standby-Modus

Zu den Vorteilen von USV-Anlagen mit Doppelwandler zählen die Hochgeschwindigkeitsübertragung auf Batteriestrom (sie ist fast ständig in der Schaltung enthalten), ein sinusförmiges Ausgangssignal und in der Regel die Möglichkeit, die Ausgangsparameter aufgrund des eingebauten Stabilisators hoher Qualität einzustellen.

Es gibt zwei Nachteile: ein wenig niedriger Wirkungsgrad (80-95%) und konstantes Lüftergeräusch während des Betriebs. Nur USVs mit Doppelwandler sind jedoch in der Lage, jede Last, einschließlich Asynchronmotoren und andere Systeme, bei denen die außergewöhnliche Stromform wichtig ist, äußerst effizient und zuverlässig zu versorgen, da Doppelwandlerschaltungen in der Regel reinen Sinus erzeugen.

Zu den Vorteilen einer USV mit redundanter Betriebsweise zählen niedrige Kosten und hohe Verfügbarkeit sowie ein hoher Wirkungsgrad aufgrund einer konstanten Netzspannung bei anliegender Standardspannung.

Nachteile - geringe Umschaltgeschwindigkeit auf Batterieleistung und nicht sinusförmiger Ausgang. USVs dieses Modus werden überall verwendet, um die Stromversorgung von Heimcomputern und Haushaltsgeräten zu sichern, wobei der Eingang ein eingebauter Impulskonverter ist, der zuerst die Eingangsspannung gleichrichtet und sie dann in das gewünschte Gerät umwandelt.

Perspektiven für die Entwicklung von unterbrechungsfreien Stromversorgungen für Wechselrichter

Die vielversprechendste Richtung bei der Entwicklung dieses Bereichs ist die Entwicklung und Verbesserung hoch stabilisierter unterbrechungsfreier Stromversorgungen mit hohem Wirkungsgrad, wobei sowohl Leials auch die Bypass-Technologie verwendet werden. Innovationen, die mit der Einführung von Lithium-Ionen-Batterien verbunden sind, bieten ebenfalls Hoffnung für verbesserte Wechselstrom-Backup-Stromversorgungssysteme.

Es ist erwähnenswert, wie wichtig es ist, solche Geräte zu verwenden, wenn mehrere Quellen wie ein Windgenerator, ein Sonnenkollektor und andere an einen einzigen Stromkreis angeschlossen sind und der sorgfältigste und sicherste Einsatz erfordert, um den Verbraucher mit der richtigen Form von qualitativ hochwertigem Strom zu versorgen.

5. Februar 2015

Sie haben sich entschieden, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung Ihres Hauses mit Hilfe einer modernen, optimalen und bequemen Lösung - der USV - zu organisieren.

Bei der Untersuchung des Themas werden Sie sicherlich eine Frage haben: Welche Lösung - auf Basis des Wechselrichters * oder der Online-USV? Wir werden versuchen, dieses Problem zu klären und Ihre Auswahl zu vereinfachen. Nachfolgend finden Sie eine vergleichende Analyse.

Runde I. Ausgabequalität

Online-USV des Typs, die durch Doppelwandlung bei einem beliebigen Eingangssignal erzeugt werden, gibt dem Ausgang eine ideale Sinuswelle, die unabhängig vom Belastungsgrad der USV beibehalten wird. Die Wellenform ist empfindliche induktive Last und komplexe Elektronik (Pumpen und andere Elektromotoren, Hi-End-Geräte usw.).

Wenn ein Wechselrichter über Spannung verfügt, wird er an die Verbraucher gesendet, ohne das eingehende Signal zu korrigieren. Im Batteriebetrieb ermöglicht der Umrichter einen deutlich größeren Abweichungsbereich (SOI) in Form eines Sinus.

Punktzahl 1: 0 für Online.

Runde II. Spannungsstabilisierung

UPS ist der beste Stabilisator, den Sie sich vorstellen können. Um zu verhindern, dass der Eingang auftritt - der Ausgang ist immer 220 V, im Gegensatz zu elektronischen Stabilisatoren oder Relaisstabilisatoren, die die Spannung schrittweise regeln. Der Stabilisierungsbereich ist ebenfalls beeindruckend - in der Regel im Bereich von 110 V bis 290 V.

Der Stabilisierungsfunktionsinverter ist in der Regel völlig leer. Es gibt jedoch Hersteller, die in den Wechselrichter einen Stabilisator einbauen, z. B. Cyberpower, der den Wechselrichter vom Typ Line-Interactive aus dem Wechselrichter bezieht, jedoch den Namen "Wechselrichter" belässt. Der eingebaute Stabilisator zeichnet sich normalerweise nicht durch eine hohe Leistung aus: Die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Stabilisierung ist mittelmäßig.

Punktzahl 2: 0 für Online.

Runde III. Batteriemanagement

1) Anzahl der BatterienDer Anschluss an die USV hängt von der Stromversorgung ab:

• bis 800 W: 2-3 Stck.
• 1800 W: 4 Stück
• 2700 W: 6-8 Stck
• von 5400 W bis: 12-16 Stck.

An Modelle mit dreiphasigem Ein- und Ausgang können ab 32 Batterien angeschlossen werden.

Und was ist mit den Wechselrichtern?

• Bei einer Leistung von 1-3 kW: 2 oder 4 Stück.
• Ab 3 kW empfehlen wir mindestens 4 Batterien.

In dieser Hinsicht haben Wechselrichter somit Vorteile, da die erforderliche Autonomie mit Batterien mit hoher Kapazität erreicht werden kann, d. H. Mit denen eine Gesamtkapazität von 800 Ah gebildet werden kann. Darüber hinaus ist eine übliche Praxis die parallele serielle Verbindung einer Batterie, um die Autonomiezeit zu erhöhen, d. H. Mit diesem Schema können Sie 4, 8, 12, 16 Batterien anschließen.

2) Ladestrom
  Die Stromstärke des Ladegeräts bestimmt, wie schnell die Batterien geladen werden können, wenn die Stromversorgung wiederhergestellt ist. In der Regel beträgt die klassische Zeit zum Laden von AGM- und GEL-Batterien 10 Stunden. Wechselrichter verfügen über hohe Ströme, so dass auch große Batteriebänke korrekt und schnell geladen werden können. Die Leistung des USV-Ladegeräts ist normalerweise geringer und die Ladezeit für Batterien mit hoher Kapazität kann mehr als 10 Stunden dauern.

Ergebnis 2: 1

16 Batterien in Racks für Online-USV

Runde IV. Lebensdauer der Batterie

Wie die Praxis zeigt, halten Batterien länger, wenn sie mit Online-USVs verwendet werden, die einen mehrstufigen intelligenten Lademodus haben.

Ergebnis 3: 1

Runde V. Zeit für den Wechsel zur Batterie

Der USV-Online-Umschalter schaltet sofort auf die Batterie um, d. H. Auf 0 Sek. Weder die Verbraucher noch Sie werden bemerken, dass die zentrale Macht verschwunden ist. Nur das Quietschen der USV informiert Sie über Probleme mit der Stromversorgung. Aufgrund dieser Eigenschaft ist die USV für Geräte unverzichtbar, die für die Qualität und Stabilität der Stromversorgung sehr wichtig sind.

Die Umschaltzeit des Wechselrichters von der Arbeit vom Netzwerk zur Batterie beträgt 10 bis 20 ms, die Glühlampen blinken, aber moderne PCs haben keine Zeit zum Neustart. Bei einigen Gasheizkesselmodellen kann ein derartiger Stromausfall als Netzwerkfehler empfunden werden. Die Kompatibilität sollte mit unseren Spezialisten überprüft werden.

Ergebnis 4: 1

Runde VI. Arbeiten Sie mit Generator und Sonnenkollektoren

USVs stellen hohe Anforderungen an die Stromqualität. Abweichungen der Eingangsfrequenz von 50 Hz um 2-4% können als Notfall empfunden werden und in den Batteriebetrieb wechseln. Daher funktionieren USVs nur mit hochwertigen Generatoren, die mit einer elektronischen Frequenzsteuerung ausgestattet sind. Wechselrichter sind deutlich weniger anspruchsvoll und selbst mit den meisten Budgetgeneratoren freundlich.

Die Automatisierung von Generatoren in Verbindung mit Wechselrichtern hat eine weit verbreitete Praxis: Wenn die Batterie nahezu entladen ist, kann der Wechselrichter ein Signal senden, um den Generator zu starten und zu stoppen, wenn die Batterien den eingestellten Pegel erreicht haben. Dieses Schema ist für den autonomen Betrieb oder für sehr lange Stromausfälle geeignet. Die Automatisierung von USV und Generatoren ist möglich, jedoch viel komplizierter und teurer.

USVs wissen nicht, wie man mit Sonnenkollektoren arbeitet, Wechselrichter können und haben dazu viele Möglichkeiten.

Score 4: 2 plus Punktwechselrichter.

Generatorautomatisierungseinheit

Runde VII. Betriebs- und Geräuschpegel

Aufgrund des konstanten Doppel uSV-Umrüstung  braucht Kühlung, daher gibt es ein konstantes Geräusch der Ventilatoren, weshalb die Quelle in einem Nichtwohnbereich installiert werden sollte. Wechselrichter umfassen Lüfter für Lasten in der Nähe des Höchstwerts sowie zum Laden von Batterien mit maximalem Strom. Außerdem stellen Wechselrichter weniger hohe Anforderungen an die Temperatur und die Verschmutzung des Raums. Es gibt Modelle für den Einsatz bei Schüttelbedingungen und hoher Luftfeuchtigkeit.

Ergebnis 4: 3

Runde VIII. Überlastfähigkeit

USV-Systeme sind sehr empfindlich gegenüber Überlastungen, und dies sollte bei der Berechnung der Last berücksichtigt werden. Die maximale Überlasttiefe beträgt etwa 125%. Dann geht die USV in den Bypass-Modus, d. H. beginnt, die Last unter Umgehung ihres Stromkreises zu speisen. Bei wiederholten Überlastungen kann die USV unbrauchbar werden.

Wechselrichter haben in der Regel die doppelte Überlastfähigkeit innerhalb von 5-10 Sekunden von ihrer Nennleistung und übertragen ruhig die Anlaufströme der induktiven Last.

Ergebnis 4: 4

Runde IX. Zuverlässigkeit

Unsere Erfahrung zeigt, dass die Zuverlässigkeit der USV und des Wechselrichters beim Vergleich von Modellen eines Preissegments in etwa gleich ist. Es gibt ein Unentschieden.

Konto noch: 4: 4

Runde X. Kosten

Die Kosten von Lösungen, die auf Wechselrichtern und USV basieren, können je nach Leistung und Zeit der Autonomie sehr unterschiedlich sein: Sie können rentabler sein als eine USV und möglicherweise auch einen Wechselrichter.

Endstand: 4: 4

Welche Schlussfolgerung kann gezogen werden?  Die Entscheidung für die Wahl zwischen USV und Wechselrichter muss anhand der Wichtigkeit bestimmter Merkmale in Ihrer speziellen Situation getroffen werden. Es ist auch nicht überflüssig, die Kosten und den Zeitaufwand für die Autonomie der Systeme zu vergleichen. Hoffen wir, dass wir Ihnen bei der Auswahl geholfen haben.

Einleitung

Die progressivste Ansicht des Neuen schweißgeräteläuft derzeit weiter wechselrichterschaltung. In den meisten Fällen ist das Gerät untrennbar mit einem bestimmten Drahtvorschubtyp verbunden. In seiner einfachsten Version ist dies eine Quelle, die das mechanisierte Schweißen mit verbrauchbarer Elektrode ermöglicht schutzgase  niedriglegierte und korrosionsbeständige Stähle und Aluminium. Es wird auch beim Schweißen mit Pulver- und selbstschützenden Drähten verwendet. Hochfrequenzumrichter zeichnen sich durch hohe Stabilität und Schweißqualität aus. verschiedene Materialien  in einem breiten Dickenbereich mit minimalen Metallspritzern. Solche Geräte bieten in einigen Fällen qualitativ hochwertige Schweiß- und beschichtete Elektroden mit allen Arten von Beschichtungen. Das Verschweißen von nicht verbrauchbaren Elektroden erfolgt normalerweise zusätzliche Funktion. Während des Impulsschweißens mit einer verbrauchbaren Elektrode in einer Gasmischung wird es möglich, Stromimpulse mit verschiedenen Frequenzen und Formen zu erhalten. Bei ausreichender technologischer Entwicklung kann diese Eigenschaft die Qualität verbessern. schweißverbindungen. Zum Beispiel hat die Einführung der Doppelpulsfunktion die Reinigung des Metalls während des Aluminiumschweißens verbessert, wodurch sich dies ergibt schweißen  gebildet aus dem gleichen Typ wie beim Schweißen mit einer Wolframelektrode.

Alle Stromquellen sind mit Digitalanzeigen ausgestattet, in einigen wird das Minilog-System verwendet, das die Möglichkeit bietet, an einem Schweißbrenner zwischen zwei Schweißmodi zu wechseln. Dies ist wichtig, wenn verschiedene Formen des Schneidens oder das Ändern der räumlichen Position der Naht verwendet werden. Derzeit ist das gängigste Schweißverfahren der Verschleißschmelzelektroden mit getrennter Regelung der Drahtvorschubgeschwindigkeit und schweißspannung. Gleichzeitig wird der Anwendungsbereich der synergistischen Ein-Tasten-Steuerung erheblich erweitert. Dieser Modus löst das Problem der Einstellung des korrekten Verhältnisses von Drahtvorschub und Spannung für jede Schweißart in Abhängigkeit von einer Anzahl von Anfangsparametern (Elektrodendraht, zu schweißendes Material, Schutzgasstyp, Krater-Schweißfunktion, Impulsschweißparameter usw.). Die Schweißsteuerung und alle Arten der Regelung werden über das Bedienfeld oder über spezielle Bedienfelder ausgeführt. Beispielsweise verfügt die Installation "AnstoMig Universal" der Firma ESAB über 200 Programme für das herkömmliche Impulsschweißen. Das halbautomatische Gerät der Firma KEMPPI führt 20 Programme aus. Es besteht die Möglichkeit, eigene, vom Kunden gewünschte Programme zu erstellen.

