tokar.guru

Сварочный инвертор своими руками: схема сборки и описание

Сварочное оборудование инверторного типа используется в мастерской и мобильными бригадами. Отличается малым весом и габаритами, высоким качеством сварного шва. Домашнему мастеру тоже не помешает свой аппарат, покупать который часто не по карману. В таком случае можно собрать сварочный инвертор своими руками. Даже самая простая схема позволит работать электродами диаметром 3–4 мм и использовать аппарат для личных нужд. Согласно описанию ему достаточно питания от бытовой сети 220 В.

Как работает сварочный инвертор

Внутри инвертора происходит выпрямление входного напряжения. Затем преобразованное напряжение с помощью транзисторных ключей трансформируется в переменный ток высокой частоты. Далее происходит выпрямление переменного тока в постоянный.

Рисунок 2 — Схематическое устройство инвертора

Установка ключевых транзисторов высокой мощности и диодного моста сокращает габариты трансформатора. На выходе получается высокочастотный ток 30–90 кГц. Диодный выпрямитель дает на выходе постоянное напряжение. Оно преобразуется в постоянный ток фильтром из нескольких конденсаторов большой емкости, что необходимо для сглаживания пульсации.

Диодный мост и фильтр представляют блок питания инвертора. На входе стоят ключевые транзисторы, обеспечивающие питание импульсного трансформатора. За ним подключается высокочастотный выпрямитель, выдающий постоянный ток высокой частоты.

Схема считается простой и доступной для самостоятельной реализации.

Перечень необходимых материалов и инструментов

Инверторная сварка своими руками будет потреблять 32 А, а после преобразования выдавать ток 250 А, который обеспечит прочный и качественный шов. Для реализации задачи потребуются следующие комплектующие:

• трансформатор с ферритным сердечником для силовой части;
• медная жесть для обмоток;
• провод ПЭВ;
• стальные листы для корпуса или готовый короб;
• изолирующий материал;
• текстолит;
• вентиляторы и радиаторы;
• конденсаторы, резисторы, транзисторы и диоды;
• ШИП-контроллер;
• кнопки и переключатели передней панели;
• провода для соединения узлов;
• силовые кабели большого сечения.

Зажим для массы и держатель рекомендуется приобрести в магазине специнструмента. Некоторые умельцы делают держатель из стальной проволоки сечением 6 мм. Перед началом сборки своего сварочного инвертора рекомендуется посмотреть обучающее видео, изучить пошаговую инструкцию и распечатать схему. Из инструментов нужно приготовить паяльник, пассатижи, нож, набор отверток и крепеж.

Простые схемы инверторной сварки

Первый шаг на пути к изготовлению сварочного инвертора – выбор проверенной рабочей схемы. Существует несколько вариантов, требующих детального изучения.

Самый простой сварочный аппарат:

Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора:

Рисунок 4 — Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора

Схема инверторного сварочного аппарата:

Рисунок 5 — Схема инверторного сварочного аппарата

Процесс поэтапной сборки

Комплектующие самодельного сварочного инвертора монтируются на основание из плиты гетинакса толщиной 5 мм. В центре делается круглое отверстие под вентилятор. Потом его ограждают решеткой. На переднюю панель корпуса выводят светодиоды, тумблеры и ручки резисторов. Располагать провода следует с воздушным зазором. В дальнейшем корпус нужно будет закрыть кожухом из листов текстолита либо винипласта толщиной не меньше 4 мм. В месте крепления электрода устанавливается кнопка. Ее и кабель подключения тщательно изолируют.

Перемотанный трансформатор размещается на панели. Для крепления понадобятся скобы из медной проволоки диаметром не менее 3 мм. Под платы используют фольгированный текстолит толщиной 1 мм. В каждой делают меленькие прорези для снижения нагрузки на диодных выводах. Крепят платы навстречу выводам транзисторов. Последовательность и правильность сборки сверяется со схемой самодельного инвертора.

На плату припаиваются конденсаторы, количеством около 14 штук. Они выведут выбросы трансформатора в цепь питания. Нейтрализовать резонансные выбросы тока трансформатором помогут встроенные снабберы, содержащие конденсаторы С15 и С16. Снабберы выбирают хорошего качества и проверенных производителей, потому что у них в инверторе очень важная роль. Они должны снизить резонансные выбросы и потери IGBT в момент отключения. Устройства забирают на себя всю мощность, что снижает выделение тепла в несколько раз. Лучшими признаны модели СВВ-81 и К78-2.

Для охлаждения и защиты от перегрева хорошо подходят радиаторы от компьютеров системных блоков типа Pentium 4 и Athlon 64.

Корпус сварочного инвертора

Корпус понадобится для компактного размещения всех компонентов. По ширине в нем должен свободно разместиться трансформатор. Еще 70% пространства отводится под все остальное. Для установки плат должны быть перемычки.

Верхний защитный кожух можно согнуть из листа 0,5–1 мм, сварить или сделать составным из нескольких пластин. В листах, закрывающих боковые стенки, выполнить вентиляционные отверстия. На корпусе должна быть ручка для транспортировки.

Конструкция должна легко разбираться. На фронтальной панели делают пазы под установку кнопки включения, переключателей тока, ШИМ-контроллера, световых индикаторов и разъемов.

В качестве декоративного покрытия подойдет обычная или молотковая краска красного, синего и оранжевого цветов.

