Unitas.ru

Сантехника водопровод
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает сварочный инвертор

Как работает сварочный инвертор?

Устройство сварочного инвертора

Продолжаем изучение сварочного инвертора Telwin. В первой части было рассказано о силовой части схемы аппарата. Пришло время разобраться в управляющей части схемы.

Вот принципиальная схема управляющей части и драйвера (control and driver).

Кликните по картинке. Рисунок схемы откроется в новом окне. Так будет удобнее более детально изучить схему.

Схема управления и драйвера Telwin Tecnica 144-164

Схема управления и драйвер.

Мозгом устройства можно считать микросхему ШИМ-контроллера. Именно она управляет работой мощных транзисторов и, так сказать, задаёт темп работы преобразователя. В зависимости от модели аппарата могут использоваться микросхемы ШИМ-контроллера типа UC3845AD (Tecnica 144-164) или VIPer20A (Tecnica 141-161, 150, 152, 170, 168GE). Микросхему ШИМ-контроллера легко найти на принципиальной схеме. Ну, а что в железе?

Далее на фото показана часть платы инвертора Telwin Force 165.

Элементы схемы управления

Схема управления выполнена в основном из поверхностно-монтируемых элементов (SMD). Как видно на фото поверхность платы покрыта слоем защитного лака и это затрудняет считывание маркировки с микросхем и некоторых элементов. Но, несмотря на это, можно предположительно определить, что микросхема в 14-ти выводном корпусе – это микросхема LM324. Неподалёку смонтирована микросхема в 8-ми выводном планарном корпусе. Это ШИМ-контроллер (UC3845AD).

Обратимся к схеме.

По схеме микросхема ШИМ-контроллера U1 управляет работой полевого N-канального MOSFET транзистора IRFD110 (Q4). Корпус у этого полевого транзистора довольно нестандартный (HEXDIP) – внешне похож на оптопару.

Внешний вид транзистора IRFD110

С вывода стока (D) транзистора Q4 на первичную обмотку разделителного трансформатора T1 поступают прямоугольные импульсы частотой около 65 кГц. У трансформатора T1 имеется 2 вторичные обмотки (3-4 и 5-6), с которых снимаются сигналы для управления мощными ключевыми транзисторами Q5, Q8 (см. схему силовой части). Схема на транзисторах Q6, Q7 и "обвязка" этих транзисторов нужна для правильной работы ключевых транзисторов Q5, Q8. Транзисторы Q6, Q7 в основном помогают транзисторам Q5, Q8 закрываться. Как мы уже знаем из первой части, в качестве транзисторов Q5, Q8 используются либо IGBT-транзисторы, либо MOSFET. А это накладывает некоторые требования на процесс управления ими.

Стабилитроны D16, D17, D29, D30 (на 18V) защищают IGBT-транзисторы от превышения допустимого напряжения между затвором (G) и эмиттером (E).

Цепи регулировки и контроля.

На печатной плате сварочного инвертора TELWIN Force 165 можно обнаружить занятную деталь – трансформатор тока T2.

Трансформатор тока

Эта деталь участвует в работе анализатора-ограничителя тока. По принципиальной схеме видно, что трансформатор тока включен в цепь первичной обмотки трансформатора T3. За счёт индукции электромагнитного поля в трансформаторе тока T2 наводится переменное напряжение. Далее это напряжение выпрямляется и ограничивается схемой на элементах D2, D4, R49, R25,R15, R9, R3, R20, R10. За счёт этой схемы контролируется сила тока в первичной обмотке трансформатора T3, а сигналы, полученные от неё, участвуют в работе «задатчика» сварочного тока и генератора импульсов на микросхеме U1.

Схема контроля напряжения сети и выходного напряжения.

Для контроля напряжения в электросети, а также выходного напряжения (OUT+, OUT-) сварочного аппарата используется схема, состоящая из элементов операционного усилителя (ОУ) на микросхеме LM324: U2A и U2B.

