Izvori struje za Mig i Tig zavarivanje

Zahtjevi za tehnologijom spajanja metala rastu u velikom broju područja, posebice u pogledu konstatno jednake kvalitete i rezultata. Naravno, to vrijedi i za mikrolučno zavarivanje.

Najnovija dostignuća u području izvora energije s pripadajućom opremom otvorila su nove mogućnosti primjene.

Vrste izvora energije za zavarivanje

Jačina struje potrebna za elektrolučno zavarivanje pri relativno niskim vrijednostima napona može se generirati s različitim vrstama izvora energije.

Karakteristika svih izvedbi je transformator za zavarivanje, koji se s jedne strane koristi za podešavanje struje i napona, a s druge strane kao galvansko (izolacijsko) odvajanje između glavnog napajanja i kruga zavarivanja.

Međutim, raspored transformatora u energetskom putu je odlučujući za veličinu i volumen izvora energije.

Analogni izvori struje

Analogni strujni izvor sastoji se od 50Hz transformatora, ispravljača i kaskade tranzistora (više paralelno spojenih pojedinačnih tranzistora), koji služi kao beskonačno promjenjivi serijski otpornik.

Dio napona koji nije potreban za proces zavarivanja pada na kaskadi tranzistora. Rezultirajući gubitak snage zagrijava poluvodiče. U pravilu se stoga hlade dodatnim krugom vodenog hlađenja.

Prednost ovog rasporeda može se vidjeti u njegovoj velikoj brzini reakcije. Nedostatak je ogroman gubitak snage koji se javlja na linijskim tranzistorima.

Rezultat je vrlo loša električna učinkovitost, zbog čega je ovaj koncept uređaja praktički nestao s tržišta.

Sekundarni sklopni izvor struje

Sekundarni taktni izvor napajanja sastoji se od glomaznog 50Hz transformatora, ispravljača i tranzistorskog stupnja koji služi kao sklopka.

Tranzistorski stupanj se periodički uključuje i isključuje na frekvenciji takta (npr. 20 000 puta u sekundi = 20 kHz). Povremeno uključivanje i isključivanje naziva se “taktiranje”.

Tranzistor u ovoj konfiguraciji može se zamisliti kao mehanički prekidač za svjetlo koji se pali i gasi.

U idealnom prekidaču nema gubitka snage ni u otvorenom ni u zatvorenom stanju. To omogućuje da se očekuje visoka električna učinkovitost. Naravno, poluvodičke sklopke nisu idealni sklopni elementi, tj. podložni su gubicima snage. Međutim, gubitak snage je vrlo nizak.

Još jedna prednost tranzistora može se vidjeti u enormnoj brzini prebacivanja. Moderne poluvodičke sklopke mogu se taktirati do 200 kHz (kiloherca) u rasponu snage tipičnom za zavarivanje.

Što je veća taktna frekvencija tranzistora, to je manja valovitost izlazne struje i veća je brzina reakcije i mogućnost boljeg utjecaja na proces zavarivanja.

Veličina valovitosti struje utječe na stabilnost luka. Stoga treba obratiti pozornost na niske valovitosti – posebno u nižem rasponu snage.

U osnovi, valovitost struje zavarivanja ovisi o frekvenciji takta. Što je viša frekvencija, to je niži.

Kako bi se snaga zavarivanja mogla slobodno podešavati u širokom rasponu s izvorima struje s taktom, mora se promijeniti omjer vremena uključivanja i vremena isključivanja. Ova metoda se naziva modulacija širine pulsa.

Ako je omjer vremena uključivanja i vremena isključivanja velik, dobiva se velika izlazna snaga (srednja vrijednost); ako je omjer vremena uključenja i vremena isključivanja mali, dobiva se niska izlazna snaga.

Primarni taktni izvor napajanja (inverter)

Karakteristika inverterskih izvora energije je da se transformator za zavarivanje nalazi iza sklopnog tranzistora na putu energije.

Razlog tome je što, prema elektrotehničkom zakonu, težina i obujam transformatora ovisi o frekvenciji na kojoj rade. Što je veća frekvencija, niža je glasnoća.

Upravo tu vezu između glasnoće i frekvencije koriste inverterski izvori struje.

Stoga su inverterski izvori energije lagani i mali po veličini bez žrtvovanja performansi.

Posljedično, lakše ih je transportirati. Ovo je osobito važno za korištenje na terenu.

Nadalje, zbog malog volumena, pretvarači zahtijevaju manje prostora u često skučenim uvjetima radionica i proizvodnih linija.

Još jedna prednost može se vidjeti u visokoj električnoj učinkovitosti (do 90%).
Kako bi se mogla koristiti visoka taktna frekvencija, prvo se mora ispraviti mrežni AC napon.

Odatle je izveden izraz inverterski izvor energije (invert = pretvoriti). Istosmjerni napon prisutan nakon primarnog ispravljača pretvara se u visoku frekvenciju s tranzistorskom sklopkom i prebacuje na primarnu stranu transformatora.

Izlazni napon transformatora bit će Inverterski, izvori napajanja mogu pokriti raspon struje zavarivanja od 2 do 500A uz kontinuirano podešavanje.

Niži raspon struje posebno je važan za zanimljivo mikrolučno zavarivanje. Stabilan napon izvora struje je preduvjet za stabilan stup luka.

Sustavi zatvorene petlje

Upotrebom elektronike u tehnologiji izvora energije razvijeni su tzv. regulirani sustavi koji održavaju struju zavarivanja ili napon zavarivanja konstantnima bez obzira na promjene mrežnog napona i duljine mrežnog kabela.

Središnji element je zatvorena kontrolna petlja sa senzorima za struju zavarivanja i napon zavarivanja.

Mikroprocesor stalno uspoređuje stvarne vrijednosti iz procesa zavarivanja s prethodno odabranim ciljnim vrijednostima (parametrima zavarivanja) i odstupanja se odmah korigiraju putem aktuatora.

Ovo je osnovni zahtjev za ponovljivost rezultata zavarivanja.

Još jedna prednost je da kod tranzistorskih izvora struje svojstva zavarivanja ne ovise o izvedbi transformatora i izlazne prigušnice.

To otvara neslućene mogućnosti utjecaja na kvalitetu zavara i procesa zavarivanja uz pomoć elektronike.

Povezane objave:

Open this in UX Builder to add and edit content