Где взять блок питания и как его подключить

Блок питания сварочного инвертора вполне можно сделать из бесперебойника. Потребуются только трансформатор и корпус ИБП с удаленной остальной начинкой. Входом будет обмотка с большим сопротивлением и «родное» гнездо на торце корпуса. После подачи напряжения 220 В нужно найти пару с разностью потенциалов 15 В. Эти провода станут выходом из БП. Здесь потребуется еще поставить диодный мост, к которому будут подключаться потребители. На выходе получится напряжение около 15 В, которое просядет под нагрузкой. Тогда вольтаж придется подбирать опытным путем.

Импульсный блок питания позволяет снизить габариты и вес трансформатора, сэкономить материалы. Мощные транзисторы постоянного напряжения, установленные в инверторной схеме, обеспечивают переключение с 50 до 80 кГц. С помощью группы мощных диодов (диодного моста) получается на выходе постоянное пульсирующее напряжение. Конденсаторный фильтр выдает после преобразований постоянное напряжение свыше 220 В. Модуль из фильтров и выпрямительного моста образует блок питания. БП питает инверторную схему. Транзисторы подключаются к понижающему трансформатору импульсного типа с рабочей частотой 50–90 кГц. Мощность трансформатора такая же, как у силового сварочного аппарата. На выходе из трансформатора ток высокой частоты запитывает выпрямитель, выдающий высокочастотный постоянный ток.

Сделать трансформатор можно на сердечниках типа Е42 из старого лампового монитора. Потребуется 5 таких приборов. Один пойдет для дросселя. Для остальных элементов нужны сердечники 2000 НМ. Напряжение холостого хода получится 36 В при длине дуги 4–5 мм. Выходные кабели рекомендуется заправить в ферритовые трубки или кольца.

Схема сварочного резонансного инвертора:

Рисунок 8 — Схема сварочного резонансного инвертора

Диодный мост

Диодный «косой мост» предназначен для трансформации в блоке питания переменного тока в постоянный. Правильный выбор резисторов позволит поддерживать напряжение 20–25 В между трансформатором и реле. При работе сборка будет сильно греться, поэтому ее монтируют на радиаторах от компьютера. Их потребуется 2 штуки для верхнего и нижнего элементов. Верхний ставится на прокладку из слюды, а нижний – на термопасту.

Выходные провода оставляют длиной 15 см. При установке мост отделяется прикрепленным к корпусу стальным листом.

Намотка трансформатора

Трансформатор – это силовая часть инвертора, отвечающая за понижение напряжения до рабочей величины и повышение силы тока до уровня плавления металла. Для его изготовления используют стандартные пластины подходящего размера или вырезают каркас из листов металла. В конструкции две обмотки: первичная и вторичная.

Рисунок 9 — Намотка трансформатора

Трансформатор наматывают полосой медной жести шириной 4 см и толщиной 0,3 мм, потому что важны ширина и небольшое сечение. Тогда физические свойства материала задействуются оптимально. Повышенного нагрева провод может не выдержать. Сердцевина толстого провода при высокочастотных токах остается незадействованной, что вызывает перегрев трансформатора. Проработает такой трансформатор максимум 5 минут. Здесь нужен только проводник большого сечения и минимальной толщины. Его поверхность хорошо передает ток и не нагревается.

Термопрослойку заменит бумага для кассового аппарата. Подойдет и ксероксная, но она менее прочная и может рваться при намотке. В идеале изолятором должна служить лакоткань, которая прокладывается минимум в один слой. Хорошая изоляция – залог высокого напряжения. По длине полоски должно хватать на перекрытие периметра и заход 2–3 см. Для повышения электробезопасности между обмотками прокладывают пластинки из текстолита.

Вторичная обмотка трансформатора выполняется 3 медными полосками, разделенными между собой фторопластовой пластинкой. Сверху еще раз идет слой термоленты.

Лента кассового аппарата в качестве изоляции имеет один недостаток – темнеет при нагреве. Но не рвется и сохраняет свои свойства.

Допускается заменить медную жесть проводом ПЭВ. Его преимущество в том, что он многожильный. Такое решение хуже использования медной полосы, потому что пучок проводов имеет воздушные прослойки и они слабо контактируют друг с другом. Суммарная площадь сечения получается ниже и теплообмен замедляется. В конструкции инвертора с ПЭВ делается 4 обмотки. Первичная состоит из 100 витков провода ПЭВ диаметром не более 0,7 мм. Три вторичные имеют соответственно 15+15+20 витков.

Подключение инверторного блока

Изготовление резонансного инвертора осуществляется на базе деталей от старого монитора либо телевизора. Используются компьютерный блок питания, его кулер и радиаторы.

Для защиты транзисторов применяются стабилитроны КС-213. Силовые транзисторы частотного типа должны быть рядом с трансформатором, чтобы гасить наводки и помехи.

Дорожки на текстолитовой плате толщиной 4–6 мм под силовой мост придется расширить с учетом того, что протекают токи порядка 30 А. Минимальное сечение питающего кабеля брать минимум 3 мм². Силовые диоды на выходе защищаются RC-цепочкой.

Рисунок 10 — Подключение инверторного блока

Конструирование и подключение системы охлаждения

Для хорошего охлаждения рабочих узлов в корпусе нужно предусмотреть достаточное количество вентиляционных отверстий. Их располагают на противоположных стенках. В качестве вентилятора используют кулер 220 В от старого компьютера на 0,15 А и выше.

Его ориентируют на вытяжку горячего воздуха. Приток холодного воздуха обеспечат отверстия.

Вентилятор располагают как можно ближе к трансформатору. Второй вентилятор должен обдувать радиатор с выпрямительными диодами. Работа сварочного инвертора связана с повышенным тепловыделением, поэтому нужно использовать не менее двух вентиляторов.

