Принципиальная схема сварочного инвертора

Устройство сварочного инвертора: описание работы и назначение блоков на базе схемы РЕСАНТА САИ 140

У каждого производителя принципиальные схемы инверторных сварочных аппаратов разные. Мало того, даже разные линейки одного и того же производителя могут существенно отличаться. Но устройство сварочного инвертора имеет общие черты. Блоки те же. Просто собраны смогут быть по-разному. Это входной выпрямитель на базе мощного диодного моста и сглаживающих конденсаторов, инвертор — на ключевых транзисторах (тип IGBT или MOSFET) и выходной выпрямитель на базе высокочастотного понижающего трансформатора и диодного моста с выходным конденсаторным фильтром.

Принципиальная схема инверторного сварочного аппарата РЕСАНТА САИ 140

Далее рассмотрим, как работает сварочный аппарат, основываясь на схеме инверторного сварочного аппарата РЕСАНТА САИ 140. Он не лучше и не хуже остальных, просто есть его схемы.

Первичный выпрямитель и конденсаторный фильтр

Задача первичного выпрямителя — . В реалии он получается не совсем постоянным, а с некоторой пульсацией, но это уже явно не синусоида. Реализуется это обычным диодным мостом, который «переворачивает» нижнюю полуволну синусоиды.

Как работает сварочный инвертор: первая ступень преобразования напряжения в Ресанта САИ 140

Сетевое напряжение через входную стабилизирующую группу попадает на конденсаторы С1 и С2. Основная задача —  снятие статического напряжения на землю. Именно поэтому включать инверторную сварку крайне желательно в розетку с действующим заземлением, а не просто с имеющимся контактом.

Далее, диодный мост «переворачивает» нижнюю полуволну. На его выходе получается пульсирующее напряжение. Для сглаживания пульсаций ставят конденсаторы (в приведенной схеме это конденсатор С8 ёмкостью 1 микрофарад на напряжение 400 В ). На их выходе напряжение уже постоянное. Конденсаторы стоят с солидным запасом по напряжению — 400 Вольт и выше, так как на выходе диодного моста напряжение уже больше чем сетевое — порядка 320-350 В. А если учесть еще возможные скачки… вот и ставят с запасом — на 400 В.

И конденсаторы, и диоды при работе сильно греются. Для лучшего отвода тепла их монтируют на алюминиевые радиаторы. Часто еще делают дополнительный обдув — ставят вентилятор. Если вы хотите, чтобы сварочный аппарат прослужил долго, следите за тем, чтобы кулер был в рабочем состоянии.

Инвертор

Блок инвертора преобразует постоянное выпрямленное напряжение низкой частоты в переменное напряжение высокой частоты. Реализуется обычно на ключевых транзисторах, которые открываются и закрываются с большой частотой. Именно они формируют переменное напряжение с частотой в десятки килогерц. Управляет их переключением контроллер.

Силовые транзисторы G30N60, при помощи которых преобразуется постоянный ток в высокочастотный переменный

На выходе инвертора получаем не синусоиду, а практически прямоугольные импульсы. Но для дальнейшего выпрямления это не проблема. Зато частота высокая, что значит, что вторичный выпрямитель можно сделать на небольшом по размеру трансформаторе.

Выпрямление и стабилизация

Полученное высокочастотное напряжение подается на высокочастотный трансформатор. Напряжение на нем понижается, ток увеличивается. Через его первичную обмотку протекает высокое напряжение небольшой силы тока, а со вторичной снимается более низкое напряжение, но сила тока уже порядка 150-220 ампер — в зависимости от мощности и класса аппарата.