Wechselrichter für das Elektrodenschweißen von Verbrauchsmaterialien werden von einer Reihe von Unternehmen hergestellt (viele von ihnen haben auf Synergieprinzipien basierende Lösungen implementiert): ESAB - "Anston Mig" für Strom 320-500 A, Fronius - "Trans Puls Synergic" für Strom 210-450 A, KEMPPI - " PRO "für Strom 300, 420 und 520 A usw.

Universal-Transistorwechselrichter begannen, die Petersburger Firma "FEB" - "Magma-315" und "Magma-500" und LLC "PTK" - "Invert-400" ( manuelles Schweißen, mechanisiertes Schweißen  Verschleißelektrode, nicht verbrauchbare Elektrodenschweißung - 400 A, PN - 80%).

Ein Wechselrichter ist ein Gerät, eine Schaltung oder ein System, das eine Wechselspannung erzeugt, wenn eine Gleichspannungsquelle angeschlossen wird. Es gibt einen anderen Weg, um festzustellen: Inversion ist das Inverse der Gleichrichtungsfunktion. Gleichrichter wandeln Wechselspannung in Gleichstrom um und umgekehrt, Wechselrichter wandeln Gleichspannung in Wechselstrom um.

Wechselrichter sind keine seltenen Geräte. Sie erscheinen unter anderen Namen in zahlreichen Anwendungen. Wechselrichter können natürlich als Schwingungswandler und als Generatoren mit Rückkopplungs- und Entspannungsgeneratoren bezeichnet werden. Machen sie nicht aus einer konstanten Spannung eine Wechselspannung? Tatsächlich ist die Verwendung der Namen "Wechselrichter" und "Generator" etwas willkürlich. Der Wechselrichter kann ein Generator sein und der Generator kann als Wechselrichter verwendet werden. Es wurde normalerweise vorgezogen, den Begriff "Inverter" zu verwenden, wenn die Betriebsfrequenz weniger als 100 kHz betrug, und der durchgeführte Vorgang versorgte andere Schaltungen oder Geräte mit Wechselspannung. Moderne Wechselrichter haben keine Frequenzgrenzen.

Da es keine klar definierte Grenze zwischen Wechselrichtern und Generatoren gibt, kann man sagen, dass viele Wechselrichter spezielle Generatoren sind. Andere Inverter können im Wesentlichen Verstärker oder gesteuerte Schalter sein. Die Wahl des Begriffs wird tatsächlich von der Art der Akzente bestimmt. Das Schema, das Radiofrequenzschwingungen mit relativ hoher Frequenzstabilität erzeugt, wird traditionell als Generator bezeichnet. Die Generatorschaltung, die sich auf Parameter wie Wirkungsgrad, Regelung und Überlastbarkeit konzentriert und im Bereich von Ton- oder Infraschallfrequenzen arbeitet, kann als Inverter bezeichnet werden.

Wenn wir das endgültige Ziel einer Schaltung betrachten, werden die Unterschiede zwischen Wechselrichtern und Generatoren in der Praxis ausreichend deutlich. Der Zweck der Schaltung sagt uns sofort, wie man sie korrekter nennt: einen Generator oder einen Wechselrichter. Normalerweise wird ein Wechselrichter als Stromquelle verwendet.

Der Wechselrichter wird von einer Konstantspannungsquelle gespeist und liefert Wechselspannung, und der Gleichrichter ist an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen und hat einen Konstantspannungsausgang. Es gibt eine dritte Option - eine Schaltung oder ein System verbraucht Energie aus einer Konstantspannungsquelle und stellt der Last auch eine konstante Spannung zur Verfügung. Das Gerät, das diesen Vorgang ausführt, wird als Wandler bezeichnet. Es kann jedoch keine Schaltung mit einer konstanten Eingangsspannung und einer konstanten Ausgangsspannung als Wandler betrachtet werden. Potentiometer, Spannungsteiler und Dämpfungsglieder "konvertieren" zum Beispiel einen Pegel einer konstanten Spannung in einen anderen. Sie können aber im Allgemeinen nicht als Konverter bezeichnet werden. Bei der Durchführung der Umwandlung gibt es hier kein Element wie einen Wechselrichter, einen Schwingungswandler oder einen Generator. Mit anderen Worten, die Abfolge der Vorgänge in einem realen Wandler ist wie folgt: Gleichspannung - Wechselspannung - Gleichspannung. Die folgende Definition eines Wandlers ist bequem: Eine Schaltung oder ein System, das Leistung in Form einer konstanten Spannung verbraucht und liefert, wobei eine Wechselspannungserzeugung als Zwischenprozess bei der Übertragung von Energie verwendet wird (manchmal wird der Ausdruck Gleichspannungswandler verwendet).

Die praktische Bedeutung der Definition eines Umrichters ist, dass der Umrichter im Wesentlichen als Gleichspannungstransformator arbeitet. Diese Eigenschaft ermöglicht es Ihnen, die Pegel der konstanten Spannung und des Stroms genauso zu ändern, wie dies bei Transformatoren in Systemen mit variabler Spannung der Fall ist. Darüber hinaus sorgt ein solcher Transformator-Wandler für eine Trennung zwischen den Eingangs- und Ausgangskreisen. Dies trägt zur elektrischen Sicherheit bei und vereinfacht eine Reihe von Problemen beim Entwurf von Systemen.

Betrachten Sie einen Konverter mit einer zusätzlichen Operation. Angenommen, die vollständige Abfolge der Vorgänge lautet wie folgt: Wechselspannung, Gleichspannung, Wechselspannung, Gleichspannung. Dies bedeutet, dass das Gerät Energie aus dem Wechselspannungsnetz erhält, diese Spannung gleichrichtet, in Wechselspannung umwandelt und erneut ausrichtet. Dies ist das Grundprinzip beim Bau vieler Stromquellen. Ist das nicht unnötig überflüssig? Nein, denn zur Durchführung der Inversion hat die erzeugte Wechselspannung eine viel höhere Frequenz als die Netzfrequenz, wodurch es möglich wird, einen massiven und teuren Transformator loszuwerden, der für die Netzfrequenz ausgelegt ist. Ein Inverter-Transformator (der bei Frequenzen von 20 kHz bis zu mehreren MHz arbeitet) ist sehr klein und bietet eine vollständige Isolierung.

1 Inverter. (Funktionsprinzip, Vielfalt, Geltungsbereich)

1.1 Serieller Wechselrichter

Die elektrische Schaltung, die Betriebsphasen und die Ausgangswellenformen des seriellen Wechselrichters sind in Abb. 1 dargestellt. Eine solche Schaltung wird als Serieninverter bezeichnet, da in ihr der Lastwiderstand mit der Kapazität in Reihe geschaltet ist. R - Lastwiderstand, L - und C - Schaltelemente. Dieser Invertertyp enthält zwei Thyristoren. Lassen Sie uns die Phasen des Betriebs eines solchen Schemas genauer betrachten.

Phase I. Der Thyristor T1 ist zum Zeitpunkt bis eingeschaltet. Startet das Laden des Kondensators von der Stromquelle. Eine Serienschaltung aus R, L und C bildet einen sinusförmigen Strom durch den Lastwiderstand und erfüllt die Funktion einer Dämpfungsschaltung. Wenn der Strom in der Schaltung auf Null abfällt, ist der Thyristor T1 gesperrt. Die Spannung am Lastwiderstand ist in Phase mit dem Strom des Thyristors. Formen der Spannungen VL und Vc können mit dem Kirchhoff-Theorem erhalten werden: (VL + Vc = E), die Werte von VL und Vc müssen die Bedingungen dieser Gleichung erfüllen.

Phase II. Der Thyristor T2 sollte nicht sofort einschalten, nachdem der Strom durch den Thyristor G auf Null abgesunken ist. Zur besseren Verriegelung des Thyristors T1 muss eine kleine Sperrspannung angelegt werden. Wenn der Thyristor T2 ohne Verzögerung eingeschaltet wird oder keine Totzone vorhanden ist, wird die Stromversorgungsspannung durch die offenen Thyristoren T1 und Tr geschlossen. Wenn sich beide Thyristoren im geschlossenen Zustand befinden, ist VR = 0, VL = 0, also L di / dt = 0 und Kondensator C bleibt ungeladen.

Phase III. Zum Zeitpunkt t2 ist der Thyristor T2 eingeschaltet und leitet eine negative Halbperiode ein. Der Kondensator entlädt sich durch L, R und T2. Es ist zu beachten, dass der elektrische Strom durch den Lastwiderstand R in die entgegengesetzte Richtung fließt. Zu dem Zeitpunkt, an dem dieser Strom auf Null abfällt, schaltet der T2-Thyristor aus. Formen der Spannungen VL und Vc können mit dem Kirchhoff-Theorem erhalten werden: (VL + Vc = 0), die Werte von VL und Vc müssen die Bedingungen dieser Gleichung erfüllen.

a) elektrische Schaltung;

b) Phasen der Regelung;

c) Formen von Spannungen und Strömen in Serienschaltungen

wechselrichter

Wenn der Thyristor T1 mit einer Verzögerung der Totzeit gestartet wird, wiederholen sich die obigen Prozesse.

Vorteile:

1. Einfaches Design.

2. Die Ausgangsspannung ist nahezu sinusförmig.

Nachteile:

1. Die Induktivität L und der Kondensator C sind groß.

2. Die Stromversorgung wird nur für eine positive halbe Periode verwendet.

3. In der Ausgangsspannung gibt es aufgrund einer Totzone höhere Oberwellen.

Der serielle Wechselrichter ist am besten für Hochfrequenzgeräte geeignet, da für die erforderlichen Werte von 1 und C die Abmessungen reduziert werden. Die Zeitspanne für einen Zyklus ist:

T0 = ​​T + 2td. wobei r = l / ft und t6 die Totzeit ist.

Die Ausgangsfrequenz des Serieninverters ist aufgrund des Vorhandenseins einer Totzone immer niedriger als die Resonanzfrequenz. Der Wert der Ausgangsfrequenz kann durch Ändern der Totzeit variieren.

Fig.1g. -Die Form der Ausgangsspannung des seriellen Wechselrichters

1.2 Paralleler Wechselrichter

Die Grundschaltung des Parallelwechselrichters ist in Fig. 2a dargestellt. Wenn die Taste 1 geschlossen ist, haben die gekennzeichneten Wicklungsstifte A, D und C ein positives Potential. Ausgangsspannung ist positiv. In der zweiten Hälfte der Periode wird die Taste 1 geöffnet und die Taste 2 geschlossen: Die mit einem Punkt gekennzeichneten Klemmen, die Wicklungen A, D und C haben ein negatives Potential und die Ausgangsspannung ist negativ.

Die elektrische Schaltung, Arbeitsphasen und Ausgangswellenformen des Parallelwechselrichters sind in Abb. 2 dargestellt. Parallele Wechselrichter werden in Niederfrequenzgeräten eingesetzt. Sie verwenden einen Transformator mit einem Abgriff von der Mitte der Primärwicklung, zwei Thyristoren und einem Schaltkondensator. Die Spannungsversorgung wird zwischen dem zentralen Anschluss und dem gemeinsamen Punkt der Thyristorkathoden eingeschaltet. Parallel zum Schaltkondensator ist ein im Primärkreis neu berechneter äquivalenter Lastwiderstand geschaltet. Daher ist dieser Wechselrichtertyp parallel.

Zum Zeitpunkt t = tx ist der Thyristor T1 eingeschaltet. Die Spannung der Stromquelle E wird an die Wicklung des Transformators A angelegt. Gemäß dem Gesetz der Selbstinduktion wird die gleiche Spannung E an der Wicklung des Transformators B induziert, jedoch mit entgegengesetzter Polarität. Da die Wicklungen A und B in Reihe geschaltet sind, haben sie eine Gesamtspannung von 2E. Mit dieser Spannung wird der Kondensator auf + 2E vorgeladen.

Zum Zeitpunkt t = t2 wird der Thyristor T2 eingeschaltet. Die Polarität der Spannungen an den Wicklungen A und B ist zu dem Kondensator umgekehrt und somit zu dem Thyristor T1 wird die Sperrspannung angelegt, wodurch der Thyristor T1 ausgeschaltet wird. Die Polarität der Spannung am Kondensator ändert sich und es lädt sich wieder auf eine Spannung von - 2E auf. Sie kehrt auch den Strom in der Sekundärwicklung um, das heißt, ein rechteckiger Wechselstrom fließt durch den Lastwiderstand. Die Form der Ausgangsspannung ist der Form der Spannung am Kondensator ähnlich.

Abb.2 - a) Das Grundschema eines Parallelwechselrichters;

b) Phasen der Regelung;

c) Formen von Spannungen und Strömen in parallelen Wechselrichterkreisen

Nachteile

Die Nennspannung des Kondensators sollte 2E betragen.

Der Strom der Stromversorgung ist kein reiner Gleichstrom.

Schwankungen im Strom der Stromversorgung verursachen eine zusätzliche Wärmeerzeugung im Primärkreis des Parallelumrichters.

1.3 Brückenwechselrichter

Einphasen-Halbbrückenwechselrichter

Der einphasige Halbbrückenwechselrichter besteht aus zwei Netzteilen und zwei Schaltern. Die Last ist zwischen den gemeinsamen Ausgang der Stromversorgungen und den gemeinsamen Punkt der Schalter geschaltet.