Рисунок 11 — Система охлаждения

Желательно установить на наиболее нагревающемся элементе термодатчик. При перегреве он сработает на отключение питания самого инвертора.

Механизм предотвращения залипания электрода

При работе электродами сварщики сталкиваются с проблемами при поджиге дуги и залипанием электродов. Электроды разогреваются, мощности потребляют больше, провода перегреваются от нагрузки и выбивают автоматы. Трансформатор гудит, стержни гнутся, и осыпается обмазка, а процесс не идет.

Решить проблему и сохранить сварочный инвертор поможет автоматический механизм предотвращения залипания. Собранный по схеме модуль встраивается в первичную и вторичную обмотку сварочного трансформатора. Устройство упростит работу, дуга станет проще зажигаться, и перегрузок сети не будет.

Рисунок 12 — Механизм предотвращения залипания электрода

Основная схема

Принцип работы схемы следующий. Вторичная обмотка сварочного трансформатора соединяется с выпрямителем переменного тока и со стабилизатором напряжения. Выход соединяется со слаботочным реле РЭС-10 на замыкание. Последовательно подключается керамический конденсатор С3. Он подбирается по мощности трансформатора, емкостью 2–10 мкФ и напряжением свыше 400 В. Выполняет функцию реактивного резистора.

После подачи питания на конденсатор во вторичной обмотке возникает переменное напряжение. Потом срабатывает реле Р2, размыкающее силовое реле Р1 с напряжением 220 В. Параллельно в обмотку включен конденсатор С4 с характеристикой 20–25 А. Его контакты закорачивают С3, и трансформатор включается в обычном режиме.

При стабильной дуге на вторичной обмотке напряжение держится в диапазоне 35–45 В. Этого достаточно для реле Р2. При коротком замыкании переменный ток исчезает на вторичной обмотке. В итоге Р2 обесточивается и выключает реле Р1. Первичная обмотка при этом питается лишь через конденсатор С3, на котором замыкается сетевое напряжение. Небольшой ток 150–200 мА безопасен для сети. Электроды не залипают, а если это и произошло, то легко отделяются. После стабилизации ситуации срабатывает реле и включается трансформатор на рабочий режим.

Все хорошо, но при коротком замыкании слышатся щелчки. От такой неприятности избавляются включением тиристоров в ключевом режиме по приведенной ниже схеме.

Рисунок 13 — Включение тиристоров в ключевом режиме

Конденсатор успешно заменяет лампа накаливания на 100–300 Вт. При коротком замыкании она вспыхнет.

Рисунок 14 — Схема с возможностью регулировки выходного тока

Предпусковая диагностика аппарата

Диагностика и подготовка сварочного инвертора к работе – это не менее важный процесс, чем сама сборка.

Инвертор запитывается от 15 В и подключается к плате ШИМ. Параллельно подается питание на конвектор, что уменьшит нагрев устройства и снизит шум.

После зарядки конденсаторов подключается реле, необходимое для замыкания резистора. Таким образом снижаются скачки напряжения при включении инвертора.

Включение инвертора в сеть 220 В в обход резистора может вызвать взрыв.

Теперь нужно проверить срабатывание реле замыкания резистора после подачи тока на ШИМ. Диагностируются импульсы на плате через несколько секунд после срабатывания реле. Для проверки исправности и работоспособности моста на него подается питание 15 В. Устанавливается холостой ход и сила тока выше 100 мА.

Правильность монтажа трансформаторных фаз контролируется осциллографом на 2 луча. Предварительно включается питание моста от конденсаторов с использованием лампы 200 Вт на 220 В. Частота ШИМ устанавливается 55 кГц. На осциллографе нужно отследить, чтобы напряжение не превышало 330 В.

Частота собранного сварочного инвертора определяется плавным снижением частоты ШИМ до появления на нижнем ключе IGBT незначительного заворота. Полученный показатель делится на два, а к результату добавляется частота пресыщения. Итоговое число будет рабочим колебанием частот трансформатора.

Потребление моста должно быть в пределах 150 мА. Свечение лампы неяркое. Интенсивный свет указывает на пробой обмотки либо на погрешности конструкции моста. У трансформатора не должно быть звуковых и шумовых эффектов. В случае их появления проверяют полярность. Тестовое питание на мост подключают с помощью бытового прибора, например чайника, на 2,2 Вт.

Проводники, выходящие от ШИМ, делают короткими, скручивают и укладывают дальше от источников помех. Ток инвертора постепенно повышается через резистор. Нижний ключ по показаниям осциллографа должен оставаться в пределах 500 В. Стандартный показатель составляет 340 В. Появление шума способно вывести из строя IGBT.

Пробную сварку начинают с 10 с. После этого проверяют радиаторы. Если они не холодные, то продлевают сварку до 20 с. Затем уже можно варить 1 минуту и дольше.

Трансформатор перегревается после использования 2–4 электродов. Для охлаждения вентилятору достаточно 2 минут, после чего работу продолжают.

Поделитесь опытом изготовления инвертора своими руками в комментариях к данной статье.

wikimetall.ru

Схема простого сварочного инвертора – электросхема инверторного сварочного аппарата

Схема простого сварочного инвертора разделяется на силовую, то есть как раз ту, которая выдает ток на дугу, и управляющую части. Инвертор по сути своей – это блок питания, достаточно мощный, позволяющий поддерживать работу дуги. По рабочим схемам напоминает импульсный блок питания, у них весьма схожая работа по преобразованию энергии.

По какому принципу работает электросхема инверторного сварочного аппарата?

Схема работает по тому же принципу, что и, например, блок питания в персональном компьютере. В процессе работы происходит преобразование тока и напряжения, причем несколько раз и в разных параметрах.