Элементы делителя R1, R5, R14, R19, R24, R29, R36 и R38 подключены к входному сетевому выпрямителю и служат для обнаружения завышенного или заниженного напряжения в электросети.

На элементе U2C операционного усилителя LM324 выполнен суммирующий блок. Он складывает сигналы защиты по напряжению и току. Результирующий сигнал подаётся на задающий генератор импульсов – ШИМ контроллер (UC3845AD). При аварии, схема защиты и контроля подаёт сигнал на суммирующий блок. Он в свою очередь блокирует работу генератора, а, следовательно, и всей схемы.

Читайте так же:
Розетка simon 15 без рамки

Микросхемы узла контроля и управления

Выходное напряжение снимается с выходов OUT+, OUT- и через элемент гальванической развязки – оптрон ISO1 (H11817B), поступает в схему контроля (U2A, U2B). Так осуществляется отслеживание параметров выходного напряжения.

Оптрон обратной связи и выходные разъёмы

В случае если напряжение в электросети завышено или занижено, сработает компаратор на элементе U2A и подаст сигнал на транзистор Q1 (BC807) через делитель на резисторах R12, R11. Транзистор Q1 откроется и закоротит на корпус (общий провод) вход 10 элемента U2C. Это приведёт к блокировке работы микросхемы U1 – генератора задающих импульсов. Схема выключится.

Одновременно с этим, за счёт подачи напряжения с выхода 1 компаратора U2A засветится жёлтый светодиод D12 (Giallo – "жёлтый"), указывающий на то, что в схеме неисправность или есть проблемы с сетевым питанием. Светодиод D12 показан на силовой части схемы и подключен к CN1-1. Таким же образом сработает схема, если на выходе выпрямителя (OUT+, OUT-) параметры выйдут за рамки установленных. Такое может произойти, например, при неисправностях выпрямительных диодов или если выйдут из строя детали узла контроля – оптрон ISO1 или элементы его «обвязки», полупроводниковый диод D25, стабилитрон D15, резисторы R57, R52, R51, R50 и электролитический конденсатор C29.

О других элементах схемы.

Биполярный транзистор Q9 подаёт напряжение питания на микросхему ШИМ-контроллера U1 (UC3845AD). Этот транзистор управляется элементом операционного усилителя U2B. На вывод 6 U2B подаётся напряжение с делителя на резисторах R64, R39 (см. схему силовой части). Если напряжение с делителя поступает, то U2B подаёт сигнал на транзистор Q9, который открывается и подаёт напряжение на микросхему U1. Можно сказать, что эта схема участвует в запуске мощного инвертора, так как именно она подаёт питание на управляющий инвертором ШИМ-контроллер.

Ручная установка сварочного тока осуществляется переменным резистором R23.

Переменный резистор ручной регулировки сварочного тока

Ручка резистора выводится на панель управления аппарата.

Ручка задачи сварочного тока на панели сварочного инвертора

Также в цепи регулировки задействованы резисторы R73, R74, R21, R66, R68, R13 и конденсатор C14. Напряжение с цепи ручной регулировки поступает на 10 вывод элемента U2C суммирующего блока.

Как уже говорилось, сварочный инвертор имеет в своём составе множество регулирующих, контролирующих и защитных цепей. Все они нужны для штатной работы аппарата, а также защищают силовые элементы инвертора в случае аварийного режима.

Теперь, когда мы разобрались в работе сварочного инвертора пора рассказать о реальном примере ремонта сварочного инвертора TELWIN Force 165. Об этом читайте здесь.

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.

Схема сварочного инвертора РЕСАНТА САИ 140

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.

Читайте так же:
Роутер какие розетки для подключения

Первичный выпрямитель и конденсаторный фильтр

Задача первичного выпрямителя — преобразовать синусоиду частотой в 50 Гц в постоянный ток. 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.

Входной выпрямитель в аппарате Ресанта САИ 140

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.

Блок инвертора сварочного аппарата - один из вариантов (схемотехника)

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.