Die elektrische Schaltung, die Betriebsphasen und die Ausgangswellenform eines einphasigen Halbbrückenwechselrichters mit ohmscher Last sind in Fig. 3 dargestellt. Der Thyristor T1 ist während der Periode T0 / 2 in einem leitenden Zustand (G0 = 1 // o). Der Thyristor T2 ist zum Zeitpunkt T0 / 2 eingeschaltet und leitet die negative Halbwelle des Laststroms ein, aufgrund derer der Thyristor T1 ausgeschaltet wird. In dem Moment, dass der Thyristor T1 wieder einschaltet und der Thyristor T2 ausschaltet. Dieser Vorgang wird wiederholt, wodurch eine kontinuierliche Rechteckspannung an der Last sichergestellt wird. Dies ist möglich, da die Thyristoren T1 und T2 nicht gleichzeitig anlaufen.

Abb.3 - a) Diagramm eines Halbbrückenwechselrichters mit ohmscher Last;

b) Phasen der Regelung

c) Spannungs- und Stromverlauf des Halbbrückenwechselrichters

Das Prinzip des Schemas kann anhand der vier Phasen seiner Arbeit erläutert werden. Dx- und D2-Dioden werden Rückdioden genannt. Der Umrichter kann die induktive Last nicht ohne Rücklaufdioden steuern. Ohne Dioden in der Schaltung treten beim Schalten von Thyristoren große Spannungsstöße auf, da die Last induktiv ist. Diese Überspannungen können Thyristoren zerstören. Stromkreis, Arbeitsphasen und Ausgangswellenform eines einphasigen Halbbrückenwechselrichters mit induktiver Last sind in 4 dargestellt.

Abb.4 - a) Diagramm eines Halbbrückenwechselrichters mit induktiver Last;

b) Phasen der Regelung

c) Spannungsform des Halbbrückenwechselrichters

Phase II. Der Strom auf der Lastseite verschiebt die Diode D2 in Durchlassrichtung und geht in einen Leitungszustand über. Strom von der Lastseite wird zur Stromquelle V2 übertragen. Wenn der Strom auf null fällt, ist die Diode D2 gesperrt.

Phase III. Während die Diode D2 Strom führt, kann sich der Thyristor T2 nicht im leitenden Zustand befinden, da er in die entgegengesetzte Richtung verschoben wird. Sobald die Diode D2 gesperrt ist, können Sie den Thyristor T2 einschalten. In dem Zeitintervall t2 - t3 sind die Spannung und der Strom negativ und die Leistung ist positiv, dh die Leistung wird von der Stromquelle zur Last übertragen. Zum Zeitpunkt t = t4 wird der Thyristor T2 zwangsweise eingeschaltet.

Phase IV Bei induktiver Last ändert sich die Polarität der Spannung, die Richtung des Stroms wird jedoch beibehalten. Durch die Änderung der Spannungspolarität wird die Diode D1 in Durchlassrichtung verschoben. Der Strom fließt jetzt in Richtung der Stromquelle Vv, es erfolgt eine Rezirkulation der Leistung. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis die Diode D1 zum Zeitpunkt t5 in einen geschlossenen Zustand übergeht. Wenn der Thyristor T1 wieder eingeschaltet wird, wiederholen sich die obigen Vorgänge.

Wenn der Wechselrichter mit einer RL-Last arbeitet, ändert sich der Strom in der Schaltung exponentiell. Die Bereiche der positiven und negativen Perioden sind nicht gleich, da unterschiedliche Leistungen in den gegenphasigen Perioden an der Widerstandskomponente der Last abgeführt werden.

1.3.3 Halbbrückenwechselrichter mit RLC - Last

Abb.5 - a) Diagramm eines Halbbrückenwechselrichters mit RLC-Last, b) Spannungs- und Stromverlauf des Halbbrückenwechselrichters

Die elektrische Schaltung und die Ausgangswellenform eines einphasigen Halbbrückenwechselrichters mit RLC-Last sind in 5 gezeigt. Wenn der Wechselrichter die RLS-Last speist, ist kein separater Schaltkreis erforderlich. Dies kann mit Hilfe des symbolischen Bildes in Fig. 5b erklärt werden. Die Betriebsfrequenz des Wechselrichters sollte so gewählt werden, dass Xc\u003e XL ist. Unter diesen Bedingungen ist in dieser Schaltung der Strom der Spannung in Phase voraus. Der Laststrom ändert sich sinusförmig. In dem Zeitintervall von t0 bis tl befindet sich der Thyristor T1 in einem leitenden Zustand. Zum Zeitpunkt t1 = t2 wird der Thyristor T1 ausgeschaltet, da der Strom in der Schaltung auf null fällt. In dem Zeitintervall von t1 bis t2 befindet sich die Diode D1 in einem leitenden Zustand und die Leistung wird von der Last an die Stromquelle übertragen. Die Diode D1 ist leitend, solange am Kondensator Spannung anliegt. Wenn sich die Diode D1 im leitenden Zustand befindet, wird der Thyristor T1 in die entgegengesetzte Richtung verschoben. Daher ist in diesem Fall kein spezieller Zwangsschaltkreis erforderlich. In diesem Schema stellt die RLC-Last schaltende Thyristoren bereit. Während der negativen Halbperiode ist der Thyristor T2 im leitenden Zustand, nach einiger Zeit beginnt die Diode D2 zu leiten, als Folge davon wird der Thyristor T2 in die entgegengesetzte Richtung verschoben und gesperrt.

1.4 Wechselrichter McMurray (Wechselrichter)

Das Funktionsprinzip des Umrichters McMurray basiert auf dem Schaltstrom. Der Halbbrückenwechselrichter arbeitet mit einer induktiven Last, wie in Abbildung 6 dargestellt. Die Thyristoren TA1 und TA2 in diesem Schema sind Hilfssignale. Sie dienen zum Schalten der Hauptthyristoren T1 und T2. Die Induktivität L und die Kapazität C sind Schaltelemente. Der Kondensator ist links vorgeladen, negativ und rechts positiv. Die Arbeitsphasen dieses Gerätediagramms sind wie folgt.

Phase I. Der Thyristor T1 wird getriggert, wodurch eine positive Halbwelle der Umwandlung ausgelöst wird. Gleichstrom  Last fließt durch den Thyristor T1.

Phase I I. Zum Zeitpunkt t1 wird der Hilfsthyristor TA1 gestartet. Ein geschlossener Kreis L, C, T (und TA1 beginnt, Strom zu fließen, während der Strom durch den Kondensator sinusförmig ansteigt, wie in Fig. 6c gezeigt. In dem Zeitintervall von t1 bis t2 ist der Wert von ic

Phase III. Nachdem der Thyristor T1 ausgeschaltet ist, fließt der Strom weiter durch D1. Die Diode ist bis zum Zeitpunkt t3 leitend, bis ic - I0 positiv ist. Zum Zeitpunkt t = t3 hört die Diode D1 auf zu leiten, da der Strom durch sie auf null abfällt.

Phase IV Nachdem die Diode D1 gesperrt ist, fließt der konstante Laststrom durch den Kondensator und lädt ihn negativ nach links und positiv nach rechts auf. Die Spannung am Kondensator variiert linear, da ein Gleichstrom durch den Kondensator fließt.

Phase V. Der Strom durch die Diode nimmt zu, während der Strom durch den Kondensator abnimmt. Wenn der Strom durch den Thyristor Ta auf Null abfällt, schaltet der Thyristor ab.

Phase VI. Bei induktiver Last ändert sich die Polarität der Spannung und die Diode D1 verschiebt sich in Durchlassrichtung. Der Recyclingprozess beginnt. Die in der Last gespeicherte Energie wird zurück zur Stromquelle Vr übertragen.Nach dem Abschalten der Diode D1 wird der Thyristor T2 gestartet. Um den T2-Thyristor auszuschalten, müssen Sie den TA2-Thyristor einschalten. Ferner werden solche Prozesse wie oben wiederholt.

Fig.6 - a) Schema des Umrichters McMurray;

b) Phasen der Regelung;

c) Spannungsformen und Ströme des Umrichters McMurray

Beim Entwurf eines Wechselrichters werden seine Parameter auf der Grundlage der schlechtesten Bedingungen ausgewählt, wie z. B. der minimalen Eingangsspannung und dem maximalen Ausgangsstrom.

1.5 Wechselrichter MacMurray - Bedford

Der McMurray-Wechselrichter enthält zwei Hilfsthyristoren. Der Inverter Poppy Murray-Bedford benötigt keine Hilfsthyristoren. Ein Hauptthyristor in dieser Schaltung pendelt einen anderen Hauptthyristor. Die elektrische Schaltung, die Betriebsphasen und die Ausgangswellenform des McMurray-Bedford-Wechselrichters sind in Abb. 7 dargestellt. Die Arbeitsphasen dieses Gerätediagramms sind wie folgt.

Abb.7 - a) Diagramm des McMurray-Wechselrichters; b) Betriebsphase der Regelung

Phase II. Nach dem Einschalten des Thyristors T2 wird die Spannung von dem Kondensator C2 an die Induktivität L2 angelegt. Diese Spannung entspricht der doppelten Versorgungsspannung. Aufgrund der gegenseitigen Induktion an der Induktivität L1 erscheint eine Spannung, die der Spannung an der Induktivität L2 entspricht. Die Spannung an der Kathode des Thyristors T1 beträgt das Vierfache der Versorgungsspannung und an der Anode die doppelte Versorgungsspannung. Somit wird nach dem Einschalten des Thyristors T2 der Thyristor T1 ausgeschaltet. Das schnelle Abschalten des Thyristors L1 ist aufgrund der Tatsache möglich, dass die in der Induktivität L1 gespeicherte Energie auf die Induktivität L2 übertragen wird, da der gesamte magnetische Fluss konstant bleiben muss. Aus Fig. 7c geht hervor, dass der Strom in der Schaltung zu Beginn der Phase II vom T1-Thyristor zum T2-Thyristor umverteilt wird. Die Schaltung L2 und C2 beginnt, Strom zu fließen. Die Diode D2 wird durch die Spannung am Kondensator C2 in die entgegengesetzte Richtung verschoben.

Phase III. Sobald die Polarität der Spannung über dem Kondensator umgekehrt ist, wird die Diode D2 leitend und überbrückt dadurch den Kondensator C2. Die in der Induktivität L2 gespeicherte Energie behält die konstante Richtung des Stroms durch den Thyristor T2 und die Diode D2 bei. Allmählich in der Induktivität L2 gespeichert, wird die Energie über den aktiven Widerstand der Last abgeführt und der Thyristor T2 wird ausgeschaltet.

Phase IV Die Diode D2 ist aufgrund des durch die Lastinduktivität fließenden Stroms immer noch in Durchlassrichtung vorgespannt. Hier ist der Prozess des Recyclings der in der Lastinduktivität gespeicherten Energie. Die Diode D2 ist in einem leitenden Zustand, solange die gespeicherte Energie an die Stromquelle V2 übertragen wird.

Der Thyristor T2 wird wieder eingeschaltet, wodurch eine ähnliche negative Halbwelle des Wechselrichters ausgelöst wird. Am Ende der negativen Halbwelle bleibt der Thyristor T1 im leitenden Zustand und der oben beschriebene Vorgang wird wiederholt.

Abb.7c - Formen von MacMurray-Bedford-Inverterströmen

1.6 Dreiphasenwechselrichter

Dreiphasenwechselrichter können in zwei Modi verwendet werden:

1) 120-Grad-Betriebsmodus;

2) 180-Grad-Betriebsarten.

1.6.1 120-Grad-Betrieb

Thyristoren sind hier analog zu dreiphasigen Vollweggleichrichtern nummeriert. Die Differenz der Thyristorzahlen in jeder Phase beträgt drei. Ein dreiphasiger Widerstand ist an einen dreiphasigen Brückenwechselrichter angeschlossen, wie in Abbildung 8 dargestellt. Bei 120 Grad Betrieb befindet sich jeder Thyristor für die Periode im leitenden Zustand von 0 bis 120 °. Zu jeder Zeit sind zwei Thyristoren in dieser Schaltung in einem leitenden Zustand, und zwei der drei Lastwiderstände sind Leistungsverbraucher. Wenn der Thyristor aus der ungeraden Gruppe im leitenden Zustand ist, ist die dazu korrespondierende Phasenspannung positiv. Befindet sich ein Thyristor aus einer geraden Gruppe im leitenden Zustand, so ist die ihm entsprechende Phasenspannung negativ. Phasenspannungen sind hier 120 Grad pseudo-rechteckige Impulsfolgen. Ausgangsleitungsspannungen haben die Form von um 120 ° gegeneinander versetzten sechsstufigen Impulsfolgen. Die Formen der Phasen- und linearen Spannungen sind in 8b gezeigt.

Thyristoren werden in dieser Schaltung in der Reihenfolge 61-12-23-34-45-56 ausgelöst. Die Ausgangsfrequenz wird durch die Frequenz der Thyristoren bestimmt.

Abb.8a - 120-Grad-Betrieb des Wechselrichters Schema eines Drehstrombrückenwechselrichters

Abb.8b - 120-Grad-Betriebsart des Wechselrichters Formen von Phase und

netzspannung

1.6.2 - 180-Grad-Betrieb

Im 180-Grad-Modus befindet sich jeder Thyristor für die Hälfte der Periode im leitenden Zustand. In dieser Betriebsart des Wechselrichters gibt es zwei Möglichkeiten, Thyristoren umzuschalten: Zwei Thyristoren aus einer ungeraden Gruppe und ein Thyristor aus einer geraden Gruppe oder zwei aus einer geraden Gruppe und einer aus einer ungeraden Gruppe sind in einem leitenden Zustand.

Die Phasenspannung des Inverters ist positiv, wenn sich die Thyristoren der ungeraden Gruppe im leitenden Zustand befinden, und negativ, wenn sich die Thyristoren der geraden Gruppe im leitenden Zustand befinden. Zu jeder Zeit sind zwei Lastwiderstände parallel an die Stromversorgung angeschlossen, und der dritte ist mit diesen in Reihe geschaltet. Bei zwei parallel geschalteten Widerständen beträgt die Ausgangsspannung V / 3 und am dritten - 2 K / 3.