Выходное преобразование напряжения перед подачей на электрод

Для получения постоянного напряжения на выходе трансформатора стоит диодный мост. Он выдает уже практически постоянное напряжение, которое «доглаживается» выходными конденсаторами и идет на сварочный электрод. Диоды на выходном мосту стоят особые — с высокой скоростью срабатывания (не более 40-55 наносекунд). Они должны сглаживать напряжение частотой в десятки килогерц, так что скорость срабатывания должна быть очень высокой. Если в процессе ремонта возникла необходимость их замены, то надо подбирать именно с высоким быстродействием. Иначе работать аппарат не будет.

Остальные блоки на схеме — это как раз управление, «дополнительные опции» типа защит от перегрева и залипания электрода.

Сборка и укомплектовка

После создания всех составляющих устройства можно переходить к сборке. На основание крепится трансформатор, диодный мост, электронная схема управления. Происходит соединение всех проводов. На наружную панель фиксируются:

• переключатели резистора;
• кнопка включения;
• световые индикаторы;
• ШИМ-контроллер;
• разъемы под кабеля.

Держатель и зажим для массы лучше купить готовые, потому что они более безопасные и удобные. Но возможно изготовить держатель и самостоятельно, из стальной проволоки диаметром 6 мм. Когда все детали установлены и подключены, можно приступать к проверке аппарата. Меряется исходное напряжение. При 15V оно не должно показывать выше 100А. Осциллографом тестируется диодный мост. После, испытывается временная пригодность к работе, путем слежения за нагревом радиаторов.

Cхемы сварочных инверторов

Возможные неисправности и способы их устранения Даже надёжные электронные компоненты могут иногда выходить из строя, поломки случаются при неправильной эксплуатации сварочных инверторов.

Все сварочные аппараты делятся на несколько основных групп: Для проведения электродуговой сварки при применении покрытых специальным составом электродов применяется оборудование типа ММА. Далее мы приводим блок-схему функционирования стандартного инвертора, которая наглядно демонстрирует принцип его применения. Возможные неисправности и способы их устранения Даже надёжные электронные компоненты могут иногда выходить из строя, поломки случаются при неправильной эксплуатации сварочных инверторов.

Пайка платы.

Выводы Инвертор — сложное электронное устройство, но простое в использовании, его подключают к электрической цепи с напряжением V и без опасения проводить сварочные работы. При испытаниях следует добавлять витки до тех пор, пока дуга не начнёт ощутимо сильно тянуться, мешая отрыву.

Схемы аппаратов Сварис

Конденсаторы, установленные в фильтре, после активации зарядки способны выдавать большой силы ток, который сжигает, поэтому инвертор обеспечивается плавным пуском. Несмотря на применение схожей схемы при создании практически всех инверторов, они существенно отличаются друг от друга. Электрическая схема предполагает работу агрегата на основе импульсных преобразователей высокой частоты. Обычные выпрямительные диоды с такой задачей бы не справились — они бы просто не успевали открываться и закрываться, нагревались и выходили бы из строя.

Возможные неисправности и способы их устранения Даже надёжные электронные компоненты могут иногда выходить из строя, поломки случаются при неправильной эксплуатации сварочных инверторов. Модуль ключей представлен четырьмя транзисторами в каждой из четырех групп. Затем происходит выравнивание тока при наличии конденсатора и его поступление к блоку транзистора.

Принципиальная электрическая схема в деталях: составляющие

Таким образом, на первом этапе мы получаем на выходе с выпрямителя постоянный ток, имеющий значение более V. Ранее в сварочных инверторах использовались трансформаторы, очень мощные, работающие за счет обмотки трансформатора и имеющие, из-за этого, размеры и вес, делающие сварочные аппараты громоздкими и неудобными в применении. Инверторное устройство еще раз преобразовывает электроток теперь уже в переменный , увеличивая при этом его частоту.

