Source de courant de soudage inverseur. Expérience en réparation et calcul d'éléments électromagnétiques. Schéma, description

Ordinaire machines à souder  ont des dimensions importantes et un poids important, qui est déterminé par la taille et le poids du transformateur fonctionnant à basse fréquence (50 Hz). On sait que la section du circuit magnétique du transformateur dépend de la fréquence. Plus la fréquence est grande, plus la section du circuit magnétique est petite pour transmettre une certaine puissance. Par conséquent, grâce au développement des technologies des semi-conducteurs, il est maintenant possible de réduire considérablement la section du circuit magnétique du transformateur en augmentant la fréquence du réseau (inversion de la fréquence du secteur).

Le principe de fonctionnement d'un tel convertisseur (onduleur) est le suivant. La tension d'alimentation de 220 ou 380 volts avec une fréquence de 50 Hz est redressée par un pont de diodes 1. Cette tension est alimentée par un générateur haute fréquence basé sur des transistors T 1, T 2 et des condensateurs C1, C2, fonctionnant à une fréquence de 30 à 50 KHz. Les condensateurs sont infectés par la tension retirée du redresseur 1 et déchargés alternativement par les transistors T 1 et T 2 dans l'enroulement primaire du transformateur Tr. La commutation des transistors est effectuée par l'unité de commande 3. À partir de l'enroulement secondaire du transformateur, un courant haute fréquence de 60 volts est envoyé à un puissant redresseur 3, une tension constante en est retirée qui est ensuite fournie au poste de soudage. Le circuit du convertisseur inverseur est illustré à la figure 19.

Soudage termite

Le soudage à la thermite est réalisé à l'aide de la chaleur obtenue par la combustion de mélanges de thermite en poudre (termites), composés de poudres de métaux à forte affinité pour l'oxygène et la poudre d'oxyde de fer. Le mélange de thermite s'enflamme quand un fusible spécial y est introduit. À l'intérieur du mélange, il y a des réactions qui dégagent une grande quantité de chaleur et développent une température très élevée à laquelle même le métal de base fond.

En pratique, les termites d'aluminium et de magnésium sont très répandus. La composition de l'aluminium termite: 20 à 23% d'aluminium et 77 à 80% d'oxyde de fer. La température développée lors de la combustion de la termite d’aluminium atteint 2600 - 3 000 0 C. En pratique, trois méthodes de thermite de soudage par pression, fusion et combinaison sont utilisées. Dans le soudage sous pression, les produits de réaction thermite sont utilisés comme batterie d'énergie thermique. Le mélange de thermite chauffé confère aux extrémités soudées du produit une plasticité qui permet de les relier par compression.

Le soudage par fusion est effectué dans des moules réfractaires spéciaux, dans lesquels sont installés les bords des produits à souder. La fusion surchauffée formée lors de la combustion de la thermite fusionne les bords des produits en créant près d'eux un bain de métal liquide recouvert d'une couche de laitier. Les scories protègent le métal de l'oxydation et du refroidissement rapide, ce qui garantit une bonne qualité du joint soudé.

La méthode combinée est généralement utilisée pour le soudage des joints de rail. La quantité de thermite est choisie de manière à ce que la partie inférieure de la forme soit remplie de métal en fusion et la partie supérieure - avec du laitier en fusion. Après la coulée du moule, les rails sont compressés. De ce fait, la partie inférieure est soudée par fusion et la partie supérieure par pression.

Les cas de coupures de courant imprévues posent généralement beaucoup de problèmes à ses consommateurs. Ceci s'applique à tous, sans exception: les résidents d'appartements et les propriétaires de maisons privées, ainsi que les travailleurs d'organisations industrielles et autres.

Bien sûr, des générateurs de secours sont installés dans de nombreuses entreprises modernes, en cas d'arrêt de ce type, mais que faire si un approvisionnement continu en électricité est nécessaire et qu'il est tout simplement inacceptable de le couper brusquement? Comment alimenter des équipements importants sans avoir à le redémarrer et à le reconfigurer? Après tout, le travail ordinateur à la maison  - également un processus qui ne permet pas de tels problèmes, et plus encore si un tel ordinateur est un serveur.

Ils ont pris à juste titre leur position inébranlable en résolvant une fois pour toutes les problèmes de ce genre. L'alimentation de l'onduleur est basée sur la conversion de la tension continue de la batterie (12 ou 24 volts) en courant alternatif de la tension secteur (110 ou 220 volts) avec une fréquence de 50 ou 60 Hz, en fonction de normes et d'objectifs spécifiques.

Cependant, faisant partie intégrante d’un tel appareil, la batterie n’est utilisée que dans les cas où il n’ya pas d’alimentation électrique normale. S'il n'y a pas de déconnexion, la batterie source est maintenue à l'état chargé jusqu'au moment où survient une coupure de courant soudaine.

Comment fonctionne l'onduleur

Le principe de la source d'inverseur alimentation sans coupure  est la suivante: lorsque le courant est fourni par le secteur, la batterie à l'intérieur de l'appareil est maintenue à l'état chargé en mode tampon, car elle est connectée au circuit d'alimentation de l'onduleur de sortie.

La tension d'entrée du réseau, par exemple 220 volts, est convertie en une tension basse continue, par exemple 24 volts, puis une batterie est connectée et maintenue à l'état chargé.

Parfois, un mode «contournement» est prévu, dans lequel l'étage de sortie de l'onduleur est alimenté par une tension secteur redressée et filtrée, tandis que la batterie n'est pas utilisée du tout, mais si nécessaire, la commutation à partir de l'alimentation s'effectue instantanément, grâce à un système de commutation interactive.

Deux types d'UPS

Le mode lorsque la batterie est toujours connectée au circuit d'alimentation de l'onduleur de sortie et qu'il n'y a pas besoin de commutation est appelé par régime double conversion . Ce mode est actuellement l'option la plus fiable.

Il est nécessaire de distinguer ce mode d’alimentation sans coupure de Mode de sauvegarde UPSen présence d'une tension secteur, l'alimentation en provient directement, car ce mode n'est pas très fiable en raison de la faible vitesse de commutation en batterie, et le mode double conversion et l'option bypass permettent de passer en réserve de manière plus fiable, presque instantanée.

Toutefois, les onduleurs peu coûteux et généralisés pour ordinateurs sont presque toujours implémentés en mode veille et le mode double conversion est utilisé dans des périphériques plus coûteux et plus puissants.

Un rôle important dans la conception de l'onduleur source ininterrompue  La stabilisation et la protection contre les interférences sont déterminantes lorsque l’appareil fonctionne à partir d’un réseau domestique. Ici, bien sûr, il existe une relation directe entre le prix et la qualité. Les UPS dotés des meilleurs stabilisateurs intégrés coûtent beaucoup plus cher que des solutions simples.

Avantages et inconvénients de l'onduleur à double conversion avec mode veille

Les avantages de l'onduleur à double conversion sont le transfert à grande vitesse vers l'alimentation sur batterie (il est presque toujours inclus dans le circuit), un signal de sortie sinusoïdal et, en règle générale, la possibilité de régler les paramètres de sortie grâce à un stabilisateur intégré de haute qualité.

Il y a deux inconvénients: un peu de faible efficacité - 80-95%, et un bruit de ventilateur constant pendant le fonctionnement. Cependant, seuls les onduleurs à double conversion sont capables de fournir une charge extrêmement efficace et fiable, y compris les moteurs asynchrones et autres systèmes, où la forme exceptionnelle du courant est importante car, en règle générale, les circuits à double conversion produisent un sinus pur.

Les avantages d'un onduleur avec mode de fonctionnement redondant comprennent un faible coût et une large disponibilité, ainsi qu'un rendement élevé dû à une alimentation secteur constante en présence d'une tension standard.

Inconvénients - faible vitesse de commutation en fonction de la puissance de la batterie et sortie non sinusoïdale. Les onduleurs de ce mode sont utilisés partout pour sauvegarder l’alimentation des ordinateurs domestiques et des appareils ménagers, où l’entrée est un convertisseur d’impulsions intégré, qui redresse d’abord la tension d’entrée, puis la convertit en périphérique souhaité.

Perspectives de développement des alimentations sans interruption pour onduleurs

La direction la plus prometteuse dans le développement de ce domaine est le développement et l'amélioration d'alimentations sans coupure hautement stabilisées et à rendement élevé, utilisant à la fois des circuits de correction du facteur de puissance et la technologie de dérivation. Les innovations associées à l’introduction de batteries lithium-ion offrent également l’espoir de systèmes améliorés de secours pour onduleurs.

Il est important de noter l’importance de l’utilisation de tels dispositifs lorsque plusieurs sources, telles que les éoliennes, les panneaux solaires, etc., sont connectées à un seul circuit et nécessitent une utilisation des plus prudentes et sécurisées pour fournir au consommateur la forme correcte d’électricité de haute qualité.

5 février 2015

Vous avez décidé d’organiser une alimentation continue de votre maison en électricité à l’aide d’une solution moderne, optimale et pratique - UPS.

Lors de l’étude du sujet, vous aurez certainement une question: quelle solution choisir sur la base de l’onduleur * ou de l’onduleur en ligne? Nous tenterons de clarifier ce problème et de simplifier votre choix. Donc, ci-dessous est une analyse comparative.

Round I. Qualité de sortie

Le type d’onduleur en ligne dû à la double conversion de tout signal d’entrée confère à la sortie une onde sinusoïdale idéale, qui est maintenue quel que soit le degré de charge de l’ASI. La forme d'onde correspond à une charge inductive sensible et à une électronique complexe (pompes et autres moteurs électriques, équipements dernier cri, etc.).

Si vous avez du voltage, un onduleur le diffusera aux consommateurs sans corriger le signal entrant. En mode batterie, l'onduleur autorise une plage de déviations (SOI) nettement plus large sous la forme d'une sinusoïde.

Score 1: 0 en faveur de en ligne.

Tour II. Stabilisation de la tension

UPS est le meilleur stabilisateur que vous puissiez imaginer. Pour empêcher l'entrée de se produire - la sortie est toujours 220V, contrairement aux stabilisateurs électroniques ou à relais, qui régulent la tension par étapes. La plage de stabilisation est également impressionnante - allant généralement de 110V à 290V.

L'onduleur à fonction de stabilisation est généralement complètement dépourvu. Cependant, il existe des fabricants qui intègrent dans l'onduleur un stabilisateur, par exemple, Cyberpower, en rendant la source du type ligne interactive à partir de l'onduleur, mais en lui laissant le nom "onduleur". Le stabilisateur intégré n’est généralement pas caractérisé par des performances élevées: la précision et la rapidité de la stabilisation sont médiocres.

Score 2: 0 en faveur de en ligne.

Round III. Gestion de la batterie

1) Nombre de pilesConnecté à l'onduleur est déterminé par sa puissance:

  • jusqu'à 800 W: 2-3 pièces
  • 1800 W: 4 pièces
  • 2700 W: 6-8 pièces
  • de 5400 W à: 12-16 pcs.

Pour les modèles avec une entrée et une sortie triphasées peuvent être connectés à partir de 32 batteries et plus.

Et qu'en est-il des inverseurs?

  • Avec une puissance de 1-3 kW: 2 ou 4 pièces.
  • À partir de 3 kW, nous recommandons un minimum de 4 piles.

Ainsi, dans ce domaine, les onduleurs présentent des avantages, car l’autonomie requise peut être atteinte avec des batteries de grande capacité, c’est-à-dire qu’une capacité totale de 800 Ah peut être formée. De plus, une pratique courante est la connexion parallèle-série d’une batterie pour augmenter le temps d’autonomie, c.-à-d. Avec ce schéma, vous pouvez connecter 4, 8, 12, 16 piles.

2) courant de charge
  L'intensité actuelle du chargeur détermine la rapidité avec laquelle les batteries peuvent être chargées lorsque le courant est rétabli. En règle générale, l'heure de chargement des batteries AGM et GEL est de 10 heures. Les onduleurs ont des courants élevés, ce qui permet de charger correctement et rapidement les grands bancs de batteries. La puissance du chargeur de l’onduleur est généralement inférieure et le temps de chargement des batteries de grande capacité peut prendre plus de 10 heures.

Score 2: 1


16 batteries sur racks pour onduleur en ligne

Tour IV. Vie de la batterie

Comme le montre la pratique, les batteries durent plus longtemps lorsqu'elles sont utilisées avec des onduleurs de type On-line, qui disposent d'un mode de charge intelligent à plusieurs étages.

Score 3: 1

Round V. Temps pour passer à la batterie

Le type de l’onduleur en ligne commute instantanément sur la batterie, c’est-à-dire 0 seconde Ni les consommateurs ni vous ne remarquerez que le pouvoir central a disparu. Seul le couinement de l'onduleur vous informera des problèmes d'alimentation. Cette propriété rend l'onduleur indispensable pour les équipements essentiels à la qualité et à la stabilité de l'alimentation.

Le temps de commutation de l'onduleur du travail du réseau à la batterie est de 10 à 20 ms, les ampoules d'éclairage clignotent, mais les ordinateurs modernes n'auront pas le temps de redémarrer. Certains modèles de chaudières à gaz telles qu'une panne de courant peuvent être perçus comme une erreur de réseau. La compatibilité doit être vérifiée avec nos spécialistes.

