Схема и особенности работы сварочного инвертора

Схема и особенности работы сварочного инвертора

Оборудование

Схема сварочного трансформатора и схема сварочного инвертора значительно отличаются друг от друга. Во втором случае базу ранних агрегатов, чтобы провести сварочные работы, составляют трансформаторы с понижающим типом, что придает им габаритность и тяжесть.

На сегодняшний день современное оборудование, за счет частой эксплуатации во время производства, стало легким, компактным, с широким спектром возможностей и особенностей.

Главный элемент в электросхеме сварочных инверторов заключается в импульсивном преобразователе, благодаря которому вырабатывается высокочастотный ток.

Классификация инверторов

Каждый отдельный тип сварочных работ подразумевает использование определенного инверторного оборудования, которое необходимо ещё правильно выбрать. У каждой модели есть схема сварочного инвертора с особенностями, отличной характеристикой от других агрегатов и спектром возможностей.

Оборудования от современных производителей одинаково используются предприятиями в производственной сфере, а также любителями бытовой эксплуатации.

Изготовители регулярно изменяют принципиальные электрические схемы сварочных инверторов для того чтобы усовершенствовать их, наделить новым функционалом и повысить качество их технических характеристик.

Инверторное оборудование является основным устройством, при помощи которого выполняют такие технологические операции:

• электродуговая сварка с использованием плавящего либо неплавящегося электрода;
• плазменная резка;
• работы со сваркой по технологии полуавтоматики либо автоматики.

Помимо перечисленного, инверторное оборудование также считается самым эффективным способом, чтобы сварить алюминиевые детали, элементы из нержавеющей стали и иных материалов со сложной свариваемостью.

Несмотря на индивидуальные особенности каждой модели и каждой электросхемы, в результате инвертор для сваривания делает шов качественным, надежным и аккуратным, вне зависимости от использованного вида технологий.

Стоит также отметить, что он отличается компактностью, легким весом, благодаря чему его можно использовать при любых условиях, отнести в любое место, где проводится сварочный процесс.

Схема инвертора для сварки

Электрическая схема сварочного инвертора

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

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

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

Принцип работы схемы аппарата для сварки

Основной целью инверторного сварочного агрегата является создание тока с высокой мощностью, который формируется в электрическую дугу. Та, в свою очередь, плавит кромки свариваемых элементов и присадочный материал.

Все это происходит на большом диапазоне особенностей конструкции. Стоит также отметить и то, что схема сварочного аппарата помогает в ИПС ремонте любого устройства.

Схема инвертора для сварочных работ.

Примерно механизм действия электронной схемы выглядит следующим образом:

1. Ток с переменной частотой в 50 гц через обычную электрическую сеть попадает в выпрямитель, в котором преобразовывается ток в постоянный.
2. Затем ток происходит обработку для сглаживания за счет использования специализированной системы.
3. После фильтра ток оказывается в самом инверторе, который, в свою очередь, должен переформировать его обратно в переменный, однако прибавляя к нему высокую частоту.
4. Затем, применяя трансформатор, снижается напряжение в переменном токе с высокими частотами, благодаря чему усиливается его действие.

Чтобы более детально разобраться во всех нюансах принципиальной схемы сварочного инвертора, необходимо изучить все элементы по отдельности с их механизмом действия.

Достоинства и недостатки сварочных аппаратов инверторного типа

Инверторный сварочный аппарат, как и любая другая техника, имеет свои достоинства и недостатки.

Схема сварочного аппарата инверторного типа.

К основным преимуществам этого оборудования, которое так умело заменило обычный трансформатор, можно отнести:

1. За счет нового подхода к производству конструкций инверторного типа для сваривания металлов, а также новому контролю за током большинство моделей весит от 5 до 12 килограмм, в отличие от трансформаторов, которые имеют вес в 18-35 килограмм.
2. У данных устройств есть достаточно высокий показатель КПД. Это происходит благодаря тому, что аппарат потребляет минимальное количество энергии для нагрева всех систем и механизмов. К примеру, трансформатор для сварки быстро нагревается, что приводит к перегреву и выходу из строя оборудования.
3. В некоторых электросхемах трансформатора, также как и в инверторах, сварка может проходить при помощи электродов вне зависимости от его вида.
4. Рассматриваемые устройства, за счет повышенного показателя КПД, тратят электроэнергию вдвое меньше, нежели простой трансформатор для сваривания.
5. Многие современные оборудования имеют в своей структуре опции, благодаря которым минимизируется процесс совершения ошибок мастера во время технологических работ. К таким опциям можно отнести антизалипание и быстрый розжиг дуги.
6. В некоторых устройствах встроена функция программирования, благодаря которой мастер с точностью и максимальной оперативностью регулирует режим работы во время сварочного процесса конкретного вида.
7. Наличие высокое универсальности данных конструкций обуславливается регулированием всех систем, используя ток в широком диапазоне. Это дает возможность применять оборудование, что сваривает разнометалловые детали и выполняет процедуру с любой технологией.