Через них протекают огромные токи. Часть 1. При устройстве вторичной обмотки витки наматываются в несколько слоев. Если напряжение провода меньше В, значит, устройство неисправно.
Схема китайского инвертора

Намотка выходного дросселя

Одним из наиболее простых и в то же время самых полезных дополнений для сварочного инвертора будет намотка индуктивной катушки, сглаживающей пульсации постоянного тока, которые неизбежно остаются при работе импульсного трансформатора. Основная специфика такой затеи в том, что дроссель изготавливается индивидуально для каждого отдельного аппарата, а также может со временем корректироваться по мере деградации электронных компонентов или при изменении порога мощности.

Для изготовления дросселя понадобится всего ничего: изолированный медный проводник сечением до 20 мм 2 и сердечник, желательно из феррита. В качестве магнитопровода оптимально подойдёт либо ферритовое кольцо, либо сердечник броневого трансформатора. Если магнитопровод набран из листовой стали, его нужно просверлить в двух местах с отступом около 20–25 мм и стянуть заклёпками, чтобы иметь возможность беспроблемно прорезать зазор.

Дроссель начинает работать, начиная от одного полного витка, однако реальный результат виден, начиная с 4–5 витков. При испытаниях следует добавлять витки до тех пор, пока дуга не начнёт ощутимо сильно тянуться, мешая отрыву. Когда варить с отрывом станет затруднительно, нужно скинуть с катушки один виток и подключить параллельно дросселю лампу накаливания на 24 В.

Тонкая настройка дросселя выполняется с помощью сантехнического винтового хомута, которым можно уменьшить зазор в сердечнике, либо деревянного клина, которым этот зазор можно увеличить. Нужно добиваться, чтобы горение лампы при розжиге дуги было максимально ярким. Рекомендуется изготовить несколько дросселей для работы в диапазонах до 100 А, от 100 до 200 А и более 200 А.

Тонкости выполнения аргонной сварки

У технологии аргонной сварки есть свои тонкости. Рассмотрим их.

Аргон и сварочный ток подводят непосредственно к горелке. Второй питающий провод – массу – подсоединяют к свариваемым деталям при помощи пружинного зажима. Электрическая дуга, за счет которой и происходит расплавление кромок свариваемых деталей и присадочной проволоки, горит между вольфрамовым электродом и поверхностями свариваемых деталей. Присадочная проволока, благодаря которой происходит формирование сварного шва, подается непосредственно в зону действия электрической дуги.

Конец вольфрамового электрода для обеспечения стабильного горения дуги необходимо заточить под конус на длину, равную 2 или 3 диаметрам вольфрамового стержня.

Заточка вольфрамового электрода на наждаке с помощью простейшего приспособления

Поскольку потенциал ионизации аргона намного выше, чем у кислорода, азота и металлических паров, для зажигания электрической дуги в его среде необходим источник тока с повышенным значением напряжения холостого хода либо дополнительное устройство, которое называется осциллятор. Такой аппарат, вырабатывающий ток с высокой частотой и повышенным значением напряжения, обеспечивает не только быстрое зажигание дуги, но и ее стабильное горение в процессе выполнения аргонной сварки.

Как известно любому специалисту, формирование сварного шва при выполнении обычной электродуговой сварки осуществляется за счет трех технологических движений, совершаемых электродом: продольного (вдоль оси сварного шва), осевого (вдоль оси электрода) и поперечного (перпендикулярно оси шва). В отличие от данной технологии, аргонную сварку осуществляют только за счет продольного перемещения электрода и присадочной проволоки. Никаких других движений не делают ни при ручной, ни при автоматизированной сварке.

Необходимость строгого соблюдения данного правила объясняется следующим.

• Движение вдоль оси электрода не выполняется по той причине, что он не расплавляется в процессе горения сварочной дуги.
• Движение в поперечном направлении нельзя выполнять из-за того, что в таком случае из-под защиты аргона будет выведена область выполнения сварки, где присутствует расплавленный металл.

Поскольку электрод и присадочная проволока при аргонной сварке не перемещаются в поперечном направлении, сварной шов получается узким и аккуратным, что хорошо видно по фото таких соединений.

