Схема сварочного инвертора, устройство основных модулей прибора, преобразующих входящий сигнал

Общие сведения

Трансформаторные сварочные аппараты стоят сравнительно недорого и легко ремонтируются из-за их простого устройства. Однако они обладают значительным весом и чувствительны к напряжению питания (U). При низком U производить работы невозможно, так как происходят значительные перепады U, в результате которого могут выйти из строя бытовые приборы. В частном секторе часто бывают проблемы с линиями электропередач, так как в бывших странах СНГ большинство ЛЭП требуют замены кабеля.

Электрический кабель состоит из скруток, которые часто окисляются. В результате этого окисления возникает рост сопротивления (R) этой скрутки. При значительной нагрузке они нагреваются, а это может привести к перегрузке ЛЭП и трансформаторной подстанции. Если подключать сварочный аппарат старого образца к счетчику электроэнергии, то при низком U будет срабатывать защита («выбивать» автоматы). Некоторые пытаются подключить сварочник к счетчику электроэнергии, нарушая закон.

https://youtube.com/watch?v=kxDNlze2Scs

Подобное нарушение карается штрафом: потребление электроэнергии происходит незаконно и в больших количествах. Для того чтобы сделать работу более комфортной — не зависеть от U, не поднимать тяжести, не перегружать ЛЭП и не нарушать закон — нужно использовать сварочный аппарат инверторного типа.

Это интересно: Сварочный инвертор из компьютерного блока питания своими руками — излагаем в общих чертах

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.

Виды сварочных аппаратов

Технологические возможности нашего века характерны использованием новых решений не только в военно-космической сфере, но и в бытовом применении инженерных, прогрессивных принципов. Этот процесс находит отражение и в технологии производства оборудования для сварочных работ. Стали возможными операции по соединению сплавов металлов и разнородных составов в единое целое. Для этого предназначены различные схемы сварочных инверторов, которые необходимы для выполнения определённых функций, а именно:

для электродуговой сварки покрытыми электродами необходимы инверторы ММА, которые обеспечивают высокий КПД, при малом потреблении и невысоком весе оборудования;
аппараты ММА+TIG, которые обеспечивают отличные показатели работы тугоплавкими электродами в среде инертных газов;
агрегаты с полуавтоматической подачей сварочной проволоки (MMA+MIG) в среду защитных или активных газов в сварочной ванночке;
оборудование для импульсной, точечной сварки для осуществления кузовного и прочего ремонта.
сварочные преобразователи для резки металлов различного принципа действия.

Учитывая возможности этого спектра устройств, можно вести работы в среде разных газов и сваривать разнообразные металлы и сплавы с высоким качеством конечного изделия. При этом питающее напряжение может быть от 160 до270 В, а сварочный ток достигает значений 250 А, что не исключает применения электродов до 5 мм в диаметре. С использованием электросхем инверторного типа становится достижимым сочетание небольшого веса и мощного импульсного сварочного тока.

https://youtube.com/watch?v=7lYhuy3TXds

Эти параметры позволяют соединять тонкостенные листы, разнородные сплавы, оцинкованную и нержавеющую сталь в среде инертных газов, а также использовать точечную сварку для кузовного ремонта. Оборудование типа TIG и MAG/MIG нужно дополнить еврорукавами для подачи газа и сварочной проволоки, и приобрести баллоны с газом и редукторы для регулировки давления. Такое оборудование открывает широкие возможности по сварке разнообразных металлов.

Схемы других моделей

Как ранее было отмечено, практически все инверторы работают по схожему принципу, и создаваемые схемы могут отличаться несущественно. Все сварочные аппараты делятся на несколько основных групп:

Для проведения электродуговой сварки при применении покрытых специальным составом электродов применяется оборудование типа ММА. Подобная схема характеризуется высокой эффективность, а конструкция имеет небольшой вес.
Для применения тугоплавких электродов применяется сварочное оборудование типа ММА+TIG. Они могут работать в среде инертных газов.
На производственных линиях встречаются агрегаты с полуавтоматической подачей прутка. В этом случае работа, как правило, проводится в среде инертных газов или в специальных ванночках.
При кузнечном или прочем ремонте используется точечная сварка.