Score 4: 1

Tour VI. Travailler avec générateur et panneaux solaires

Les onduleurs sont très exigeants en termes de qualité de l’alimentation; avec des écarts de fréquence de 50 Hz entre 2 et 4%, ils peuvent être perçus comme une urgence et passer en mode batterie. De ce fait, les ASI ne fonctionnent correctement qu'avec des générateurs de haute qualité équipés d’un contrôle électronique de fréquence. Les onduleurs sont nettement moins exigeants et conviviaux, même avec les générateurs les plus économiques.

L'automatisation des générateurs en association avec des onduleurs a une pratique très répandue: lorsque la batterie est déchargée de manière presque critique, l'onduleur peut envoyer un signal pour démarrer le générateur et l'arrêter lorsque les batteries sont chargées au niveau défini. Ce schéma est pratique pour un fonctionnement autonome ou pour de très longues pannes de courant. L'automatisation de l'onduleur et des générateurs est possible, mais beaucoup plus compliquée et coûteuse.

Les onduleurs ne savent pas comment travailler avec des panneaux solaires, mais les onduleurs ont beaucoup de possibilités à cet égard.

Score 4: 2, inverseurs points plus.


Unité d'automatisation de générateur

Round VII. Fonctionnement et niveau sonore

En raison du double constant conversion UPS  besoin de refroidissement, il y a donc un bruit constant des ventilateurs, de sorte que la source doit être installée dans une zone non résidentielle. Les onduleurs incluent des ventilateurs pour des charges proches du maximum, ainsi que lors du chargement des batteries au courant maximal. De plus, les inverseurs sont moins exigeants en termes de température et de niveau de contamination de la pièce. Il existe des modèles pour une utilisation dans des conditions d'agitation et d'humidité élevée.

Score 4: 3

Round VIII. Capacité de surcharge

Les systèmes UPS sont très sensibles aux surcharges et ce fait doit être pris en compte lors du calcul de la charge. La profondeur maximale de surcharge est d’environ 125%, puis l’onduleur passera en mode dérivation, c.-à-d. commencera à alimenter la charge en contournant son circuit. En cas de surcharge répétée, l’onduleur peut devenir inutilisable.

En règle générale, les onduleurs ont le double de la capacité de surcharge en 5 à 10 secondes de leur puissance nominale et transfèrent calmement les courants de démarrage de la charge inductive.

Score 4: 4

Ronde IX. La fiabilité

Notre expérience montre que le niveau de fiabilité de l'onduleur et de l'onduleur est approximativement le même lorsque l'on compare des modèles d'un segment de prix. Il y a un match nul.

Compte encore: 4: 4

Round X. Coût

Le coût des solutions basées sur des onduleurs et des onduleurs peut varier considérablement en fonction de la puissance et du temps d'autonomie: il peut être plus rentable qu'un onduleur et peut-être un onduleur.

Score final: 4: 4

Quelle conclusion peut être faite?  Le choix entre l’onduleur et l’onduleur doit être décidé en fonction de l’importance de certaines caractéristiques dans votre situation particulière. De plus, il ne sera pas superflu de comparer les coûts et le temps d'autonomie des systèmes. Espérons que nous vous avons aidé avec le choix.

Introduction

La vue la plus progressive de la nouvelle équipement de soudageen cours d'exécution sur circuit inverseur. Dans la plupart des cas, l’équipement est inextricablement lié à un type spécifique de dévidoir. Dans sa version la plus simple, c’est une source permettant le soudage mécanisé avec une électrode consommable dans gaz de protection  aciers faiblement alliés et résistant à la corrosion et aluminium. Il est également utilisé lors du soudage avec de la poudre et des fils auto-blindants. Les convertisseurs haute fréquence se caractérisent par une stabilité et une qualité de soudage élevées. matériaux divers  dans une large gamme d'épaisseurs avec un minimum de projections de métal. Dans certains cas, ces équipements fournissent des électrodes de soudage et enrobées de haute qualité avec tous les types de revêtements. Le soudage par électrode non consommable est généralement fonction supplémentaire. Lors du soudage pulsé avec une électrode consommable dans un mélange de gaz, il devient possible d'obtenir des impulsions de courant de différentes fréquences et formes. Avec un développement technologique suffisant, cette propriété peut améliorer la qualité. joints soudés. Par exemple, l’introduction de la fonction double impulsion a amélioré le nettoyage du métal lors du soudage de l’aluminium, ce qui a permis souder  formé du même type que lors du soudage avec une électrode en tungstène.

Toutes les sources d’alimentation sont équipées d’affichages numériques. Le système Minilog est parfois utilisé, ce qui permet de basculer entre deux modes de soudage sur une torche de soudage. Ceci est important lorsque différentes formes de coupe ou de modification de la position spatiale de la couture. Actuellement, la méthode de convection d'électrodes consommables pour le soudage la plus courante avec une régulation séparée de la vitesse d'alimentation du fil et tension de soudage. Parallèlement, le champ d’application de la méthode de contrôle synergique à un bouton est considérablement élargi. Ce mode résout le problème du réglage correct du rapport entre l’alimentation en fil et la tension pour chaque type de soudage en fonction d’un certain nombre de paramètres initiaux (diamètre du fil d’électrode, matériau à souder, type de gaz de protection, fonction de soudage par cratère, paramètres de soudage par impulsions, etc.). Le contrôle de soudage et tous les types de régulation sont effectués à partir du panneau de commande ou de panneaux spéciaux. Par exemple, l'installation "AnstoMig Universal" de la société ESAB dispose de 200 programmes pour le soudage par impulsions conventionnel. Le dispositif semi-automatique de la société KEMPPI exécute 20 programmes. Il est possible de créer vos propres programmes requis par le client.

Les inverseurs pour le soudage aux électrodes consommables sont produits par un certain nombre de sociétés (beaucoup d'entre elles ont implémenté des solutions basées sur les principes de la synergie): ESAB - "Anston Mig" pour les courants 320-500 A, Fronius - "Trans Puls Synergic" pour les courants 210-450 A, KEMPPI - " PRO "pour courant 300, 420 et 520 A, etc.

Les inverseurs à transistors universels ont commencé à produire les sociétés "FEB" de Saint-Pétersbourg - "Magma-315", "Magma-500" et la société "PTK" - "Invert-400" ( soudage manuel, soudure mécanisée  électrode consommable, soudage par électrode non consommable - 400 A, PN - 80%).

Un onduleur est un appareil, un circuit ou un système qui crée une tension alternative lorsqu'une source de tension continue est connectée. Il existe un autre moyen de déterminer: l'inversion est l'inverse de la fonction de rectification. Les redresseurs convertissent la tension alternative en courant continu et inversement, les inverseurs convertissent la tension continue en courant alternatif.

Les onduleurs ne sont pas des appareils rares. Sous d'autres noms, ils apparaissent dans de nombreuses applications. Bien entendu, les inverseurs peuvent être appelés transducteurs de vibrations et générateurs à rétroaction et générateurs de relaxation. Ne transforment-ils pas une tension constante en une tension alternative? En fait, l'utilisation des noms "onduleur" et "générateur" est quelque peu arbitraire. L'onduleur peut être un générateur, et le générateur peut être utilisé comme un onduleur. Il était généralement préférable d'utiliser le terme «onduleur» lorsque la fréquence de fonctionnement était inférieure à 100 kHz, opération qui fournissait un autre circuit ou équipement à tension alternative. Les onduleurs modernes n'ont aucune limite de fréquence.

Comme il n'y a pas de frontière clairement définie entre les onduleurs et les générateurs, on peut dire que beaucoup d'onduleurs sont des générateurs de type spécial. D'autres inverseurs peuvent être essentiellement des amplificateurs ou des commutateurs contrôlés. Le choix du terme est en fait déterminé par la manière dont les accents sont placés. Le système qui crée des oscillations de fréquence radio avec une stabilité de fréquence relativement élevée a traditionnellement été appelé un générateur. Le circuit du générateur, qui se concentre sur des paramètres tels que l'efficacité, la régulation et la résistance à la surcharge, et qui fonctionne dans la gamme des fréquences sonores ou infrasonores, peut être appelé un onduleur.

En pratique, lorsque l’on considère la destination finale d’un circuit, les différences entre onduleurs et générateurs deviennent suffisamment évidentes. Le but du circuit nous dit immédiatement comment l'appeler plus correctement: un générateur ou un onduleur. Généralement, un onduleur est utilisé comme source d'alimentation.

L'onduleur est alimenté par une source de tension constante et fournit une tension alternative. Le redresseur est connecté à une source de tension alternative et possède une sortie de tension constante. Il existe une troisième option: un circuit ou un système consomme de l’énergie provenant d’une source de tension constante et fournit également une tension constante à la charge. L'appareil effectuant cette opération s'appelle un transducteur. Mais aucun circuit ayant une tension d'entrée constante et une tension de sortie constante ne peut être considéré comme un convertisseur. Par exemple, les potentiomètres, les diviseurs de tension et les atténuateurs «convertissent» un niveau de tension constante en un autre. Mais ils ne peuvent généralement pas être appelés convertisseurs. Dans le processus de conversion, il n’existe aucun élément tel qu’un onduleur, un transducteur de vibration ou un générateur. En d’autres termes, la séquence des processus dans un convertisseur réel est la suivante: tension continue - tension alternative - tension continue. La définition suivante d'un convertisseur est pratique: un circuit ou système qui consomme et fournit de l'énergie sous forme de tension constante, dans lequel une génération de tension alternative est utilisée comme processus intermédiaire dans la transmission d'énergie (on utilise parfois l'expression convertisseur CC / CC).

La signification pratique de la définition de convertisseur est que le convertisseur fonctionne essentiellement comme un transformateur de tension continue. Cette propriété vous permet de manipuler les niveaux de tension et de courant constants aussi bien que lorsque vous utilisez des transformateurs dans des systèmes à tension variable. De plus, un tel transformateur-convertisseur assure une isolation entre les circuits d'entrée et de sortie. Cela contribue à la sécurité électrique et simplifie considérablement un certain nombre de problèmes lors de la conception de systèmes.

Considérons un convertisseur avec une opération supplémentaire. Supposons que la séquence complète des opérations soit la suivante: tension alternative, tension continue, tension alternative, tension continue. Cela signifie que l'appareil reçoit de l'énergie du réseau de tension alternative, la rectifie, la convertit en tension alternative et la redresse à nouveau. C'est le principe de base de la construction de nombreuses sources d'énergie. N'est-ce pas inutilement redondant? Non, car pour effectuer l'inversion, la tension alternative générée a une fréquence beaucoup plus élevée que la fréquence du secteur, ce qui permet de se débarrasser d'un transformateur massif et coûteux conçu pour la fréquence du secteur. Un transformateur inverseur (fonctionnant à des fréquences de 20 kHz à plusieurs MHz) est très petit et offre une isolation complète.

1 inverseur. (Principe de fonctionnement, variété, portée)

1.1 Onduleur série

Le circuit électrique, les phases de fonctionnement et les formes d'onde de sortie de l'onduleur série sont illustrés à la Fig. 1. Un tel circuit s'appelle un inverseur série car la résistance de charge y est connectée en série avec la capacité. Résistance de charge R, éléments de commutation L et C. Ce type d’onduleur contient deux thyristors. Examinons plus en détail les phases du fonctionnement d’un tel système.

Phase I. Le thyristor T1 est allumé au moment voulu. Commence à charger le condensateur à partir de la source d'alimentation. Un circuit en série de R, L et C forme un courant sinusoïdal à travers la résistance de charge et remplit la fonction d'un circuit d'amortissement. Lorsque le courant dans le circuit diminue à zéro, le thyristor T1 est verrouillé. La tension à la résistance de charge est en phase avec le courant du thyristor. Les formes de tensions VL et Vc peuvent être obtenues en utilisant le théorème de Kirchhoff: (VL + Vc = E), les valeurs de VL et Vc doivent satisfaire les conditions de cette équation.

Phase II. Le thyristor T2 ne doit pas s'allumer immédiatement après que le courant dans le thyristor G ait diminué jusqu'à zéro. Pour un meilleur verrouillage du thyristor T1, une petite tension inverse doit lui être appliquée. Si le thyristor T2 est allumé sans délai ou s'il n'y a pas de zone morte, la tension d'alimentation est fermée par les thyristors ouverts T1 et Tr. Si les deux thyristors sont à l'état fermé, alors VR = 0, VL = 0, donc, L di / dt = 0 et le condensateur C reste non chargé.

Phase III. A l'instant t2, le thyristor T2 est activé et initie une demi-période négative. Le condensateur se décharge via L, R et T2. Il convient de noter que le courant électrique traversant la résistance de charge R circule dans le sens opposé. Au moment où ce courant diminue à zéro, le thyristor T2 s'éteint. Les formes de tensions VL et Vc peuvent être obtenues en utilisant le théorème de Kirchhoff: (VL + Vc = 0), les valeurs de VL et Vc doivent satisfaire les conditions de cette équation.


  Fig.1 - Convertisseur série:

a) circuit électrique;

b) les phases du schéma;

c) Formes de tensions et de courants dans les circuits en série

inverseur

Si le thyristor T1 est démarré avec un retard du temps mort, le processus ci-dessus sera répété.

Avantages:

1. conception simple.

2. La tension de sortie est proche de sinusoïdale.

Inconvénients:

1. L'inductance L et le condensateur C sont importants.

2. L’alimentation n’est utilisée que pendant une demi-période positive.

3. Dans la tension de sortie, il y a des harmoniques plus élevés dus à la présence d'une zone morte.

L'onduleur série convient mieux aux appareils haute fréquence, car leurs dimensions sont réduites pour les valeurs requises de 1 et C. La période d'un cycle est la suivante:

T0 = ​​T + 2td. où r = l / ft et t6 est le temps mort.