Abb. 9 - 180-Grad-Wechselrichterbetriebsart

a) Dreiphasen-Brückenwechselrichterschaltung

b) Formen von Phasen- und Leitungsspannungen

Lineare Spannungen sind hier 120 Grad pseudo-rechteckige Impulsfolgen. Die Ausgangsphasenspannungen des Wechselrichters sind als um 120 ° gegeneinander versetzte sechsstufige Impulsfolgen geformt. Die Formen der Phasen- und linearen Spannungen sind in 9b gezeigt. Thyristoren in dieser Schaltung werden in der Reihenfolge 561-612-123-234-345-456 gestartet. Die Ausgangsfrequenz wird durch die Frequenz der Thyristoren bestimmt.

1.7 Dreiphasen-Wechselrichter

Abb.10a - Dreiphasen-Wechselrichterschaltung

Um sechs Thyristoren auszuschalten, sind sechs Kondensatoren erforderlich. Die Dioden D1 - D6 verhindern die Entladung von Kondensatoren durch die Last. Diese Dioden werden Isolieren genannt. Thyristoren in dieser Schaltung werden in der Reihenfolge 12-23-34-45-56-61 gestartet. Wenn die Schaltung vom Zustand 12 in den Zustand 23 übergeht, bleibt der Thyristor T2 weiterhin in einem leitenden Zustand, daher sperrt der Thyristor T2 und der Strom fließt weiter durch den eingeschalteten Thyristor T2.

Phase I. Kondensator C, aufgeladen von der linken Seite auf + ve Spannung und von der rechten Seite auf –vide Spannung. Die Thyristoren T1 und T2 werden gemäß dem 120-Grad-Betriebsdiagramm gestartet. Die Schaltung bleibt in diesem Zustand von 0 bis 60 °.

Phase P. Im nächsten 60-Grad-Intervall müssen die Thyristoren T1 und T2 leitend sein. Der Thyristor T1 beginnt in einem Abstand von 60 °. Thyristor T1 durch Abschalten der Spannung abgeschaltet. Der Strom fließt durch die D1-Phase A und die Phase C. Die Spannung am Kondensator C ändert seine Polarität.

Abb.10b - Phasen des Schemas

Phase IV Die Diode D1 ist in einem leitenden Zustand, bis die in der Lastinduktivität in Phase A gespeicherte Energie auf Null absinkt. Als nächstes fließt der Strom durch die Thyristoren T2 und T3 gemäß dem Steuerdiagramm mit einem 120-Grad-Modus des Wechselrichters.

Die Formen der Phasenströme eines dreiphasigen Strominverters entsprechen den Formen der Phasenspannungen eines dreiphasigen Spannungsinverters bei einem 120-Grad-Betrieb.

1.8 Steuerung der Ausgangsspannung des Umrichters

Die Ausgangsspannung des Wechselrichters muss in Geräten wie Drehzahlregler, unterbrechungsfreie Stromversorgungen und geregelt werden

Sie können die Ausgangsspannung auf drei Arten steuern:

1) Regulierung der Eingangsspannung des Wechselrichters;

2) Regelung der Ausgangsspannung des Wechselrichters;

3) Regulierung der Ausgangsspannung durch den Wechselrichter.

Die Eingangsspannung kann mit einem phasengesteuerten Umrichter oder einem Schalter am Eingang des Umrichters eingestellt werden. Der Nachteil des phasengesteuerten Umrichters ist ein niedriger Leistungsfaktor auf der Eingangsseite des Umrichters. Der Nachteil eines DC-Schalters sind hohe Schaltverluste.

Die Ausgangswechselspannung des Wechselrichters kann mit einem Transformator mit geschalteten Leitungen von der Sekundärwicklung eingestellt werden. Der Nachteil beim Wechseln der Wasserhähne besteht in der Notwendigkeit, die Unterbrecher zu warten.

Die Regelung der Ausgangsspannung durch den Umrichter selbst wird als Pulsweitenmodulation bezeichnet. Es gibt zwei Arten von Pulsbreitenmodulatoren:

1) einfach;

2) mehrfach.

1.8.1 Einzelpulsbreitenmodulator

Die elektrische Schaltung des Wechselrichters und die Wellenform eines einzelnen Pulsbreitenmodulators sind in 11 gezeigt. Ein einzelner Impulsbreitenmodulator erzeugt einen Steuerimpuls pro Halbzyklus eines Umwandlungszyklus. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters wird durch Ändern der Dauer des Steuerimpulses in jedem Halbzyklus des Umwandlungszyklus geregelt. Die Auftragungen von Steuerimpulsen eines einzelnen Impulsbreitenmodulators sind in 11b gezeigt. Am Ausgang des Wechselrichters liegt nur dann Spannung an, wenn die Transistoren T1 und T2 (oder) T3 und T4 gleichzeitig im leitenden Zustand sind.

Abb.11 - a) Schema des Brückenwechselrichters;

b) Wellenformen eines Pulsbreitenmodulators

1.8.2 Modulator mit mehreren Impulsbreiten

Ein Modulator mit mehreren Impulsbreiten erzeugt eine Reihe von Steuerimpulsen über einen halben Zyklus eines Umwandlungszyklus. Es gibt zwei Arten von Mehrfach-Pulsbreiten-Modulatoren: a) einen Pulsbreiten-Modulator mit gleichen Steuerimpulsdauern und b) einen sinusförmigen Pulsbreiten-Modulator.

Impulsbreitenmodulator mit gleichen Steuerimpulsdauern

Die Wellenformen eines symmetrischen Pulsbreitenmodulators oder eines Pulsbreitenmodulators mit gleichen Dauern von Steuerimpulsen sind in Fig. 12a gezeigt. Angenommen, V1 ist eine dreieckige Spannung, Vc ist die Steuerspannung und Vo ist die Ausgangsspannung des Komparators

In der Steuerschaltung wird die Referenz-Hochfrequenzspannung VT (Dreiecksform) mit der Steuerspannung Vc verglichen. Die Ausgangsspannung des Komparators Vo ist hoch, wenn sie größer als Vc ist, und niedrig, wenn Kt kleiner als Vc ist. Somit ist die Ausgangsspannung des Komparators eine Folge von Impulsen. Mit den so erzeugten Impulsen können leistungsfähige Transistoren angesteuert werden. Wenn im Umrichter (MacMurray-Umrichter) Thyristoren verwendet werden, wird der Hauptthyristor durch die Vorderflanke des Impulses und der Hilfsthyristor durch den hinteren ausgelöst. Somit erzeugt ein Modulator mit mehreren Impulsbreiten eine Reihe von Steuerimpulsen über einen halben Zyklus eines Umwandlungszyklus. Die harmonischen Komponenten in der Ausgangsspannung eines solchen Wechselrichters sind viel geringer als in einem Wechselrichter mit einem einzelnen Pulsbreitenmodulator.

Sinusförmiger Pulsbreitenmodulator

Die Wellenformen eines Sinus-Pulsbreiten-Modulators sind in Fig. 12b gezeigt. In dieser Schaltung wird die Dreieckspannung mit einer sinusförmigen Steuerspannung verglichen. Die Eingangsspannung des Komparators Vc und VT. Die Ausgangsspannung des Komparators ist hoch, wenn die sinusförmige Steuerspannung größer als der Dreieckspannungswert ist. Das Verhältnis des Betrags der Steuerspannung zum Betrag der Spannung einer Dreiecksform wird als Modulationsfaktor definiert. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausgangsspannung des Komparators eine Folge von Impulsen mit ungleicher Dauer ist. Während des halben Zyklus des Umwandlungszyklus ist die Dauer des Zentralimpulses maximal, und die Dauer der Extremimpulse nimmt ab. Die Dauer der Steuerimpulse variiert sinusförmig. Dieser Typ von Pulsbreitenmodulator wird als asymmetrisch bezeichnet, da die Dauer seiner Steuerimpulse ungleich ist. Die Oberwellenkomponenten in der Ausgangsspannung eines solchen Wechselrichters sind geringer als in einem Wechselrichter mit einem symmetrischen Pulsbreitenmodulator.

1.9 Steuerung harmonischer Komponenten (Formspannungssteuerung)

Die Ausgangsspannungen der Inverter können rechteckig, quasi rechteckig, dreieckig oder in Form von sechsstufigen Pulsfolgen sein. Die Ausgangsspannung enthält die Oberwelle und ihre höheren Komponenten. Wenn der Wechselrichter als Stromquelle für einen asynchronen Elektromotor verwendet wird, führen die höheren Harmonischen der Versorgungsspannung zu Verlusten in Form einer zusätzlichen Wärmeerzeugung. Beispielsweise erzeugt die fünfte Harmonische der Spannung, die den Motor liefert, ein Drehmoment in entgegengesetzter Richtung in Bezug auf das Hauptdrehmoment. Daher ist es bevorzugt, den harmonischen Koeffizienten in der Ausgangsspannung zu minimieren. Die Methoden zum Reduzieren von Oberwellen sind wie folgt:

schalten der Zwischenabgriffe im Transformator;

lastverbindung über einen Transformator;

verwendung von Filtern;

verwendung der Pulsweitenmodulation.

1.9.1 Schalten von Zwischenabgriffen eines Transformators

Die elektrische Schaltung des Wechselrichters mit dem Schalten von Zwischenabgriffen im Transformator ist in Abbildung 13a dargestellt. Die Schaltung dieses Wechselrichters ähnelt der Parallelwechselrichterschaltung. Wenn einer der linken Thyristoren im leitenden Zustand ist, ist die Ausgangsspannung des Wechselrichters positiv, wenn sich einer der rechten Thyristoren im leitenden Zustand befindet, ist die Ausgangsspannung negativ. Wenn der Thyristor 1 anläuft, wird die Versorgungsspannung an die Hälfte der Primärwicklung des Transformators angelegt. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters ist in diesem Fall minimal, da das Verhältnis "Volt / Windung" minimal ist.

Abb.13a - Stromkreis eines Wechselrichters mit zwischengeschalteten Abgriffen eines Transformators

Beim nächsten Start des Thyristors 2 wird der Thyristor 1 ausgeschaltet. Das Volt / Windungs-Verhältnis steigt und die Ausgangsspannung des Wechselrichters steigt ebenfalls an. Nach dem Starten des Thyristors 3 schaltet der Thyristor 2 aus und die Ausgangsspannung des Wechselrichters wird maximal. Um eine zwölfstufige Ausgangsspannung zu erhalten, müssen die Thyristoren in einer Reihenfolge von 1-2-3-2-1-1A-2A-ZA-2A-1A gestartet werden. Der Nachteil dieses Schemas ist die Komplexität des Startens und Schaltens von Thyristoren.

1.9.2 Anschluss über Transformator

Die Kompensationsschaltung der Oberwellenkomponenten, die zwei Transformatoren verwenden, ist in Fig. 13b gezeigt. Die Ausgangsspannung in dieser Schaltung ist die Vektorsumme der Ausgangsspannungen der beiden Inverter. Diese Methode wird verwendet, um die spezifische Oberwellenkomponente in der Ausgangsspannung zu kompensieren (selektive Oberwelleneliminierung). Die Sekundärwicklungen dieser beiden Transformatoren sind in Reihe geschaltet, so dass V1 + V2 = Vo. Der Start der Thyristoren des zweiten Inverters ist um den Winkel & thgr; in Bezug auf den Start der Thyristoren des ersten Inverters verzögert. Die Form der Ausgangsspannung V0 kann durch Summieren der Spannungen V1 und V2 erhalten werden. Die Ausgangsspannung besteht aus quasi-rechteckigen Impulsen von 120 Grad. Fig. 13c zeigt die Vektordiagramme der Haupt- und der dritten Harmonischen der Ausgangsspannungen der Inverter bei einem Verzögerungswinkel von 0 = 60 °.

Abb.13g - Verwenden von Filtern

Einige Oberschwingungen durchlaufen immer noch einen einzigen LC-Filter zur Last. Die Oberwellenfilterung kann durch die Verwendung von mehrstufigen LC-Filtern erheblich verbessert werden. Die Induktivitätsgröße des Filters kann reduziert werden, indem der Filter an die Sekundärwicklung eines Abwärtstransformators angeschlossen wird.

Wenn der Wechselrichter mit einer festen Frequenz arbeitet, können Sie einen LC-Filter mit Serienresonanz verwenden. Die Werte und C werden so gewählt, dass ihre eigene Resonanzfrequenz des Filters der Ausgangsfrequenz des Wechselrichters entspricht. Der Filter und der Lastwiderstand arbeiten als beständiger Schwingkreis mit niedrigem Q-Wert. Der elektrische Strom in einer solchen Schaltung ist in Phase mit der Ausgangsspannung, so dass die Lastimpedanzspannung sinusförmig ist. Die Verwendung von reaktiven Filtern ist für Hochfrequenzgeräte vorzuziehen.

2 Inverter-Lichtbogen-Schweißquellen

2.1 Beginn der Entwicklung und Einführung in die Herstellung von Wechselrichter-Stromquellen

Im neuen Jahrhundert haben sich Wechselrichter-Stromquellen zum unangefochtenen Marktführer bei der Herstellung von Schweißgeräten entwickelt. In ihrer Anwendung wird der Stromverlust um das bis zu 10-fache reduziert, der Materialverbrauch der Ausrüstung um das 10 bis 12-fache und die PR-Quelle steigt auf 80 bis 100%. Reduzierte Größe und Gewicht von Schweißmaschinen. Der Hauptvorteil der Wechselrichtertechnologie ist die Mobilität, die den Einsatz solcher Einheiten bei Installationsarbeiten im stationären Bereich und im Feld ermöglicht.

Der österreichische Professor Rosenberg entwickelte 1905 einen speziellen Querfeldschweißgenerator, bei dem sich die Lichtbogenspannung mit dem Anstieg des Schweißstroms änderte. Dies war vielleicht einer der ersten Schritte in der Entwicklung regulierter Stromversorgungen.

1907 wurde im Lincoln Electric-Werk ein Generator mit variabler Spannung hergestellt. Nach 20 Jahren erhielt der russische Wissenschaftler V.P. Nikitin ein Patent für den weltweit ersten Einkörper-Transformator-Regler für das Lichtbogenschweißen.