Модель ARC 160, схема которой довольно сложна, может применяться для проведения самых различных работ. В отличии от arc 140, схема новой модели лишена основных недостатков.

Сварочный инвертор ТОРУС 250

Вариант исполнения торус 250 состоит из следующих элементов:

Генератора тактового типа, построенного на микросхеме TL Стоит учитывать, что схема мощного инвертора не предусматривает использование ШИМ, но в микросхеме есть два компаратора с датчиками тепловой защиты.
Система защиты и регулировочный модуль выполнены на основе LM Датчик, определяющий параметры тока, помещен на ферритовом кольце с обмоткой.
В схему включается также два выходных драйвера, построенные на IR

Ремонт Торус 250 следует проводить с открытия конструкции и визуального осмотра основных элементов. В рассматриваемом случае они следующие:

Выпрямитель выходного типа представлен отдельной платой, на которой размещается два радиатора. Они служат в качестве основания для размещения диодных сборок. Также в модуль входит один трансформатор и дроссель. Количество элементов в выходном выпрямителе во многом зависит от конкретной сборки.
Модуль ключей представлен четырьмя транзисторами в каждой из четырех групп. Для того чтобы снизить степень нагрева все они размещаются на отдельных радиаторах, которые изолированы специальными прокладками.
В качестве выходного выпрямителя используется мощный диодный мост. В рассматриваемом случае он расположен в нижней части конструкции. На этой модели устанавливается крайне надежный и практичный мост, который сложно спалить при исправной работе системы охлаждения.
Микросхема управления является основным элементом конструкции. Как правило, от правильности его работы зависит долговечность всего аппарата. Самостоятельно проверить блок можно только при наличии специального осциллографа и соответствующих навыков работы с ним.
Корпус с вентилятором системы охлаждения. Как правило, охлаждающий блок выходит из строя только в случае механического воздействия.

https://youtube.com/watch?v=nWV1DUzMZVE

Сварочный инвертор САИ 200, схема которого не существенно отличается от аппаратов схожего типа, применяется для ручной дуговой сварки и наплавки при применении штучных электродов. RDMMA 200 относится к оборудованию нового типа, которое создается без применения трансформаторов. За счет этого возможна более точная и плавная регулировка показателей тока, при работе не появляется сильного шума.

В заключение отметим, что вышеприведенная информация определяет сложность конструкции сварочных инверторов. При этом производители не распространяют подробные схемы устройств, что усложняет обслуживание и ремонт. Несмотря на применение схожей схемы при создании практически всех инверторов, они существенно отличаются друг от друга. Именно поэтому перед проведением каких-либо работ нужно подробно ознакомиться с конструктивными особенностями устройства.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

1 Полуавтомат для сварки – не устарел ли он?

Частичная автоматизация сварочного процесса гарантирует получение качественного соединительного шва, а также существенно облегчает работу сварщика. Современные полуавтоматические сварочники являются мощными и достаточно эффективными в применении агрегатами. Они позволяют производить с помощью плавящихся стержней быструю и надежную электродуговую сварку. В таких устройствах функцию электрода выполняет специальная проволока, которая подается в зону проведения работ по непрерывной схеме.

Современные полуавтоматические сварочники

При использовании полуавтомата сварщик вручную осуществляет движение проволоки вдоль соединительного шва, кроме того, он имеет возможность регулировать скорость подачи плавящегося электрода. Полуавтоматические агрегаты производят сварку в газовой среде и с флюсом. Также они могут функционировать с особой порошковой проволокой. В быту и на небольших предприятиях чаще всего эксплуатируются полуавтоматы, работающие в среде защитного газа. Даже в тех случаях, когда применяется порошковая проволока, сварочный процесс, как правило, проходит в газовой атмосфере.

Полуавтоматические устройства состоят из;

трансформатора – источника тока;
системы, позволяющей управлять и контролировать сварку;
горелки с рукавом и электродом;
приспособления (механического) для подачи проволоки;
аппарата для подачи защитного газа.

