انواع اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی

لوله سوئیچ پرقدرت و ولتاژ بالا که از تریستورهای سریع (SCR) به عنوان مدار اصلی اینورتر استفاده می کند و توسط زاویه ماشه آن برای جوشکاری قوس الکتریکی کنترل می شود، معمولاً به عنوان اینورتر جوش قوس الکتریکی مبتنی بر تریستور شناخته می شود. توسط زاویه ماشه کنترل می شود و می توان آن را یک اینورتر جوش قوس الکتریکی با زاویه کنترل شده نیز نامید. در این مقاله به بررسی انواع اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی خواهیم پرداخت.

تاریخچه ی استفاده و انواع اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی

برای انواع اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی تحقیقات بر روی اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی مبتنی بر تریستور نتایجی را به همراه داشته است و در اواخر دهه 1970 گزارش شده است. در اوایل تا اواسط دهه 1980، شاهد توسعه قابل توجهی از نظر ظرفیت، از ظرفیت متوسط ​​تا بزرگ بود. از جوشکاری قوس الکتریکی تا جوشکاری CO2/MAG، جوشکاری زیر آب و جوشکاری مقاومتی. از جوشکاری DC تا جوشکاری AC موج مربعی؛ از کنترل الکترونیکی گرفته تا میکرو کامپیوتر و کنترل دیجیتال، و زمینه های کاربردی آن همچنان در حال گسترش است.

فرکانس اینورتر از چندین کیلوهرتز تا ده ها کیلوهرتز (با تشدید) متغیر است. با این حال، در اواخر دهه 1980، به دلیل فرکانس پایین، عملکرد کنترل ضعیف و تداخل نویز، به تدریج با فناوری های جدیدتری مانند ترانزیستور اثر میدانی و اینورترهای جوش قوس الکتریکی مبتنی بر IGBT جایگزین شد.

نسبت کاربرد آن به تدریج کاهش یافت، اما همچنان جایگاه خاصی در جهان دارد. لازم به ذکر است که ظهور انواع جدیدی از تریستورها مانند تریستور القایی استاتیک (SITH) و تریستور خاموش کننده دروازه (GTO) موقعیت آن را تغییر داده و به توسعه و ارتقای مداوم آن کمک می کند.

اجزای اصلی و اصول اساسی

برای انواع اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی اجزای اصلی و نمودار اصلی پایه اینورتر جوشکاری قوس الکتریکی مبتنی بر تریستور نشان داده شده است.

اجزای اصلی مدار و عملکرد آنها به شرح زیر است:

(1) یکسو کننده ورودی (UR1): این یک پل یکسو کننده تک فاز یا سه فاز رایج است. ولتاژ AC 50 هرتز یا 60 هرتز را به ولتاژ DC تبدیل می کند.

(2) فیلتر ورودی (LC1): فیلتر از یک سلف نوع شکاف و یک خازن تشکیل شده است که ولتاژ DC ورودی را نسبتاً صاف می کند.

(3) گروه تریستور سریع پرقدرت VH: به عنوان یک کلید الکترونیکی پرقدرت و ولتاژ بالا عمل می کند و ولتاژ (جریان) DC را به ولتاژ فرکانس متوسط ​​(جریان) چند کیلوهرتز معکوس می کند.

(4) ترانسفورماتور فرکانس متوسط ​​(T): ولتاژ بالا و جریان پایین را به خروجی ولتاژ پایین و جریان بالا تبدیل می کند که برای فرآیند جوشکاری مناسب است. به طور معمول، مواد هسته آن از فریت، آلیاژ آمورف، آلیاژ نانو کریستالی یا فولاد سیلیکونی با ارزش ρ بالا ساخته شده است.

(5) یکسو کننده خروجی (UR2): فرکانس متوسط ​​ولتاژ AC را به DC یکسو می کند.

(6) فیلتر خروجی (LC2): ولتاژ DC با ضریب ریپل بالا را نسبتاً صاف می کند. با این حال، با فیلتر ورودی متفاوت است زیرا فرکانس ریپل فیلتر ورودی 100 هرتز تا 300 هرتز است، در حالی که فرکانس ریپل فیلتر خروجی از چندین کیلو هرتز تا ده ها کیلوهرتز است، بنابراین یک دستگاه فیلتر فرکانس متوسط ​​مورد نیاز است.

