Resumen del esquema estándar de las máquinas de soldadura

La constante tendencia a la baja en los precios de las máquinas de soldadura tipo inversor ha llevado a un aumento significativo en la popularidad de este equipo, tanto entre los profesionales como entre aquellos que usan la soldadura solo para sus propias necesidades. Es bastante comprensible que muchos usuarios que tienen un dispositivo de este tipo estén interesados ​​en su estructura y principio de funcionamiento, ya que este tipo de información ayudará a reparar el equipo en caso de una falla de funcionamiento o incluso a mejorar un modelo económico con funcionalidad "truncada". Como veremos más adelante, no es nada difícil lidiar con estos problemas, es suficiente tener un conocimiento básico de ingeniería eléctrica.

Soldadora inversor

Soldadora inversor.

Información general

El circuito eléctrico de varios modelos de inversores de soldadura puede diferir en algunos detalles, pero en términos generales, todos estos dispositivos funcionan de acuerdo con el mismo principio. La tarea principal de cada uno de ellos es convertir la energía eléctrica que proviene de la red para obtener una gran corriente en la salida. El proceso de conversión se divide en varias etapas:

Inversor de soldadura del circuito del acelerador

Inversor de soldadura del circuito del acelerador.

  • rectificación de corriente alterna procedente de la red eléctrica;
  • Conversión DC de nuevo a AC, pero con una frecuencia de oscilación mucho más alta;
  • amplificación de la corriente alterna de alta frecuencia al disminuir su voltaje;
  • Enderezamiento de corriente alterna de alta frecuencia amplificada.

Cualquiera que tenga al menos un poco de experiencia en el "hardware" de la computadora probablemente sepa que la fuente de alimentación de conmutación de una computadora personal funciona de la misma manera. El punto central de este circuito es un aumento en la frecuencia de la corriente alterna, y esta es exactamente la tarea que realiza el inversor. Para que es El hecho es que las dimensiones y el peso de un transformador dependen no solo de su potencia, sino también de la frecuencia de la corriente para la cual está diseñado para su conversión. Cuanto más baja es la frecuencia, más masivo y grande es el transformador. Esta dependencia es muy significativa. Así, por ejemplo, con un aumento de cuatro veces en la frecuencia de una corriente alterna, las dimensiones de un transformador se reducen a la mitad. El circuito del inversor eleva la frecuencia de la corriente eléctrica de 50 Hz a 60-80 kHz, por lo que la ganancia de peso y tamaño es bastante tangible. Como resultado, obtenemos una máquina de soldadura ligera y compacta, para cuya producción se necesitan muchos menos materiales, incluido el cobre caro.

A continuación, consideramos en detalle los principales bloques del aparato inversor y sus interrelaciones.

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Unidad de potencia: rectificador de red

Esquema de la soldadora inversora.

El esquema de la soldadora inversora.

La peculiaridad del circuito inversor es que su trabajo requiere una corriente constante. Por lo tanto, la corriente alterna de la fuente de alimentación ordinaria, suministrada con un voltaje de 220 V y una frecuencia de 50 Hz, está sujeta principalmente a rectificación. El circuito rectificador incluye un puente de diodo y dos condensadores, cuya tarea es suavizar las pulsaciones. Debido a la alta potencia de la corriente, el puente de diodo se calienta lo suficiente durante la operación, por lo que está equipado con un radiador con un fusible térmico. Este último realiza la apertura del circuito cuando se calienta a una temperatura de 90 grados.

En la salida del puente de diodo, se obtiene una corriente continua pulsante con un voltaje de 220 V, pero en los condensadores aumenta 1.41 veces y ya es 310 V. Teniendo en cuenta la posibilidad de un salto de voltaje inicial en la dirección de un aumento, los condensadores se instalan en el rectificador de red de la máquina de soldadura inversora para soportar un voltaje de hasta 400 En (corresponde a la tensión inicial de 280 V).

El rectificador de red está conectado a la fuente de alimentación a través de un filtro de compatibilidad electromagnética, que evita las interferencias de alta frecuencia del funcionamiento del inversor en la red eléctrica.

Circuito de la fuente de alimentación de la máquina de soldadura del inversor

Circuito de la fuente de alimentación de la máquina de soldadura del inversor.

Inmediatamente después de encender la máquina de soldar, la corriente de carga suministrada a los condensadores puede alcanzar un valor suficiente para desactivar el puente de diodo. Para evitar que esto suceda, todos los tipos de inversores de soldadura están equipados con un circuito de arranque suave. Se realiza por medio de un relé y una resistencia, cuya potencia es de aproximadamente 8 W, y la resistencia es de aproximadamente 50 ohmios (en diferentes modelos de inversores de soldadura, las características de la resistencia pueden diferir de las indicadas). La resistencia está conectada al circuito rectificador y, al momento de encender la máquina de soldadura, debilita la corriente de arranque. Después de que el equipo ingresa al modo de operación, se activa un relé, que cierra los terminales de la resistencia de modo que la corriente fluya ya "pasado".