Anfang der 50er Jahre. Halbleiter-Selendioden erschienen. Dies ermöglichte den Entwicklern, Schweißgleichrichter zu schaffen, die aus einem Transformator und einer Gleichrichterdiodeneinheit bestehen.

Später in den 70ern. Mit dem Aufkommen von Silizium-Leistungs-Thyristoren wurde es möglich, den Schweißstrom und die Ausgangsstromstärke von Schweißmaschinen nicht auf Kosten eines Transformators, sondern auf der Grundlage von Rückkopplung und Phaseneinstellung des Thyristor-Schaltwinkels gleichmäßig zu ändern.

1977 erschien die Hiiark-250-Stromquelle der finnischen Firma Kemppi auf dem Markt für Schweißgeräte, die auf der Grundlage von "Hochgeschwindigkeits-Thyristoren" zusammengebaut war und die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom mit einer Frequenz von 2-3 kHz vorsah. Dies war der Beginn der Entwicklung von Wechselrichter-Stromquellen in Schweißgeräten.

Bei herkömmlichen Gleichrichtern arbeitet der Transformator bei einer Netzfrequenz von 50 Hz. Die Erhöhung der Frequenz auf 2 kHz und das Gewicht und die Abmessungen des Schweißinverters wurden erheblich reduziert. Wenn herkömmliche Schweißgleichrichter ein Verhältnis von Schweißstrom zu einer Masseneinheit von etwa 1 bis 1,5 A / kg haben, dann beträgt dieser Indikator für Wechselrichter an "Hochgeschwindigkeitsthyristoren" 4 bis 5 A / kg.

Die Bedeutung der Inversion ist eine stufenweise Umwandlung von Energie. Die Versorgungsnetzspannung wird an der Diodenbrücke gleichgerichtet, dann in der Wechselrichtereinheit in wechselnde Hochfrequenz umgewandelt und im Transformator auf ein Arbeitsschweißen abgesenkt. Der Ausgangsgleichrichter wandelt die Wechselspannung in Gleichstrom um. Der gesamte Prozess wird durch die Rückmeldung der Steuereinheit geregelt, die die erforderlichen Eigenschaften des Schweißstroms liefert.

Wechselrichter zeichnen sich außerdem durch eine geringe Welligkeit des gleichgerichteten Stroms, eine Einstellung der hohen Geschwindigkeit, die Möglichkeit, eine Vielzahl von I-V-Eigenschaften und einen hohen Wirkungsgrad (bis zu 90%) zu erzielen.

Vergleichscharakteristiken von Inverter-Schweißmaschinen sind in Tabelle Nr. 1 gezeigt.

Ein klassisches Beispiel für einen Thyristorwechselrichter ist die Schweißuniversalstromquelle LUA-400 von ESAB. Sechs verschiedene CVCs ermöglichen den Einsatz beim Schweißen von Kohlendioxid, manuellem Lichtbogen, Argon-Lichtbogenschweißen und pulsierendem Lichtbogen aus Aluminiumdraht.

Mit dem Aufkommen modularer Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) begannen Schweißtransformatoren mit einer Frequenz von bis zu 20 kHz zu arbeiten. Das Verhältnis des Schweißstroms zur Einheitsmasse der Stromquelle hat sich verdoppelt. Auf der Basis von IGBT-Transistoren begannen sie, kleine Haushaltsstromquellen für das Lichtbogenhandschweißen sowie Puls- und mechanisiertes Schutzgasschweißen, Plasmaschneiden herzustellen.

Die nächste Entwicklungsstufe von Schweißinvertern hängt mit dem Erscheinen in den 90er Jahren zusammen. MOSFET-Serie MOSFET-Transistoren. Die Frequenz aufgrund von Leistungsfeldeffekttransistoren stieg auf einige zehn Kilohertz. Auf dieser Basis begann die Firma ESAB mit der Produktion von Lichtbogen-Schweißgeräten der Leistungsklasse Ivert-315 mit einer Frequenz von 24 kHz und kompakten Quellen von Caddi-130, 140 und 200. Die Weiterentwicklung der Inverter-Technologie folgte der Verbesserung der MOSFET-Transistoren. Die Quelle Caddi-250 mit der Masse 11 kg, die von derselben Firma abgegeben wird, arbeitet mit einer Frequenz von 49 kHz.

Im Jahr 2001 zeigte Kemppi in Essen kompakte tragbare Schweißinverter Minarc-110 und 140 mit einem Gewicht von 4,2 kg und einer Betriebsfrequenz von 80 kHz. Mit einer Länge von bis zu 50 m Länge ist der tragbare Minarc ein ideales Gerät für Arbeiten an schwer zugänglichen Stellen. Es ist für die Verwendung verschiedener Elektrodentypen vorgesehen und verfügt über ein spezielles verschleißfestes Gehäuse.

Bei den modernen Wechselrichtern lnvertec-140 und 160 der amerikanischen Firma Lincoln Electric handelt es sich um Geräte mit einem speziellen Stabilisierungsschema für die Stromversorgung für den zuverlässigen Betrieb von unabhängigen Stromerzeugern. Beim Argon-Lichtbogenschweißen wird die Zündung des Lichtbogens durch das Punktkontaktverfahren durchgeführt.

Leider muss anerkannt werden, dass inländische Hersteller von Schweißgeräten aufgrund des allgemeinen wirtschaftlichen Abschwungs in den letzten 10 Jahren weit hinter dem weltweiten Entwicklungsstand der Wechselrichter-Quellen zurückbleiben. Und dennoch hält der allgemeine Trend an. Russische Hersteller bieten auch Wechselrichterquellen an.

Darunter befinden sich Schweißgleichrichter der "Fast and Furious" -Serie des Ryazan State Instrument Plant. Diese Einheiten sind für das Schweißen von kohlenstoffarmen, niedriglegierten und korrosionsbeständigen Stählen ausgelegt. Sie haben eine stufenlose Einstellung des Schweißstroms, ausgestattet mit einem Lüfter und einem Überhitzungsschutz. Der Schweißstrombereich liegt zwischen 40 und 315 A und das Gewicht zwischen 6,7 und 12,5 kg.

Das Schweißinvertergerät "Torus-200" ist für das Lichtbogenschweißen mit Gleichstrom vorgesehen. Trotz seiner geringen Größe (115 x 185 x 280 mm) und einer Masse von etwa 5 kg hat es einen Schweißstrombereich von 40 bis 200 A. Diese relativ preiswerte Quelle kann von einem Haushaltsnetzwerk zu Hause, in Hausgärten, in Garagen usw. betrieben werden.

Derzeit gilt die weltweit beste VME-Serie unter den Inverter-Schweißmaschinen als die kleinste Serie, die im Promet-2000 Forschungs- und Produktionszentrum (hergestellt von Progress Engineering Plant OJSC, Astrachan) entwickelt wurde, und erhielt die Goldmedaille des Internationalen Salons für Innovationen und Investitionen (Moskau) , 2002) sowie viele internationale und regionale Ausstellungsdiplome.

Tischnummer 1

Tischnummer 2

Tischnummer 3

OOO SPC "PromEl-2000" ist seit drei Jahren auf dem russischen Markt tätig. In dieser Zeit wurden kleine Inverter-Schweißmaschinen entwickelt und in die Massenproduktion eingeführt, deren technische Eigenschaften in Tabelle 2 angegeben sind.

Außerdem wurden kleine galvanische Inverter-Stromquellen (Tabelle Nr. 3) entwickelt und in die Produktion eingeführt.

Die kleinen Schweißgeräte der BME-Serie auf Basis von Hochfrequenz-Transistorwechselrichtern sind für das hochwertige Lichtbogenhandschweißen mit beschichteten Elektroden mit einem Durchmesser von 1,6 bis 6 mm mit einem Strom von direkter und umgekehrter Polarität ausgelegt. Die Geräte bieten eine einfache Zündung, gleichmäßige Verbrennung und Elastizität des Lichtbogens, minimale Metallspritzer, Zuverlässigkeit und hohe Qualität der Schweißnähte sowie das Schweißen der meisten Kohlenstoffstähle, legierter und korrosionsbeständiger Stähle. Ihr Einsatz garantiert Arbeitssicherheit nach internationalen Standards IEC 974.

Entsprechend den Grundparametern des Verschweißens mit ähnlichen Fremdprodukten von führenden Herstellern wie Telwin, Fronius, EWM, haben Geräte der BME-Serie ein geringeres Gewicht und geringere Abmessungen, eine hohe Schaltzeit und deutlich niedrigere Kosten.

Stromquellen zum Schweißen werden auch in Zukunft weiter verbessert, wodurch ihre Funktionalität erweitert wird.

2.2 Merkmale von Schweißinvertern aus autonomen Stromquellen

In jüngster Zeit hat der Einsatz autonomer Anlagen mit Schweißstationen - mobilen Reparaturwerkstätten, Rettungsfahrzeugen usw. - zugenommen: Sie haben einen Nebenantrieb mit Generator oder Dieselgenerator und verschiedene Verbraucher, einschließlich Schweißstationen, die auf dem Fahrgestell installiert sind. Inverter-Schweißmaschinen werden häufig aufgrund ihres relativ hohen Wirkungsgrades (10–15 kW bei einem Schweißstrom von bis zu 250 A) und kleinen Abmessungen und Gewicht bevorzugt. Leider sind Hersteller solcher Maschinen häufig auf die Auswahl der Generatoren und Schweißquellen beschränkt, die nur auf den Leistungseigenschaften basieren, was zum Ausfall von Schweißmaschinen und oft auch den Generatoren selbst führt.

Beim Betrieb von Schweißinvertern aus autonomen Stromquellen müssen die Besonderheiten beider berücksichtigt werden. Somit hat bei induktiver Last (Schweißtransformator) die äußere Charakteristik des Synchrongenerators einen stark fallenden Charakter, und der Spannungsabfall nimmt mit abnehmendem cos & phi; zu (Fig. 14, Kurven 1, 2). Bei einer aktiv-kapazitiven Last (Schweißinverter) ist cosφ voreilend, und mit zunehmendem Stromverbrauch steigt die Spannung umso stärker, je niedriger cosφ ist (siehe Fig. 14, Kurven 4, 5). Wenn U = 0 (Kurzschluss) ist, kreuzen sich alle Eigenschaften an einem Punkt, der dem Wert des dreiphasigen Kurzschlussstroms entspricht.

Da die Hauptcharakteristik des verbrauchten Stroms aktiv-induktiv ist, führen die Hersteller der Generatoren eine zusätzliche positive Stromrückkopplung ein, um den Spannungsabfall an der Last zu kompensieren. Durch Erhöhen des Stroms in der Last erhöht der Generator die Spannung.

Inverterquellen haben eine kapazitive Natur der Last, sodass der Strom steigt, die Spannung steigt und das Vorhandensein einer positiven Stromrückkopplung zu einem noch höheren Spannungsanstieg führt. Dies kann zu einem Ausfall des Umrichters oder des Generators selbst aufgrund von Überspannung führen.

Das Blockdiagramm einer typischen Inverter-Schweißquelle ist in 15 gezeigt. Die Dreiphasenspannung wird durch den Gleichrichter B gleichgerichtet und durch das kapazitive Filter geglättet. Der Inverter And wandelt die Gleichspannung in eine Variable mit erhöhter Frequenz um, die vom Transformator abgesenkt und vom Gleichrichter B gleichgerichtet wird und dann durch das induktive Filter Sf in die Last RH eintritt.

In fig. 16 zeigt die Wellenformen der Netzspannung am Eingang einer herkömmlichen Wechselrichterquelle (Schweißstrom 150 A), wenn sie von einem Synchrongenerator AD-30 mit einer Leistung von 30 kW gespeist werden. Die Kapazität des Filterkondensators SF beträgt 40 Mikrofarad. Es ist ersichtlich, dass die lineare Spannungskurve signifikante Verzerrungen aufweist und die Amplitude 700 V überschreitet. Durch die vierfache Verringerung der Filterkapazität wird die Amplitude der linearen Spannung auf 610 V verringert. Die Hochfrequenzkomponente erscheint jedoch in der Stromverbrauchskurve, die der unerwünschten Inversionsfrequenz entspricht.

Abb.14 - Externe Eigenschaften des Synchrongenerators

Abb.15 - Blockschaltbild der Inverter-Schweißquelle

Abb.16 - Linearer Spannungsgenerator AD-30: 1 - Leerlauf, 2 - bei Betrieb mit einem konventionellen Wechselrichter

Mit zunehmendem Stromverbrauch steigt der Effektivwert der Spannung des Generators, und das Spannungsinkrement hängt vom Verhältnis von Stromverbrauch und Nennleistung des Generators ab. Bei der Versorgung von vier konventionellen Schweißinvertern mit einer Gesamtleistungsaufnahme von 34 kW aus dem Generator BG-100 waren dies 10 V und beim Einspeisen der gleichen Anzahl von Wechselrichtern aus dem Generator BG-60 - 40 V. Gleichzeitig stieg der Amplitudenwert der Netzspannung von 540 auf 696 V. Die Verwendung des Generators BG-30 gewährleistet den Normalbetrieb nur einer konventionellen Wechselrichterquelle ohne zusätzliche Maßnahmen.

Aus diesem Grund geben viele Hersteller von Wechselrichterquellen an, dass der Gesamtstromverbrauch nicht mehr als 50% der Nennleistung eines autonomen Generators betragen sollte. Dies erfordert entweder die Bestellung von Generatoren mit Spannungskorrektoren, die für den Betrieb mit aktivkapazitiver Last ausgelegt sind, oder die Verwendung von im Handel erhältlichen Generatoren mit doppelten Leistungsreserven oder die Anpassung von Wechselrichtern, um einen normalen Betrieb sicherzustellen. Im ersten Fall ist viel Zeit erforderlich, im zweiten Fall entstehen ungerechtfertigte Kosten. Nachfolgend finden Sie Lösungen für dieses Problem.