(7) مدار رانندگی کنترل ماشه (ZD): سیگنال های پالس محرک کنترل ماشه را برای گروه تریستور VH تولید می کند.

(8) منبع تغذیه تثبیت کننده ولتاژ و مدار عملکرد (MZ): منبع تغذیه تثبیت کننده ولتاژ را برای مدار محرک کنترل ماشه، مدار عملکرد و مدار مقایسه بازخورد داده شده فراهم می کند.

(9) مدار مقایسه فیدبک (MG): سیگنال بازخورد منفی ولتاژ و جریان قوس الکتریکی را به نسبت معینی از مدار خروجی می گیرد، آن را با ولتاژ (استاندارد) داده شده مقایسه و تقویت می کند و سیگنال های کنترلی را برای محرک ماشه ارائه می دهد. مدار برای تغییر ولتاژ و جریان خروجی برای برآورده کردن الزامات فرآیند جوشکاری.

ویژگی ها و کاربردها

برای انواع اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی استفاده از تریستورهای پرقدرت به عنوان عناصر سوئیچینگ: در زمان های قبلی تریستورهای با ظرفیت بالا، ولتاژ بالا و کارایی بالا قبلاً تولید می شد که معمولاً فقط به یک یا یک جفت تریستور با هزینه کم نیاز داشتند.

با این حال، به دلیل محدودیت زمان خاموش شدن تریستور، فرکانس کاری نامی اینورتر معمولاً فقط بین 2000 هرتز و 5000 هرتز است. در این محدوده فرکانس، نویز قابل توجهی وجود دارد، به خصوص در حین جوشکاری قوس متناوب، که در آن نویز قوس تاثیر خاصی بر بدن انسان دارد.

ویژگی های مشترک مشترک با اینورترهای جوش قوس الکتریکی: در مقایسه با ژنراتورهای جوش قوس الکتریکی و یکسو کننده های جوش قوس الکتریکی، اینورتر جوش قوس الکتریکی مبتنی بر تریستور دارای مزایای راندمان بالا، صرفه جویی در انرژی، وزن سبک، حجم کم، ضریب توان بالا و جوش قوس الکتریکی خوب است. کارایی.

کارکرد اینورتر جوشکاری قوس الکتریکی ترانزیستوری

برای انواع اینورترهای جوشکاری قوس الکتریکی اینورتر جوش قوس الکتریکی ترانزیستوری نوعی اینورتر جوش قوس الکتریکی است که از ترانزیستور به عنوان کلید برق استفاده می کند. متعلق به نوع اینورتر جوش قوس الکتریکی با جریان کنترل است. ظهور اینورتر جوش قوس الکتریکی با زاویه کنترل شده بدون شک به انقلاب منابع برق جوشکاری قوس الکتریکی کمک کرد. با این حال، همانطور که قبلا ذکر شد، محدودیت‌های تریستورها به عنوان کلیدهای الکترونیکی پرقدرت، مانند سرعت سوئیچ آهسته، فرکانس وارونگی پایین، عملکرد کنترل ضعیف و نویز، توسعه بیشتر آنها را محدود کرده است.

بنابراین، دانشمندان و تکنسین های مهندسی شروع به جستجوی یک قطعه کلید الکترونیکی پرقدرت با سرعت سوئیچینگ سریع و عملکرد کنترل خوب برای غلبه بر کاستی های اینورترهای جوش قوس الکتریکی بر پایه تریستور کردند. بنابراین، در تاریخچه توسعه منابع برق جوشکاری قوس اینورتر، اجزای سوئیچ قدرت اینورتر از تریستورها به GTRها و بعداً به ماسفت ها و ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق (IGBT) تکامل یافته اند.

اینورتر که از ترانزیستورها (یا گروه های ترانزیستوری) به عنوان اجزای سوئیچ الکترونیکی پرقدرت استفاده می کند و از کنترل جریان استفاده می کند در حالی که دارای خواص الکتریکی لازم برای فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی است، اینورتر جوش قوس الکتریکی کنترل شده با جریان نامیده می شود که معمولاً به عنوان اینورتر جوشکاری قوس ترانزیستوری شناخته می شود.

بیشتر بدانید: انواع مختلف اینورترهای خورشیدی