Качественный шов – визитка профессионального сварщика

Подбирая присадочную проволоку для выполнения соединений по данной технологии, очень важно обращать внимание на ее химический состав, который должен соответствовать составу свариваемых деталей. Как уже говорилось выше, зажигать дугу при выполнении аргонной сварки следует на угольной платине, а гасить ее необходимо на некотором расстоянии от соединяемых деталей

Чтобы обеспечить надежную защиту сварочной зоны от окружающего воздуха, необходимо следить за тем, чтобы электрод и присадочный пруток никогда не выходили из зоны действия защитного газа. Для минимизации разбрызгивания расплавленного металла из зоны сварки присадочный пруток вводят в сварочную ванну очень медленно и плавными движениями.

Выполняя аргонную сварку, необходимо внимательно следить за тем, хорошо ли проплавились кромки соединяемых деталей. Определить это можно по форме ванны расплавленного металла: она должна быть вытянута в сторону выполнения сварки, но ни в коем случае не иметь форму овала или круга.

Если хорошо усвоить всю необходимую теоретическую информацию о технологии аргонной сварки и немного потренироваться, то даже с помощью самодельного сварочного аппарата можно получать качественные, надежные и аккуратные соединения.

Как сделать своими руками?

Хотя инверторные сварочные аппараты в широкой продаже в современном исполнении, стали доступны относительно недавно, они не являются чем-то новым. По сути, добавилось только удобное цифровое управление и более современные электронные компоненты.

Принцип же работы, как и сам аппарат были разработаны несколько десятков лет назад, да и сегодня, многие схемы сборки актуальны. Собрать самостоятельно инвертор можно имея старые электротехнические детали, на основе современных электронных компонентов. Такой аппарат выйдет значительно дешевле, чем заводской аналог.

Необходимые материалы и инструменты

Для сборки аппарата понадобятся:

• Ферритовый сердечник для силового трансформатора.
• Шина из меди или проволока для создания обмоток.
• Фиксирующая скоба для соединения половинок сердечника.
• Термостойкая изолента.
• Компьютерный вентилятор.
• Транзисторы.
• Паяльник, пассатижи, кусачки.

Схемы

На сегодняшний день, все схемы сварочных инверторов унифицированы и построены на основе использования импульсного трансформатора и мощных транзисторов типа MOSFET.

Каждый из производителей вносит незначительные изменения в виде фирменных разработок, однако, в общем функционал аппарата не претерпевает каких-либо существенных изменений.

За основу также может браться принципиальная схема Юрия Негуляева – ученого и разработчика отечественного сварочного аппарата инверторного типа.

Пошаговое руководство

1. Для размещения всех элементов необходимо подобрать корпус. Рекомендуется использовать старый системный компьютерный блок, так как там уже предусмотрены отверстия для вентиляции.
2. Необходимо увеличить прочность корпуса, так как вес агрегата может достигать до десяти килограмм. Для этого, в углах устанавливаются металлические уголки на резьбовом крепеже.
3. Первичная обмотка трансформатора – намотка проволоки производится по всей ширине каркаса, это способствует стабильной работе трансформатора при перепаде напряжений. Для намотки используются только медные провода, при отсутствии шины, несколько проводов соединяются в пучок.
4. Вторичная обмотка трансформатора – наматывается в несколько слоев, для этого используют несколько проводов сечением 2 мм, соединенных в пучок.
5. Между обмотками необходим усиленный слой изоляции, во избежание попадания на вторичную обмотку сетевого напряжения.
6. Между сердечником трансформатора и обмотками предусматривается воздушный зазор, для обеспечения циркуляции воздуха.
7. Отдельно на ферритовом сердечнике выполняется трансформатор тока, при сборке закрепляющийся на плюсовой линии и соединяющийся с панелью управления.
8. Транзисторы необходимо прикрепить к радиатору, но обязательно через термопроводящую диэлектрическую прокладку. Это обеспечит эффективный теплоотвод и защиту от короткого замыкания.
9. Диоды выпрямляющего контура крепятся аналогичным способом, к пластине из алюминия. Выходы диодов соединяются неизолированным проводом сечением 4 мм.
10. Силовые проводники внутри корпуса разводятся таким образом, чтобы исключить короткое замыкание.
11. Вентилятор устанавливают на задней стенке, что сэкономит пространство и позволит обдувать сразу несколько радиаторов.