Eine Abnahme der Leerlaufspannung des Generators von 380 auf 350-360 V und eine Frequenzerhöhung auf 52 Hz ermöglichen es, den normalen Betrieb der Stromquellen sicherzustellen. Wenn beispielsweise vier Quellen mit einem Stromverbrauch von 12–15 kW aus dem Generator BG-60 mit Strom versorgt werden, steigt die Netzspannung auf 380 V an. Diese Lösung ist für Generatoren mit einer Leistung von 60 kW akzeptabel, jedoch nicht immer für Generatoren mit niedrigerer Leistung geeignet.

Die Einbeziehung einer zusätzlichen Last in Form von Trockenschränken mit einer Leistung von 4 kW reduziert das Spannungsinkrement um 4 V, wenn es vom Generator BG-100 und vom Generator BG-60 um 74 V gespeist wird. Es ist besser, für jede Schweißstation einen Elektroofen zu verwenden so zu organisieren, dass der Strom aus dem Generator kontinuierlich verbraucht wird, wenn das Abschalten eines Elektroofens durch einen Thermostat mit dem Einschalten eines anderen einhergehen würde. Diese Methode ist etwas eingeschränkt.

Die Einbeziehung von sukzessiv in jedes Netzwerk ein Draht der Induktivität und eine Erhöhung der Kapazität von Sf ermöglicht den Betrieb von zwei Quellen mit einem Verbrauch von 12 bis 15 kW von einem 30 kW-Generator. Diese Lösung erfordert zusätzliche Filter und Interferenzen mit dem Stromkreis der Schweißquelle.

Um Verzerrungen der Generatorspannung zu vermeiden und hochfrequente harmonische Komponenten zu reduzieren, ist es erforderlich, ein Funkfilter und Glättungskondensatoren gemäß den Empfehlungen des Generatorherstellers und der entsprechenden Arbeiten einzuführen.

Abb.17 - Lineare Spannung des Generators BG-30: 1 - Leerlauf, 2 - gespeist von DS 250.33

Die Verwendung eines LC-Filters anstelle eines kapazitiven Filters im Wechselrichter wirkt sich günstig auf den Betrieb des Generators aus, wodurch Überspannungen vermieden und die Leistung vollständig genutzt werden kann.

Die Wechselrichterquelle DS 250 33 für das Schweißen mit beschichteten Elektroden ist für den Einsatz unter rauen Routenbedingungen ausgelegt, mit eingebauten LC-Filtern ausgestattet und für den Betrieb mit autonomen Generatoren ausgelegt. Abbildung 17 zeigt Oszillogramme der Netzspannung des Generators BG-30, wenn er von zwei DS 250-Quellen gespeist wird. 33 Es ist zu erkennen, dass keine Überspannungen auftreten.

2.3 Wechselrichtereinheit DS 250.33 zum Schweißen mit beschichteten Elektroden

In SPE hat "TECHNOTRON" ein neues Gerät DS 250.33 zum Schweißen mit beschichteten Elektroden entwickelt.

15 Jahre Erfahrung in der Herstellung und im Betrieb von Inverter-Schweißmaschinen, die Entwicklung neuer Produktionstechnologien und -komponenten unter Berücksichtigung der modernen Welttrends in der Entwicklung von Schweißgeräten sowie die Erfahrung führender Unternehmen bildeten die Grundlage für die Entwicklung einer neuen Generation von Invertergeräten.

Die Hauptanforderungen für die Entwicklung des Geräts waren die Zuverlässigkeit der Quelle, ein hoher PV-Wert, eine einfache Bedienung, ein breiter Temperaturbereich des Betriebs, die Fähigkeit, aus autonomen Stromquellen zu arbeiten, eine gute Wartbarkeit.

Das Gehäuse des Geräts besteht aus Aluminiumgussplatten, die die Steifigkeit des Rahmens gewährleisten. Die Pulverbeschichtung von Platten und Wänden schützt die Oberfläche vor Korrosion und kleineren Beschädigungen. Lautsprecher auf 15-mm-Platten schützen die Bedienelemente vor versehentlichem Schaden.

Bei der Entwicklung von Kontrollkörpern und beim Ausarbeiten von Modi stießen die Entwickler auf einen Widerspruch: Ein Teil der Verbraucher von Schweißgeräten möchte maximale Funktionen in der Vorrichtung haben, einschließlich einer gepulsten Betriebsart, die zum Schweißen dünner Teile oder in der Überkopfposition geeignet ist. Ein weiterer, nicht weniger bedeutender Teil ist nur das notwendige Minimum an Knöpfen und Einstellungen. Das Problem wurde wie folgt gelöst. In der Grundversion (Abb.18, a) wird der Schweißstrom und das „Forcen“ des Lichtbogens eingestellt. Darüber hinaus können Sie den "Warmstart" deaktivieren und die Steigung des IVC auswählen.

Falls erforderlich, wird ein Impulsmodusblock (anstelle eines Steckers) in die Quelle eingefügt, in dem Pausenstrom, Impulszeit und Pausenstromeinstellungen vorgesehen sind. Demontagezeit - Blockinstallation 1 min (Abb.18, b).

Das neue Gerät DS 250.33 bietet folgende Vorteile: Bei einer stufenlosen Steuerung des Schweißstroms im Bereich von 25 bis 250 A beträgt die Genauigkeit der Stromeinstellung bis zu 1 A, gesteuert durch eine digitale Anzeige.

Tabellennummer 4. Technische Eigenschaften des Geräts DS 250.33

Fernsteuerung des Schweißstroms

Digitale Anzeige der Schweißstrom-Schweißparameter (A) und des Grads des Lichtbogens (in relativen Einheiten);

Niedrige Leerlaufspannung 12V

Das System des "heißen Starts", das eine leichte Anregung des Lichtbogens ermöglicht;

Antihaft-Vorrichtung zum Schutz der Elektrode

Die Fähigkeit, das "Erzwingen" des Schweißlichtbogens einzustellen, das das Verhalten des Schweißstroms zum Zeitpunkt des Reduzierens und Schließens des Lichtbogenabstands bestimmt (Fig. 19), wodurch das "Erzwingen" verringert wird, verringert Metallspritzer und erhöht mit zunehmender Wahrscheinlichkeit das "Anhaften" der Elektrode, erhöht das Eindringen und den Druck des Lichtbogens;

Durch die Auswahl der Neigung des IVC (0,4 oder 1,25 V / A) können Sie die Metallübertragung abhängig von den spezifischen Schweißbedingungen und dem Elektrodentyp steuern. Dies ist besonders beim Schweißen mit Cellulose-Elektroden wichtig.

Automatische Abschaltung bei Überhitzung, Unterspannung und Abwesenheit einer der Phasen der Versorgungsspannung;

Der angegebene Strom bleibt unabhängig von Spannungsschwankungen erhalten;

Die hohe Ausgangsspannung ermöglicht das Schweißen mit einer Gesamtkabellänge von bis zu 100 m;

Die Lieferung mit einer Impulsbetriebsart (Version 01) ist möglich: In diesem Fall zeigt die Digitalanzeige den Wert des Pausenstroms (A), die Impulsstromfließzeit und den Pausenstrom (Pausenstrom) an. Die Impulsbetriebsart erleichtert den Prozess in verschiedenen räumlichen Positionen, das Schweißen von Teilen mit geringer Dicke und reduziert die Anforderungen an die Qualifizierung des Schweißers, beispielsweise beim Schweißen von vertikalen und Deckenfugen. Die Steuerung der thermischen Lichtbogenleistung ermöglicht die Einstellung der Eindringtiefe und der Erstarrungsgeschwindigkeit des Schweißgutes während des Schweißens von Rohren und Metallstrukturen in jeder räumlichen Position über einen weiten Bereich. Während des Stromimpulses steigt die Lichtbogenleistung an und die Menge der geschmolzenen Elektrode und der Basismetalle erhöht sich entsprechend. Das Verringern der Lichtbogenleistung während einer Pause trägt zur beschleunigten Kristallisation der Metallschmelze des Schweißbads bei gleichzeitiger Abnahme der Menge der Haupt- und Elektrodenmetalle bei. Mit dem Pulsmodus ist es möglich, die erforderliche Schmelzfähigkeit des Lichtbogens ohne die Gefahr des Durchbrennens zu erreichen und pro Zeiteinheit eine größere Menge Schweißgut zu erhalten. Dies vereinfacht die Technologie des Single-Pass-Schweißens und die Implementierung von Wurzeldurchgängen beim mehrlagigen Schweißen von Rohren und Metallstrukturen auch ohne große Einbautoleranzen, erhöht die Effizienz des Schweißprozesses und verbessert die Nahtbildung. Glatte Form und kleiner Maßstab

die Nähte entsprechen dem ausgewählten Lichtbogenwelligkeitsmodus.

Die Stromquelle wird aus einem stationären Drehstromnetz mit 380 V (50 Hz) versorgt. Spannungsschwankungen von -15 / + 10% (von 320 bis 420 V) und Frequenzschwankungen von -5 / + 15 Hz (von 45 bis 65 Hz) sind möglich. Die Quelleneffizienz liegt bei etwa 85%.

Bereitstellung der Stromversorgung vom Generator (in der Zusammensetzung mobiler Maschinen). In diesem Fall verbraucht das Gerät bei maximalem Strom (250 A) nicht mehr als 12 kV A. Und wenn mit Strom aus einem Festnetz einfach Energie eingespart wird, dann ergibt sich mit Strom aus einem Dieselgenerator ein erheblicher Zugewinn bei der Anzahl der Posten.

Es ist möglich, zwei Geräte mit einem 30-kW-Generator und vier bis fünf Geräte zu verwenden - mit einem 60-kW-Generator.

Die Stromversorgung einer konventionellen Wechselrichterquelle vom Generator hat einige Besonderheiten.

Abb.19 - Spannungsvoltampere mit niedrigem (1) und starkem (2) "Forcen" des Schweißlichtbogens

Die meisten Generatoren sind für eine aktivinduktive Last ausgelegt, bei der die Versorgungsspannung mit zunehmendem Verbrauch abnimmt. Daher installieren Hersteller den Generatorspannungskorrektor, der eine positive Stromrückkopplung erzeugt und den Spannungsabfall an der Last kompensiert. Eine herkömmliche Wechselrichterquelle hat einen kapazitiven Verbrauchscharakter, daher steigt mit zunehmender Last die Spannung am Generator und das Vorhandensein eines Spannungskorrektors führt zu einer noch stärkeren Erhöhung. Dies kann zu einem Ausfall sowohl des Umrichters als auch des Generators durch Überspannung führen. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, die Leerlaufspannung des Generators zu reduzieren, die Kapazität nicht voll auszulasten oder zusätzliche Filter zu installieren.

Das Gerät DS 250 33 weist diese Mängel vollständig auf. Ein integrierter LC-Filter versorgt die Quelle vom Generator mit Strom. Das Gerät kann mit jedem Generator zusammenarbeiten, der die erforderliche Spannung, Frequenz und Leistung liefert.

Die Quellen werden in mobilen Reparaturwerkstätten verwendet, die auf KAMAZ URAL-Fahrzeugen, DT-75 TT-4M und TDT-55A-Traktoren basieren. Gleichzeitig ist die DS 250 mit einem Satz Stoßdämpfer, Stromkabeln und einer Fernbedienung für 25 Meter ausgestattet. Verlängerungen von Kabeln bis zu 50 m (Gesamtlänge 100 m) sind möglich.

Die interne Ausstattung der Quellelemente ist strukturell nach dem Prinzip des "Rohrs" ausgeführt, durch das Luft von einem Lüfter angetrieben wird. Die Boden- und Seitenwände sind jeweils die "Rohre", die Boden- und Seitenwände der Quelle, die obere Wand ist ein "Kamm" des Kühlers. Auf dem Kühler im oberen Teil der Quelle befinden sich Leistungselemente und ein Steuersystem im unteren Teil innerhalb der "Rohrleitung" eines Leistungstransformators, einer Ausgangsdrossel und anderer Elemente. Somit ist die Quelle in zwei Teile unterteilt. Eine solche Anordnung bietet klare Vorteile. Zum einen steigt die Kühlintensität der Kühler dramatisch an und zum anderen der Staub, der angesichts der möglichen Einsatzorte der Quelle eine Metallkomponente aufweisen kann, die nicht in den oberen Teil der Quelle fällt, wo sich das empfindlichste Steuersystem befindet.

Das Gerät verfügt über eine Mikroprozessorsteuerung. Elektronische Baugruppen werden in Surface Mount-Technik montiert, haben eine Schutzmaske und sind mit einer Doppellackierung beschichtet. Alle Elemente sind für einen Temperaturbereich von -40 bis 40 ° C ausgelegt.

Elektronische Karten erfordern keine zusätzliche Konfiguration und verfügen über schnell lösbare Verbindungen und können innerhalb von 30 Minuten ausgetauscht werden.

Die Geräte werden periodisch in der Wärme- und Kältekammer bei einer Temperatur von -40 bis 40 ° C auf einem Schütteltisch, einem Funkstörer und beim Betrieb eines 30-kW-Dieselgenerators getestet. Vor dem Versand an den Verbraucher werden alle Geräte vor Ort getestet.

Die Wechselrichtereinheit DS 250 33 zum Schweißen mit beschichteten Elektroden ist für den Einsatz in Werkstatt- und Routenzuständen mit Strom aus dem Festnetz und dem Generator ausgelegt. Es kombiniert moderne Fortschritte in Technologie und Schweißtechnologie mit Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit.

2.4 Universal-Schweißinverter für allgemeine Zwecke Invertec V300-1

In der häuslichen Schweißindustrie besteht seit langem ein Bedarf an einer zuverlässigen Wechselrichterquelle für einen Strom von 300 A. Gleichzeitig sollte dies im Hinblick auf die Verbrauchereigenschaften (Masse, minimale Pulsationen, kein unangenehmes Geräusch) hochfrequent sein, d. Transistorwechselrichter. Die Hauptnachteile der derzeit hergestellten Maschinen dieser Klasse sind ein niedriger PV-Wert und ein unzureichender Betriebstemperaturbereich. Dies, zusammen mit dem hohen Preis, verhindert massiv die Verwendung von Inverterquellen.

