Contexte du projet
Un fabricant national réputé d'équipements de soudage se concentre sur la recherche, le développement et la production de machines à souder à convertisseur MF, qui sont largement utilisées dans la construction automobile, les structures en acier, la construction navale, les réservoirs sous pression et d'autres industries. Par rapport à la machine à souder à fréquence traditionnelle, la machine à souder à onduleur MF présente les avantages suivants : petite taille, poids léger, économie d'énergie, bonne qualité de soudage, etc.
La qualité du soudage dépend directement du contrôle précis du courant de soudage, ce qui nécessite des solutions de détection de courant très performantes. En même temps, l'environnement de travail difficile des machines à souder et les chocs fréquents de courant élevé imposent des exigences élevées en matière de capacité de surcharge et de fiabilité à long terme du shunt.
Gamme de produits et exigences techniques :
- Série de produits : Machine à souder à onduleur 200A/300A/400A/500A
- Système de travail : 60%
- Précision du contrôle du courant : ±2%
- Exigence de surcharge : 2,5 fois le courant nominal pendant 3 secondes (au moment de l'amorçage de l'arc)
Défis techniques rencontrés
1) Exigences élevées en matière de capacité de surcharge
Le courant instantané de l'arc de soudage peut atteindre 2 à 3 fois le courant nominal, le shunt doit donc résister à des impacts fréquents de courant élevé. Si l'on prend l'exemple d'une machine à souder de 500 A, le courant d'arc peut atteindre 1250 A ou plus, et la consommation électrique instantanée du shunt peut être plus de 6 fois supérieure à celle du fonctionnement normal.
2. un environnement de travail difficile
Les machines à souder génèrent beaucoup de chaleur, de projections de métal et de fortes interférences électromagnétiques. Le shunt et son circuit de conditionnement du signal doivent avoir une bonne protection et une bonne capacité anti-interférence.
3) Exigences en matière de réaction rapide
Un contrôle précis du courant de soudage nécessite un retour rapide du courant, et des délais excessifs dans la boucle de contrôle peuvent affecter la stabilité de l'arc de soudage et la qualité de la soudure.
4) Durabilité à long terme
Les équipements industriels exigent une grande fiabilité, et les shunts doivent résister à des dizaines, voire des centaines de milliers de cycles thermiques pour maintenir des performances stables tout au long de leur durée de vie.
Solutions techniques
1. dimensionnement du shunt
Pour les différentes spécifications de la machine à souder, le shunt en série de type FL-2 est sélectionné, et la spécification de chute de tension nominale de 75 mV est adoptée uniformément :
| Spécifications de la machine à souder | Type de répartiteur | valeur de résistance | courant nominal |
|---|---|---|---|
| 200A | FL-2-250µΩ-300A | 250µΩ | 300A |
| 300A | FL-2-150µΩ-500A | 150µΩ | 500A |
| 400A | FL-2-125µΩ-600A | 125µΩ | 600A |
| 500A | FL-2-100µΩ-750A | 100µΩ | 750A |
2) Conception de la capacité de surcharge
Le shunt FL-2 a une excellente capacité de surcharge :
- Surcharge continue : 1,2 fois le courant nominal
- 5 secondes surcharge : 5 fois le courant nominal
- Chocs transitoires : peut résister à des multiples plus élevés de chocs à court terme (<100ms)
Le procédé de soudage par faisceau d'électrons garantit la solidité et la fiabilité des joints de soudure entre le corps de la résistance et les bornes en cuivre, sans soudure erronée ni fissuration en cas de cycles thermiques fréquents.
3. les solutions thermiques
Le shunt est monté sur une plaque de base de dissipation thermique en aluminium qui est boulonnée pour assurer un bon transfert de chaleur. Le refroidissement par air forcé est assuré par le ventilateur intégré de la soudeuse. La température du shunt est stabilisée à moins de 75°C dans les conditions de fonctionnement du 500A/60%.
4. le conditionnement du signal
- Amplificateurs-op à large bande avec une petite bande passante de signal >1MHz et un taux d'oscillation de signal important >10V/µs
- Temps de réponse du signal<10µs pour les boucles de contrôle rapides
- Ajoutez une protection TVS et un filtrage RC du côté de l'entrée pour éviter que la surtension générée par l'arc de soudage n'endommage les circuits finaux.
Résultats du projet
- Précision du contrôle :La précision du contrôle du courant de soudage atteint ±2% pour répondre aux exigences des différents types de procédés de soudage.
- Fiabilité :Le shunt a passé 100 000 essais de cycles thermiques (température ambiante ↔ 150°C) sans modification significative de ses performances.
- Protection de la sécurité :Temps de réponse de la protection contre les surintensités<1ms, protection efficace de la machine à souder et de la sécurité de l'opérateur
- Échelle d'application :Plus de 50 000 machines à souder ont été utilisées, couvrant toute la gamme de produits.
- Retour d'information sur le marché :Un taux d'échec extrêmement faible, un bon retour d'information de la part des clients et un partenariat stratégique à long terme ont été établis.