У схем инверторных сварочных аппаратов также имеются и недостатки.

Они заключаются в следующих аспектах:

1. Инверторные оборудования сваривания на рынке стоят достаточно дорого, до 50% больше, чем цена классических трансформаторов для сварочных работ.
2. Принципиальная электрическая схема инверторного сварочного аппарата подразумевает, что чаще всего будет ломаться такой механизм, как транзистор.
   Он является достаточно уязвимой деталью, что влечет за собой ремонт стоимостью до 60% от стоимости всего оборудования. Из этого можно сделать вывод, что ремонт сам по себе – дорогое удовольствие.
3. Поскольку принципиальные электросхемы у инверторов, чтобы сваривать материал, являются достаточно сложными, специалисты не советуют их эксплуатировать во время плохой погоды, либо на морозе, чтобы не вывести из строя механизмы и сохранить аппарат на долгий период.
   Для сварочных работ в поле либо других открытых пространствах необходимо организовать и соорудить специальное закрытое место с отоплением, где можно будет воспользоваться данным агрегатом для сваривания.

Для некоторых специалистов схема сварки представляет собой дополнительную подсказку при сборке агрегатов для сваривания металлов, что позволяет быстро выполнить нужную работу. Достаточно важно обладать базовыми познаниями в сфере электротехники.

Доступность схем сварочных инверторов обуславливается их принципиальностью, иными словами любому мастеру для сборки понадобиться либо инструкция, либо чертежи. Стоит обратить внимание, что в принципиальных электрических схемах делается акцент на достижение стабильности высокого уровня у сварочной дуги.

Сварочный инвертор схема на 8 транзисторах 23n50

Сначала смутило отсутствие отрицательной составляющей (часто разброс от -5 до +15 или от -10 до +15) для надежного запирания ключа но посмотрел на схему драйвера — там ей неоткуда браться — видимо так задумали .

Всандалел 4 китай-промовских транзистора (все же подобрал немного) проволока кажись 0.8мм начинаю варить — чет не то — ток на максимуме на регулятор не отзывается, мучаю минут 5 точно на максимальном токе все ровно радиаторы — ледяные .
Я доволен — осталось разобраться с регулятором тока. Быстро нахожу причину — свою невнимательность , в процессе тестирования я спаивал резистор R27 через который на шим стекаются все сигналы ошибок, перегрузок, и прочего

Резистор запаиваю , ток регулируется но два раза «чвиркаю» на малом токе и транзисторы вылетают. Да как так то . На максимальном токе жарил специально 5 минут и даже не потеплели, а на минимальном сразу вылетели .
Кто что думает по этому поводу люди-специалисты ?
Осциллограмму при работе от сети не снимал (нет развязки на ослика) Есть вроде бы хорошие ключи но не разобравшись воткнуть пару за 700р. и сжечь не очень хочется. Многие пишут про ТГЛ, мол сразу менять нужно , но осциллограмма то в норме или я что то недопонимаю ?
Так же интересно как процесс подобных ремонтов протекает у тех кто сконцентрировался именно на инверторах .

В общем извините за лишнюю писанину но где еще языком чесать как не в флудильне.

знаю но не как не попадется подходящие трансформаторы, все инверторное, а на рынке у нас им цены не сложат — ну это все равно вопрос решаемый , БУ транзисторы у китайцев тоже брал но на плазмы — пошли лучше новых, а вот сварочные БУ найти не так то просто — только перебитые , оригинальные у нас в интерне от 300р. а в местных магазинах китайщина по той же цене . Да и сварочные у нас трохи дороже , вот знакомый тоже заказывал с Украины привезли на 2000р. (30$) дешевле вышел , у нас 7000 у вас 5000 вышел — но это конечно мощный .