Heute ist auf dem russischen Markt eine Maschine ohne diese Nachteile aufgetaucht, die alle Feinheiten des Schweißgerätebetriebs in russischen Unternehmen berücksichtigt.

Das Invertec V300-1-Netzteil ist die Basis für eine Reihe von Wechselrichtern der Lincoln Electric Company und ist für das Lichtbogenhandschweißen mit einer Stabelektrode, einer nicht verbrauchbaren Argonbogenelektrode, mechanisiertem Voll- oder Fülldraht konzipiert. Die wichtigsten technischen Merkmale der Maschine sind in der Tabelle №5 aufgeführt.

Tabellennummer 5

Das Design basiert auf einem Transistorwechselrichter mit einer Umwandlungsfrequenz von 20 kHz. Die hohe Frequenz beseitigt diese Art von unangenehmem Klangcharakteristikum der Quellen, insbesondere bei hohen Strömen, und bietet auch eine außergewöhnlich glatte Ausgangskennlinie und große Möglichkeiten, die Hauptschweißparameter durch Strom (Abfallcharakteristik) oder Spannung (hart) zu steuern.

Die Installation der Schweißmodi und -parameter erfolgt mit den Bedienelementen an der Vorderseite der Quelle (Abbildung 20).

Die Art des verwendeten Prozesses wird mit einem Fünfwegeschalter eingestellt:

1. GTAW - Argon-Lichtbogenschweißen mit nicht verbrauchbarer Elektrode. Ermöglicht die einfache Einleitung eines Lichtbogens, indem Sie das Produkt mit einer Elektrode berühren oder ein Hochfrequenzgerät verwenden.

2 SS SOFT - steil abfallende Charakteristik, "weicher" Bogen. Empfohlen für das Handbogenschweißen mit beschichteten Grundelektroden vom Typ EXX18-EXX28 nach AWS;

3. SS CRISP - sanftes Eintauchen, "harter" Bogen. Wird für das Handbogenschweißen mit cellulosebeschichteten Elektroden des Typs EXX10-EXX14 nach AWS verwendet. Dieser Modus kann auch verwendet werden, um das Produkt mit elektrischem Strom zu erwärmen und einen Test der Geräteleistung durch Anlegen aktiver Lasten durchzuführen.

5. CV GMAW - robustes Verhalten - Wird für mechanisiertes Schweißen mit Massivdraht in Schutzgas verwendet. Das Schweißen kann in der Art der Metallübertragung in Reihe bei Kurzschlüssen sowie als Tropfen- oder Strahlübertragung durchgeführt werden. Bei Schweißspannungen unter 16 V wird im CV-FCAW-Modus das Schweißen mit Volldraht in Schutzgas empfohlen.

Die Einstellung der Ausgangsleistung im gesamten Bereich wird durch einen stufenlosen Regler sichergestellt: Die angegebenen Spannungs- oder Stromwerte (abhängig vom ausgewählten Modus) werden auf der Flüssigkristallanzeige angezeigt. Während des Schweißens zeigt das Display die aktuellen Strom- oder Spannungswerte an den Ausgangsklemmen der Quelle an. Zur Auswahl des angezeigten Parameters ist es ausreichend, einen speziellen Kippschalter neben der Anzeige zu installieren, um die richtige Polarität der gemessenen Spannung mithilfe eines Zwei-Positionen-Schalters an der Rückwand des Maschinenkörpers einzustellen.

Die Quelle ist mit einem speziellen Arc-Forcing- oder Arc-Induktivitätskontrollregler (Abb. 21) ausgestattet, der bei allen angegebenen Schweißverfahren mit Ausnahme des Argon-Bogenschweißens mit einer Wolframelektrode (GTAW) verwendet wird. Bei einer steil abfallenden Strom-Spannungs-Charakteristik ändert der Regler den Kurzschlussstrom, indem er den Aktivitätsgrad des Schweißlichtbogens zum Zeitpunkt der Verkürzung des Lichtbogenabstands steuert. Der Bogen wird "weich", wenn der Regler auf einer relativen Skala auf die Mindestwerte eingestellt wird. Bei maximalen Werten steigt der Eindringdruck des Lichtbogens an, er wird beweglicher. Dies erhöht das Spritzen.

Abb.20 - Quellensteuerpult Invertec V300-1

Beim Schweißen mit Fülldraht wird empfohlen, den Regler auf die Position einzustellen, die dem Maximum entspricht. Beim Schweißen mit Massivdraht in CO2 oder Gasgemischen mit hohem CO2-Gehalt auf der Waage wird einer der Werte der oberen Hälfte des Bereichs eingestellt. Bei Verwendung eines Inertgasgemisches als Schutzmedium wird die erste Hälfte der Skala empfohlen.

Die Quelle kann ferngesteuert werden, indem die Ausgangsanschlüsse mit Spannung versorgt werden und die Ausgangsleistung mit zwei Zweiwegeschaltern zum Einstellen des Fernbedienungsmodus eingestellt wird. Einer von ihnen steuert die Versorgungsspannung an den Ausgangsanschlüssen der Quelle. In diesem Fall sind zwei Positionen möglich: An den Klemmen ist immer Potenzial (manuelles Lichtbogenschweißen mit Stabelektroden, Argon-Lichtbogenschweißen mit Wolframelektrode, Luftspaltbildung), und das Potential wird nur an die Klemmen angelegt, wenn die Taste am Brenner gedrückt wird (mechanisiertes Schweißen).

Ein anderer Kippschalter wählt den Einstellmodus für die Ausgangsleistung aus, der entweder über einen direkt an der Quelle installierten Regler oder über eine spezielle Fernbedienung gesteuert werden kann.Die Länge der Standardfernbedienungskabel beträgt 7,6 oder 30,2 m. Zur Erhöhung können zwei Quellen parallel arbeiten Leistungsabgabe.

Eine solche Vielzahl von Modi und Funktionen erfordert die Verwendung eines Netzteils Invertec V300-1 mit einer großen Anzahl zusätzlicher Geräte. Im Folgenden finden Sie Beispiele für die häufigste Verwendung der Quelle.

Argon-Lichtbogenschweißen mit nicht verbrauchbarer Elektrode. Ein spezielles DC-WIG-Startgerät wurde für die Verwendung mit der Quelle entwickelt, die unter der Quelle angebracht ist und deren Höhe um 20 cm erhöht, während gleichzeitig die Leichtigkeit und die Leichtigkeit des Transports erhalten bleiben. Das Gerät bietet die folgenden Funktionen: Hochfrequenter Start des Lichtbogens ohne Berührung der Elektrode mit dem Teil; Inertgaszufuhrsteuerung, fester Vorstrom und programmierbare Abgasverzögerung; Einstellung des Stromabfalls beim Kraterschweißen; Wahl zwischen zwei oder vier Schritten.

Mechanisiertes Schweißen unter Werkstattbedingungen. Mit dem Invertec V300-1-Netzteil können fast alle von The Lincoln Electric Companv hergestellten Zufuhrgeräte verwendet werden. Es ist auch möglich, Stromabnehmer mit Wechselstrom bei 42 oder 115 V anzuschließen. Der Strombereich von 5-350 A ermöglicht die Verwendung eines Drahtes mit einem Durchmesser von 0,6 bis 1,6 mm und einer Induktivitätssteuerungsfunktion - das Schweißsystem kann für eine bestimmte Anwendung genau eingestellt werden.

Abb.21 - a) harte Ausgangscharakteristiken an verschiedenen Positionen der Induktivitätssteuerung; b) fallende Ausgangseigenschaften an verschiedenen Positionen des Arc-Force-Controllers.

Mechanisiertes Schweißen unter Montagebedingungen. Zu diesem Zweck wird empfohlen, einen Versorgungsmechanismus LN-25 einzusetzen, der kein Steuerkabel und keine Stromversorgung erfordert und beim Einschalten im Schweißstromkreis funktioniert. Der Invertec V300-1 / LN-25-Bausatz hat sich für den Einsatz auf offenen Baustellen, Lagerbeständen, bei Reparaturen im Freien, dh überall dort, wo maximale Mobilität und Transportierbarkeit erforderlich sind, bewährt.

Mechanisiertes Schweißen von NE-Metallen und komplexen Stählen. Der spezielle MIG-Pulser-Block ermöglicht die Verwendung des Netzteils Invertec V300-1 zum Impulsschweißen. Das Gerät befindet sich im Steuerkabelkreis zwischen Quelle und Abgang. Der Frequenzsteuerungsbereich von 20 bis 300 Hz. Eine getrennte Installation von Basis- und Spitzenstrom ist zulässig. Die Verwendung des Blocks ermöglicht das Impulsschweißen von Aluminium und korrosionsbeständigem Stahl mit hoher Qualität. Beim Schweißen von Aluminium wird empfohlen, insbesondere bei Installationsbedingungen, eine vollständige halbautomatische COBRAMATIC zu verwenden, die mit einem Push-Pull-Brennersystem mit der Stromquelle Invertec V300-1 ausgestattet ist. Dieses System ermöglicht den Einsatz von Brennern mit Schläuchen von bis zu 15 m Länge zur Zuführung von Aluminiumdraht mit einem Durchmesser von 0,8-1,6 mm. Gleichzeitig ist das Schweißen von Aluminiumstrukturen in nahezu jeder Form und Größe möglich.

Schweißpipelines im Feld.

Wenn Sie einen speziellen halbautomatischen LN-23P verwenden, können Sie die Quelle Invertec V300-1 für qualitativ hochwertige und leistungsfähige Schweißrohre verwenden, wobei ein kombiniertes Verfahren aus Elektrode und Pulver mit selbstgeschirmtem Draht verwendet wird. Das Verwendungsschema des Kits: Die Wurzelnaht wird mit einer Stabelektrode mit Hauptbeschichtung (Lincoln 16P) oder Zellulose (Eleetweld 5P +) ausgeführt. Heißabfüll- und Verblendungspassagen führen selbstpulverisierten Pulverdraht aus (Innershiek NR-207 oder NR-208H). Aufgrund der Tatsache, dass die Ausgangsschweißcharakteristik der Quelle nicht von Schwankungen in der Frequenz der Eingangsspannung und auch unter Berücksichtigung des geringen Stromverbrauchs abhängt, können Sie mehrere Geräte gleichzeitig verwenden, während sie von Wechselstrom-Dieselgeneratoren mit 220 oder 380 V gespeist werden. Die Verwendung dieser Ausrüstung trägt ebenfalls dazu bei Die geringe Masse und Gesamtabmessungen, die Fähigkeit, bei einer Temperatur von -40 - 40 ° C zu arbeiten, und einen hohen Schutz vor Umwelteinflüssen.

2,5 MOS 138E Inverterschweißmaschinen

MOS G68E, MOS 170E

Der Schweißstrom ist konstant. Verschweißen verschiedener Materialien mit direkter und umgekehrter Polarität;

WIG - zum Schweißen von Stahl, Edelstahl, Kupfer, Nickel mit einer Dicke von 0,5 mm;

Die Hot Start-Funktion - zur Vereinfachung der Primärerregung eines Schweißbogens;

Die Antihaft-Funktion hilft, eine Überhitzung der Elektrode zu vermeiden und ihre metallurgischen Eigenschaften zu schützen.

Die ARC FORCE-Funktion - Stabilisierung eines Schweißbogens;

Überhitzungsschutz;

Die mit der INVERTER-Technologie hergestellten Geräte für das WIG-Lichtbogenschweißen (Wolfram, Inertgas) ermöglichen das Verbinden von Metallteilen durch Schmelzen. Dies machte es möglich, permanente Verbindungen unter der Wirkung der Wärme herzustellen, die während einer elektrischen Lichtbogenentladung zwischen dem Ende der Elektrode und dem Hauptschweißmaterial freigesetzt wurde.

Somit sind die Metallteile durch Schmelzen verbunden. Die neue elektronische Technologie ermöglicht die Herstellung von Geräten mit besonderen Eigenschaften: weniger Gewicht und geringer Stromverbrauch. Technische Merkmale der Geräte sind in Tabelle 6 aufgeführt.

Tabellennummer 6

2.6 Inverter-Schweißgerät POWER MAN

Inverter-Schweißmaschinen sind die modernsten und technisch komplexesten Schweißstromquellen. Im Gegensatz zu Schweißtransformatoren und Gleichrichtern verfügen Wechselrichter nicht über einen Leistungstransformator. Sie arbeiten wie folgt. Die Spannung des einphasigen Netzfrequenznetzes wird vom Eingangsgleichrichter in eine konstante Spannung umgewandelt. Diese Spannung wird wiederum von einem Wechselrichter (einer sehr komplexen elektronischen Vorrichtung) in eine wechselnde Hochfrequenz umgewandelt, die dann einem Hochfrequenz-Transformator mit Absenkung zugeführt wird. Die Sekundärwicklung des Transformators ist auf einen Diodengleichrichter geladen, an dessen Ausgang die Elektrode und das Produkt über eine Glättungsdrossel angeschlossen sind.

Das Gerät befindet sich in einem Metallgehäuse und ist praktisch zum Tragen. Auf der Vorderseite des Geräts befinden sich Bedienelemente und Anzeigen sowie Stromanschlüsse zum Anschließen von Arbeitskabeln. Auf der Rückseite befindet sich ein Lüfter, um die elektronischen Schaltkreise und Stromversorgungseinheiten des Geräts und den Leistungsschalter zwangsweise zu kühlen. Technische Merkmale sind in der Tabelle №7 angegeben.

Tischnummer 7

Bei einigen Geräten der Modelle 230A, 250A, 300A kann der Wert von Imax um 5% unter dem in der Tabelle angegebenen Wert liegen.