La fréquence de sortie de l'onduleur série est toujours inférieure à la fréquence de résonance en raison de la présence d'une zone morte. La valeur de la fréquence de sortie peut varier en modifiant le temps mort.


Fig.1g. -La forme de la tension de sortie de l'onduleur série

1.2 inverseur parallèle

Le circuit de base de l'onduleur parallèle est illustré à la Fig.2a. Lorsque la clé 1 est fermée, les broches d’enroulement étiquetées A, D et C ont un potentiel positif. La tension de sortie est positive. Dans la seconde moitié de la période, la clé 1 est ouverte et la clé 2. Les bornes marquées d'un point, les enroulements A, D et C ont un potentiel négatif et la tension de sortie est négative.

Le circuit électrique, les phases de travail et les formes d'onde de sortie de l'inverseur parallèle sont illustrés à la Fig.2. Les inverseurs parallèles sont utilisés dans les appareils basse fréquence. Ils utilisent un transformateur avec une prise au centre de l'enroulement primaire, deux thyristors et un condensateur de commutation. L'alimentation est branchée entre le terminal central et le point commun des cathodes à thyristor. La résistance de charge équivalente recalculée dans le circuit primaire est connectée en parallèle au condensateur de commutation. Ce type d’onduleur est donc parallèle.

À l'instant t = tx, le thyristor T1 est activé. La tension de la source d'énergie E est appliquée à l'enroulement du transformateur A. Selon la loi d'auto-induction, la même tension E est induite sur l'enroulement du transformateur B, mais de polarité opposée. Les enroulements A et B étant connectés en série, ils auront une tension totale de 2E. Avec cette tension, le condensateur est préchargé à + 2E.

A l'instant t = t2, le thyristor T2 est activé. La polarité des tensions sur les enroulements A et B est inversée par rapport au condensateur, et donc au thyristor T1, la tension inverse est appliquée, ce qui entraîne l'arrêt du thyristor T1. La polarité de la tension sur le condensateur change et il se recharge à une tension de - 2E. Il inverse également le courant dans l'enroulement secondaire, c'est-à-dire qu'un courant alternatif rectangulaire traverse la résistance de charge. La forme de la tension de sortie est similaire à la forme de la tension sur le condensateur.


Fig.2 - a) Schéma de base d'un onduleur parallèle;

b) les phases du schéma;

c) Formes de tensions et de courants dans des circuits inverseurs en parallèle

Inconvénients

La tension nominale du condensateur doit être de 2E.

Le courant d'alimentation n'est pas pur DC.

Les fluctuations du courant d'alimentation entraînent une génération de chaleur supplémentaire dans le circuit primaire de l'onduleur parallèle.

1.3 Ponts inverseurs

Onduleur monophasé à pont

L'onduleur monophasé à demi-pont est constitué de deux alimentations et de deux commutateurs. La charge est connectée entre la sortie commune des alimentations et le point commun des commutateurs.

Le circuit électrique, les phases de fonctionnement et la forme d'onde de sortie d'un onduleur monophasé à demi-pont avec une charge résistive sont illustrés à la Fig.3. Le thyristor T1 est dans un état conducteur pendant la période T0 / 2 (G0 = 1 // o). Le thyristor T2 est allumé à l’heure T0 / 2 et déclenche le demi-cycle négatif du courant de charge, ce qui a pour conséquence que le thyristor T1 est désactivé. Au moment où le thyristor T1 se rallume et le thyristor T2 s’éteint. Ce processus est répété, assurant ainsi une tension rectangulaire continue à travers la charge. Cela est possible car les thyristors T1 et T2 ne démarrent pas simultanément.


Fig.3 - a) Schéma d'un onduleur à demi-pont avec une charge résistive;

b) les phases du schéma,

c) Forme d'onde de tension et de courant de l'onduleur à demi-pont

Le principe du schéma peut s’expliquer en considérant les quatre phases de son travail. Les diodes Dx et D2 sont appelées diodes de retour. L'onduleur ne peut pas contrôler la charge inductive sans diodes de retour. Sans diodes dans le circuit, il y a de fortes surtensions lors de la commutation des thyristors, car la charge est inductive. Ces surtensions peuvent détruire les thyristors. Le circuit électrique, les phases de travail et la forme d'onde de sortie d'un onduleur monophasé à demi-pont avec charge inductive sont illustrés à la Fig.4.




  Phase I. Le thyristor T1 est dans un état conducteur et un courant positif de demi-cycle circule dans la charge. Le courant traversant la charge inductive augmente linéairement. A l'instant t = t2, le thyristor T1 est fermé de force en modifiant la polarité de la tension sur la charge. La direction du courant est maintenue.

Fig.4 - a) Schéma d'un onduleur à demi-pont avec charge inductive;

b) les phases du schéma,

c) Forme de tension de l'onduleur à demi-pont

Phase II. Le courant côté charge décale la diode D2 vers l'avant et passe à l'état de conduction. L'alimentation du côté charge est transmise à la source d'alimentation V2. Lorsque le courant tombe à zéro, la diode D2 est verrouillée.

Phase III. Alors que la diode D2 conduit le courant, le thyristor T2 ne peut pas être dans l'état de conduction, car il est déplacé dans la direction opposée. Dès que la diode D2 est verrouillée, vous pouvez activer le thyristor T2. Sur l'intervalle de temps t2 - t3, la tension et le courant sont négatifs et l'alimentation est positive, c'est-à-dire que l'énergie est transférée de la source d'alimentation à la charge. A l'instant t = t4, le thyristor T2 est activé de force.

Phase IV Sur charge inductive, la polarité de la tension change, mais le sens du courant qui la traverse est maintenu. En changeant la polarité de la tension de la diode D1, on décale dans le sens direct. Le courant passe maintenant vers la source de puissance Vv, il y a une recirculation de puissance. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la diode D1 passe dans un état fermé à l'instant t5. Si le thyristor T1 est réactivé, le processus ci-dessus sera répété.

Lorsque l'onduleur fonctionne avec une charge RL, le courant dans le circuit change de manière exponentielle. Les zones de périodes positives et négatives ne sont pas égales, car différentes puissances sont dissipées dans les périodes antiphases sur la composante résistive de la charge.

1.3.3 Onduleur demi-pont avec RLC - charge




Fig.5 - a) Schéma de l'onduleur demi-pont avec charge RLC, b) Forme d'onde de tension et de courant de l'onduleur demi-pont

Le circuit électrique et la forme d'onde de sortie d'un onduleur monophasé à demi-pont avec charge RLC sont illustrés à la Fig.5. Si le variateur alimente la charge RLS, un circuit de commutation séparé n'est pas nécessaire. Ceci peut être expliqué à l'aide de l'image symbolique de la Fig.5b. La fréquence de fonctionnement de l'onduleur doit être choisie de manière à ce que Xc\u003e XL. Dans ces conditions, dans ce circuit, le courant est en avance sur la tension en phase. Le courant de charge change de manière sinusoïdale. Dans l'intervalle de temps allant de t0 à tl, le thyristor T1 est dans un état conducteur. À l'instant t1 = t2, le thyristor T1 est désactivé, le courant dans le circuit diminuant jusqu'à zéro. Dans l'intervalle de temps compris entre t1 et t2, la diode D1 est dans un état conducteur et le courant est transféré de la charge à la source d'alimentation. La diode D1 est dans un état conducteur tant qu'une tension est présente sur le condensateur. Lorsque la diode D1 est à l'état de conduction, le thyristor T1 est décalé dans le sens opposé. Ainsi, un circuit de commutation forcé spécial n'est pas nécessaire dans ce cas. Dans ce schéma, la charge RLC fournit des thyristors à commutation. Pendant la demi-période négative, le thyristor T2 est dans l'état conducteur, après un certain temps, la diode D2 commence à conduire, ce qui a pour effet de déplacer le thyristor T2 dans le sens opposé et de le verrouiller.

1.4 Inverter McMurray (convertisseur inverseur)

Le principe de fonctionnement de l'onduleur McMurray est basé sur le courant de commutation. L'onduleur à demi-pont fonctionne sur une charge inductive, comme illustré à la figure 6. Les thyristors TA1 et TA2 dans ce schéma sont auxiliaires. Ils servent à commuter les thyristors principaux T1 et T2. L'inductance L et la capacité C sont des éléments de commutation. Le condensateur est préchargé à gauche, négatif et à droite, positif. Les phases de travail de ce schéma de périphérique sont les suivantes.

Phase I. Le thyristor T1 est déclenché, initiant ainsi un demi-cycle de conversion positif. Courant continu  la charge traverse le thyristor T1.

Phase I I. A l'instant t1, le thyristor auxiliaire TA1 est démarré. Un circuit fermé L, C, T (et TA1 commence à faire circuler le courant, tandis que le courant dans le condensateur augmente de manière sinusoïdale, comme indiqué sur la figure 6c. Dans l'intervalle de temps compris entre t1 et t2, la valeur de ic

Phase III. Une fois le thyristor T1 désactivé, le courant continue de circuler dans D1. La diode est dans un état de conduction jusqu'au point t3 jusqu'à ce que ic-I0 soit positive. A l'instant t = t3, la diode D1 cesse de conduire car le courant qui la traverse diminue jusqu'à zéro.

Phase IV Une fois la diode D1 verrouillée, le courant de charge constant traverse le condensateur et le charge négativement vers la gauche et vers la droite. La tension sur le condensateur varie linéairement, puisqu'un courant continu traverse le condensateur.

Phase V. Le courant traversant la diode augmente tandis que le courant traversant le condensateur diminue. Lorsque le courant traversant le thyristor Ta diminue à zéro, le thyristor s'éteint.

Phase VI. Sur charge inductive, la polarité de la tension change et la diode D1 se décale vers l'avant. Le processus de recyclage commence. L'énergie stockée dans la charge est renvoyée vers la source d'alimentation Vr. Une fois la diode D1 éteinte, le thyristor T2 est démarré. Pour éteindre le thyristor T2, vous devez allumer le thyristor TA2. De plus, ces processus sont répétés comme ci-dessus.


Fig.6 - a) Schéma de l'onduleur McMurray;

b) les phases du schéma;

c) Formes de tension et de courants de l'onduleur McMurray

Lors de la conception d'un onduleur, ses paramètres sont sélectionnés en fonction des conditions les plus défavorables, telles que la tension d'entrée minimale et le courant de sortie maximal.

1.5 Onduleur MacMurray - Bedford

L'onduleur McMurray contient deux thyristors auxiliaires. L'onduleur Poppy Murray-Bedford ne nécessite aucun thyristor auxiliaire. Un thyristor principal de ce circuit commute un autre thyristor principal. Le circuit électrique, les phases de fonctionnement et la forme d'onde de sortie de l'onduleur McMurray-Bedford sont illustrés à la Fig.7. Les phases de travail de ce schéma de périphérique sont les suivantes.




  Phase I. Le thyristor T1 est en marche. Le courant continu traverse le thyristor T1 et l'inductance L1. La tension sur l'inductance L1 est nulle, car un courant continu la traverse. Condensateur C, fermé par T1 et L1. Le condensateur C2 est chargé à la tension V1 + V2: la plaque supérieure est chargée positivement et la plaque inférieure est négative.

Fig.7 - a) Schéma de l'onduleur McMurray; b) Phase de fonctionnement du programme

Phase II. Après avoir allumé le thyristor T2, la tension du condensateur C2 est appliquée à l'inductance L2. Cette tension est égale à deux fois la tension d'alimentation. En raison de l'induction mutuelle sur l'inductance L1, une tension égale à la tension sur l'inductance L2 apparaît. La tension à la cathode du thyristor T1 est égale à quatre fois la tension d'alimentation et à l'anode, à deux fois la tension d'alimentation. Ainsi, après avoir allumé le thyristor T2, le thyristor T1 est éteint. La coupure rapide du thyristor L1 est possible du fait que l'énergie stockée dans l'inductance L1 est transférée à l'inductance L2 car le flux magnétique total doit rester constant. La figure 7c montre clairement que le courant dans le circuit est redistribué du thyristor T1 au thyristor T2 au début de la phase II. Les circuits L2 et C2 commencent à faire circuler du courant. La diode D2 est décalée dans le sens opposé de la tension aux bornes du condensateur C2.

Phase III. Dès que la polarité de la tension aux bornes du condensateur est inversée, la diode D2 devient conductrice et donc court-circuite le condensateur C2. L'énergie stockée dans l'inductance L2 maintient la direction constante du courant à travers le thyristor T2 et la diode D2. Progressivement stockée dans l'inductance L2, l'énergie est dissipée sur la résistance active de la charge et le thyristor T2 est désactivé.

Phase IV La diode D2 est toujours polarisée dans le sens direct en raison du courant traversant l'inductance de charge. Voici le processus de recyclage de l'énergie stockée dans l'inductance de charge. La diode D2 est conductrice tant que l'énergie stockée est transférée à la source d'alimentation V2.

Le thyristor T2 est réactivé, ce qui déclenche un demi-cycle négatif similaire de l'onduleur. A la fin de la demi-période négative, le thyristor T1 reste dans l'état conducteur et le processus décrit ci-dessus est répété.


Fig.7c - Formes de courants inverseurs MacMurray - Bedford

1.6 Onduleurs triphasés

Les inverseurs triphasés peuvent être utilisés selon deux modes:

1) mode de fonctionnement à 120 degrés;

2) Modes de fonctionnement à 180 degrés.