Электросхема сварочного инвертора

Стоит ли покупать?

Инверторные аппараты от бренда Сварис — это не самые популярные устройства среди опытных мастеров. Производитель никак не рекламирует свою продукцию. Тем не менее, аппараты от этого бренда можно часто встретить у дачников и новичков. Все дело в очень низкой стоимости. Подобные аппараты обычно продаются в крупных строительных магазинах по бросовым ценам, не превышающим 100 долларов. Это и плюс, и минус одновременно.

С одной стороны, вам не приходится переплачивать за бренд (как в случае с Ресантой) или тратить круглую сумму на первый аппарат. А ведь финансовый вопрос зачастую самый главный. Мастера хотят купить что-то подешевле, и их можно понять. Также схема сварочного инвертора Сварис очень простая, и вы сможете сами починить его в случае необходимости.

Но с другой стороны, подобные инверторы — это всегда лотерея. Отзывы всего 50 на 50: у кого-то аппарат служит исправно долгие годы, а у кого-то сгорает после первого применения. И нести его в сервисный центр бесполезно, поскольку там на полках будут пылиться такие же никому ненужные дешевые инверторы.

Вы должны понимать, что покупая недорогой аппарат в любом случае рискуете. Его невысокая цена получается за счет применения не самых качественных деталей и комплектующих. Мы считаем, что покупать такие бюджетные аппараты нужно в том случае, когда вы знаете, что будете пользоваться ими пару раз в год. И не более.

А если вам нужен полноценный инструмент для обучения, то лучше приобретите более дорогой инвертор. Или купите качественный аппарат с рук, проще говоря б/у. Так он обойдется существенно дешевле, и вы получите полноценный инструмент.

Схема инвертора для сварки

Электрическая схема сварочного инвертора

Схема инверторного сварочного агрегата имеет особенную характеристику и функционал, в который входят следующие составляющие:

1. Орган управления и индикации.
2. Система, отвечающая за работу термической защитной функции и управлением охлаждающим вентилятором.
   Сюда также относят вентилятор самого инверторного аппарата и датчик с температурными показателями.
3. Электрические принципиальные схемы подразумевают под собой наличие ШИМ-контроллера, состоящий из трансформатора с током, датчика с током нагрузки.
4. Система питания на детали слаботочного участка электросхемы аппаратного инвертора для сварки.
5. В преобразователе схемы может устанавливаться механизм, благодаря которому в силовую систему аппарата поступает электропитание.
   Сюда относится емкостный фильтр, выпрямитель, а также нелинейная зарядная цепь.
6. Силовая часть с однотактным конвертором.
   В неё также входят: силовой трансформатор, выпрямитель вторичного типа и дроссель для выхода тока.

В каждом описании принципиальной схемы сварочного инвертора должна быть краткая характеристика всех составляющих элементов.

Сварочный инвертор не включается

«Титан — БИС — 2300»- именно эта модель инвертора поступила в ремонт, схемотехника повторяет сварочный аппарат аналогичной мощности «Ресанта» и как я предполагаю ещё многие другие инверторы. Посмотреть и скачать схему можно здесь.