В работе прослеживаются несколько четких этапов:

1. Напряжение в розетке составляет 220V, поэтому сначала происходит выпрямление переменного напряжения.
2. Вступает в работу преобразователь, постоянное напряжение переводится в переменные высокие частоты.
3. Напряжение высокой частоты постепенно понижается до нужных значений.
4. В свою очередь, на этом этапе, уже пониженное напряжение нуждается в выпрямлении.

Весь процесс кажется немного нелогичным, но у этого есть свои причины.

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.

Инверторные же аппараты удалось существенно уменьшить и облегчить с помощью увеличения частоты работы до 70-80 кГц и удешевить, поскольку меди на обмотку и других материалов уходит в разы меньше.

Схема инвертора

Электросхема сварочного инвертора состоит из транзисторов, мощных, берущих на себя большую часть работы. Частота тока в сети составляет всего 50 Гц, транзисторы же переключаются с высокой частотой, поэтому необходимо обеспечить их подачей постоянного напряжения. Вот тут и вступает в работу выпрямитель, как раз занимающийся тем, чтобы поступающий ток имел постоянные параметры.

Достигается этот эффект диодным мостом и фильтрующими конденсаторами. Диодный мост очень мощный, поэтому есть необходимость ставить его в паре с охлаждающим радиатором. На нем, в свою очередь, установлен предохранитель от перегревания, который при достижении критических температур размыкается. Необходим он для того, чтобы избежать поломки прибора от перегрева. Таким образом, на первом этапе мы получаем на выходе с выпрямителя постоянный ток, имеющий значение более 220V.

Важным элементом схемы является фильтр электромагнитной совместимости, ставится он перед выпрямителем и защищает сеть от высокочастотных помех, появляющихся из-за работы инвертора.

Сам инвертор состоит из двух транзисторов на радиаторах для контроля тепла. Для понижения же напряжения схема простого сварочного инвертора успешно работает с трансформатором высокой частоты. Далее транзисторы коммутируют постоянное напряжение через обмотку трансформатора, величины достигают примерно 340V.

Если совсем по-простому, то роль трансформатора в том, что первичная обмотка выдает большое напряжение и маленький ток, а с вторичной обмотки уходит меньшее напряжение, но максимальный ток, показатели могут быть около 120 ампер.

Выходной выпрямитель – это диоды с высокими показателями быстродействия, сдвоенные, с общим катодом. Электросхема инверторного сварочного аппарата нуждается в именно быстродействующих диодах, суть их работы в том, что они очень шустро открываются и закрываются, нужно это для того, чтобы защитить сами диоды и весь прибор от перегревания и выхода из строя.

Когда инвертор включается, начинают заряжаться конденсаторы, поскольку в этот момент зарядный ток очень велик, настолько, что может вывести из строя диодные мосты, то применяется схема ограничения заряда, еще она называется «мягкий пуск». Работа его основывается на резисторе, имеющем высокое сопротивление, как раз он и принимает на себя основной удар и отвечает за ограничение тока в схеме.

Самостоятельный подход к ремонту и эксплуатации

Самые важные элементы схемы уже описаны, остается лишь добавить, что сварочный инвертор — прибор не очень сложный, при желании и заинтересованности его можно собрать своими руками. По запросу: схемы сварочных инверторов скачать, можно найти огромное количество готовых схем и видеороликов о самостоятельной сборке сварочных инверторов и их ремонте на нашем сайте.

Если вы понимаете сам принцип работы аппарата, то, достав нужные запчасти, можно очень экономно подойти к вопросу, покупать ли инвертор, чинить его самим или отнести в мастерскую.

---

---

Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):

swarka-rezka.ru

Схема работы и основные детали сварочного инвертора

Уникальные возможности инверторов и вполне понятная схема сварочного аппарата объясняют тот высокий интерес, который проявляют к ним многие пользователи.

Некоторые из них даже пытаются изготовить аппарат своими руками. Однако для того чтобы собрать сварочный аппарат в домашних условиях необходимо хотя бы приблизительно знать, что представляет собой схема инвертора.

Лишь после изучения схемного решения этого электронного прибора можно будет собрать качественный бытовой инвертор и в случае необходимости самостоятельно отремонтировать его.

Как происходит преобразование

Электрические схемы инверторных устройств от различных производителей могут отличаться небольшими деталями, однако все они работают по одному и тому же алгоритму. Основная задача встроенной электроники во всех случаях сводится к следующему:

• обеспечить выпрямление входного сетевого напряжения;
• преобразовать (инвертировать) его в импульсный сигнал относительно высокой частоты;
• понизить уровень полученного импульсного сигнала до требуемого значения и снова выпрямить его на выходе устройства.

Основная цель этой цепочки – получить постоянный ток величины, необходимой для поддержания сварочного процесса. Причём сделать это нужно так, чтобы используемые в схеме детали позволили снизить габариты и вес всего аппарата в целом.

Поскольку электронный преобразователь состоит из полупроводниковых деталей, то поставленная перед конструкторами задача решается без особых проблем. Инвертор всегда значительно меньше по размерам, чем обычный трансформаторный преобразователь тока.

Однако схема сварочного инвертора значительно сложнее, и собрать ее своими руками с нуля практически невозможно. Можно только использовать готовые части, соединив в общую конструкцию.

Ещё одним достоинством инвертора является возможность электронного регулирования амплитудного значения тока. Это позволяет расширить возможности прибора, варить металл разной толщины, в том числе сваривать достаточно тонкие детали. Причем делать это можно без механических регуляторов, заметно уступающих по надёжности своим электронным аналогам.