1.6.1 Fonctionnement à 120 degrés

Les thyristors sont numérotés par analogie avec les redresseurs triphasés à double alternance. La différence de nombre de thyristors dans chaque phase est de trois. Une résistance triphasée est connectée à un inverseur triphasé en pont, comme illustré à la figure 8. À un fonctionnement à 120 degrés, chaque thyristor est dans l'état conducteur de 0 à 120 ° pour la période. A tout moment, deux thyristors de ce circuit sont dans un état conducteur et deux des trois résistances de charge consomment de l'énergie. Lorsque le thyristor du groupe impair est à l'état passant, la tension de phase qui lui correspond est positive. Si un thyristor d'un groupe pair est à l'état passant, la tension de phase qui lui correspond est négative. Les tensions de phase sont ici des séquences d'impulsions pseudo-rectangulaires de 120 degrés. Les tensions de ligne de sortie se présentent sous la forme de séquences d'impulsions en six étapes décalées de 120 ° les unes par rapport aux autres. Les formes des tensions de phase et linéaires sont illustrées à la Fig.8b.

Les thyristors sont déclenchés dans ce circuit dans l'ordre 61-12-23-34-45-56. La fréquence de sortie est déterminée par la fréquence des thyristors.


Fig.8a - Mode de fonctionnement à 120 degrés de l'onduleur Schéma d'un onduleur à pont triphasé


Fig.8b - Mode de fonctionnement à 120 degrés de l'onduleur Formes de phase et

tension de ligne

1.6.2 - fonctionnement à 180 degrés

En mode 180 degrés, chaque thyristor est à l'état de conduction pendant la moitié de la période. Dans ce mode de fonctionnement de l'onduleur, il existe deux façons de commuter les thyristors: deux thyristors d'un groupe impair et un thyristor d'un groupe pair ou deux d'un groupe pair et une d'un groupe impair sont en état conducteur.

La tension de phase de l'onduleur sera positive si les thyristors du groupe impair sont à l'état conducteur et négative si les thyristors du groupe pair sont à l'état conducteur. A tout moment, deux résistances de charge sont connectées à l'alimentation en parallèle, et la troisième est connectée en série avec elles. Sur deux résistances connectées en parallèle, la tension de sortie sera de V / 3 et sur la troisième - 2 K / 3.


Fig. Mode de fonctionnement de l'inverseur 9 - 180 degrés

a) Circuit inverseur triphasé

b) Formes de tension de phase et de ligne

Les tensions linéaires sont ici des séquences d'impulsions pseudo-rectangulaires de 120 degrés. Les tensions de phase de sortie de l'onduleur ont la forme de séquences d'impulsions en six étapes décalées de 120 ° les unes par rapport aux autres. Les formes des tensions de phase et linéaires sont illustrées à la Fig.9b. Les thyristors de ce circuit sont lancés dans l’ordre 561-612-123-234-345-456. La fréquence de sortie est déterminée par la fréquence des thyristors.

1.7 Onduleur triphasé


  Le circuit électrique et les phases de travail de l'inverseur de courant triphasé sont illustrés à la Fig.10. Ce type d’onduleur s’appelle inverseur K. Phillips. Son travail est basé sur la commutation de tension. Une grande inductance, connectée en série avec une source de tension, fonctionne comme une source de courant. Le circuit fonctionne en mode 120 degrés.

Fig.10a - Circuit inverseur de courant triphasé

Pour éteindre six thyristors, six condensateurs sont nécessaires. Les diodes D1 - D6 empêchent la décharge de condensateurs à travers la charge. Ces diodes sont appelées isolantes. Les thyristors de ce circuit sont lancés dans l’ordre 12-23-34-45-56-61. Si le circuit passe de l'état 12 à l'état 23, le thyristor T2 continue à rester dans un état conducteur. Par conséquent, le thyristor T2 se bloque et le courant continue de circuler à travers le thyristor T2 activé.

Phase I. Condensateur C, chargé du côté gauche au + tension et du côté droit au niveau de la tension ve. Les thyristors T1 et T2 sont lancés conformément au diagramme de fonctionnement à 120 degrés. Le circuit reste dans cet état de 0 à 60 °.

Phase P. Dans les 60 prochains degrés, les thyristors T1 et T2 doivent être dans un état conducteur. Le thyristor T1 commence à un intervalle de 60 degrés. Thyristor T1, désactivé par la tension de commutation. Le courant traverse les phases D1 A et C. La tension aux bornes du condensateur C change de polarité.


  Phase III. La diode D1 continue de rester conductrice tant que le courant la traverse dans le même sens. La diode D3 est dans un état conducteur, car elle est polarisée dans le sens direct par la tension présente sur le condensateur C. Dans cette phase, les trois branches de la charge consomment de l'énergie. Cette phase s'appelle la période de chevauchement.

Fig.10b - Phases du schéma

Phase IV La diode D1 est conductrice jusqu'à ce que l'énergie emmagasinée dans l'inductance de la charge dans la phase A diminue jusqu'à zéro. Ensuite, le courant circule dans les thyristors T2 et T3 conformément au schéma de commande avec un mode de fonctionnement à 120 degrés de l'onduleur.

Les formes de courants de phase d'un inverseur de courant triphasé sont équivalentes aux formes de tensions de phase d'un inverseur de tension triphasé avec un fonctionnement à 120 degrés.

1.8 Contrôle de la tension de sortie de l'onduleur

La tension de sortie de l'onduleur doit être contrôlée dans des dispositifs tels qu'un régulateur de vitesse, des alimentations sans coupure et

Vous pouvez contrôler la tension de sortie de trois manières:

1) régulation de la tension d'entrée de l'onduleur;

2) régulation de la tension de sortie de l'onduleur;

3) régulation de la tension de sortie par l'onduleur.

La tension d'entrée peut être réglée à l'aide d'un convertisseur ou d'un commutateur à phase contrôlée inclus à l'entrée de l'onduleur. L'inconvénient du convertisseur à phase contrôlée est son faible facteur de puissance côté entrée du variateur. L'inconvénient d'un commutateur CC réside dans les pertes de commutation élevées.

La tension alternative de sortie de l'onduleur peut être ajustée à l'aide d'un transformateur avec des fils commutés à partir de l'enroulement secondaire. L'inconvénient de la commutation de prises est la nécessité de maintenir des disjoncteurs.

La régulation de la tension de sortie par l’onduleur lui-même est appelée modulation de largeur d’impulsion. Il existe deux types de modulateurs de largeur d'impulsion:

1) célibataire;

2) multiple.

1.8.1 Modulateur de largeur d'impulsion unique

Le circuit électrique de l'inverseur et la forme d'onde d'un seul modulateur de largeur d'impulsion sont illustrés à la Fig.11. Un modulateur de largeur d'impulsion unique produit une impulsion de commande par demi-cycle d'un cycle de conversion. La tension de sortie de l'onduleur est régulée en modifiant la durée de l'impulsion de commande à chaque demi-cycle du cycle de conversion. Les tracés des impulsions de commande d'un seul modulateur de largeur d'impulsion sont illustrés à la figure 11b. La tension de sortie de l'onduleur n'est présente que si les transistors T1 et T2 (ou) T3 et T4 sont simultanément à l'état passant.




  Dans l'intervalle de temps allant de t0 à t1, les transistors T1 et T1 sont à l'état conducteur. A ce moment, la charge est une tension positive. Dans l'intervalle de temps de t2 à t3, les transistors T3 et T4 sont à l'état conducteur, tandis que la charge est négative. La tension de sortie de l'inverseur peut être contrôlée en modifiant l'angle 9. Plus la valeur de 9 est grande, plus la tension de sortie de l'inverseur est faible, et inversement. L'inconvénient de cette méthode de contrôle est la présence dans la tension de sortie d'un grand nombre d'harmoniques supérieurs.

Fig.11 - a) Schéma de l'onduleur à pont;

b) Formes d'onde d'un modulateur de largeur d'impulsion

1.8.2 Modulateur de largeur d'impulsion multiple

Un modulateur de largeur d'impulsions multiples produit une série d'impulsions de commande sur un demi-cycle d'un cycle de conversion. Il existe deux types de modulateurs multiples de largeur d'impulsion: a) un modulateur de largeur d'impulsion avec des durées égales d'impulsions de commande et b) un modulateur sinusoïdal de largeur d'impulsion.

Modulateur d'impulsions en durée avec des durées d'impulsions de commande égales

Les formes d'onde d'un modulateur à largeur d'impulsion symétrique ou d'un modulateur à durée d'impulsion avec des durées égales d'impulsions de commande sont représentées sur la figure 12a. Supposons que V1 soit une tension triangulaire, Vc est la tension de commande et Vo est la tension de sortie du comparateur.




  Fig.12a - Formes d'onde d'un modulateur symétrique en largeur

Dans le circuit de commande, la tension de référence haute fréquence VT (forme triangulaire) est comparée à la tension de commande Vc. La tension de sortie du comparateur Vo est élevée lorsqu'elle est supérieure à Vc et faible si Kt est inférieur à Vc. Ainsi, la tension de sortie du comparateur est une séquence d'impulsions. Les impulsions générées de cette manière peuvent être utilisées pour contrôler des transistors puissants. Si des thyristors sont utilisés dans l'onduleur (onduleur MacMurray), le thyristor principal est déclenché par le front d'attaque de l'impulsion et le thyristor auxiliaire est déclenché par le postérieur. Ainsi, un modulateur de largeur d'impulsions multiples produit une série d'impulsions de commande sur un demi-cycle d'un cycle de conversion. Les composantes harmoniques dans la tension de sortie d'un tel onduleur seront beaucoup moins importantes que dans un onduleur avec un seul modulateur de largeur d'impulsion.

Modulateur sinusoïdal en largeur d'impulsion

Les formes d'onde d'un modulateur de largeur d'impulsion sinusoïdal sont illustrées à la figure 12b. Dans ce circuit, la tension triangulaire est comparée à une tension de commande sinusoïdale. La tension d'entrée du comparateur Vc et VT. La tension de sortie du comparateur est élevée lorsque la tension de commande sinusoïdale est supérieure à la valeur de tension triangulaire. Le rapport entre l'amplitude de la tension de commande et l'amplitude de la tension d'une forme triangulaire est défini comme le facteur de modulation. Il est à noter que la tension de sortie du comparateur est une séquence d'impulsions de durée inégale. Pendant le demi-cycle du cycle de conversion, la durée de l'impulsion centrale est maximale et la durée des impulsions extrêmes diminue. La durée des impulsions de contrôle varie de manière sinusoïdale. Ce type de modulateur de largeur d'impulsion est appelé asymétrique, car les durées de ses impulsions de commande sont inégales. Les composantes harmoniques de la tension de sortie d'un tel onduleur seront inférieures à celles d'un onduleur avec un modulateur symétrique en largeur.


  Fig.12b - Formes d'onde d'un modulateur sinusoïdal en largeur d'impulsion

1.9 Contrôle des composants harmoniques (contrôle de la tension de forme)

Les formes des tensions de sortie des inverseurs peuvent être rectangulaires, quasi rectangulaires, triangulaires ou sous la forme de séquences d'impulsions à six étapes. La tension de sortie contient l'harmonique principale et ses composants les plus élevés. Si l'onduleur est utilisé comme source d'alimentation pour un moteur électrique asynchrone, les harmoniques les plus élevées de la tension d'alimentation introduisent des pertes sous la forme d'une génération de chaleur supplémentaire. Par exemple, le cinquième harmonique de la tension alimentant le moteur produit un couple dans la direction opposée par rapport au couple principal. Par conséquent, il est préférable de minimiser le coefficient harmonique dans la tension de sortie. Les méthodes pour réduire les harmoniques sont les suivantes:

commutation des prises intermédiaires dans le transformateur;

connexion de charge via un transformateur;

utilisation de filtres;

utilisation de la modulation de largeur d'impulsion.

1.9.1 Commutation des prises intermédiaires dans un transformateur

Le circuit électrique de l'onduleur avec la commutation de prises intermédiaires dans le transformateur est illustré à la figure 13a. Le circuit de cet onduleur est similaire au circuit inverseur parallèle. Lorsque l'un des thyristors de gauche est à l'état passant, la tension de sortie de l'onduleur est positive, si l'un des thyristors à droite est à l'état passant, la tension de sortie est négative. Lorsque le thyristor 1 démarre, la tension d'alimentation est appliquée à la moitié de l'enroulement primaire du transformateur. Dans ce cas, la tension de sortie de l'onduleur est minimale car le rapport "volt / tour" est minimal.




Fig.13a - Circuit électrique d'un onduleur avec prises de commutation intermédiaires dans un transformateur

La prochaine fois que le thyristor 2 démarrera et que le thyristor 1 s’éteindra. Le rapport volt / tour augmente et la tension de sortie de l'onduleur augmente également. Après le démarrage du thyristor 3, le thyristor 2 s'éteint, la tension de sortie de l'onduleur devient maximale. Pour obtenir une tension de sortie à douze niveaux, les thyristors doivent être démarrés dans l'ordre 1-2-3-2-1-1A-2A-ZA-2A-1A. L'inconvénient de ce schéma est la complexité du démarrage et de la commutation des thyristors.