А вообще я считал что ШИМы , тот же 3845 — довольно стабильны и схема не может критично повлиять на форму сигнала (ну если совсем питание не поплыло), а после ШИМа полевик — конечно может немного пошуметь но это все выравнивается схемой драйвера после ТГР.
ТГР — мутная для меня тема, все про них пишут , все на них грешат, а мне вот не попадался с плохим сигналом — хоть бы посмотреть какая форма сигналов у убитого, и что в нем умирает ? феррит теряет свойство или межвитковое — ответа не нашел.

По поводу моего случая ключи отработали на максимальном токе 5 мин. так как ШИМ не чем было «заткнуть» сигнал stop то отброшен. А на малом сразу сгорели. Есть мысля такая: что во время работы на малом токе схема стабилизации периодически затыкает ШИМ, а старт неизбежно приходится на момент прилипания электрода/проволоки к массе + самый большой ток в момент намагничивания сердечника (пусковой ток ) вот китайские ключи и не выдержали , конечно все это происходит крайне быстро но все же намного медленнее шим сигнала поэтому сердечник успевает размагнитится. А на максимальном токе получается ключи один раз стартанули (причем в холостую) и работают в оптимальном режиме на 50 кГц. Надеюсь не запутал.
Как думаете насколько вероятен такой сценарий ?

Нужна помощь в ремонте сварочного инвертора , FORWARD 161 IGBT

Здравствуйте! Проконсультируйте пожалуйста в ремонте FORWARD 161 IGBT
http://s013.radikal.ru/i323/1703/b4/789971123840.png схема инвертора один в один, только на моём не установлены транзисторы VT1 и VT3.
Перестал работать инвертор, сгорел токограничивающий резистор R1, силовые ключи VT2 и VT4. Остальное прозванивается нормально. Поставил новые транзисторы 80А, стояли 45А. Поставил новый резистор R1. Разрезал дорожку после конденсаторов С4,С5 и в разрыв включил лампу 100 вт. Резистор "Ток сварки" выкрутил в минимум. Включил в сеть. Инвертор запустился, включилось реле, на микросхемах появилось питание 10,5 в, на сварочных клеммах напряжение 50 в. Лампа включенная в разрыв дорожки светится в полнакала, на ней 124 вольта. На затворах транзисторов импульсы 15 вольт. Но как описывается в литературе, лампа должна при включении моргнуть и погаснуть. Получается на х.х. инвертор потребляет большой ток. А если резистор "Ток сварки" начать крутить в сторону увеличения тока, тогда аппарат переходит в режим самопроизвольного перезапуска вкл-выкл, а если лампу 100 вт заменить на 150 вт, то такого не происходит. Но лампа светиться вполнакала всё равно. На сварочных клеммах нет пробитых диодов. На х.х. греются не сильно радиаторы силовых транзисторов, сильно греются резисторы R3, R4. Без лампы включать опасаюсь.

Сообщение отредактировал gluknafig — Mar 22 2017, 12:03

Сообщений: 673
Из: Чебоксары

Попробуйте воспользоваться гугл поиском. По "секрету" , первая ссылка в поисковике выдала это

З.Ы. Удачи в ремонте.

Сообщений: 23 545
Из: раненный душою

их на схеме по две штуки — в RC-цепочках на транзисторах и на выходных диодах
конденсаторы в этих цепочках живые?

ЗЫ схема вызывает смущение: на выходе указаны пятиамперные диоды. там точно не какие-нибудь 150EBU02 ?

Сообщений: 23 545
Из: раненный душою

"это" — какое-то "гэ". интеллектуальной ценности не представляет

Сообщений: 505
Из: негодяев

R3,R4 те что стоят в обвязке силовых ключей. Они по виду наверное десятиваттные.
На выходе какие стоят диоды не знаю, до них просто так не добраться.
Наверное не 5 а. Пробитых диодов там похоже нет, силовой выход прозванивается как диод. Кроме всего, если нормально замкнутый датчик перегрева разомкнуть на работающем инверторе, то на панели загорается светодиод "Перегрев", но сам инвертор остаётся в работе, а по инструкции должен отключаться. Так же измерил напряжения на Q6. База 1,4в; Коллектор 5в; Эмиттер 0-1в стоит прикоснуться щупом к эмиттеру, как инвертор начинает самопроизвольно вкл.-выкл. , поэтому напряжение скачет на нём.

