МАЛОГАБАРИТНЫЙ СВАРОЧНЫЙ ИНВЕРТОР ДЛЯ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ
Аннотация
Рассмотрен вопрос особенностей проектирования малогабаритного сварочного инвертора для полуавтоматической сварки высокочастотным переменным током, отличающегося улучшенными массогабаритными характеристиками и сниженными потерями энергии благодаря отсутствию вы- ходного выпрямителя. Показано, что при питании сварочной дуги переменным током высокой часто- ты, возникают проблемы: изменяющаяся индуктивность сварочного контура представляет на час- тотах преобразования в десятки кГц значительное реактивное сопротивление, ограничивающее ток дуги; при высокой частоте начинает проявлять себя поверхностный эффект (скин-эффект). Для ре- шения проблемы предложена схема инверторного источника питания с компенсацией реактивного сопротивления путем последовательного включения в сварочную цепь конденсатора и введения час- тотного управления током получившегося резонансного контура. Целью работы является разработка сварочного инвертора для полуавтоматической сварки высокочастотным переменным током, обеспе- чивающим качественное протекание процесса. В результате исследования разработан проект и изго- товлен малогабаритный сварочный инвертор для полуавтоматической дуговой сварки высокочастот- ным переменным током. Лабораторные испытания источника показали устойчивое горение дуги и стабильное протекание процесса. Разработанный инвертор может быть легко модифицирован для увеличения сварочного тока. Структура силовой части разработанного сварочного источника позво- ляет также использовать его для решения задач индукционного нагрева путем подключения к выход- ным клеммам индуктора индуктивностью 2…7 мкГн и введении в управляющую программу микрокон- троллера незначительных корректировок для реализации управления током индуктора. Благодаря по- вышенному коэффициенту мощности разработанный источник потребляет от сети ток, на 25…40 % меньший, чем широко распространенные на рынке сварочные инверторы без корректора коэффициен- та мощности, что снижает нагрузку на распределительную сеть и позволяет проводить сварочные работы при питании от «слабой» сети или при большой длине сетевого провода
Список литературы
1. Бурлака В.В., Гулаков С.В., Головин А.Ю., Федосов А.В., Зареченский Д.А., Псарева И.С. Уни-
версальный аппарат для сварки в полевых условиях // Сварочное производство. – 2024. – № 2.
– С. 44-49. – DOI: 10.34641/SP.2024.1065.2.013.
2. Зареченский Д.А., Гулаков С.В., Бурлака В.В., Федосов А.В., Головин А.Ю. Анализ сварочных
свойств и энергопотребления однофазных источников питания дуговой сварки // Сварочное
производство. – 2024. – № 1. – С. 46-49. – DOI: 10.34641/SP.2024.1064.1.006.
3. Burlaka V., Gulakov S., Podnebennaya S., Kudinova E., Savenko O. Bidirectional single stage isolated
DC-AC converter // In proceedings of 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPI Week),
Kharkiv, 05-10 October 2020. – Kharkiv: National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”,
2020. – P. 343-346.
4. Burlaka V.V., Podnebennaya S.K., Gulakov S.V. Low-Cost Transformerless Grid-Tie Inverter for Photovoltaic
System // In proceedings of 2019 IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems (ESS),
Kyiv, 17-19 April, 2019. – Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2019. – P. 334-338.
5. Podnebennaya S.K., Burlaka V.V., Gulakov S.V. Power Supply of Resistance Welding Machine with
Reactive Power Compensation // In proceedings of 2019 IEEE 39th International Conference on Electronics
And Nanotechnology (ELNANO), Kyiv, 16-18 April, 2019. – Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic
Institute, 2019. – P. 648-651.
6. Бардин А., Джаникян А., Никитин С., Романов А. Инверторное сварочное оборудование // Си-
ловая электроника. – 2008. – № 3. – С. 116-119.
7. A New PWM ZVS Full-Bridge Converter Yungtaek Jang and Milan M. Jovanovic´, Power Electronics
Laboratory, Delta Products Corporation, P. O. Box 12173, 5101 Davis Drive, Research Triangle Park,
NC 27709, 2006.
8. Петров С. Схемотехника промышленных сварочных инверторов // Современная электроника.
– 2007. – № 8. – C. 42-47.
9. Петров С. Однотактный прямоходовой мостовой конвертер: области применения и развитие
схемотехники // Силовая электроника. – 2009. – № 5. – С. 74-81.
10. STMicroelectronics, AN3200 “2.5 kW MMA welding machine”, September 2010.
11. Верещаго Е.Н., Квасницкий В.Ф., Костюченко В.И. Квазирезонансный источник питания
Plasma 110i HF для плазменной резки // Сварочное производство. – 2008. – № 6. – С. 37-41.
12. Schupp J., Fischer W., and Mecke H. Welding Arc Control with Power Electronics // IEE Power Electronics
and Variable Speed Drives Conference. – 2000. – P. 443-450.
13. Tomsic M.J., Crump N. and others. The welding handbook: Welding processes. – Vol. 2. – 8th ed.
American Welding Society. Miami (USA). – P. 2-29, 73-80.
14. Савчук В.С., Плехов А.С. Управление сварочным инвертором для электросварки труб высокого
давления // Интеллектуальная электротехника. – 2023. – № 4. – С. 43-54. – DOI: 10.46960/2658-
6754_2023_4_43.
15. Володин В.Я. Продвинутые источники сварочного тока // Силовая электроника. – 2014. – № 4.
16. Фурман Е.Л., Толстых Л.Г., Толстых А.Л., Лепинских В.Б. Импульсный инверторный источник
ИНТАЛ-500И для сварки // Сварочное производство. – 2015. – № 10. – C. 40-43.
17. Князьков А.Ф., Князьков С.А., Деменцев К.И. Инверторный источник питания для сварки моду-
лированным током // Сварочное производство. – 2008. – № 5. – С. 18-22.
18. Коротынский А.Е., Копиленко Е.А., Павленко Г.В., Павленко Г.Л. Оценка параметров электро-
магнитной совместимости оборудования для дуговой сварки // Сварочное производство. – 2005.
– № 11. – C. 9-12.
19. ГОСТ Р 51317.3.2-2006 (МЭК 61000-3-2:2005). Совместимость технических средств электро-
магнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потреб-
ляемым током не более 16А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний. – М.: Стандартин-
форм, 2007. – 28 c.
20. ГОСТ Р 51317.3.4-2006 (МЭК 61000-3-4:1998). Совместимость технических средств электро-
магнитная. Ограничение эмиссии гармонических составляющих тока техническими средствами
с потребляемым током более 16А, подключаемыми к низковольтным системам электроснабже-
ния. Нормы и методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 2007. – 15 c.
21. Бардин В.М., Боpисов Д.А. Целесообpазность и возможности создания сваpочных аппаpатов
пеpеменного тока высокой частоты // Сварочное производство. – 2010. – № 6. – С. 35-38.