1.9.2 Connexion par transformateur

Le circuit de compensation des composants harmoniques utilisant deux transformateurs est illustré à la figure 13b. La tension de sortie dans ce circuit est la somme vectorielle des tensions de sortie des deux inverseurs. Cette méthode est utilisée pour compenser la composante harmonique spécifique dans la tension de sortie (élimination harmonique sélective). Les enroulements secondaires de ces deux transformateurs sont connectés en série de sorte que V1 + V2 = Vo. Le début des thyristors du deuxième inverseur est retardé de l'angle θ par rapport au début des thyristors du premier inverseur. La forme de la tension de sortie V0 peut être obtenue en additionnant les tensions V1 et V2. La forme de la tension de sortie correspond à des impulsions quasi rectangulaires de 120 degrés. La figure 13c montre les diagrammes vectoriels des harmoniques principale et troisième des tensions de sortie des inverseurs avec un angle de retard de 0 = 60 °.


Les différents types de filtres utilisés sont décrits à la figure 13d. Dans un filtre LC à liaison unique, la réactance de l'inductance L augmente avec l'augmentation de la fréquence, c'est-à-dire que les composantes haute fréquence en sortie sont atténuées de manière significative. Lorsque l'inductance L augmente, les pertes ohmiques dans le filtre augmentent. Le condensateur C a une réactance élevée aux basses fréquences, mais évite efficacement les composants haute fréquence. Le choix optimal des éléments filtrants vous permet d'augmenter le courant de fonctionnement de l'onduleur sans augmenter de manière significative les pertes dans le filtre LC

Fig.13g - Utiliser des filtres

Certaines des harmoniques traversent toujours un filtre LC unique vers la charge. Le filtrage des harmoniques peut être considérablement amélioré en utilisant des filtres LC à plusieurs niveaux. La taille de l'inductance du filtre peut être réduite en le connectant à l'enroulement secondaire d'un transformateur abaisseur.

Si le variateur fonctionne à une fréquence fixe, vous pouvez utiliser un filtre LC résonant en série. Les valeurs et C sont choisies pour que leur fréquence de résonance du filtre soit égale à la fréquence de sortie de l'onduleur. Le filtre et la résistance de charge fonctionnent comme un circuit résonant cohérent à faible Q. Le courant électrique dans un tel circuit est en phase avec la tension de sortie, de sorte que la tension d'impédance de la charge est sinusoïdale. L'utilisation de filtres réactifs est préférable pour les appareils à haute fréquence.

2 sources de courant de soudage à l'arc inverseur

2.1 le début du développement et l'introduction dans la production de sources d'alimentation à onduleur

Dans le nouveau siècle, les sources d'alimentation à onduleur sont devenues le leader incontesté de la fabrication d'équipements de soudage. Lorsqu’ils sont utilisés, la perte d’électricité est réduite jusqu’à 10 fois, la consommation de matériel de l’équipement - jusqu’à 10-12 fois, et la source d’OL augmente à 80-100%. Réduction de la taille et du poids des machines à souder. Le principal avantage de la technologie d’onduleur est sa mobilité, qui permet l’utilisation de telles unités lors de travaux d’installation en conditions fixes et sur le terrain.

En 1905, un professeur autrichien Rosenberg développa un générateur de soudage transversal spécial, dans lequel la tension de l'arc changeait avec la croissance du courant de soudage. Ce fut peut-être l'une des toutes premières étapes du développement des alimentations régulées.

En 1907, un générateur à tension variable est fabriqué à l’usine de Lincoln Electric. Après 20 ans, le scientifique russe V.P. Nikitin a obtenu le brevet du premier transformateur-régulateur combiné à corps unique au monde pour le soudage à l'arc.

Au début des années 50. des diodes au sélénium à semi-conducteurs sont apparues. Cela a permis aux développeurs de créer des redresseurs de soudage comprenant un transformateur et une unité à diodes de redressement.

Plus tard, dans les années 70. Avec l'avènement des thyristors de puissance en silicium, il est devenu possible de modifier en douceur le courant de soudage et les voltampères de sortie des machines de soudage, non pas au détriment d'un transformateur, mais sur la base du réglage en retour et en phase de l'angle de commutation du thyristor.

En 1977, la source d'énergie Hiiark-250 de la société finlandaise Kemppi est apparue sur le marché des équipements de soudage, assemblés sur la base de "thyristors à grande vitesse", qui permettaient la conversion du courant continu en alternance à une fréquence de 2-3 kHz. Ce fut le début du développement des sources d'alimentation à onduleur dans les équipements de soudage.

Dans les redresseurs classiques, le transformateur fonctionne à une fréquence de réseau de 50 Hz. Augmenter la fréquence jusqu'à 2 kHz et réduire de manière plus significative le poids et l'encombrement de l'onduleur de soudage. Si les redresseurs de soudage conventionnels ont un rapport courant de soudage / masse unitaire d'environ 1-1,5 A / kg, alors pour les inverseurs sur "thyristors rapides" cet indicateur est de 4-5 A / kg.

Le sens de l'inversion est une conversion progressive de l'énergie. La tension du réseau d’alimentation est redressée sur le pont de diodes, puis convertie en haute fréquence alternée dans l’unité d’inversement et abaissée dans le transformateur pour obtenir une soudure de travail. Et le redresseur de sortie convertit la tension alternative en courant continu. L'ensemble du processus est régulé par le retour d'information de l'unité de contrôle, qui fournit les caractéristiques nécessaires du courant de soudage.

Les onduleurs se distinguent également par une faible ondulation du courant redressé, un réglage à grande vitesse, la possibilité d’obtenir diverses caractéristiques I - V et un rendement élevé (jusqu’à 90%).

Les caractéristiques comparatives des machines de soudage à inverseur sont présentées dans le tableau n ° 1.

Un exemple classique d'inverseur à thyristors est la source d'alimentation universelle de soudage LUA-400 d'ESAB. Six CVC différents permettent son utilisation pour le soudage dans le dioxyde de carbone, le soudage à l'arc manuel, le soudage à l'arc sous argon et le traitement par arc pulsé à fil d'aluminium.

Avec l'avènement des transistors bipolaires modulaires à porte isolée (IGBT), les transformateurs de soudage ont commencé à fonctionner à une fréquence pouvant atteindre 20 kHz. Le rapport entre le courant de soudage et la masse unitaire de la source d'alimentation a doublé. Sur la base des transistors IGBT, ils ont commencé à produire de petites sources d'énergie domestiques pour le soudage manuel à l'arc, ainsi que le soudage sous blindage à l'arc puisé et au gaz mécanisé, découpage au plasma.

La prochaine étape du développement des inverseurs de soudage est liée à l’apparition des années 90. Transistors MOSFET série MOSFET. La fréquence due aux transistors à effet de champ de puissance a augmenté à plusieurs dizaines de kilohertz. Sur cette base, la société ESAB a commencé à produire des unités de soudage à l'arc manuel Invert-315 avec une fréquence de 24 kHz et des sources compactes Caddi 130, 140 et 200. Le développement ultérieur de la technologie à inverseur a suivi la voie de l'amélioration des transistors MOSFET. La source Caddi-250 avec la masse de 11 kg publiée par la même société fonctionne à une fréquence de 49 kHz.

En 2001, à Essen, Kemppi a présenté des onduleurs de soudage compacts et portables Minarc-110 et 140 pesant 4,2 kg et fonctionnant à 80 kHz. Avec une longueur de câble électrique pouvant atteindre 50 m, le Minarc portable est un appareil idéal pour travailler dans des endroits difficiles d'accès. Il est destiné à l'utilisation de différents types d'électrodes et dispose d'un boîtier spécial résistant à l'usure.

Les onduleurs modernes Invertec-140 et 160 de la société américaine Lincoln Electric sont des appareils dotés d'un système spécial de stabilisation de l'alimentation, qui garantissent un fonctionnement fiable des générateurs autonomes. Dans le soudage à l'arc sous argon, l'allumage de l'arc est réalisé par la méthode du contact point à point.

Malheureusement, il convient de reconnaître que les fabricants nationaux d'équipements de soudage sont loin du niveau de développement mondial des sources d'onduleurs en raison du ralentissement économique général observé ces 10 dernières années. Et pourtant, la tendance générale se poursuit. Les fabricants russes proposent également des sources d'onduleurs.

Parmi ceux-ci figurent les redresseurs de soudage de la série "Fast and Furious" de l’usine d’instruments à états de Ryazan. Ces unités sont conçues pour le soudage des aciers à faible teneur en carbone, faible alliage et résistant à la corrosion. Ils ont un réglage en douceur du courant de soudage, équipés d'un ventilateur et d'une protection contre la surchauffe. La plage de courant de soudage est comprise entre 40 et 315 A et un poids compris entre 6,7 et 12,5 kg.

Le dispositif inverseur de soudage "Torus-200" est destiné au soudage à l'arc en courant continu. Malgré sa petite taille (115x185x280 mm) et une masse d'environ 5 kg, il a une plage de courant de soudage de 40-200 A. Cette source relativement peu coûteuse peut être exploitée à partir d'un réseau domestique à la maison, dans les jardins potagers, dans les garages, etc.

Actuellement, la meilleure série au monde de machines à souder de type VME au monde est reconnue comme la plus petite série développée par le centre de recherche et de production Promet-2000 (fabriqué par Progress Engineering Plant OJSC, Astrakhan) et récompensée par la médaille d'or du Salon international de l'innovation et des investissements (Moscou). , 2002), ainsi que de nombreux diplômes d’expositions internationales et régionales.

Numéro de table 1

Appareil, fabricant, pays Dimensions hors tout, mm Poids, kg PV%
Master-1500, Kemppi, Finlande 15-150 390x155x285 10 20
Mmarc-140, Kemppi, Finlande 10-140 305x123x250 4,8 80
InvertecV 160-S, Lincoln Electric, Etats-Unis 5-160 320x200x430 10,5 -
Caddy Tig 150, ESAB, Suède 3-150 310x130x250 5,5 25
Tecnica 1600, Telwin, Italie 5-150 280x150x195 3,3 10
Mito 160 MMA, Mito, Italie 5-160 175x430x245 14 60
TINY 150, Kjellberg, Allemagne 5-150 320x110x260 5,4 35
SI601, Cemont, Italie 5-150 145x235x340 7,7 35
Topyc-200, OOO "TOP", Russie 40-200 115 x 185 x 280 5 40
Fast and the Furious-160, usine d'instrument d'état de Ryazan, Russie 40-315 410x180x390 10 60
VDU4-1371, Spetselektromash JSC, Russie 5-130 365x139x196 8 100
BME-160, SPON "PromEl-2000", Russie EL-2000, Russie 15-160 175x300x86 3,6 80
Note La tension d'alimentation est de 220 V.

Numéro de table 2

Appareil Tension d'alimentation, V Plage de réglage du courant de soudage, A Tension à vide, V Dimensions hors tout, mm Poids, kg
VME-120 220 10-120 60-80 140x250x65 2,2
VME-140 220 10-140 60-80 140x250x65 2,3
VME-160 220 10-160 60-80 175x300x86 3,6
VM-300 380 50-300 50-70 406x310x90 8,0
VM-420 380 50-420 60-80 540x314x90 12,0
Remarque Pour tous les appareils PV = 80%

Numéro de table 3

OOO SPC "PromEl-2000" est présent sur le marché russe depuis trois ans. Au cours de cette période, des machines de soudage à onduleur de petite taille ont été développées et sont entrées dans la fabrication en série. Les caractéristiques techniques de ce dernier sont indiquées dans le tableau n ° 2.

Des sources d'alimentation de type onduleur galvanique de petite taille (tableau n ° 3) ont également été développées et introduites dans la production.

Les machines de soudage de petite taille de la série BME reposant sur des inverseurs à transistors haute fréquence sont conçues pour le soudage à l'arc manuel de haute qualité avec des électrodes enrobées d'un diamètre de 1,6 à 6 mm avec un courant de polarité directe et inverse. Les dispositifs permettent un allumage facile, une combustion constante et l’élasticité de l’arc, une projection de métal minimale, une fiabilité et une qualité de soudure supérieures, le soudage de la plupart des aciers au carbone, alliés et résistant à la corrosion. Leur utilisation garantit la sécurité du travail conformément aux normes internationales IEC 974.

Correspondant aux paramètres de base du soudage sur des produits étrangers similaires de grands fabricants tels que Telwin, Fronius, EWM, les appareils de la série BME ont un poids et des dimensions hors tout réduits, un temps de commutation élevé et un coût nettement inférieur.

Les sources d'énergie pour le soudage continueront à être améliorées à l'avenir, ce qui élargira leurs fonctionnalités.

2.2 Caractéristiques des onduleurs de soudage provenant de sources d'énergie autonomes

Récemment, l'utilisation d'installations autonomes équipées de postes de soudage (ateliers de réparation mobiles, véhicules d'urgence, etc.) a augmenté: elles disposent d'une prise de force avec groupe électrogène ou groupe électrogène diesel et de divers consommateurs, y compris des postes de soudage, installés sur le châssis. On préfère souvent les machines de soudage à inverseur en raison de leur rendement relativement élevé (10-15 kW avec un courant de soudage jusqu’à 250 A) et de leurs dimensions et poids réduits. Malheureusement, les fabricants de telles machines sont souvent limités au choix du générateur et des sources de soudage en se basant uniquement sur les caractéristiques de puissance, ce qui conduit à la défaillance des machines de soudage et souvent des générateurs eux-mêmes.