Как работает сварочный инвертор

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.

STTH6003CW — диод быстродействующий 300В, 30А, 55нс.

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

Что делать, если инвертор не включается

В первую очередь нужно проверить, есть ли напряжение в сети, и поступает ли оно по кабелю питания в инвертор. Второе на что следует обратить внимание, так это на целостность предохранителей, которые установлены в самом аппарате. Для этого придётся вскрыть корпус инвертора и мультиметром проверить предохранители.

Читайте так же:
Роутер питание от розетки

Что делать, если инвертор не включается

Внимание! Если инвертор все еще находится на гарантии, то разбираться его корпус нельзя. В противном случае вы лишитесь гарантии, и будете осуществлять ремонт сварочного инвертора за собственные деньги.

Часто причиной того, что инвертор отказывается включаться, является обрыв токовой обмотки трансформатора. Происходит такое по причине неаккуратного обращения с инвертором. В данном случае ремонт осуществляется путем перемотки обмоток или заменой всего трансформатора.

Что делать, если инвертор не включается

Нередко причина кроется и в выходе из строя фильтрующего конденсатора. Также часто причиной того, что инвертор не включается, является заниженное напряжение в сети.

Как выбрать сварочный аппарат инвертор и на что обратить внимание

На рынок поставляют инверторы более 35 производителей, причем все модели имеют отличия. После того, как вы определились какой сварочный инвертор выбрать (бытовой или профессиональный), нужно подробнее изучить характеристики модели.

Это наиболее важный критерий. Запас мощности должен быть не менее 20%, лучше 40%, чтобы устройство не перегревалось. Если вы хотите работать электродами до 3 мм и сваривать детали до 3 мм толщиной, тогда вам подойдет аппарат 150-180 А. Больше брать не стоит, так как будет большой перерасход электричества, меньше тоже нельзя. Недостаток мощности снизит срок пригодности инвертора, вы не сможете работать с длинными кабелями, так как номинальная мощность будет ниже необходимой.

Думаете, все аппараты рассчитаны на 220 В? На каждом устройстве написан диапазон входного напряжения, при котором дуга не будет меняться. Как правило, это 220 В ± 20%, но могут быть исключения. Можно купить сварочный инвертор для дачи, рассчитанный для работы в нестабильной сети. Они легко проходят просадки и скачки до 35%. То есть, аппарат будет бесперебойно работать при 150 В и при 300 В, что будет очень выгодно при подключении генератора. На каждой сварке все эти характеристики указываются.

После того, как вы определитесь с функциональностью, нужно позаботиться о комфорте. Некоторые инверторы оснащены системами ARC FORCE, HOT START ANTI STICK. Форсаж дуги (ARC FORCE) дополнительно стабилизирует дугу, убирает скачки, кладет ровный шов, горячий старт (HOT START) повышает ток при начале сваривания, чтобы дуга зажигалась без прилипания электрода к металлу. Последняя функция наоборот временно убирает напряжение при коротком замыкании, то есть предотвращает залипание.

Рано или поздно инвертор склеит ласты и придется везти его в сервисный центр. Нужно заранее позаботиться о том, где его можно будет недорого починить. Спросите у поставщика, где находится мастерская, проверьте гарантию, поинтересуйтесь стоимость запасных частей. Как правило, у известных производителей не возникает проблем с ремонтом.

Фотография сварочного инвертора для дачи, svarca.ru Фото электродов для сварки, stroy.ru Изображение сварочного инвертора мощностью 180А, prorab.dp.ua Изображение панели инвертора с ARC FORCE, grpz.ru Фото инвертора с системой HOT START ANTI STICK, foxweld.ru Фото ровных сварочных швов, hostingkartinok.com

О безопасности эксплуатации

сварочный инвертор

В продолжение темы безопасной эксплуатации, хотим отметить индивидуальную защиту. Для работы со сваркой вы должны надеть спецодежду из брезента или плотного сукна. Защитить глаза от ультрафиолета щитками или масками со светофильтрами.