Устройство и принцип действия

Сварочный инвертор устроен так, что подойдет и для домашнего применения, и для работы на предприятии. Он способен при небольших габаритах обеспечить стабильное горение сварочной дуги и даже использовать ток сварки, значительно превышающий показатель обыкновенного сварочного аппарата. Он использует ток высокой частоты для генерации сварочной дуги и представляет собой обыкновенный импульсный блок питания (такой же, как и компьютерный, только с большей силой тока), что и делает схему сварочного аппарата несложной.

Рисунок 1 — Схематическое устройство сварочника инверторного типа.

При использовании ключевых транзисторов высокой мощности происходит преобразование постоянного тока, который выпрямляется при помощи диодного моста в высокочастотный ток (30..90 кГц), что позволяет снизить габариты трансформатора. Выпрямитель на диодах пропускает ток только в одном направлении. Происходит «отсечение» отрицательных гармоник синусоиды.

Но на выходе выпрямителя получается постоянное U с пульсирующей составляющей. Для преобразования его в допустимый постоянный ток с целью корректной работы ключевых транзисторов, работающих только от постоянного тока, используется конденсаторный фильтр. Конденсаторный фильтр представляет собой один или несколько конденсаторов большой емкости, которая позволяет заметно сгладить пульсации.

https://youtube.com/watch?v=I0Ya5gRA9jI

Диодный мост и фильтр составляют блок питания для инверторной схемы. Вход инверторной схемы выполнен на ключевых транзисторах, преобразовывающих постоянное U в переменное высокой частоты (40..90 кГц). Это преобразование нужно для питания импульсного трансформатора, на выходе которого получается высокочастотный ток низкого U. От выходов трансформатора запитывается высокочастотный выпрямитель, а на выходе генерируется высокочастотный постоянный ток.

Это интересно: Советы по выбору сварочного полуавтомата инверторного типа — объясняем вопрос

Блок питания

Одним из важнейших элементов блока питания сварочного инвертора является трансформатор, который мотается на феррите Ш7х7 или 8х8. Это устройство, обеспечивающее подачу стабильного напряжения, формируется из 4 обмоток:

первичной (100 витков провода ПЭВ диаметром 0,3 мм);
первой вторичной (15 витков провода ПЭВ диаметром 1 мм);
второй вторичной (15 витков провода ПЭВ диаметром 0,2 мм);
третьей вторичной (20 витков провода ПЭВ диаметром 0,3 мм).

Процесс намотки силового трансформатора

После выполнения первичной обмотки и изоляции ее поверхности при помощи стеклоткани, на нее наматывают слой экранирующего провода, витки которого должны ее полностью перекрывать. Витки экранирующего провода (он должен иметь такой же диаметр, как и провод первичной обмотки) выполняются в том же направлении. Такое правило актуально и для всех остальных обмоток, формируемых на каркасе трансформатора. Поверхности всех обмоток, наматываемых на каркас трансформатора, также изолируются друг от друга при помощи стеклоткани или обычного малярного скотча.

Чтобы величина напряжения, поступающего от блока питания на реле, находилась в пределах 20–25 В, необходимо подобрать резисторы для электронной схемы. Основной функцией блока питания сварочного инвертора является преобразование переменного тока в постоянный. Для этих целей в блоке питания используются диоды, собранные по схеме «косого моста».

Схема блока питания инвертора (нажмите для увеличения)

В процессе работы диоды такого моста сильно нагреваются, поэтому их обязательно надо монтировать на радиаторах, в качестве которых можно использовать охлаждающие элементы от старых компьютеров. Для монтажа диодного моста необходимо использовать два радиатора: верхняя часть моста через слюдяную прокладку крепится к одному радиатору, нижняя через слой термопасты – ко второму.