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Inversor: principio de funcionamiento

El circuito eléctrico del inversor, que está equipado con máquinas de soldadura de este tipo, incluye dos transistores clave, que se conectan de acuerdo con el principio de "puente inclinado". Su particularidad es que pueden conmutar con una frecuencia muy alta, de 60 a 80 kHz. En este caso, la corriente continua que fluye hacia el inversor se transforma en una corriente alterna que tiene la misma frecuencia. De la corriente habitual en la red eléctrica, también se diferencia por su característica: no es un sinusoidal, sino rectangular.

Los transistores clave están instalados en el radiador, lo que permite evitar el sobrecalentamiento. La protección contra voltajes excesivos es proporcionada por un circuito de amortiguador RC.

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Transformador de alta frecuencia (pulso)

El principio de funcionamiento del inversor.

El principio de funcionamiento del inversor.

La parte principal de cualquier máquina de soldadura es un transformador reductor. Su diseño en dispositivos inversores es casi el mismo que el habitual, pero al mismo tiempo es más compacto. Otra diferencia importante es la presencia de un devanado secundario adicional, que se utiliza para alimentar el circuito de control.

El devanado primario de un transformador de alta frecuencia es suministrado por una corriente alterna producida por el inversor con un voltaje de 310 V y una frecuencia de varias decenas de kilohertz. A la salida del devanado secundario, que tiene un número menor de vueltas, el voltaje disminuye a 60-70 V, y la corriente aumenta a 110-130 A. Queda por delante para pasar una última etapa.

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Rectificador de salida

La corriente que proviene del transformador de alta frecuencia se debe convertir en una corriente constante, solo se necesita tal corriente para la soldadura. Para este fin, una máquina de soldadura inversora está equipada con un rectificador de salida, cuyo circuito eléctrico consiste en diodos dobles con un cátodo común. Se diferencian de los diodos ordinarios en alta velocidad. El ciclo de apertura y cierre de estos elementos es de solo 50 nanosegundos (esta característica se denomina tiempo de recuperación). Esta calidad es necesaria para trabajar con corrientes de frecuencia ultraalta.

Los diodos del rectificador de salida también están instalados en el radiador, y para su protección, esta unidad está equipada con un circuito RC.

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Aparato de circuito de arranque

Maneras de conectar un inversor de soldadura

Maneras de conectar un inversor de soldadura.

En el momento de encender el dispositivo desde el rectificador de red, el circuito de control se alimenta a través de un estabilizador de 15 voltios.

Después de que el circuito de control lanza los transistores de la llave del inversor, aparece una tensión en el devanado secundario adicional del transformador de alta frecuencia. Se rectifica mediante diodos y, a través de todo el mismo, el estabilizador comienza a alimentar el circuito de control, mientras está desconectado del rectificador de red.

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Esquema de control

La coordinación del convertidor de corriente tipo inversor funciona por el circuito de control. Su elemento principal es un chip controlador PWM. La tarea de este chip es la conmutación de los transistores clave del inversor. Su funcionamiento está controlado por el controlador PWM no directamente, sino por medio de dos elementos sucesivos: un transistor de efecto de campo y un transformador de aislamiento.

Conversión de corriente en soldadura inversor

Conversión de corriente en soldadura inversor.

Desde el transistor de efecto de campo, una corriente de alta frecuencia (aproximadamente 65 kHz) con una característica rectangular ingresa al devanado primario del transformador de aislamiento. El transformador convierte el voltaje de esta corriente al valor que se necesita para controlar los transistores clave del inversor. Las señales en ellos provienen de dos devanados secundarios de un transformador de aislamiento, con cada uno de los devanados conectados a un transistor.

Además de estos elementos, el circuito eléctrico del tablero de control y monitoreo contiene transistores auxiliares, que ayudan a los transistores clave del circuito del inversor a cerrarse, y los diodos Zener que los protegen de las sobrecargas de voltaje. También hay un limitador de corriente analizador. El elemento principal del analizador es un transformador, que se incluye en el circuito primario del transformador de alta frecuencia instalado en la unidad de potencia. El analizador-limitador controla la corriente en el convertidor de la máquina de soldadura y usa las señales del devanado primario del transformador de potencia para ajustar la corriente de soldadura y la formación de impulsos transmitidos al chip controlador PWM.

Para regular la corriente de soldadura, se enciende una resistencia variable en el circuito eléctrico de la unidad de control, cuya resistencia se establece girando la perilla en el panel de control de la máquina de soldadura del inversor.

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Control de salida y tensión de red.

Funcionalidad inversor de soldadura.

La funcionalidad del inversor de soldadura.

Además de todo lo anterior, la tarea del circuito de control de la máquina de soldadura es monitorear el voltaje en la red y en el rectificador de salida. Para ello, su circuito eléctrico se completa con un amplificador operacional. Algunos de sus elementos están conectados a un rectificador de red para detectar subidas de tensión en la red eléctrica. En caso de violaciones, estos elementos reproducen las señales de protección de corriente y voltaje que van al módulo de suma y luego al generador de impulsos del controlador PWM. El funcionamiento del generador, por lo tanto, de todo el circuito está bloqueado.