Работать стоит только в рукавицах (крагах) и не проводящей электричество обуви. Спецобувь можно заменить резиновым ковриком. В робе не должно быть легковоспламеняющихся предметов.

Проверяйте все кабели на целостность перед включением в сеть. Осмотрите разъемы и корпус на отсутствие дефектов и повреждений. В случае возникновения неприятного запаха (типа гари) от сварочного аппарата сразу же выключите его.

Халатное отношение к правилам безопасности зачастую оборачивается для сварщиков печально. Они получают повреждения глазного яблока отлетевшей окалиной, ожоги разной степени, теряют зрение из ультрафиолетового излучения.

Читайте так же:
Ручки розетки что это

Поэтому, проявляйте благоразумие и не игнорируйте технику безопасности.

Какой сварочный аппарат лучше: инвертор или трансформатор

Решить, что лучше для сварки металла в собственном гараже или доме, несложно. Помогут сравнительные характеристики источников питания. Сначала о сходстве: оба необходимы для преобразования электротока, получения рабочих токовых параметров, только инверторные снабжены электронными преобразователями.

Сравнить габариты сварочных аппаратов инверторного и трансформаторного поможет небольшой пример. Для генерации 160 А нужен трансформатор весом 20 кг или инвертор 2,5 кг. Самая большая мощность у инвертора, однако, у трансформаторов большой КПД.

Трансформаторный агрегат освоить сложнее, потребуются специальные знания, навыки для настройки. Инверторные устройства легче поддаются новичкам. Снижается риск неровных швов за счет встроенных функций:

  • Hotstart улучшает розжиг дуги в момент включения сварочника;
  • Arcforce препятствует залипанию электрода во время падения капли, происходит форсаж электродуги;
  • Anti-stick защищает от перегрузки в момент короткого замыкания, дуга не затухает.

Возможности инвертора шире, можно получать постоянный электроток необходимой силы. Переменный высокочастотный или импульсный схож по действию с постоянным.

У трансформаторных сварочников нет такого понятия: прерывистость, на каждом инверторе указывается режим эксплуатации. Если КПД равен 50%, через каждые полчаса агрегат на 15 минут отключают.

Однозначно сказать, какой из сварочников лучше, нельзя. Вернее, такое заключение не имеет смысла. Многое зависит от условий работы, характера свариваемых заготовок, мастерства сварщика, наконец.

Недорогие инверторные аппараты хорошо подойдут для дачи и гаража, в тех случаях, если нет большого опыта работы и пользоваться пару раз в год. Но следует не забывать о хранении: оберегать от повышенных влажности, запыленности и низких температур.

Отличия от трансформаторного сварочного оборудования

Принцип работы сварочного аппарата основан на параметрах мощности силового трансформатора — главного элемента конструкции. В катушке индукции проявляется зависимость между напряжением и силой тока: чем выше показатель силы, тем меньше характеристики напряжения. Это изменение и позволяет проводить сварочные работы.

Сварщик использует компактное устройство

Инвертор отличается тем, что в схеме появилась возможность получить ток высокой частоты через двойное преобразование электропотока. Процесс позволяет установить трансформатор небольшого веса. Стандартный сварочный агрегат с катушкой весом 21 кг подает на электрод ток в 160 ампер, при использовании инвертора аналогичный показатель силы образуется при установке трансформатора весом в 400 г.

Трансформатор VS инвертор. Плюсы и минусы

Каждая из технологий сварки имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим подробно самые значимые.

Надежность

Тема, об которую до сих пор ломаются копья и которая разделила сварщиков на два противоборствующих лагеря. Аргументы «трансформаторщиков» — сварочные трансформаторы совершенствуются вот уже более ста лет. Схемотехника аппарата проста, но, тем не менее, доведена до совершенства. Чтобы «убить» такой аппарат — нужно сильно постараться. А вот инверторные модели этим похвастаться пока не могут. Они еще относительно молоды, им есть куда «расти».