Выводы диодов, из которых сформирован мост, должны быть направлены в ту же сторону, что и выводы транзисторов, при помощи которых постоянный ток будет преобразовываться в высокочастотный переменный. Провода, соединяющие эти выводы, должны быть не длиннее 15 см. Между блоком питания и инверторным блоком, основу которого и составляют транзисторы, располагается лист металла, прикрепляемый к корпусу аппарата при помощи сварки.

Закрепление диодов на радиаторе

Конструкция

Для охлаждения всех мощных компонентов хорошо использовать радиаторы с вентиляторами от старых компьютеров Pentium 4 и Athlon 64. Мне эти радиаторы достались из компьютерного магазина делающего модернизацию, всего по 3…4$ за штуку.

Силовой косой мост нужно делать на двух таких радиаторах, верхняя часть моста на одном, нижняя часть на другом. Прикрутить на эти радиаторы диоды моста HFA30 и HFA25 через слюдяную прокладку. IRG4PC50W нужно прикручивать без слюды через теплопроводящую пасту КТП8.

Выводы диодов и транзисторов нужно прикрутить на встречу друг другу на обоих радиаторах, а между выводами и двумя радиаторами вставить плату, соединяющею цепи питания 300вольт с деталями моста.

На схеме не указано нужно на эту плату в питание 300V припаять 12…14 штук конденсаторов по 0.15мк 630 вольт. Это нужно, чтобы выбросы трансформатора уходили в цепь питания, ликвидируя резонансные выбросы тока силовых ключей от трансформатора.

Остальная часть моста соединяется между собой навесным монтажом проводниками не большой длины.

Ещё на схеме показаны снабберы, в них есть конденсаторы С15 С16 они должны быть марки К78-2 или СВВ-81. Всякий мусор туда ставить нельзя, так как снабберы выполняют важную роль: первая — они глушат резонансные выбросы трансформатора вторая — они значительно уменьшают потери IGBT при выключении так как IGBT открываются быстро, а вот закрываются гораздо медленнее и во время закрытия емкость С15 и С16 заряжается через диод VD32 VD31 дольше чем время закрытия IGBT, то есть этот снаббер перехватывает всю мощь на себя не давая выделяться теплу на ключе IGBT в три раза чем было бы без него. Когда IGBT быстро открываются, то через резисторы R24 R25 снабберы плавно разряжаются и основная мощь выделяется на этих резисторах.

Принцип работы устройства

Принцип работы сварочного аппарата с инвертором основан на преобразовании токов высокой частоты до необходимой величины. Это и есть основное отличие от традиционного трансформаторного устройства.

В следствие того, что токи преобразуются непосредственно перед процедурой сварки, подобные устройства отличаются относительно малыми габаритами и весом.

Всем известно, в бытовой электросети величина напряжения составляет 220 вольт, а частота переменного тока – 50 Гц. Такие значения не подходят для проведения сварочных работ.

Важным моментом является возможность инверторной схемы обеспечивать указанные величины питания в широком диапазоне значений, что позволяет сваривать металлы в различных условиях.

Принцип работы инвертора для сварки.

Внутреннее устройство прибора предполагает наличие выпрямителя. Он запитывается от обычной бытовой электросети. Его главная задача: преобразование переменного тока в постоянный. Во время данного процесса напряжение не изменяется. Далее блок устройства выполняет обратное преобразование.

В результате указанных операций, частота тока значительно увеличивается. Вместо стандартного значения в 50, оно повышается до нескольких десятков тысяч герц. Такие большие величины достигаются благодаря использованию тиристоров и транзисторов.

В результате, на трансформатор поступает напряжение с высокой частотой. Далее происходит увеличение силы тока за счет снижения напряжения. Трансформаторы, позволяющие осуществить такой переход, отличаются незначительным весом и размерами.

В результате сварочные аппараты стали более мобильными. Такие устройства проще использовать в бытовых целях, например, в маленькой мастерской, на даче или даже дома.

Стоит отметить, что современные устройства отличаются высоким коэффициентом полезного действия, вплоть до 90 процентов.

Раньше данные приборы имели более простое устройство, очень близкое к описанному выше. Однако современные конструкции предусматривают наличие дополнительной электроники, повышающей функциональность инструмента.