Сообщений: 23 545
Из: раненный душою

ну они и должны греться, потому и стоят таки большие, да еще и под вентилятором, поди ))
но на всякий случай проверьте конденсаторы, стоящие последовательно с этими резисторами

значит, живы, ага

не знаю насчет инструкции, но по схеме видно, что при обрыве датчика температуры выход первого компаратора должен упасть в ноль и подтянуть к земле через 910 Ом и D14 выход усилителя ошибки ШИМ-контроллера, что оставит на первой ноге ШИМ-контроллера примерно 0,45 В + падение на D14 = 1,2 В
внутри ШИМ-контроллера это не пробьется через смещающие диоды, поэтому инвертор должен молчать.
кстати, инвертор должен выключиться и при выкрученном в ноль регуляторе тока — цепь воздействия та же

если при обрыве термодатчика инвертор не затыкается, стОит проверить D14 и замерить напряжение на первой ноге компаратора — у меня есть подозрение, что компаратор выбран разработчиками не совсем корректно и не додавливает выход усилителя ошибки ШИМ-контроллера: в даташите указано максимальное напряжение насыщения выхода компаратора до 700 мВ, которых в сумме с D14 и R25 вполне хватит, чтоб ШИМ-контроллер не отключался при обрыве датчика температуры

а вот на базу и эмиттер этого транзистора надо вставать с большой осторожностью:
база подключена к времязадающей емкости генератора ШИМ-контроллера. щупами тестера легко можно нарушить его тонкую душевную организацию, отчего он расстроится и убьет силовые транзисторы. безжалостно. пока лампочка спасает, надо полагать ))
судя по схеме, этот транзистор включен как эмиттерный повторитель, чтоб через R19 добавить пилу генератора к сигналу обратной связи по току в первичке сварочного трансформатора (Тр.тока ТТ — BAV99 — R15-R17). кстати, не наблюдаю в схеме небольшого конденсатора, который сожрал бы коммутационные выбросы и звенящие некрасивости.
в общем, это подмешивание пилы нужно для более четкого срабатывания ОСТ ШИМ-контроллера при ограничении тока в каждом такте инвертора. попутно решена еще одна задача — ВАХ источника задан наклон, как и положено ММА-сварочнику. на невыключение инвертора по обрыву датчика температуры этот транзистор не влияет — он тоже стремится выключить инвертор

если у вас есть под рукой осциллограф, гальванически отвяжите его от сети и посмотрите, что происходит на компараторах. также я бы порекомендовал посмотреть сигнал с трансформатора тока на предмет характерного загиба сигнала при насыщении сварочного трансформатора, если он имеется. но лампочку нужно будет воткнуть помощнее — ватт на пятьсот

о! только обратил внимание на второй компаратор. я так понимаю, интегратор на R24-C20 следит за импульсами ШИМ и когда они станут короткими, т.е. нагрузка приблизится к КЗ, второй компаратор все через ту же первую ногу ШИМ-контроллера должен выключить инвертор. антистик, так сказать. только я пока не возьму в толк, как этот второй компаратор должен встать на место и разрешить работу.

в общем, схема довольно простая. надо лишь убедиться, что частота генератора не уплыла и проконтролировать, не насыщается ли сварочный транс. ну и проверить, корректна ли замена транзисторов на более мощные — оно не всегда получается так, как хочется, здесь же основные потери не статические, а на переключении

Выбор силовых транзисторов

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Силовые транзисторы — это сердце сварочного инвертора! От правильного выбора силовых транзисторов зависит надёжность работы всего аппарата.

Технический прогресс не стоит на месте, на рынке появляется множество новых полупроводниковых приборов, и разобраться в этом разнообразии довольно сложно.

Первое, с чего нужно начинать, это приблизительное определение мощности будущего преобразователя.

Если мы хотим получить в дуге 200 ампер при напряжении 24 вольта, то перемножив эти величины мы получим полезную мощность которую наш инвертор обязан отдать и при этом не сгореть. 24 вольта это среднее напряжение горения электрической дуги длинной 6 — 7мм, в действительности длинна дуги всё время меняется, и соответственно меняется напряжение на ней, меняется также и ток. Но для нашего расчёта это не очень важно! Так вот перемножив эти величины получаем 4800 Вт, ориентировочно прикинув КПД преобразователя 85%, можно получить мощность которую должны перекачивать через себя транзисторы, это примерно 5647 Вт.