Современные реалии таковы, что последний аргумент разбивается в пух и прах появляющейся новой, более надежной элементной базой и постоянным совершенствованием схем инверторных полуавтоматов.

Многофункциональность

В этом аспекте инвертор на голову переигрывает трансформатор. В инверторном полуавтомате благодаря контроллеру можно настроить любую электрическую переменную. Причем ее значение будет отслеживаться и регулироваться постоянно в течение проведения сварочных работ. А это открывает широкое поле деятельности не только при сваривании черных, но и цветных металлов.

Читайте так же:
Установка розетки фаркопа лада калина

Габариты, вес

Из-за массивного железа, принимающего непосредственное участие в трансформации энергии, идущей на сварку, трансформаторные модели тяжелы и громоздки. Даже самый простой аппарат имеет вес, приближающийся к 20 кг.

На их фоне инверторные модели выгодно выделяются. При сопоставимой мощности — они легки и компактны.

Качество дуги и сварных швов

Качество сварного шва — визитная карточка каждого уважающего себя мастера. Чтобы получить хороший шов, помимо твердой руки, нужно иметь аппарат, который будет удерживать параметры тока на заданной величине. Не секрет, что самые простые трансформаторные модели сильно зависимы от изменения величин питающего напряжения. При его просадках — снижается сварочный ток, и мастеру приходится уменьшать зазор между деталями и электродом, чтобы «удержать» дугу. При резких скачках реакции может и не хватить — при резком возрастании тока зачастую можно получить прожиг заготовок насквозь, особенно при сваривании тонкостенного металла.

К тому же к сварочным трансформаторам, не оборудованным выпрямителем, нужно приноровиться. Дело в том, что сварка переменным током более сложна физически. Она приводит к так называемой «жесткой» дуге, шипению электрода и разбрызгиванию металла по заготовке.

На рисунке: слева — шов, выполненный трансформаторным аппаратом, справа — инвертором.

Работать на трансформаторном сварочном аппарате несколько сложнее. Зато освоив технику сварки, без труда можно «творить чудеса» на инверторе. Обратный переход без привыкания, наработки навыка и определенного «доучивания» невозможен!

Всепогодность

По этому признаку — однозначный фаворит трансформаторный полуавтомат. Дело в том, что напичканные электроникой инверторы боятся влаги и пыли, которые способны вывести из строя плату аппарата.

Сварка в запыленных помещениях, особенно с содержащейся в воздухе металлизированной пылью, не для инвертора!

Еще одно ограничение, накладываемое производителями на инверторные аппараты — использование оборудования для работы в мороз. Виной тому — возможный конденсат, который может образоваться на платах устройства.

Трансформаторным аппаратам все вышеперечисленное нипочем. Они будут работать и в жару и в холод, и даже при повышенной влажности. Единственное чего не стоит делать, так это проводить сварочные работы под дождем! Это опасно!

Продолжительность включения

Как известно, этот параметр характеризует соотношение времени работы аппарата к необходимым для его остывания простоям при максимальных нагрузках. Чем интенсивнее сварочные работы, тем более продолжительные потребуются паузы.

При работе в нагруженных условиях, больше шансов побороться за симпатии потребителей у трансформаторных решений. Если нужно делать много сварных швов не самого лучшего качества, а то и вовсе, просто резать металл, то альтернативы трансформатору нет. Ведь делать то же самое на инверторном аппарате даже звучит кощунственно.

Работа в режиме повышенных нагрузок с большой долей вероятности приведет к выходу из строя электронных компонентов инверторного аппарата.

Сегодня при выборе сварочного полуавтомата большая часть пользователей наверняка отдаст предпочтение инверторному решению. И это не удивительно, ведь де-факто именно инверторные модели являются стандартом в области сварки.

Но сбрасывать со счетов трансформаторные модели все же преждевременно, поскольку для них еще есть определенные ниши, в которых им нет равных. В конце концов, все сводится к конкретным условиям работы и собственному взвешенному решению.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector