Структурная схема сварочного аппарата ВД-201

1.1 Состав структурной схемы:

1 – Устройство включения и аварийной защиты

2 – Блок принудительного охлаждения

3 – Сетевой выпрямитель

4 – Блок ограничения тока заряда ёмкостной батареи

5 – Фильтр - ёмкостная батарея

6 – Ёмкостной делитель полумоста инвертора

7,8 – Схемы формирования траектории переключения – резонансные ёмкости инвертора.

9,10 – Биполярные силовые ключи с рекуперационными диодами

11,12 – Схемы контроля насыщенного состояния силовых транзисторов инвертора

13 – Управляющий трансформатор

14 – Пропорциональный токовый регулятор (ПОС)

15 – Схема управления

16 – Токовый трансформатор управления

17 – Токовый трансформатор включения

18 – Линейный токоограничивающий дроссель

19 – Выходной силовой трансформатор

20 – Трансформатор выходного тока

21 – Нелинейный дроссель насыщения

22 – Выходной силовой выпрямитель

23 – Выходной сглаживающий дроссель

24 – Регулятор и индикатор выходного тока и напряжения

1.2 Назначение элементов структурной схемы

1 – Устройство включения и аварийной защиты представляет собой автоматический выключатель и предназначено для аварийного отключения сварочного аппарата от питающей сети в случае выхода его из строя;

2 – Блок принудительного охлаждения представляет собой вентилятор с элементом защиты (предохранителем) и предназначен для принудительной подачи воздуха в сварочный аппарат с целью его эффективного охлаждения;

3 – Сетевой выпрямитель представляет собой диодный мост, размещённый на теплоотводе, предназначенный для преобразования сетевого переменного напряжения в постоянное напряжение;

4 – Блок ограничения тока заряда ёмкостной батареи выполнен на мощном резисторе с параллельно подключённым тиристором, размещённым на теплоотводе, и предназначен для ограничения тока заряда ёмкостной батареи при включении устройства в сеть;

5 – Фильтр - ёмкостная батарея состоит из шести параллельно соединенных электролитических конденсаторов и двух дросселей предназначенных для отсечки высокочастотных токов от электролитических конденсаторов и предназначено все это для сглаживания пульсаций питающего напряжения;

6 – Ёмкостной делитель полумоста инвертора выполнен из 10 параллельно включенных конденсаторов верхнего плеча, соединённых последовательно с 10-ю параллельно включенных конденсаторов нижнего плеча;

7,8 – Схемы формирования траектории переключения представляют собой резонансные ёмкости инвертора, каждая из которых выполнена на четырёх параллельно соединённых высокочастотных конденсаторах. Предназначена она для создания безопасного режима работы силовых транзисторов инвертора при коммутациях, путём создания задержки появления на них напряжения. Этим обеспечивается их переключение при нулевых напряжениях, что, в свою очередь, предотвращает выделение в транзисторах коммутационных потерь в виде мощности;

9,10 – Силовые ключи с рекуперационными диодами предназначены для поочерёдного подключения первичных обмоток силового трансформатора к положительной или отрицательной шинам питания. Каждые из этих ключей выполнены на семи параллельно соединённых биполярных транзисторах, установленных на теплоотводе. Кроме того, в их состав входят элементы симметрирования токов и по два рекуперационных диода на каждое плечо полумоста, включенных параллельно транзисторам;

11,12 – Схемы контроля насыщенного состояния силовых ключей инвертора выполнены на диодах и конденсаторах и предназначены для ускорения процесса их выключения путём предотвращения появления в базах транзисторов избыточного тока, вызывающего появления в них избыточных не основных носителей, которые в свою очередь препятствуют процессу выключения;

13 – Управляющий трансформатор предназначен для гальванической развязки цепей управления силовых транзисторов между собой и от схемы управления, а также является датчиком момента перехода выходного тока инвертора через ноль для схемы управления;

14 – Пропорциональный токовый регулятор представляет собой положительную обратную связь, предназначенную для пропорционального увеличения тока в базы силовых транзисторов при увеличении протекающего через них выходного нагрузочного тока;

15 – Схема управления – её состав и назначение подробно описаны в отдельной главе;

16 – Трансформатор тока управления предназначен для подачи сигнала отрицательной обратной связи в схему управления о величине и фазе протекающего по транзисторам инвертора тока;

17 – Трансформатор тока включения представляет собой трансформатор тока и предназначен для подачи отпирающего тока на вход тиристора блока ограничения тока заряда ёмкостной батареи, который ,в свою очередь закорачивает ,резистор, ограничивающий ток заряда ёмкости ,после запуска инвертора и появления тока нагрузки инвертора;

18 – Линейный токоограничивающий дроссель выполнен на ненасыщающемся (с зазором) линейном магнитопроводе и предназначен для создания реактивного сопротивления нагрузки инвертора в режимах перегрузки и коротких замыканиях;

19 – Выходной сварочный трансформатор предназначен для гальванической развязки и согласования нагрузки инвертора;

20 – Датчик выходного тока представляет собой отдельный трансформатор и предназначен для подачи сигнала о величине протекающего по нагрузке тока на регулятор-индикатор;

21 – Нелинейный дроссель выполнен на насыщающемся магнитопроводе и предназначен для обеспечения работоспособности частотного инвертора на малых выходных токах путем «вырезания» в начале каждого импульса части выходного напряжения за счет высокого нелинейного магнитного сопротивления;

22 – Выходной сварочный выпрямитель выполнен на четырёх силовых высокочастотных диодах, установленных на теплоотводы и предназначен для преобразования переменного тока высокой частоты в постоянный ток;

23 – Выходной фильтр сварочного тока представляет собой дроссель и предназначен для сглаживания пульсаций тока нагрузки;

24 – Регулятор-индикатор выполнен на отдельной печатной плате и состоит из двух частей - регулятора и индикатора. Регулятор выполнен на сдвоенном токовом операционном усилителе, нагрузкой которого является усилитель тока на полевом транзисторе. Эта схема представляет собой ПИД-регулятор, который сравнивает выходной ток инвертора с выставленным с помощью переменного резистора значением. Изменяя, пропорционально выходному току, сопротивление канала полевого транзистора устройство регулирует величину тока срабатывания для схемы управления, при котором происходит переключение транзисторов инвертора, чем обеспечивается стабилизация выходного тока сварочного аппарата. Вторая часть – индикатор. Это цифровой мультиметр, предназначенный для визуального отображения информации о величине реально протекающего тока нагрузки и напряжения на ней. Выполнен мультиметр на АЦП двойного интегрирования с цифровым семисегментным индикатором, на который выводится информация о токе и напряжении на выходе сварочного аппарата.