В этом сварочном аппарате для питания низковольтных цепей применяется импульсный блок питания, как раз он и был неисправен. ИБП выполнен на ШИМ контролере UC 3842BN. Аналоги — отечественный 1114ЕУ7, Импортные UC3842AN отличается от BN только меньшим потребляемым током, и КА3842BN (AN). Схема ИБП ниже. (Кликните по ней для увеличения) Красным отмечены напряжения которые выдавал уже рабочий ИБП

Обратите внимание на то, что измерять напряжения 25V нужно не относительно общего минуса, а именно с точек V1+,V1- и также V2+,V2- они не связанны с общей шиной

Ключ ИБП выполнен на транзисторе, полевик 4N90C. В моём случае транзистор остался целым, а вот микросхема потребовала замены. Также был в обрыве резистор R 010 — 22 Om/1Wt. После этого блок питания заработал.

Однако радоваться было рано, замерив напряжение на выходе сварочника, оказалось что его нет, а в режиме холостого хода должно быть примерно 85 вольт. Попробовал пошевелить плату, помните со слов хозяина это влияло, но ничего.

Дальнейшие поиски выявили отсутствие одного из напряжений 25 вольт в точках V2-,V2+. Причина, обрыв в трансформаторе обмотки 1-2. Пришлось выпаивать транс, использовал медицинскую иглу для освобождения выводов.

В трансформаторе один из концов обмотки был оборван от вывода.

Аккуратно восстанавливаем соединение используя подходящий проводок, восстановленное соединение не будет лишним зафиксировать капелькой клея или герметика. У меня под руками оказался полиуретановый клей им и воспользовался, делаем ревизию других выводов, если необходимо пропаиваем.

Перед установкой трансформатора следует подготовить плату, чтобы он без усилий вошёл в своё место. Для этого нужно очистить от остатков припоя отверстия, сделать это можно так же иглой от шприца подходящего диаметра.

После установки трансформатора сварочный инвертор заработал.

Как проверить микросхему

Как проверить микросхему не выпаивая её из платы и на что ещё обратить внимание. Частично проверить микросхему можно при наличии вольтметра и регулируемого стабилизированного источника постоянного напряжения

Для полной проверки нужны генератор сигналов и осциллограф

Частично проверить микросхему можно при наличии вольтметра и регулируемого стабилизированного источника постоянного напряжения. Для полной проверки нужны генератор сигналов и осциллограф.

Поговорим о том, что проще. Перед проверкой обязательно выключите инвертор от сети питания. Далее — от внешнего регулируемого блока питания на вывод 7 микросхемы подаём напряжение 16 — 17 вольт, это напряжение запуска МС. При этом на выводе 8 должно быть 5 В. это опорное напряжение от внутреннего стабилизатора микросхемы.

Оно должно оставаться стабильным при изменении напряжения на 7 выводе. Если это не так МС неисправна.

Изменяя напряжение на микросхеме имейте в виду, что ниже 10 В микросхема отключается, и включится при 15-17 вольт. Не следует повышать напряжение питания МС выше 34 В Внутри микросхемы стоит защитный стабилитрон и при сильно завышенном напряжении его просто пробьёт.

Ниже приведена структурная схема UC3842.

Дополнение к этой статье: Через некоторое время принесли ещё один аппарат. Вышел из строя из за падения на бок. Это произошло потому, что за время работы винты скрепляющие корпус разболтались, а некоторые просто потерялись, поэтому при падении плата сыграла и коснулась корпуса монтажной стороной В результате замыкания вышли из строя все 4 выходных транзистора K 30N60HS Аналоги G30N60A4D, G40N60UFD. После замены всё заработало.

На этом всё! Если нашли полезной эту статью, оставляйте Ваши комментарии, делитесь с друзьями нажав на кнопки соцсетей.

Современные сварочные работы проводятся при применении специальных инверторов. Ранее для подобной обработки металла использовали обычные трансформаторы, которые характеризуются меньшей эффективностью. Принципиальная схема сварочного инвертора может несколько отличаться, но все они характеризуются легкостью и компактностью. Только при учете конструктивных особенностей можно провести ремонт сварочного инвертора и его точную настройку.