Lors de l'utilisation d'onduleurs de soudage à partir de sources d'énergie autonomes, il est nécessaire de prendre en compte les particularités des deux. Ainsi, avec une charge inductive (transformateur de soudage), la caractéristique externe du générateur synchrone a un caractère fortement décroissant et la chute de tension augmente avec la diminution de cos (Fig. 14, courbes 1, 2). Avec une charge capacitive active (onduleur de soudage), cosφ est en avance, et avec une consommation de courant croissante, la tension augmente avec le plus fort et le plus faible cosφ (voir Fig. 14, courbes 4, 5). Lorsque U = 0 (court-circuit), toutes les caractéristiques se croisent en un point correspondant à la valeur du courant de court-circuit triphasé.

Étant donné que le courant consommé est essentiellement inductif, les fabricants des générateurs introduisent un retour de courant positif supplémentaire pour compenser la chute de tension dans la charge et, en augmentant le courant dans la charge, le générateur augmente la tension.

Les sources d’onduleur ont un caractère capacitif de la charge, de sorte que, à mesure que le courant augmente, la tension augmente et que la présence d’un retour de courant positif entraîne une augmentation encore plus élevée de la tension. Le résultat peut être une défaillance de l'onduleur ou du générateur lui-même due à une surtension.

Le schéma de principe d'une source de soudage à onduleur typique est illustré à la figure 15. La tension triphasée est redressée par le redresseur B et lissée par le filtre capacitif Cf. L'inverseur Et convertit la tension continue en une variable de fréquence accrue, qui est abaissée par le transformateur et redressée par le redresseur B, puis passe à travers le filtre inductif Sf dans la charge RH.

Sur la fig. La figure 16 montre les formes d'onde de la tension de ligne à l'entrée d'une source d'inverseur classique (courant de soudage 150 A) lorsqu'elles sont alimentées par un générateur synchrone AD-30 d'une puissance de 30 kW. La capacité du condensateur de filtrage SF est égale à 40 microfarads. On voit que la courbe de tension linéaire présente des distorsions significatives et que l'amplitude est supérieure à 700 V. Réduire la capacité du filtre quatre fois réduit l'amplitude de la tension linéaire à 610 V, mais la composante haute fréquence apparaît dans la courbe de consommation de courant, égale à la fréquence d'inversion, ce qui est indésirable.


Fig.14 - Caractéristiques externes du générateur synchrone


Fig.15 - Schéma fonctionnel de la source de soudage de l'onduleur


Fig.16 - Générateur de tension linéaire AD-30: 1 - au ralenti, 2 - lorsqu'il est alimenté par un onduleur classique

Avec l'augmentation de la consommation de courant, la valeur effective de la tension du générateur augmente, et l'incrément de tension dépend du rapport entre la consommation d'énergie et la puissance nominale du générateur. Ainsi, pour alimenter quatre inverseurs de soudage classiques avec une consommation totale de 34 kW du générateur BG-100, il était de 10 V, et pour alimenter le même nombre d’inverseurs du générateur BG-60 - 40 V. Simultanément, la valeur de l’amplitude de la tension de ligne a augmenté de 540 à 696 V. L'utilisation du générateur BG-30 assure le fonctionnement normal d'une seule source d'inverseur conventionnelle sans mesures supplémentaires.

C'est pour cette raison que de nombreux fabricants de sources d'onduleurs indiquent que la consommation totale d'énergie ne devrait pas dépasser 50% de la puissance nominale d'un groupe électrogène autonome. Cela nécessite soit de commander des générateurs avec des correcteurs de tension adaptés pour un fonctionnement avec une charge capacitive active, soit d'utiliser des générateurs disponibles dans le commerce avec une double réserve de puissance, ou d'adapter des inverseurs pour assurer un fonctionnement normal. Dans le premier cas, un temps considérable est nécessaire, dans le second cas, des coûts injustifiés surviennent. Vous trouverez ci-dessous des solutions à ce problème.

Une diminution de la tension à vide du générateur de 380 à 350-360 V et une augmentation de la fréquence à 52 Hz permettent d'assurer le fonctionnement normal des sources. Par exemple, lorsque vous alimentez quatre sources avec une consommation de 12-15 kW du générateur BG-60, la tension de secteur monte à 380 V. Cette solution est acceptable pour les générateurs d’une capacité de 60 kW, mais ne convient pas toujours pour les générateurs de faible puissance.

L'inclusion d'une charge supplémentaire sous la forme d'armoires de séchage d'une capacité de 4 kW réduit l'incrément de tension de 4 V lorsqu'il est alimenté par le générateur BG-100 et lorsqu'il est alimenté par le générateur BG-60 - de 74 V. Il est préférable de disposer d'un four électrique pour chaque poste de soudage. organiser de manière à ce que l’électricité soit consommée en continu par le générateur; lorsqu’on éteint une fournaise électrique à l’aide d’un thermostat, on en allume une autre. Cette méthode est quelque peu limitée dans son utilisation.

L'inclusion successive dans chaque réseau d'un fil d'inductance et une augmentation de la capacité de Sf permettent l'exploitation de deux sources avec une consommation de 12-15 kW à partir d'un générateur de 30 kW. Cette solution nécessite des filtres supplémentaires et des interférences avec le circuit électrique de la source de soudage.

Pour éliminer les distorsions de tension du générateur et réduire les composants harmoniques haute fréquence, il est nécessaire d’introduire un filtre radio et des condensateurs de lissage conformément aux recommandations du fabricant du générateur et aux travaux.


Dans certains cas, il est nécessaire de moderniser le régulateur de tension du générateur (correcteur de tension), car lors du soudage à l'arc, des fluctuations de tension basse fréquence peuvent se produire, au cours desquelles les valeurs instantanées de la tension du générateur dépasseront les valeurs admissibles pour ce type de source à inverseur. Par exemple, au lieu d’un retour de courant positif, entrez une valeur négative et modifiez les paramètres des liens du régulateur. Cela nécessite une intervention dans le circuit électrique du générateur et ne conduit pas toujours au résultat souhaité.

Fig.17 - Tension linéaire du générateur BG-30: 1 - au ralenti, 2 - alimenté par DS 250.33

L'utilisation d'un filtre LC au lieu d'un filtre capacitif dans l'onduleur a une incidence favorable sur le fonctionnement du générateur, élimine les surtensions et exploite au maximum la puissance.

La source d’onduleur DS 250 33 pour le soudage avec des électrodes enrobées est conçue pour fonctionner dans des conditions de route difficiles, équipée de filtres LC intégrés et conçue pour fonctionner à partir de générateurs autonomes. La figure 17 montre les oscillogrammes de la tension de ligne du générateur BG-30 lorsqu'il est alimenté par deux sources DS 250. 33 On peut constater qu'il n'y a pas de surtension.

2.3 Onduleur DS 250.33 pour le soudage avec des électrodes enrobées

En SPE, "TECHNOTRON" a développé un nouveau dispositif DS 250.33 pour le soudage avec des électrodes enrobées.

15 années d’expérience dans la production et l’exploitation de machines de soudage à onduleur, le développement de nouvelles technologies de production et de nouveaux composants, en tenant compte des tendances mondiales actuelles en matière de développement des équipements de soudage, ainsi que l’expérience de grandes entreprises, ont été à la base de la création d’un inverter de nouvelle génération.

Les principales exigences pour le développement de l'appareil étaient la fiabilité de la source, un PV élevé, la facilité de fonctionnement, une large plage de températures de fonctionnement, la capacité à fonctionner à partir de sources d'alimentation autonomes, une bonne maintenabilité.

Le boîtier de l'appareil est composé de panneaux en fonte d'aluminium, assurant la rigidité du cadre. La peinture en poudre des panneaux et des murs protège la surface de la corrosion et des dommages mineurs. Les haut-parleurs des panneaux de 15 mm protègent les commandes des dommages accidentels.

Lors du développement des organes de commande et des modes d’établissement, les développeurs ont rencontré une contradiction: une partie des utilisateurs d’équipement de soudage souhaiterait disposer de fonctions maximales dans l’appareil, notamment un mode de fonctionnement pulsé, pratique pour le soudage de pièces minces ou en position verticale; une autre partie non moins importante est simplement le minimum nécessaire de boutons et d’ajustements. Le problème a été résolu comme suit. Dans la version de base (fig.18, a), il existe un réglage du courant de soudage et du "forçage" de l'arc. De plus, vous pouvez désactiver le "démarrage à chaud" et sélectionner la pente de l'IVC.

Si nécessaire, un bloc en mode pulsé est inséré dans la source (au lieu d'un connecteur), dans lequel des réglages de courant de pause, de temps d'impulsion et de courant de pause sont fournis. Temps de retrait - installation du bloc 1 min (fig.18, b).

Le nouvel appareil DS 250.33 présente les avantages suivants: en régulation fluide du courant de soudage dans la plage de 25 à 250 A, la précision du réglage du courant est jusqu’à 1 A, contrôlée par un indicateur numérique.

Tableau numéro 4. Caractéristiques techniques de l'appareil DS 250.33




  Fig.18 - Version de base de l'appareil (a) et nouvelle version du DS 250.33 avec une unité d'impulsion (b)

Contrôle à distance du courant de soudage,

Indication numérique des paramètres de soudage du courant de soudage (A) et du degré de "forçage à l'arc" (en unités relatives);

Basse tension à vide 12V,

Le système de "démarrage à chaud", offrant une excitation facile de l’arc de soudage;

Dispositif antiadhésif qui protège contre le collage des électrodes;

La possibilité de régler le "forçage" de l’arc de soudage, qui détermine le comportement du courant de soudage au moment de la réduction et de la fermeture de la fente de l’arc (Fig. 19), réduit le "forçage", réduit les projections de métal et augmente la probabilité de "grippage" des électrodes, augmente la pénétration et la pression de l’arc;

La possibilité de sélectionner la pente de la VCI (0,4 ou 1,25 V / A) vous permet de contrôler le transfert de métal en fonction des conditions de soudage spécifiques et du type d'électrode, ce qui est particulièrement important lors du soudage avec des électrodes de cellulose.

Arrêt automatique en cas de surchauffe, de sous-tension et d'absence de l'une des phases de la tension d'alimentation;

Le courant spécifié est maintenu indépendamment des fluctuations de tension;

La tension de sortie élevée permet de souder avec une longueur totale de câble maximale de 100 m;

La livraison avec une unité en mode pulsé (version 01) est possible, dans ce cas, l'indicateur numérique affiche la valeur du courant de pause (A), le temps écoulé du courant d'impulsion et le (s) courant (s) de pause. Le mode de fonctionnement par impulsions facilite le processus dans différentes positions spatiales, le soudage de pièces de faible épaisseur et réduit les exigences en matière de qualification du soudeur, par exemple lors du soudage de joints verticaux et de plafond. Le contrôle de la puissance thermique de l’arc permet d’ajuster la profondeur de pénétration et le taux de solidification du métal fondu lors du soudage de tubes et de structures métalliques dans n’importe quelle position spatiale sur une large plage. Au cours de l'impulsion de courant, la puissance de l'arc augmente et la quantité d'électrode fondue et de métaux de base augmente en conséquence. La réduction de la puissance de l'arc pendant une pause contribue à la cristallisation accélérée du métal en fusion du bain de soudure avec une diminution simultanée de la quantité de métaux principal et d'électrode. En utilisant le mode pulsé, il est possible de fournir la capacité de fusion appropriée de l’arc sans risque de brûlure et d’obtenir une plus grande quantité de métal de soudure par unité de temps. Cela simplifie la technologie de soudage en une passe et la mise en œuvre de passes de fond dans la soudure multicouche de tubes et de structures métalliques sans gaines, même avec des tolérances de montage élevées, augmente l'efficacité du processus de soudage et améliore la formation des joints. Forme lisse et petite échelle

les coutures correspondent au mode d'ondulation de l'arc sélectionné.

La source d'alimentation est alimentée par un réseau triphasé fixe de 380 V (50 Hz). Des fluctuations de tension de -15 / + 10% (de 320 à 420 V) et des fluctuations de fréquence de -5 / + 15 Hz (de 45 à 65 Hz) sont possibles. L'efficacité de la source est d'environ 85%.

Alimentation fournie par le générateur (dans la composition de machines mobiles). Dans ce cas, l'appareil ne consomme pas plus de 12 kV A à l'intensité maximale (250 A). Et si l’alimentation d’un réseau fixe signifie simplement des économies d’énergie, l’alimentation d’un générateur diesel entraîne un gain significatif du nombre de postes.

Il est possible d'utiliser deux appareils alimentés par un générateur de 30 kW et de quatre à cinq appareils, à partir d'un générateur de 60 kW.

L’alimentation d’une source d’onduleur conventionnelle à partir du générateur présente certaines particularités.


Fig.19 - Source-voltampère avec "forçage" faible (1) et puissant (2) de l'arc de soudage

La plupart des générateurs sont conçus pour une charge inductive active, pour laquelle la tension d'alimentation diminue avec une consommation croissante. Par conséquent, les fabricants installent le correcteur de tension du générateur, ce qui crée un retour de courant positif, compensant la chute de tension à travers la charge. Une source d’inverseur classique a un caractère de consommation capacitif, de sorte que lorsque la charge augmente, la tension sur le générateur augmente et la présence d’un correcteur de tension entraîne une augmentation encore plus importante. Le résultat peut être une défaillance de l'onduleur et du générateur lui-même due à une surtension. Pour éviter cela, il est nécessaire de réduire la tension à vide du générateur, de ne pas l'utiliser à pleine capacité ou d'installer des filtres supplémentaires.

Le dispositif DS 250 33 est complètement dépourvu de ces inconvénients. Un filtre LC intégré alimente la source en électricité. L'appareil est adapté pour fonctionner avec tout générateur fournissant la tension, la fréquence et la puissance nécessaires.