Пояснения к работе аппарата

Хорошо знакомые с электроникой специалисты сразу заметят, что рассмотренный принцип преобразования используется в блоках питания большинства современных электронных приборов (в компьютерах, холодильниках, телевизорах и так далее).

Основная особенность электросхем (схемных решений) инверторов – это увеличение частоты переменного сигнала за счёт его преобразования (инвертирования).

Многим неспециалистам не вполне понятно, зачем нужно дважды преобразовывать один и тот же сигнал, сначала выпрямляя его, затем превращать в переменный, а после снова выпрямлять.

Дело в том, что размеры и вес основного узла любого сварочного аппарата – его трансформатора – определяются не только мощностью, но и частотой протекающего через обмотки тока. Чем выше рабочая частота – тем более лёгким и компактным получается сам трансформатор.

Зависимость от частоты достаточно сильна; при её четырехкратном увеличении габариты трансформаторного модуля снижаются вдвое.

Поскольку типовая схема инверторных источников сварочного тока обеспечивает повышение частоты с 50 Герц до 60-80 килогерц –выигрыш в габаритах и весе может оказаться очень существенным.

В итоге получается очень лёгкий и компактный сварочный инвертор, при изготовлении которого расходуется минимум дорогих материалов (включая дефицитную медь).

Сетевой выпрямитель

Особенности работы инвертора предполагают наличие на его входе постоянного сигнала, получаемого путём выпрямления сетевого напряжения 220 Вольт. Выпрямительный модуль состоит из классического диодного мостика и нескольких конденсаторов, обеспечивающих фильтрацию получаемых после выпрямления пульсаций.

К источнику электроэнергии, обеспечивающему электрическим питанием сварочный инвертор, выпрямитель подключён через ещё одну фильтрующую цепочку, защищающую сеть от высокочастотных помех.

Большие рабочие токи выпрямителя сильно нагревают диодный мост, вследствие чего во время работы он нуждается в непрерывном охлаждении. Один из традиционных способов снижения температуры – крепление моста на специальном радиаторе с термическим предохранителем, отключающим схему при его нагреве до 90°.

После подключения резонансного сварочного инвертора к сети, зарядный ток конденсаторов увеличивается настолько, что может вызывать пробой элементов диодного мостика.

Во избежание этого каждый сварочный инвертор должен оборудоваться схемой обеспечения плавного запуска. Для этого в неё вводятся элемент коммутации (реле) и резистор, ослабляющий уровень потребляемого тока в момент включения.

После того как инверторный аппарат выходит на рабочий режим функционирования, реле своими контактами блокирует резистор, отключая его временно от схемы.

Импульсный преобразователь

На выходе выпрямительного модуля увеличенное напряжение 310 Вольт поступает на участок схемы с транзисторами. Они в сварочном инверторе выполняют функцию импульсных ключей.

Основное функциональное назначение транзисторов – обеспечение коммутации подводимого к ним напряжения с целью получения импульсного сигнала прямоугольной формы частотой в диапазоне от 60 до 80 килогерц.

Ключевые транзисторы так же, как и диодные мостики, всегда монтируются на радиаторах, обеспечивающих возможность их постоянного охлаждения. Для защиты этих элементов от перенапряжения в схеме предусмотрены специальные демпферные RC-цепочки. Работу остальных преобразовательных модулей сварочного инвертора стоит рассмотреть отдельно.

Импульсный трансформатор

Важнейшим элементом схемы любого сварочного агрегата, определяющим особенности технологического процесса сварки, является понижающий трансформатор.

В сварочных инверторах он отличается особой компактностью. Другое существенное отличие этого узла от традиционных трансформаторов – наличие ещё одной (дополнительной) выходной обмотки, предназначенной для запитывания схемы управления.

На приёмную обмотку инверторного преобразователя поступает последовательность прямоугольных импульсов величиной порядка 310 Вольт и частотой 60-80 килогерц. При этом наводимое во вторичной обмотке напряжение снижается до 60-70 Вольт (за счёт меньшего количества витков).

Одновременно с этим величина тока в выходных цепях сварочного инвертора возрастает до 110-130 Ампер, после чего ток подвергается окончательному выпрямлению.

Выходное выпрямительное устройство

Сигнал, формируемый высокочастотным трансформатором, должен быть преобразован в постоянный ток, используемый для получения сварочной дуги. Для этого необходим выходной выпрямительный узел.

Его схема построена на основе сдвоенных диодов, отличающихся высоким быстродействием и определяющих максимальный потребляемый ток всего сварочного аппарата. Эти выходные элементы также устанавливаются на охлаждающие радиаторы.

Схема запуска устройства работает так. В момент включения напряжение питания через стабилизаторный блок подаётся на модуль управления и сразу активирует его.

После этого в работу вступают ключевые транзисторы, благодаря чему во вспомогательной обмотке трансформатора начинает действовать переменное напряжение.

Затем оно выпрямляется с помощью диодного мостика и через стабилизатор начинает самостоятельно питать управляющую схему, отключая последнюю от сетевого выпрямителя сварочного инвертора.

Управляющий модуль

Управляющая схема предназначена для координации переключений всех узлов сварочного инвертора. Её основу составляет микросхема с функцией микроконтроллера, осуществляющего широтно-импульсную модуляцию входного сигнала. Основная задача этой схемы – управление переключением инверторных транзисторов, стоящих на её выходе.

Помимо этого, в состав управляющего модуля входит ряд дополнительных элементов, облегчающих процесс формирования импульсного сигнала и управления его параметрами.