Del mismo modo, se controla la tensión de funcionamiento en la salida del convertidor. Su valor puede desviarse de la norma en caso de un mal funcionamiento en la operación del puente de diodo del rectificador de la red u otros elementos. En este caso, el circuito de control también se desactiva.

El bloqueo del circuito está acompañado por el suministro de voltaje al diodo de señal, que notifica al usuario de la máquina de soldadura sobre el mal funcionamiento.

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Instrucciones para la reparación de la máquina soldadora-inversor.

Como cualquier equipo, las máquinas de soldadura inversora pueden fallar. A menudo se observa el siguiente síntoma: el dispositivo parece estar completamente intacto (la pantalla "normal" está encendida, se puede escuchar el ventilador en el caso), pero no aparece una chispa cuando el electrodo entra en contacto con el metal. A veces se puede escuchar un zumbido inusual. En algunos casos, la reparación del dispositivo se puede llevar a cabo por su cuenta, sin la participación de especialistas de la empresa de servicios.

El esquema de soldadura de metal fino mediante soldadura inversor.

El esquema de soldadura de metales delgados mediante soldadura inversor.

De acuerdo con las instrucciones, en primer lugar, se debe verificar con un multímetro el estado de los fusibles térmicos instalados en los radiadores de varios elementos de la unidad de potencia. La temperatura a la que se abren sus contactos es típicamente de 90 grados. Los tipos separados de dichos fusibles son desechables, después de activarse deben cambiarse. Otros abren el circuito cuando se sobrecalientan, pero cuando el radiador se enfría, se restablece la conexión nuevamente. Dichos elementos pueden instalarse en los devanados primarios de los transformadores de potencia. Su activación a menudo lleva a los aficionados eléctricos extraviados que piensan que se ha producido una ruptura en el devanado. Si encuentra un fusible térmico defectuoso, intente acortar sus contactos. Esta opción es adecuada como un "tratamiento" temporal, le permitirá terminar el trabajo, si es urgente.

Debido a que la protección contra sobrecalentamiento ahora está parcialmente ausente, la máquina de soldadura debe operarse con mucho cuidado, completamente. Y al finalizar el trabajo, debe pasar inmediatamente a la tienda de piezas de radio para comprar una pieza de repuesto.

Otro lugar "sensible" de los inversores de soldadura es el rectificador de salida, más precisamente, los diodos incluidos en su composición. Las corrientes con las que tienen que trabajar alcanzan los 130 A y, a veces, causan una ruptura en estos diodos.

Es fácil verificar la inoperabilidad del rectificador de salida con un multímetro, pero sin la "continuidad" de cada diodo por separado, es imposible determinar cuál de ellos está roto. Los diodos (aquí se usan tres diodos duales) deberán soldarse y retirarse del disipador de calor al que están atornillados. El radiador también tendrá que ser retirado.

Control inversor de soldadura

Control del inversor de soldadura.

Diodos de soldadura y otros elementos pueden ser difíciles. En los inversores de soldadura modernos, la soldadura se realiza de forma muy cualitativa, con una gran cantidad de soldadura, especialmente en aquellos lugares donde hay corrientes de gran resistencia. Además, se utiliza soldadura sin plomo, cuyo punto de fusión es más alto que el del plomo-estaño ordinario. Por lo tanto, para soldar diodos y otros elementos es mejor usar un potente soldador de 50 W, 40 vatios pueden no ser suficientes. La tarea se complica por el hecho de que necesita desoldar tres salidas simultáneamente, por lo que no puede prescindir de un buen calentamiento. Para eliminar la soldadura, puede utilizar desolder o cobre trenzado.

Después de que se detecte el diodo perforado (ambas partes pueden ser perforadas en diodos dobles), debe comprar uno nuevo, igual o similar. El usuario debe prestar atención al hecho importante: los diodos rectificadores de salida son rápidos, su tiempo de recuperación es de solo 50 ns. Solo tales elementos pueden operar con una frecuencia de corriente alterna de 60-80 kHz. Los diodos convencionales no se pueden instalar aquí. En especificaciones externas, los diodos de alta velocidad pueden denominarse Hyper-Fast, Ultra-Fast, Stealth Diode, Super-Fast, High Frequency Secondary Rectifier, etc.

Antes de montar diodos o transistores clave, se debe aplicar una capa nueva de pasta conductora de calor (KPT-8 o similar) al radiador. La pasta debe aplicarse en cantidades suficientes, pero no demasiado abundantemente. Proporciona la eliminación de calor del elemento en la dirección de un radiador de cobre o aluminio.

Los diodos de soldadura deben hacerse con mucho cuidado. Debido a la gran fuerza de corriente en las conexiones de mala calidad, se observará un fuerte calentamiento y pérdidas significativas de energía.

Sucede que debido a la negligencia durante el desmantelamiento del radiador, las pistas de cobre y los "parches" de la placa se dañaron, se agrandaron con alambre de cobre estañado y se soldaron adecuadamente.

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