Зная общую мощность можно подсчитать ток, который должны будут коммутировать эти транзисторы. Если мы делаем аппарат для работы от сети 220 вольт, то просто разделив общую мощность на напряжение сети, можно получить ток, который аппарат будет потреблять от сети. Это приблизительно 25 ампер! С величиной тока вроде разобрались, но это не должен быть максимальный ток выбранных нами транзисторов! Сейчас в справочных данных многих фирм приводится два параметра максимального тока, первый при 20 градусах Цельсия, а второй при 100! Так вот при больших токах протекающих через транзистор, на нём выделяется тепло, но скорость его отвода радиатором не достаточно высока и кристалл может нагреться до критической температуры, а чем сильнее он будет нагреваться, тем меньше будет его максимально допустимый ток, и в конечном итоге это может привести к разрушению силового ключа. Обычно такое разрушение выглядит как маленький взрыв, в отличии от пробоя по напряжению, когда транзистор просто тихо сгорает.

Отсюда делаем вывод, для рабочего тока величиной 25 ампер необходимо выбирать такие транзисторы у которых рабочий ток будет не ниже 25 ампер при 100 градусах Цельсия! Это сразу сужает район наших поисков до нескольких десятков доступных силовых транзисторов.

При выборе ключей не стоит пользоваться максимально допустимыми параметрами, и параметрами для импульсных токов. Лучше пускай будет запас, чем авария в самый неподходящий момент. Поэтому смотрим только на максимальные значения постоянных величин, токов и напряжений! Естественно определившись с током нельзя забывать и о рабочем напряжении, во всех приведенных схемах, на транзисторах напряжение не превышает напряжение питания, или проще говоря не может быть больше 310 вольт, при питании от сети 220 вольт. Исходя из этого выбираем транзисторы с допустимым напряжением не ниже 400 вольт. Многие могут сказать, что мы поставим сразу на 1200, это мол будет надёжнее, но это не совсем так, транзисторы одного вида, но на разные напряжения могут очень сильно отличаться!.

пример: IGBT транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD — 600В — 55А, а такие же транзисторы на 1200 вольт IRG4PH50UD — 1200В — 45А, и это ещё не все отличия, при равных токах на этих транзисторах различное падение напряжения, на первом 1,65В, а на втором 2,75В! А при токах в 25 ампер это лишние ватты потерь, мало того, это мощность которая выделяется в виде тепла, её необходимо отвести, значит нужно увеличивать радиаторы почти в два раза! А это дополнительный не только вес, но и объём! И всё это необходимо помнить при выборе силовых транзисторов, но и это ещё только первый прикид! Следующий этап, это подбор транзисторов по рабочей частоте, в нашем случае параметры транзисторов должны сохраняться как минимум до частоты 100 кГц!

Для «жёсткого» переключения на частоте ЗОкГц, необходим запас по частоте не менее чем в три раза! Для резонансных преобразователей наоборот, можно пользоваться не слишком быстрыми транзисторами. Дело в том, что процесс переключения на резонансной частоте не требует таких затрат энергии, как при «силовом» переключении, и транзисторы замечательно работают на частотах в 4-5 раз выше, чем предельно допустимые! Фирма IR обычно даёт значения граничных частот и для «силового» и для резонансного режимов. Вот собственно всё, что нужно знать при выборе транзисторов. Сейчас самые доступные и по цене и по наличию в продаже это транзисторы фирмы IR. В основном это IGBT, но есть и хорошие полевые транзисторы с допустимым напряжением 500 вольт. Они хорошо работают в подобных схемах, но не очень удобны в крепеже, нет отверстия. В корпусе, для нормальной работы IGBT транзисторов необходима пауза между закрытием и открытием, чтобы завершились все процессы внутри транзистора. Это не менее 1,2 микросекунды для IGBT, и для MOSFET транзисторов, это время не может быть менее 0,5 микросекунды! Вот все требования к транзисторам, и если все они будут выполнены, то Вы получите надёжный сварочный аппарат! Исходя из всего выше изложенного — лучший выбор это транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD, IRG4PH50UD, полевые транзисторы IRFPS37N50A, IRFPS40N50, IRFPS43N50K. Эти транзисторы были опробованы и показали свою надёжность и долговечность при работе в мощных сварочных инверторах. Для маломощных преобразователей, мощность которых не превышает 2,5 кВт можно смело использовать IRFP460.

Источник: Назаров В.И. и др. «Сварочный инвентор. Теория и практика». Рыбинск, 2008