Благодаря принципиально иной схеме работы, сварочные аппараты инверторного типа позволяют получать стабильную дугу. Инвертор делает сварку компактной, быстрой и удобной.

Коэффициент полезного действия при этом возрастает почти до 90%, а потребляемая мощность снижается, что приводит к экономии электроэнергии. Применение транзисторов и диодов открывает возможности для развития сварочной техники.

Появляются аппараты с дополнительными функциями, такими, как автоматическое отключение и программирование работы.

svaring.com

Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора

Современные схемотехнические решения и элементная полупроводниковая база позволили уйти от устаревших и тяжёлых трансформаторных выпрямителей. В наши дни используется преобразование сетевого напряжения по несколько иному принципу. Образцом такого решения служат схемы сварочных инверторов, преимуществами которых являются как небольшой вес, так и отсутствие нагрузок на электрические сети общего пользования.

Электрические схемы, основанные на использовании современной полупроводниковой электроники, открыли широкие возможности для совмещения инновационных принципов с высокими потребительскими качествами.

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:

1. для электродуговой сварки покрытыми электродами необходимы инверторы ММА, которые обеспечивают высокий КПД, при малом потреблении и невысоком весе оборудования;
2. аппараты ММА+TIG, которые обеспечивают отличные показатели работы тугоплавкими электродами в среде инертных газов;
3. агрегаты с полуавтоматической подачей сварочной проволоки (MMA+MIG) в среду защитных или активных газов в сварочной ванночке;
4. оборудование для импульсной, точечной сварки для осуществления кузовного и прочего ремонта.
5. 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.

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.

Важно подбирать оборудование в соответствии с вашими потребностями, чтобы не переплачивать за аппаратуру, которая в дальнейшем может не понадобиться, и убедиться в наличии центров гарантийного ремонта сварочных инверторов и обслуживания.

Принципиальная схема аппаратов инверторного типа

Для того чтобы понимать суть работы современного сварочного агрегата, необходимо знать из каких блоков состоит принципиальная схема сварочного инвертора, который обеспечивает энергией дугу короткого замыкания при сварочном процессе. Эти аппараты могут питаться как от трёхфазной сети 380В, так и от однофазного напряжения 220 В. Причём колебания питающего напряжения могут достигать значительных величин, что не сказывается на работоспособности агрегатов. Это позволяет работать в нестабильных сетях загородного электроснабжения, которое довольно часто присутствует в дачных поселениях.

Переменное напряжение частотой 50 Гц поступает на вход аппарата, где выпрямляется и преобразуется в высокочастотные колебания до 70−85 кГц. Это даёт возможность за счёт высококачественной элементной базы и компактных трансформаторов получать на выходе импульсный и постоянный сварочный ток. Такая схема сварочного аппарата состоит из следующих элементов:

• низкочастотный понижающий выпрямительный блок с конденсаторным фильтром;
• регулируемый инвертор, преобразующий постоянный ток в высокочастотный переменный;
• трансформатор высокой частоты, выдающий на выходе высокочастотный или постоянный сварочный ток большой мощности;
• сдвигающий фазу дроссель, стабилизирующий характеристики выходного напряжения;
• схема обратной связи, управляющая выходными параметрами и блок управления, который меняет параметры тока и напряжения сварки.

Крайне важно подбирать полупроводниковую базу от надёжных, проверенных производителей, которые обеспечивают высокие параметры при сварочных процессах и обеспечивают долговечную службу.

Мощные выходные транзисторы и диоды должны обладать эффективными теплоотводящими радиаторами, которые охлаждаются принудительной вентиляцией, интенсивность действия которой должна зависеть от сварочной нагрузки. Только в этом случае удастся избежать неисправности силового блока инверторного аппарата. Также безупречная работа обеспечивается путём соблюдения правил безопасной работы и своевременного обслуживания отдельных агрегатов и узлов. Важное место занимает регулярная очистка от пыли охлаждающих радиаторов силовых, полупроводниковых элементов.

Отличия схемотехнических решений разных видов инверторов

Инверторные аппараты кроме принципиальной электрической схемы обладают рядом преимуществ в конструктивной реализации, которые позволяют использовать функции форсированного розжига дуги. Также существуют схемы антизалипания электродов, осцилляторы, которые обеспечивают устойчивое горение дуги в среде защитных газов. Есть и схемы задержки подачи защитного газа и тока сварки, именно они и дают возможность осуществлять работу в среде инертного облака, препятствующего окислению заготовок. Подача сварочной проволоки имеет свои особенности, где регулирование скорости и задержка движения определяется схемотехническими решениями.

Отличие от стандартных решений ММА заключается, в первую очередь, наличием системы подведения инертных газов в зону сварочного шва. Это касается системы сварки методами TIG и MIG/MAG, которые обеспечивают подачу защитного или активного газа в зону плавления металлов. Здесь выходные импульсные напряжения при крутопадающей частотной характеристике имеют свои особенности, связанные с наличием газовой среды с защитными физическими свойствами.

Поэтому сварка в таких условиях имеет свои отличия от стандартной схемы, а именно:

• в аппаратуре TIG и MIG/MAG присутствует схема задержки сварочного тока относительно подачи защитного газа;
• для обеспечения работы аргонодугового метода (TIG) аппаратура снабжается специальными разъёмами для подачи газа, а горелка имеет устройство крепления для вольфрамового электрода;
• в полуавтоматических инверторах присутствует устройство протяжки сварочной проволоки с регулируемой скоростью, для этой цели используют еврорукав, через который подаётся газ и проволока в зону сварочного шва.