Les sources sont utilisées dans le cadre d'ateliers de réparation mobiles basés sur les véhicules KAMAZ URAL, les tracteurs DT-75 TT-4M et TDT-55A. Dans le même temps, le DS 250 est équipé d’un ensemble d’amortisseurs, de câbles d’alimentation et d’une télécommande pour 25 mètres. L'allongement des câbles jusqu'à 50 m (longueur totale 100 m) est possible.

Structurellement, l'équipement interne des éléments sources est réalisé sur le principe du "tuyau" à travers lequel l'air est entraîné par un ventilateur. Les parois inférieures et latérales sont les "tuyaux", respectivement; les parois inférieures et latérales de la source, la paroi supérieure est un "peigne" du radiateur. Sur le radiateur dans la partie supérieure de la source, il y a des éléments de puissance et un système de contrôle dans la partie inférieure à l'intérieur du "tuyau" d'un transformateur de puissance, une inductance de sortie et d'autres éléments. Ainsi, la source est divisée en deux parties. Une telle disposition offre des avantages évidents: d’une part, l’intensité du refroidissement des radiateurs augmente considérablement, et d'autre part, les poussières qui, compte tenu des emplacements possibles d'utilisation de la source, peuvent présenter un composant métallique qui ne tombe pas dans la partie supérieure de la source, là où se trouve le système de contrôle le plus sensible.

L'appareil dispose d'un contrôle par microprocesseur. Les cartes électroniques sont assemblées à l'aide de la technologie de montage en surface, possèdent un masque de protection et sont recouvertes d'une double couche de laque. Tous les éléments sont conçus pour une plage de température de -40 à 40 ° C.

Les cartes électroniques ne nécessitent aucune configuration supplémentaire et disposent de connexions à libération rapide. Elles peuvent être remplacées dans les 30 minutes.

Les appareils sont testés périodiquement dans la chambre de chaleur et de froid à une température de -40 à 40 ° C sur une table vibrante, un support d'interférence radio et lors de l'alimentation d'un groupe électrogène diesel de 30 kW. Avant d’être envoyés au consommateur, tous les appareils sont testés sur le site.

Le variateur DS 250 33 pour le soudage avec des électrodes enrobées est conçu pour fonctionner en atelier et dans des conditions de routage alimentées à la fois par le réseau fixe et le générateur. Il combine les avancées technologiques et les technologies de soudage modernes avec la simplicité et la facilité d'utilisation.

2.4 Source universelle inverseur de soudage à usage général Invertec V300-1

Dans l’industrie domestique de soudage, il existe depuis longtemps un besoin d’une source d’onduleur fiable pour un courant de 300 A. En même temps, du point de vue des propriétés du consommateur (masse, pulsations minimales, pas de son désagréable), il devrait être haute fréquence, c’est-à-dire inverseur à transistor. Les principaux inconvénients des machines actuellement fabriquées de cette classe sont une faible PV et une plage de température de fonctionnement insuffisante. Ceci, combiné au prix élevé, limite considérablement l’utilisation des sources d’onduleur.

Aujourd'hui, une machine sans ces inconvénients est apparue sur le marché russe, en tenant compte de toutes les subtilités du fonctionnement des équipements de soudage dans les entreprises russes.

L'alimentation Invertec V300-1 constitue la base d'une série d'inverseurs de The Lincoln Electric Company et est conçue pour le soudage manuel à l'arc avec une électrode en forme de tige, une électrode non consommable en arc d'argon, un fil plein ou un fil fourré mécanisé. Les principales caractéristiques techniques de la machine sont indiquées dans le tableau №5.

Numéro de table 5

Réseau électrique Paramètres de sortie nominaux Courant de sortie, A à tension, V Courant de soudage, A Dimensions hors tout, mm Poids, kg
Courant, A Tension, v PV% 200 220 380 415 440
Trois phases 300 32 60 43 39 25 25 22 5-300 475x274x564 29
50/60 Hz 250 30 100 34 41 20 20 8
Monophasé 300 32 60 53 47 32 32 29
50/60 Hz 250 30 100 42 39 25 25 22

La conception est basée sur un inverseur à transistor avec une fréquence de conversion de 20 kHz. La haute fréquence élimine ce type de caractéristique sonore désagréable des sources, en particulier à des courants élevés, et fournit également une caractéristique de sortie exceptionnellement lisse et de grandes possibilités de contrôle des paramètres de soudage principaux en fonction du courant (caractéristique de chute) ou de la tension (dure).

L'installation des modes et des paramètres de soudage est effectuée à l'aide des commandes situées sur le panneau avant de la source (Figure 20).

Le type de processus utilisé est défini à l'aide d'un commutateur à cinq directions:

1. GTAW - soudage à l'arc sous argon avec électrode non consommable. Vous permet d'initier facilement un arc en touchant le produit avec une électrode ou en utilisant un appareil haute fréquence.

2 SS SOFT - Caractéristique à très forte inclinaison, arc "doux". Recommandé pour le soudage à l'arc manuel avec des électrodes enrobées basiques de type EXX18-EXX28 selon AWS;

3. SS CRISP - Caractéristique à léger pendage, arc "dur". Utilisé pour le soudage à l'arc manuel avec des électrodes revêtues de cellulose de type EXX10-EXX14 selon AWS. Ce mode peut également être utilisé pour chauffer le produit avec du courant électrique et pour effectuer un test de performance du dispositif en appliquant des charges actives.

5. CV GMAW - caractéristique robuste, utilisé pour le soudage mécanisé avec un fil plein dans le gaz de protection. Le soudage peut être effectué dans les modes de transfert de métal en série dans le processus de courts-circuits, ainsi que de transfert par goutte à goutte ou par jet. En cas de tensions de soudage inférieures à 16 V, il est recommandé de souder avec un fil plein dans un gaz de protection en mode CVA FC.

La régulation de la puissance de sortie sur toute la plage est assurée par un régulateur lisse.Les valeurs de tension ou de courant spécifiées (en fonction du mode sélectionné) sont affichées sur l’affichage à cristaux liquides. Pendant le soudage, l’affichage indique les valeurs réelles du courant ou de la tension mesurées aux bornes de sortie de la source. Pour sélectionner le paramètre affiché, il suffit d'installer un commutateur spécial situé à côté de l'indicateur afin de définir la polarité correcte de la tension mesurée à l'aide d'un commutateur à deux positions situé sur la paroi arrière du corps de la machine.

La source est équipée d’un régulateur spécial (Fig.21) utilisé dans tous les processus de soudage spécifiés, à l’exception du soudage à l’arc sous argon avec une électrode en tungstène (GTAW). Avec une caractéristique courant-tension fortement abaissée, le régulateur modifie le courant de court-circuit en contrôlant le degré d'activité de l'arc de soudage au moment du raccourcissement de l'intervalle d'arc. L'arc devient "mou" lorsque le régulateur est réglé sur les valeurs minimales d'une échelle relative. Aux valeurs maximales, la pression de pénétration de l'arc augmente, il devient plus mobile. Cela augmente les éclaboussures.


Avec une caractéristique courant-tension rigide, le régulateur modifie la quantité d'inductance introduite dans le circuit de soudage. Dans ce cas, la dynamique de croissance change ou le courant de soudage diminue lorsque la tension change sous l'influence de ce que l'on appelle «l'effet de pincement». Ce dernier point est particulièrement visible lors du soudage en mode de transfert de métal avec une série de courts-circuits.

Fig.20 - Panneau de commande de source Invertec V300-1

Lors du soudage avec un fil fourré, il est recommandé de régler le régulateur sur la position correspondant au maximum. Pour le soudage avec des fils pleins dans du CO2 ou des mélanges gazeux avec une teneur élevée en CO2 sur l'échelle, l'une des valeurs de la moitié supérieure de la plage est définie. Lorsque vous utilisez un mélange de gaz inerte comme moyen de protection, la première moitié de la balance est recommandée.

La source peut contrôler à distance en fournissant une tension aux bornes de sortie et en ajustant la puissance de sortie à l'aide de deux commutateurs bidirectionnels pour régler le mode de contrôle à distance. L'un d'eux contrôle la tension d'alimentation aux bornes de sortie de la source. Dans ce cas, deux positions sont possibles: il y a toujours du potentiel aux bornes (soudage à l'arc manuel avec électrodes en forme de baguette, soudage à l'arc sous argon avec électrode en tungstène, gougeage à l'air) et le potentiel n'est appliqué aux bornes que lorsque le bouton de la torche est enfoncé (soudage mécanisé).

Un autre commutateur à bascule sélectionne le mode de réglage de la puissance de sortie, qui peut être contrôlé à l’aide d’un régulateur installé directement sur la source ou d’une télécommande spéciale. Les câbles de télécommande standard ont une longueur de 7,6 ou 30,2 m, permettant à deux sources de fonctionner en parallèle. puissance de sortie.

Une telle variété de modes et de fonctions implique l’utilisation d’une alimentation Invertec V300-1 avec un grand nombre d’équipements supplémentaires. Voici des exemples d'utilisation la plus courante de la source.

Soudure à l'arc sous argon avec électrode non consommable. Une unité de démarrage DC TIG spéciale a été conçue pour être utilisée avec la source, qui est fixée sous la source et augmente sa hauteur de 20 cm, tout en préservant légèreté et facilité de transport. L'unité fournit les fonctions suivantes: démarrage haute fréquence de l'arc sans toucher la partie à l'électrode; contrôle de l'alimentation en gaz inerte, pré-débit fixe et temporisation des gaz d'échappement programmables; ajustement de la décroissance actuelle lors du soudage de cratère; choix du cycle de soudage en deux ou quatre étapes.

Soudage mécanisé en atelier. L’alimentation Invertec V300-1 permet l’utilisation de presque tous les dispositifs d’alimentation fabriqués par The Lincoln Electric Companv. Il est également possible de connecter des alimentations fonctionnant en courant alternatif à 42 ou 115 V. La plage de courant de 5-350 A permet l’utilisation d’un fil d’un diamètre de 0,6 à 1,6 mm e - permet de régler avec précision le système de soudage pour une application particulière.


Fig.21 - a) caractéristiques de sortie en dur à différentes positions du contrôle d'inductance; b) caractéristiques de sortie en baisse à différentes positions du contrôleur Arc Force.

Soudage mécanisé en conditions de montage. À cette fin, il est recommandé d’appliquer un mécanisme d’alimentation LN-25, qui ne nécessite ni câble de commande ni alimentation, et qui fonctionne lorsqu’il est activé dans le circuit de soudage. Le kit Invertec V300-1 / LN-25 s’est avéré être utilisé sur des chantiers à ciel ouvert, lors de réparations en plein air, c’est-à-dire partout où une mobilité et une transportabilité maximales sont requises.

Soudage mécanisé de métaux non ferreux et d'aciers complexes. Le bloc spécial MIG Pulser permet d'utiliser l'alimentation Invertec V300-1 pour le soudage par impulsions. L'unité est incluse dans le circuit du câble de commande entre la source et le départ. La plage de contrôle de fréquence de 20-300 Hz. L'installation séparée du courant de base et du courant de pointe est autorisée. L'utilisation du bloc vous permet d'effectuer un soudage par impulsion d'aluminium de haute qualité et d'acier résistant à la corrosion. Pour le soudage de l'aluminium, en particulier dans les conditions d'installation, il est recommandé d'utiliser un système complet COBRAMATIC semi-automatique équipé d'un système de torche Push-Pull avec la source d'alimentation Invertec V300-1. Ce système permet l’utilisation de brûleurs avec des tuyaux jusqu’à 15 m de longueur pour l’alimentation en fil d’aluminium de 0,8 à 1,6 mm de diamètre. Dans le même temps, il est possible de souder des structures en aluminium de presque toutes les formes et de toutes les tailles.

Pipelines de soudage sur le terrain.

Lorsque vous utilisez un LN-23P semi-automatique spécialisé, vous pouvez utiliser la source Invertec V300-1 pour des tubes de soudure de haute qualité et haute performance utilisant une méthode combinée pièce électrode + fil à poudre auto-blindé. Le schéma d’utilisation du kit: la soudure de racine est réalisée avec une électrode adhésive avec le revêtement principal (Lincoln 16P) ou en cellulose (Eleetweld 5P +). Les passages de remplissage et de parement à chaud utilisent un fil de poudre auto-creusé (Innershiek NR-207 ou NR-208H). Étant donné que les caractéristiques de soudage en sortie de la source ne dépendent pas des fluctuations de la fréquence de la tension d'entrée et que, compte tenu également de la faible consommation d'énergie, vous pouvez utiliser plusieurs appareils simultanément tout en les alimentant à partir de générateurs diesel à courant alternatif de 220 ou 380 V. L'utilisation de cet équipement contribue également sa faible masse et ses dimensions globales, sa capacité à travailler à une température de -40 à 40 ° C et son degré élevé de protection contre les influences de l'environnement.

2,5 postes de soudage inverseurs MOS 138E,

MOS G68E, MOS 170E

Le courant de soudage est constant. Soudage de divers matériaux en polarité directe et inverse;

TIG - pour souder l'acier, l'acier inoxydable, le cuivre, le nickel d'une épaisseur de 0,5 mm;

La fonction Hot Start - pour simplifier l'excitation principale d'un arc de soudage;

La fonction «anti-collante» aide à éviter une surchauffe de l'électrode, protégeant ainsi ses propriétés métallurgiques;

La fonction ARC FORCE - stabilisation d’un arc de soudage;

Protection contre la surchauffe;

L'équipement de soudage à l'arc TIG (tungstène, gaz inerte) fabriqué avec la technologie INVERTER permet de connecter des pièces métalliques par fusion. Cela a permis d'établir des connexions permanentes sous l'action de la chaleur dégagée lors d'une décharge d'arc électrique entre l'extrémité de l'électrode et le matériau de soudage principal.