Fertigstellung:

Paket beinhaltet:

wechselrichter

anweisung

kabelverbindungssatz,

schultergurt (außer Modelle 250A, 300A)

POWER MAN ist eine kompakte, leichte und kostengünstige Inverter-Schweißmaschine für das Lichtbogenhandschweißen mit Stabelektroden (MMA) und kann zum Schweißen mit einer nicht verbrauchbaren Elektrode in einer Schutzgasumgebung mit Kontaktinitiierung des Lichtbogens (WIG) verwendet werden. Geräte der POWER MAN-Serie sind für den industriellen Einsatz und für den Hausgebrauch bestimmt. Durch die geringe Größe und das geringe Gewicht des Geräts kann sich der Schweißer im gesamten Arbeitsbereich frei bewegen, was die Arbeit mit ihm einfach und bequem macht. Die Geräte können bei einer Umgebungstemperatur von minus 20 ° C bis plus 40 ° C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von bis zu 80% bei 25 ° C und niedrigeren Temperaturen ohne Feuchtigkeitskondensation betrieben werden. Kondensation kann in folgenden Fällen auftreten:

wenn das Gerät vor Kälte in einen warmen Raum gebracht wird (nicht verwenden)

gerät innerhalb von 2 Stunden);

wenn die Umgebungstemperatur drastisch gesunken ist;

wenn das Gerät aus einem kühleren Raum in einen wärmeren und feuchteren Raum gebracht wurde.

Abb.22 - Anschlussplan.

Bibliographische Liste

1. Rama RS Grundlagen der Leistungselektronik / Rama RS : trans. aus englisch Masalova V.V. - Moskau: Technosphere, 2006. - 288.:il. - (Welt der Elektronik);

2. Gottlieb I.M. Stromquellen. Wechselrichter, Wandler, Linear- und Impulsstabilisatoren / I.M. Gottlieb; trans. aus dem Englischen: A.L. Larina, S.A. Luzhansky, - Moskau.: Postmarket, 2000, - 552 Seiten: il. - (B-ka moderne Elektronik);

3. Maleshin V.I. Transistorumsetzer / V.I. Meleshin, - Moskau.: Technosphere, 2005, - 632s.: Ill. - (Welt der Elektronik);

4. Mironov S. Inverter-Stromquellen für das Lichtbogenschweißen // Schweißproduktion. 2003. № 4. P. 41-43;

5. Getskin OB, Kudrov I.V., Yarov V.M. Merkmale von Schweißinvertern aus autonomen Stromquellen // Schweißfertigung. 2004. № 4. P. 53-55;

6. Getskin OB, Kudrov I.V., Yarov V.M. Umrichtereinheit DS 250.33 zum Schweißen mit beschichteten Elektroden // Schweißfertigung. 2004. № 2. P. 19-21.;

7. Ioffe, Yu.E., Mozhaysky V.A. Invertec V300-1 Universal-Universalwechselrichter Schweißquelle // Schweißproduktion. 1998. № 1. P. 44-46;

8. Passdaten einiger Inverter-Schweißmaschinen, die im Geschäft InterSvarka erhältlich sind.

Das Funktionsprinzip des Gleichrichters mit einem Wechselrichter

Eine Gleichrichterschaltung mit einem Gegentakttransistor-Wechselrichter (Fig. 1) ist am bequemsten, um den Umkehrvorgang zu erläutern. Der Eingangsgleichrichterblock VI wandelt die Wechselspannung des Netzwerks in eine konstante Spannung um, die mit einem Tiefpassfilter L1, C1 geglättet wird. Dann wird die gleichgerichtete Spannung u v unter Verwendung eines Inverters an zwei Transistoren V1 und V2 in eine einphasige alternierende Hochfrequenz von u & sub1; umgewandelt. Als nächstes wird die Spannung durch den Transformator T auf u & sub2; reduziert, der durch den Ventilblock V2 gleichgerichtet wird, durch den Hochpaßfilter L2, C2 geht und dem Bogen als geglättete Spannung zugeführt wird.

Betrachten Sie den Umkehrvorgang genauer. Wenn ein Signal an die Basis des VT1-Transistors angelegt wird, wird seine Kollektorschaltung entriegelt, und die Primärwicklung des Transformators T im Zeitintervall t 1 fließt einen Strom in der durch eine dünne Linie dargestellten Richtung. Wenn das Signal von der Basis entfernt wird, stoppt dieser Strom. Mit einiger Verzögerung wird der Transistor VT2 entriegelt, während in dem Zeitintervall t2 der Strom durch den Transformator in die andere Richtung fließt, die durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Somit fließt Wechselstrom durch die Primärwicklung des Transformators. Die Dauer davon

Abb.1- Gleichrichter mit Transistorwechselrichter

die Periodendauer T und die Frequenz des Wechselstroms f = 1 / T hängen von der vom Steuerungssystem bestimmten Startfrequenz der Transistoren ab. Normalerweise ist die Frequenz auf 1-100 kHz eingestellt. Da diese Frequenz nicht von der Frequenz des Netzwerks abhängt, wird ein solcher Wechselrichter als autonom bezeichnet. Manchmal ist der Wechselrichter baulich mit einem Transformator T, einer Gleichrichtereinheit V2 und einem Filter L2-C2 kombiniert. Ein solches Gerät wird Konverter genannt, und zwar an seinem Ausgang wie am Eingang eine konstante Spannung, jedoch von geringerer Größe.

Wenn am Eingang des Wechselrichters ein leistungsfähiger Speicherkondensator C1 installiert ist, hat die Spannung von Wechselrichter 1 und 1 eine rechteckige Form, wie in Fig. 2 gezeigt. 1, b. Dieses Design wird als autonomer Spannungswechselrichter (AIN) bezeichnet. Wenn dagegen am Eingang des Wechselrichters eine starke Drossel L1 installiert ist und die Wicklung des Transformators T von einem Kondensator überbrückt wird, wird der Eingangsstrom geglättet. Ein solcher Konverter wird als Strominverter (AIT) bezeichnet. Schließlich ist eine Gestaltung möglich, bei der aufgrund des Vorhandenseins von in Reihe geschalteten Induktivitäten und Kapazitäten ein Schwingkreis mit einem sinusförmigen Strom gebildet wird, der als resonanter Wechselrichter (AIR) bezeichnet wird.

Ein Wechselrichter ist ein Gerät, das eine Gleichspannung in einen hochfrequenten Wechselstrom umwandelt. Konverter - ein Gerät zum Absenken oder Erhöhen der Gleichspannung, manchmal mit einer Hochfrequenzzwischenverbindung.

Mit dem Aufkommen von Wechselrichterquellen wurde die Bezeichnung einfacher Wechselrichter als konventionell, das heißt als traditionell bezeichnet.

Die Regelung des Schweißmodus wird auf verschiedene Arten durchgeführt. Wenn beispielsweise die Eingangsgleichrichtereinheit als Thyristor ausgebildet ist, steigen mit zunehmender Spannung U sun auch die Amplituden der hochfrequenten Spannung U 2 und des Durchschnitts U in der gleichgerichteten Spannung (Fig. 2, a):

Es ist auch möglich, die Änderung der Frequenz der Impulse zu steuern (Abb. 2.6):

Die am weitesten verbreitete Methode der Pulsbreitenregulierung (Abb. 2, c):

da bei einer konstanten Frequenz die Auswahl der Parameter des Ausgangsfilters erleichtert wird und der Bereich der elektromagnetischen Interferenz, der durch den Eingangsfilter leichter zu beseitigen ist, verringert wird.

2 - Oszillogramme mit Spannungsregelung durch Änderung der Amplitude (a), der Frequenz (b) und der Breite (c) der Impulse

Ein Gleichrichter mit Wechselrichter verwendet die Amplituden-, Frequenz- und Breitengradmodussteuerung.

Die äußeren Eigenschaften eines Gleichrichters mit Wechselrichter hängen hauptsächlich von den Konstruktionsmerkmalen von Wechselrichter und Transformator ab (Abb. 3, a). Die natürliche äußere Charakteristik des AIN-Wechselrichters selbst ist nahezu starr (Linie 1). Da jedoch der induktive Widerstand des Transformators XT, der zur Inversionsfrequenz f proportional ist, selbst bei einer geringen magnetischen Streuung groß ist, fällt die Charakteristik des Gleichrichters insgesamt ein (Zeile 3). Üblicherweise werden die äußeren Eigenschaften mit Hilfe des Steuersystems künstlich gebildet. Um zum Beispiel steil abfallende Eigenschaften zu erhalten, wird eine negative Stromrückkopplung eingeführt, bei der die Invertierungsfrequenz mit zunehmendem Schweißstrom abnimmt, was zu einer Abnahme der gleichgerichteten Spannung (Leitung 2) führt:

Abb. 3 - Externe Eigenschaften von Gleichrichtern mit einem Wechselrichter

Um harte Eigenschaften zu erzielen, wird auf die gleichgerichtete Spannung eine Rückkopplung angewendet:

In einem Gleichrichter mit Wechselrichter ist es relativ einfach, eine kombinierte äußere Kennlinie (Abb. 3.6) zu erhalten, die aus mehreren Abschnitten besteht. Der steil abfallende Abschnitt 1 ist zum Einstellen einer relativ hohen Leerlaufspannung notwendig, was nützlich ist, wenn der Lichtbogen gezündet wird. Der schräge Hauptabschnitt 2 sorgt für eine effektive Selbstregulierung während des mechanisierten Schweißens in Kohlendioxid. Der vertikale Abschnitt 3 begrenzt den Schweißstrom, wodurch beim Schweißen von dünnem Metall ein Durchbrennen verhindert wird. Der letzte Abschnitt 4 legt die Größe des Kurzschlussstroms fest. Natürlich wird die Position jedes Abschnitts mit separaten Steuerelementen angepasst. So wird beim Verschweißen von Kohlendioxid durch vertikales Bewegen des Abschnitts 2 die Schweißspannung reguliert, und beim Verschweißen mit beschichteten Elektroden durch Bewegen des Abschnitts 3 wird die Stromstärke eingestellt.

Die natürlichen äußeren Eigenschaften des Gleichrichters hängen von der Auslegung des Wechselrichters und des Transformators ab. Künstliche Eigenschaften werden unter Verwendung von Strom- und Spannungsrückkopplungen gebildet.

Die Schweißeigenschaften von Gleichrichtern mit einem Wechselrichter sind in der Regel besser als die von herkömmlichen Quellen, was auf die hohe Geschwindigkeit des Wechselrichters zurückzuführen ist. Wenn ein Nicht-Wechselrichter-Einphasen-Gleichrichter eine Übergangszeit von mindestens einer halben Periode Standardwechselstrom hat, d. H. ungefähr 0,01 s, dann wird die Geschwindigkeit in einem Gleichrichter mit einem Wechselrichter durch Werte von 0,0005 s und weniger charakterisiert. Beim mechanisierten Kohlendioxidschweißen kann ein solcher Gleichrichter einen komplexen Stromänderungsalgorithmus bereitstellen, um die Übertragung des Elektrodenmetalls zu steuern, wenn die Dauer der einzelnen Stufen des Zyklus etwa 1 ms beträgt. Die hohen dynamischen Eigenschaften eines Gleichrichters mit Wechselrichter manifestieren sich auch bei der programmierten Prozessführung des Lichtbogenhandschweißens, beispielsweise mittels eines Zyklogramms. In diesem Fall ist ein Warmstart zu Beginn des Schweißens, ein schneller Übergang von einem der voreingestellten Modi zu einem anderen mit alternativem Schweißen von unteren oder vertikalen Schweißnähten und Impulslichtbogenschweißen mit einer einstellbaren IT-Impulsform auf einfache Weise gewährleistet. d.

Die Vor- und Nachteile eines Gleichrichters mit Wechselrichter hängen eng zusammen. Hier durchläuft die Energie mindestens vier Umwandlungsstufen. Trotzdem ist ein solcher Gleichrichter wirtschaftlich und vielversprechend. Tatsache ist, dass der Kern eines Hochfrequenztransformators einen sehr geringen Querschnitt und Masse hat. Da die Masse durch das Verhältnis t ≡ 1 / auf die Frequenz bezogen ist, wiegt der Kern bei 50 Hz normalerweise zehnmal weniger als der Kern des Transformators. Im Allgemeinen hat der Gleichrichter auch bemerkenswerte Masse-Energie-Eigenschaften: 0,02 bis 0,1 kg pro 1 A des Schweißstroms und 1 bis 4 kg pro 1 kW Stromverbrauch, d. H. 5 bis 15 Mal weniger wie andere Gleichrichter. Ein Gleichrichter mit Wechselrichter ist jedoch teurer als herkömmliche Quellen. Daher wird empfohlen, ihn in Fällen zu verwenden, in denen ein geringes Gewicht und geringe Abmessungen von Bedeutung sind - beim Schweißen bei einer Installation, im Alltag oder bei Reparaturarbeiten. Im Betrieb ist eine solche Quelle äußerst wirtschaftlich. Sein Leistungsfaktor liegt nahe bei 1, der Wirkungsgrad liegt nicht unter 0,7 und erreicht manchmal 0,9. Der Hauptnachteil eines Gleichrichters mit Wechselrichter ist die übermäßige Komplexität des Geräts und die damit verbundene geringe Zuverlässigkeit und Wartbarkeit. Ein besonderer Nachteil ist das erhöhte Rauschen, das vom Hochfrequenztransformator, vom Ausgangsfilter und vom Lichtbogen abgegeben wird. Ein radikaler Umgang mit Rauschen besteht darin, die Betriebsfrequenz auf über 20 kHz zu erhöhen, wodurch der akustische Effekt über die Grenzen des hörbaren Tons hinausgeht.

Testfragen und Aufgaben:

1. Vor- und Nachteile von Wechselrichter-Netzteilen

2. Zweck und Einrichtung der Wechselrichter-Stromquellen

3. Die Reihenfolge der Arbeiten an der Wechselrichter-Stromversorgung

Zuhause » Werkzeuge und Ausrüstung » Inverter-Schweißstromquelle. Reparaturerfahrung und Berechnung elektromagnetischer Elemente. Schema, Beschreibung