Достаточно часто используются различные электронные узлы, на основе микропроцессоров. В результате осуществляется контроль напряжения и тока. Если их значения отклоняются от оптимальных, тогда они корректируются.

Таким образом, оборудование может функционировать без сбоев, а также повышается диапазон выбора параметров сварки.

https://www.youtube.com/watch?v=DqRvaDfc7xE

https://youtube.com/watch?v=7wKTi9cjfE4

https://youtube.com/watch?v=Cej47CHTNKo

https://youtube.com/watch?v=rBsaPS6l_XU

Как сделать своими руками сварочный агрегат?

После изучения главных особенностей процесса сборки, можно приступать непосредственного к сборке самодельного оборудования.

На сегодняшний день существует большое количество различных способов и рекомендаций, как лучше собрать самодельный сварочный аппарат любого вида – с переменным или постоянным током, импульсные или инверторные, автоматические или полуавтоматические.

Достаточно глубоко в эту тему уходить не стоит, поскольку один из самых простых способов собрать аппарат для сварки своими руками, это использование трансформатора.

Чтобы изготовить его необходимо подготовить:

Несколько метров кабеля с большой толщиной.
Материал для сердечника, который будет располагаться в трансформаторе.
Сам материал должен обладать повышенной проницаемостью с примагничиванием.

Оптимальный вариант, когда сердечник в форме стрежня имеет букву «П». В некоторых случаях ращрешено применять данную деталь в более измененной форме, к примеру, круглой из статора, изготовленной из поврежденного электрического двигателя.

Схема устройства сварочного трансформатора.

Однако стоит обратить внимание, что на такую форму обмотки накручиваются труднее. Лучше всего, когда сечение сердечника для классического сварочного оборудования, сделанного своими руками и используемого в бытовых целях, имело площадь около 50 см2. Чтобы оборудование имело доступный вес, не стоит увеличивать в объеме сечение, однако технический эффект будет не на высшем уровне

Если площадь сечения вам не подходит, то её удастся посчитать самостоятельно, используя специальные схемы и формулы

Чтобы оборудование имело доступный вес, не стоит увеличивать в объеме сечение, однако технический эффект будет не на высшем уровне. Если площадь сечения вам не подходит, то её удастся посчитать самостоятельно, используя специальные схемы и формулы.

Первичная обмотка должны быть изготовлена из провода из меди, который будет обладать повышенными характеристиками: термическая стойкость, поскольку в процессе эксплуатации конструкции данная детали очень сильно нагревается.

Такая деталь должна обладать хлопчатобумажной либо стеклотканевой изоляцией. На крайний случай, возможно использовать провод из резины с изоляцией либо резиновую ткань, однако опасайтесь полихлорвиниловой обмотки.

Изоляция также изготавливается своими руками, с использованием хлопчатобумажной либо стеклоткани, а точнее её части по 2 см в ширину. Благодаря этим кускам получится обмотать провод, а затем пропитать его с помощью любого лака с электротехническим назначением. Такая изоляция не будет перегреваться после регулярного функционирования.

Аналогично приведенным выше расчетам удастся посчитать, какая площадь сечения обмотки – первичной и вторичной будет самой оптимальной. Зачастую вторичная обмотка имеет площадь около 30 мм2, а первичная обмотка до 7 мм2, с использованием стержня в 4 миллиметра диаметром.

Кроме этого простым способом нужно определить, насколько будет протягиваться кусок провода из меди и сколько витков понадобится, чтобы накрутить две обмотки. После этого наматываются катушки, а каркас изготавливается при помощи геометрических параметров магнитопровода.

Главное проследить, чтобы при надевании магнитопровода не было никаких сложностей. В первую очередь, необходимо правильно подобрать размер сердечника. Его лучше всего изготавливать по помощи электротехнического картона либо текстолита.

По такому же аналогу удастся изготовить конструкцию для сварки мелких деталей. Для дома можно использовать сварочный аппарат «мини» маленького размера.

Схема работы и основные детали сварочного инвертора