Ainsi, les pièces métalliques sont reliées par fusion. La nouvelle technologie électronique permet de fabriquer des équipements dotés de propriétés spéciales: poids réduit et faible consommation de courant. Les caractéristiques techniques des appareils sont indiquées dans le tableau numéro 6.

Numéro de table 6

Nom de l'équipement Dimension MOS 138E MOS 168E MOS 170E
Tension réseau B (50-60 Hz) 1 phase 230 1 phase 230 1phase230
Courant réseau maximum Un 16 16 16
Consommation d'énergie kVA 2,5 3,0 3,5
Facteur de puissance cos<φ 0,8 0,8 -
L'efficacité η 0,85 0,85 -
Tension à vide Dans 90 90 70
Limites de la régulation Un 5-130 5-150 5-160
Diamètre du matériau utilisé mm 1,6-3,2 1,6-4,0 1,6-4,0
Cycle de service Un
Dimensions mm 275x130x170 320x130x170 320x130x170
Le poids kg 3,8 4,0 4,0
Supplémentaire DS10 / TG17 DS10 / TG17 Tg17
en option: sacoche

2.6 Poste à souder à inverseur POWER MAN

Les machines à souder à inverseur sont les sources de courant de soudage les plus modernes et les plus complexes sur le plan technique. Contrairement aux transformateurs de soudage et aux redresseurs, les onduleurs ne disposent pas de transformateur de puissance. Ils fonctionnent comme suit. La tension du réseau à fréquence industrielle monophasée est convertie par le redresseur d'entrée en une tension constante. Cette tension, à son tour, est convertie par un onduleur (un dispositif électronique très complexe) en une haute fréquence alternée, qui est ensuite transmise à un transformateur abaisseur haute fréquence. L'enroulement secondaire du transformateur est chargé sur un redresseur à diode, à la sortie duquel l'électrode et le produit sont reliés par une self de lissage.

L'appareil est fabriqué dans un boîtier en métal, pratique pour le transporter. Sur le panneau avant de l'appareil, vous trouverez des commandes et un écran, ainsi que des connecteurs d'alimentation permettant de connecter des câbles en état de fonctionnement. Sur le panneau arrière se trouve un ventilateur pour le refroidissement forcé des circuits électroniques et des unités d'alimentation de l'appareil et du disjoncteur. Les caractéristiques techniques sont données dans le tableau №7.

Numéro de table 7

Dans certains appareils des modèles 230A, 250A, 300A, la valeur de Imax peut être inférieure de 5% à la valeur indiquée dans le tableau.

Achèvement:

Le forfait comprend:

onduleur,

instruction,

kit de connecteur de câble,

bandoulière (sauf modèles 250A, 300A)

POWER MAN est une machine de soudage à onduleur compacte, légère et économique pour le soudage manuel à l'arc avec électrodes enrobées (MMA). Elle peut être utilisée pour le soudage avec une électrode non consommable dans un environnement de gaz protecteur avec initiation du contact de l'arc (TIG). Les appareils de la série POWER MAN sont destinés à un usage industriel et domestique. La petite taille et le faible poids de l'appareil permettent à la soudeuse de se déplacer librement dans toute la zone de travail, ce qui rend le travail facile et pratique. Les appareils peuvent fonctionner à une température ambiante comprise entre moins 20 ° C et plus 40 ° C et une humidité relative pouvant atteindre 80% à 25 ° C et des températures inférieures sans condensation. La condensation peut se produire dans les cas suivants:

si l’unité est amenée dans une pièce chaude par temps froid (ne pas utiliser

appareils dans les 2 heures);

si la température ambiante a considérablement diminué;

si l'appareil a été déplacé d'une pièce plus froide à une plus chaude et plus humide.


  Le schéma de câblage est présenté à la figure 22.

Fig.22 - schéma de connexion.

Liste bibliographique

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2. Gottlieb I.M. Sources d'énergie. Onduleurs, convertisseurs, stabilisateurs linéaires et d'impulsion / I.M. Gottlieb; trans. de l'anglais: A.L. Larina, S.A. Luzhansky, - Moscou.: Postmarket, 2000, - 552 pages: il. - (électronique moderne B-ka);

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8. Les détails du passeport de certaines machines de soudage à inverseur disponibles dans le magasin InterSvarka.

Le principe de fonctionnement du redresseur avec un inverseur

Un circuit redresseur avec un inverseur à transistor push-pull (Fig. 1) est plus pratique pour expliquer le processus d'inversion. Le bloc de redressement d'entrée VI convertit la tension alternative du réseau en une tension constante, qui est lissée à l'aide d'un filtre passe-bas L1, C1. Ensuite, la tension redressée u v est convertie en une phase monophasée alternant u haute fréquence à l’aide d’un inverseur sur deux transistors VТ1 et VТ2. Ensuite, la tension est réduite par le transformateur T à u2, redressée par le bloc de vannes V2, passe à travers le filtre passe-haut L2, C2 et est transmise à l'arc sous la forme d'une tension lissée et in.

Considérez le processus d'inversion plus en détail. Lorsqu'un signal est appliqué à la base du transistor VT1, son circuit collecteur est déverrouillé et l'enroulement primaire du transformateur T dans l'intervalle de temps t 1 fait circuler un courant dans la direction indiquée par une ligne fine. Lorsque vous retirez le signal de la base, ce courant s’arrête. Avec un certain retard, le transistor VT2 est déverrouillé, tandis que dans l'intervalle de temps t2, le courant traversant le transformateur va dans l'autre sens, indiqué par la ligne pointillée. Ainsi, le courant alternatif traverse l'enroulement primaire du transformateur. La durée de celui-ci


Fig.1- Redresseur avec inverseur à transistor

la période T et la fréquence du courant alternatif f = 1 / T dépendent de la fréquence du début du transistor, déterminée par le système de commande. Habituellement, la fréquence est réglée sur 1-100 kHz. Puisque cette fréquence ne dépend pas de la fréquence du réseau, un tel onduleur est appelé autonome. Parfois, l’onduleur est associé structurellement à un transformateur T, à une unité de redressement V2 et à un filtre L2-C2. Un tel dispositif est appelé convertisseur: à sa sortie, comme à l’entrée, une tension constante, mais de plus faible amplitude.

Si un condensateur de stockage puissant C1 est installé à l'entrée de l'onduleur, la tension de l'onduleur et 1 a une forme rectangulaire, comme illustré à la Fig. 1, b. Cette conception est appelée inverseur de tension autonome (AIN). Au contraire, si une puissante self L1 est installée à l'entrée de l'onduleur et que l'enroulement du transformateur T est ponté par un condensateur, le courant d'entrée sera lissé. Un tel convertisseur s'appelle un inverseur de courant (AIT). Enfin, une conception est possible dans laquelle, en raison de la présence d'inductances et de capacités capacitives connectées en série, un circuit oscillant à courant sinusoïdal est formé, il est appelé un inverseur résonant (AIR).

Un onduleur est un appareil qui convertit une tension continue en un courant alternatif haute fréquence. Convertisseur - un dispositif permettant d'abaisser ou d'augmenter la tension continue, parfois avec une liaison haute fréquence intermédiaire.

Avec l’avènement des sources d’onduleur, on a commencé à parler de non-onduleur plus simple, c’est-à-dire traditionnel.

La régulation du mode de soudage s'effectue de plusieurs manières. Par exemple, si l'unité de redressement d'entrée est constituée d'un thyristor, l'augmentation de la tension U sun augmente les amplitudes de la tension haute fréquence U 2 et de la moyenne U de la tension redressée (Fig. 2, a):

Il est également possible de contrôler le changement de fréquence des impulsions (Fig. 2.6):

Mais la méthode la plus répandue de régulation de la largeur d’impulsion (Fig. 2, c):

étant donné qu'à fréquence constante, la sélection des paramètres du filtre de sortie est facilitée, de même que la plage d'interférences électromagnétiques, plus facile à éliminer par le filtre d'entrée, est réduite.



Fig.2- Oscillogrammes avec régulation de tension en modifiant l'amplitude (a), la fréquence (b) et la largeur (c) des impulsions

Un redresseur avec un onduleur utilise le contrôle du mode d'amplitude, de fréquence et de latitude.

Les caractéristiques externes d'un redresseur avec un onduleur dépendent principalement des caractéristiques de conception de l'onduleur et du transformateur (Fig. 3, a). La caractéristique externe naturelle de l'onduleur AIN est presque rigide (ligne 1). Mais comme la résistance inductive du transformateur XT, proportionnelle à la fréquence d'inversion f, est grande même avec une faible dispersion magnétique, la caractéristique du redresseur dans son ensemble est incidente (ligne 3). Habituellement, les caractéristiques externes sont formées artificiellement à l'aide du système de contrôle. Par exemple, pour obtenir des caractéristiques de très fort pendage, une rétroaction de courant négative est introduite, à laquelle la fréquence d'inversion décroît avec l'augmentation du courant de soudage, ce qui entraîne une diminution de la tension redressée (ligne 2):



Fig. 3 - Caractéristiques externes des redresseurs avec inverseur

De la même manière, pour obtenir des caractéristiques rigides, une rétroaction est appliquée à la tension redressée:

Dans un redresseur avec un inverseur, il est relativement facile d'obtenir une caractéristique externe combinée (Fig. 3.6) formée de plusieurs sections. La section 1 fortement abaissée est nécessaire pour régler une tension à vide relativement élevée, ce qui est utile lorsque l'arc est allumé. La section principale en pente 2 assure une auto-régulation efficace lors du soudage mécanisé au dioxyde de carbone. La section verticale 3 limite le courant de soudage, ce qui évite les risques de brûlure lors du soudage de métal mince. La dernière section 4 définit la magnitude du courant de court-circuit. Bien entendu, la position de chaque section est ajustée à l’aide de contrôles distincts. Ainsi, lors du soudage de dioxyde de carbone par déplacement vertical de la section 2, la tension de soudage est régulée et lors du soudage avec des électrodes enrobées, par déplacement de la section 3, l'ampérage est défini.

Les caractéristiques externes naturelles du redresseur dépendent de la conception de l'onduleur et du transformateur. Les caractéristiques artificielles sont formées à l'aide de rétroactions de courant et de tension.

En règle générale, les propriétés de soudage des redresseurs avec inverseur sont meilleures que celles des sources conventionnelles, en raison de la vitesse élevée de l’inverseur. Si un redresseur monophasé sans inverseur a une durée transitoire d’au moins une demi-période de courant alternatif standard, c.-à-d. environ 0,01 s, puis dans un redresseur avec un inverseur, la vitesse est caractérisée par des valeurs de 0,0005 s et moins. En soudage au dioxyde de carbone mécanisé, un tel redresseur est capable de fournir un algorithme complexe de changement de courant pour contrôler le transfert du métal de l'électrode lorsque la durée des étapes individuelles du cycle est d'environ 1 ms. Les propriétés dynamiques élevées d'un redresseur avec un inverseur se manifestent également dans le cas d'une commande de processus programmée du soudage à l'arc manuel, par exemple à l'aide d'un cyclogramme. Dans ce cas, un démarrage à chaud au début du soudage, une transition rapide d’un mode à l’autre avec soudage alterné de soudures inférieures ou verticales et un soudage à l’arc pulsé avec une forme d’impulsion IT réglable sont facilement assurés. d.

Les avantages et les inconvénients d'un redresseur avec un onduleur sont étroitement liés. Ici, l'énergie subit au moins quatre étapes de transformation. Néanmoins, un tel redresseur est économique et très prometteur. Le fait est que le noyau d’un transformateur haute fréquence a une section et une masse très petites. La masse étant liée à la fréquence par le rapport t ≡ 1 /, le noyau pèse généralement dix fois moins que le noyau du transformateur à 50 Hz. En général, le redresseur présente également des caractéristiques masse-énergie remarquables: 0,02-0,1 kg pour 1 A du courant de soudage et 1 à 4 kg pour 1 kW de consommation électrique, c’est-à-dire 5 à 15 fois moins que les autres redresseurs. Néanmoins, un redresseur avec un onduleur est plus coûteux que les sources conventionnelles, il est donc recommandé de l'utiliser dans les cas où le poids et les dimensions sont importants - lors du soudage sur une installation, dans la vie quotidienne, lors de travaux de réparation. En fonctionnement, une telle source est extrêmement économique. Son facteur de puissance est proche de 1, son efficacité n'est pas inférieure à 0,7 et atteint parfois 0,9. Le principal inconvénient d'un redresseur avec un onduleur est la complexité excessive du dispositif et la faible fiabilité et facilité de maintenance associées. Un inconvénient spécifique est l'augmentation du bruit émis par le transformateur haute fréquence, le filtre de sortie et l'arc. Une façon radicale de gérer le bruit consiste à augmenter la fréquence de fonctionnement au-delà de 20 kHz, ce qui porte l’effet acoustique au-delà des limites du son audible.

Questions et tâches de test:

1. Avantages et inconvénients des alimentations à onduleur

2. Objet et dispositif des sources d'alimentation de l'onduleur

3. L'ordre de travail sur l'alimentation de l'onduleur