Широкие возможности аппаратурной регулировки параметров импульсного напряжения, позволяют сваривать сплавы титана и алюминия, тонкостенную легированную и нержавеющую сталь. Прочность соединения различных материалов обеспечивается правильным подбором параметров тока и состава сварочной проволоки, а также грамотным выбором состава газовой смеси.

Важно при покупке сложной аппаратуры и комплектующих выбирать надёжных производителей и особое внимание уделять качеству баллонов с газом, редукторов, шлангов и еврорукавов.

Возможные неисправности и способы их устранения

Даже надёжные электронные компоненты могут иногда выходить из строя, поломки случаются при неправильной эксплуатации сварочных инверторов. Эти ситуации могут происходить по причине недостаточного охлаждения силовых элементов при высокой температуре окружающего воздуха, а также при работе в условиях запылённой или слишком влажной атмосферы. Пыль, осаждаясь на радиаторах, препятствует эффективному отводу тепла, поэтому одним из требований производителя, является периодическая очистка аппарата. В условиях повышенной влажности могут возникать утечки, которые также могут привести к неисправности.

Начинать поиск неисправности следует с простейших причин, поскольку в схемах современных сварочных инверторов присутствует многоуровневая защита от перегрева и короткого замыкания. Необходимо ознакомиться с инструкцией по эксплуатации прибора, где чётко указаны пределы внешнего питающего напряжения и длительность работы при максимальном значении сварочного тока. Также указывается диаметр электрода, и даются советы по использованию газовых смесей в определённых пропорциях.

Основными причинами плохой или неустойчивой работы схемы инвертора могут быть следующие причины:

• слишком низкое или высокое напряжение в электрической сети, обычно инвертор работоспособен от 170 до 250 В;
• малое сечение или большая длина сетевого провода, жилы должны быть сечением не менее 2,5 мм², а длина не превышать 30 метров;
• штатный сварочный кабель не должен быть длиннее 3 м, а сечение от 35 до 50 мм²;
• необходимо убедиться в бесперебойной работе вентилятора, иначе может произойти выход из строя силовых полупроводниковых элементов схемы инвертора;
• плохой контакт одного или обоих кабелей.

Если причина неработоспособности инверторного аппарата заключается в подгорании контактов или транзисторов схемы, то лучше не предпринимать самостоятельных действий. Дело в том, что видимая неисправность, может повести за собой выход из строя других элементов схемы аппарата, которые можно обнаружить только с помощью соответствующего оборудования.

Важно проводить сложный ремонт в гарантийных и специализированных мастерских, чтобы избежать последствий и затрат, связанных с неквалифицированным вмешательством.

Итог

Мы рассмотрели принципиальную схему сварочного инвертора, знание которой убережёт вас от основных ошибок при эксплуатации сложной аппаратуры. Современные схемные решения сделали возможным создание лёгких и мощных сварочных аппаратов с широкими возможностями и высоким классом защиты. Но не следует забывать о правилах техники безопасности при выполнении сварочных работ, а также использовать спецодежду.

electrod.biz

как её читать? – Виды сварочных аппаратов на Svarka.guru

Аналогичную аппаратуру все чаще покупают домашние мастера для выполнения специфических работ в гараже или на даче. Схема инверторного сварочного аппарата без баллонов сложнее, но сам он намного компактнее устаревшего трансформатора, а о весе и говорить не приходится — некоторые модели удобно располагаются на плече и не мешают проведению работ.

Современная аппаратура инверторного типа — это изделия, отличающиеся широким набором функциональных возможностей, потому что при их производстве использовались передовые технологии. Начинающие сварщики быстро становятся асами в проведении подобных работ на даче или в частном доме, потому что инвертор довольно прост в эксплуатации.

Виды источников тока

Импульсный преобразователь считается основным элементом электросхемы сварочных инверторов, потому что способен активно вырабатывать высокочастотные токи. Такое преимущество во время эксплуатации аппаратуры позволяет сварщику легко возбуждать дугу и поддерживать ее устойчивое горение.

Все источники сварочного тока имеют идентичную конструкцию и схема сварки у них одинаковая, разница только в каких вольт-амперных характеристиках переключает режимы аппарат. Производители аналогичных изделий выпускают универсальные модели, пригодные к разным видам сварочных работ:

Достоинства полуавтоматических аппаратов

1. Малый вес — для любителей всего 5—6 кг.
2. Дополнительные функции.
3. Плавная регулировка напряжения.
4. Хорошая внутренняя вентиляция, благодаря интегрирующему устройству.
5. Точное настраивание тока, зависящее от материала соединяемых конструкций.

Инверторы имеют высокий КПД независимо от производителя.

Схемы сварочных аппаратов для полуавтоматической сварки интересны только специалистам, так как изобилуют техническими обозначениями понятными узкому контингенту.

Инверторы для плазменно-дуговой резки

Такие устройства отличаются небольшими размерами и потребляют немного электрической энергии, с их помощью производится соединение или резка черных, а также цветных металлов. Плазменный инвертор обладает большой многофункциональностью, поэтому используется на разных производствах:

• термическая обработка любых металлов;
• пайка, сварка или резка черных и цветных металлов;
• промышленное воронение стали;
• для разрезания керамической плитки, стеклянных заготовок, бетона и т.п.

К недостаткам можно отнести только высокую стоимость аналогичного оборудования.

Электрическая схема и ее нюансы

Важной деталью схемы инвертора для сварки является диодный мост, который преобразовывает поступающий переменный ток в его постоянный аналог, при этом происходит сильный нагрев, поэтому в схеме установлен предохранитель, отключающий подачу тока при нагреве выше 90⁰C.

Для сглаживания возникших импульсов стоит фильтр-выпрямитель, в котором присутствуют электролитические конденсаторы.

Для предотвращения перегрева диодов в цепи устанавливаются радиаторы охлаждения. Помехи высокой частоты могут проникнуть в общую электросеть, для исключения этого перед выпрямителем стоит фильтр, в конструкции которого используются дроссель и конденсаторы.

В результате нескольких преобразований и благодаря понижающему трансформатору на выход подается постоянный ток, имеющий силу, достаточную для выполнения намеченных сварочных работы.

Принцип работы, краткое описание

Схема сварочного инвертора разных моделей имеет чисто индивидуальные особенности, но принципиальная основа работы — неизменная. Ток, подающийся вовнутрь изделия, подвергается нескольким изменениям:

1. Выпрямление.
2. Сглаживание амплитуды возникающих импульсов.
3. Преобразование после прохождения выпрямителя.
4. Понижается напряжения и увеличение сила тока до 250 А.
5. Вторичное изменение на постоянный ток, подающийся на выход изделия.

Электронные составляющие инвертора выдают не только улучшенные характеристики, но и оригинальные функции, помогающие новичкам быстрее освоить премудрости сварки.

К дополнительным функциям относятся:

• Hotstart — сила тока многократно повышается при образовании дуги.
• Антизалипание — сведено к минимуму прилипание электрода к свариваемой конструкции.
• Arcforce — чтобы исключить затухание дуги, подается добавочная сила тока.

В. Л. Лазакович, образование: Аттестационный научно-технический центр Эксперт (г. Москва), специальность – сварщик НАКС АНО, электрогазосварщик 4 разряда, опыт работы с 2000 года: «Современные инверторы облегчают работу начинающим сварщикам, но минимальные теоретические знания о процессах сварки различных конструкций должны присутствовать, иначе прогресса не будет».

Конструкция

Примерная базовая схема:

1. Выпрямитель низкой частоты.
2. Инвертор.
3. Трансформатор.
4. Выпрямитель тока высокочастотный.
5. Ответвление цепи с пониженным сопротивлением (шунт).
6. Блок электронного управления.

Аналогичные изделия отличаются конструкцией, но в основе заложено применение высокочастотных импульсных преобразователей.

Диод на выходе и характеристика его работы

При самостоятельной сборке пользователи устанавливают трансформаторы, у которых вторичная обмотка с такими параметрами: сечение медной проволоки 0,3 мм, а ширина конструкции до 40 мм, поэтому диоды на выходе обеспечивают его выпрямление. Рабочий цикл устройства осуществляется при токах высокой частоты, но с такими нагрузками справляются только быстродействующие диоды, так как восстановление происходит за 50 наносекунд.

Универсальность

Каждый производитель моделей сварочных инверторов заботится об увеличении надежности во время длительной эксплуатации, при условии соблюдения мер безопасности при работе с оригинальными изделиями. Обязательно в конструкции присутствует блок контроля повышения температуры, который защищает инвертор от перегревания и регулирует функционирование системы охлаждения.

В электросхеме изделия встроен трансформатор, имеющий биметаллические термодатчики с заданной температурой срабатывания не выше 75 градусов. Радиатор охлаждения имеет собственный интегральный датчик, который следит за повышением температуры и отключат подачу тока при ее недопустимом повышении.

Как сделать инвертор?

Для сборки аналогичного изделия надо знать, что схемы инверторов сварки рассчитаны на потребление напряжения 220 V с силой тока 32 А. После проведения преобразований внутри инвертора, на выходе получается около 250 ампер, что достаточно для создания прочного сварного шва.

Чтобы собрать конструкцию, нужны такие составляющие:

• Трансформатор с ферритовым сердечником.
• Первичная и три варианта вторичной обмотки.

Надо приобрести и такие компоненты:

• провода с медными жилами;
• стеклоткань, чтобы обеспечить надежную изоляцию обмоток;
• небольшой лист текстолита с печатными платами;
• сталь для электротехнических работ;
• хлопчатобумажную ткань.

После закупки всего необходимого смело приступайте к сборке изделия по схеме, которую легко найти в интернете.

Защитные элементы

В общую электрическую цепь специально встроены элементы, которые исключают возникновение негативных факторов нормальной работы сложного электронного устройства. От воздействия высоких температур транзисторы защищают демпфирующие цепи с обозначением латинскими литерами RC. Ко всем элементам, функционирующим при больших нагрузках, подключены термодатчики, отключающие ток во время повышения температуры до критического значения.

Для управления всеми элементами электрической цепи установлен широтно-импульсный модулятор, получающий сигналы от системы электронного управления изделием. Далее, сигналы от него поступают на:

• полевой транзистор;
• трансформатор с двумя обмотками на выходе;
• силовые диоды;
• транзисторы, расположенные в инверторном блоке.

Важно! Конденсаторы, установленные в фильтре, после активации зарядки способны выдавать большой силы ток, который сжигает, поэтому инвертор обеспечивается плавным пуском.

Вырабатывает аналогичные сигналы операционный усилитель, потому что на вход подается сформированный в изделии постоянный ток с высокими показателями силы. Кроме этого, устройство принимает сигналы от контуров защиты, установленных в цепи. Такие предосторожности необходимы, чтобы быстро отключить подачу электрического питания во время критической ситуации.

Выводы

Инвертор — сложное электронное устройство, но простое в использовании, его подключают к электрической цепи с напряжением 220 V и без опасения проводить сварочные работы. Такие изделия пользуются повышенным спросом у домашних мастеров, потому что для надежного соединения металлических конструкций не требуется специальных навыков сварщика, а нужны только осторожность и аккуратность.

svarka.guru