Сварочный инвертор схема

Схема сварочного инвертора. Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора

Сварочный инвертор схема

Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.

Сварочный инвертор схема

15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют. Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети.

Сварочный инвертор схема

Никогда не делайте этого в церкви! Если вы не уверены относительно того, правильно ведете себя в церкви или нет, то, вероятно, поступаете все же не так, как положено. Вот список ужасных.

Сварочный инвертор схема

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

Сварочный инвертор схема

Непростительные ошибки в фильмах, которых вы, вероятно, никогда не замечали Наверное, найдется очень мало людей, которые бы не любили смотреть фильмы. Однако даже в лучшем кино встречаются ошибки, которые могут заметить зрител.

Сварочный инвертор схема

10 загадочных фотографий, которые шокируют Задолго до появления Интернета и мастеров "Фотошопа" подавляющее большинство сделанных фото были подлинными. Иногда на снимки попадали поистине неверо.

*****

Основные элементы схемы инверторного сварочного аппарата

Инверторный сварочный аппарат имеет схему работы, которая позволяет во время сварки пользоваться надежным оборудованием. Производственная технология инверторов дает возможность получения качественного результата, который проявляется в виде сварочного аккуратного шва. Современный инвертор является превосходной заменой трансформаторного аппарата.

Сварочный инвертор схема

Схема устройства инверторного сварочного аппарата.

Основные характеристики инвертора

Инверторы представлены в широком ассортименте на рынке приборов для проведения сварки. С помощью этих аппаратов производится аргонодуговая и ручная электродуговая виды сварок. Для каждого инвертора характерны свои схемы и их особенности, базирующиеся на применении преобразователей импульсов высокой частоты.

Поскольку сварочный инвертор является сравнительно новым оборудованием, то применяемые высокие технологии и элементные базы, которые выпускают ведущие производители для устройств, могут обеспечить эффективное действие схем аппаратов. Благодаря этому появляется возможность получать стабильность дуги, которая способна отлично держаться.

Сварочные инверторные аппараты обладают легкостью и компактностью. Их в любой момент можно передвинуть с одного места на другое, чтобы возобновить проведение сварочных операций. Масса инвертора позволяет использовать прибор в любом положении, которое является удобным для выполнения работ в определенном рабочем пространстве.

Функциональные возможности инверторных устройств для сварки и их составляющие

Сварочный инвертор схема

Рисунок 1. Схема инвертора.

Схема инвертора представлена на рис. 1. Аппарат потребляет ток 30-32 А, работая от сети 220 В. При сварке сила тока будет достигать уровня 250 А. Данное значение является достаточным, чтобы можно было применять штучный электрод до 5 мм. Производимая длина дуги будет составлять при этом 1 см. Уровень коэффициента полезного действия аппарата по сравнению со значением КПД промышленных образцов не должен быть меньше 95%.

В блок инвертора входят следующие элементы:

  1. Блоки питания под силовую и слаботочную часть.
  2. Блок термозащиты.
  3. Элементы индикации и управления.

Схема инвертора предполагает наличие ШИМ-контроллера с трансформатором тока, датчиком тока нагрузки и блоком. В схеме управления охлаждающими вентиляторами можно отметить наличие температурных датчиков, вентиляторов и блока.

Описание основных элементов схемы

Рассматривая каждый элемент схемы, можно начать с первичного выпрямителя, работа которого связана с напряжением сети переменного тока в 220В. Питание от элемента передается той части оборудования, которая является силовой. При этом сеть переменного тока должна иметь частоту 50 Гц. Сборка первичного выпрямителя основана на применении диодных мостов, простого фильтра-конденсатора.

Сварочный инвертор схема

Схема дросселя сварочного инвертора.

В сборке за счет зарядной цепи нелинейного типа, в схему которой входит шунтирующий тиристор, происходит лимитирование тока при включенном приборе. В схему включается также и токоограничивающий резистор. В схеме любого профессионального инвертора содержится силовая часть устройства, которая имеет оптимальную технологию.

Делая выбор аппарата, следует обратить внимание на данный элемент. Устройство силовой части осуществляется в соответствии с топологией следующих элементов:

  1. Мостового конвертера.
  2. Однотактного прямоходового мостового конвертера.
  3. Полумостового конвертера.

Силовая часть имеет соответствующие параметры и стоимость, которые позволяют при использовании инвертора применять топологию ОПМК. Источником питания для инвертора является сеть с одной фазой и наибольшим пределом тока в 150 А.

На основе определенных функций инвертора производится выбор электрической схемы устройства ШИМ-контроллера. Вместе с тем принципиальную схему выбирают, когда это позволяет стабилизировать регулировку рабочего тока относительно среднего значения нагрузки.

Измеряется ток через резистивный шунт либо трансдьюсер. За счет регулирования инвертора на основании средних значений нагрузок получают нормальную устойчивость у преобразователя.

Элементы принципиальной схемы прибора

Схема источника питания инверторного сварочного аппарата.

Среди важных элементов, относящихся к принципиальной схеме инвертора, можно выделить блок термоконтроля, позволяющий обеспечить защиту силового элемента, являющегося ключевым, от возможного перегрева. Данная функция блока термоконтроля распространяется и на устройство силового трансформатора.

Вентиляторы прибора должны действовать под управлением блока, отвечающего за контроль температуры за счет схемы. Блок термоконтроллера функционирует на основе схемы ООС (отрицательной обратной связи) относительно напряжения и нагрузки.

В схему входит температурный датчик с установленным уровнем температуры, который должен достигать только 75°, а после этого срабатывает система зашиты устройства. Устройство датчика устанавливается на силовой трансформатор. Контролирующая функция над температурой радиатора охлаждения, который относится к силовому транзистору, принадлежит интегральному датчику.

Знание технологических особенностей инвертора заслуживает такого же внимания, как и понимание его принципиальной схемы. Данным устройствам присущи следующие технологические особенности, связанные с преимуществами сварочного аппарата:

Сварочный инвертор схема

Принцип работы инвертора.

  1. Повышенный уровень уникальности показателей.
  2. Точность настроек аппарата.
  3. Шов обладает уникальными характеристиками.
  4. Отличная система защиты от перегрузок.
  5. КПД имеет высокий уровень, который равен 95% и больше.
  6. Качественное выполнение работ при сложном соединении соответствующих материалов.
  7. Нормальное использование функций управления, предоставляемых электрической дугой.
  8. Выдаваемое напряжение имеет значительный резерв.
  9. Шов формируется на качественном уровне и является ровным.
  10. Стабильность каждого параметра дуги.
  11. Отсутствует процесс разбрызгивания металла в больших количествах.
  12. Сварка не требует последующей обработки.
  13. Можно воспользоваться штучными электродами и проволокой.

Прибор оснащен первичной обмоткой, мотающейся ПЭВ 0,3 мм, что предусматривает 100 витков. В состав цепей, которые являются вторичными, входит обмотка проводами, измеряющимися в витках (в):

  1. ПЭВ 1,0 мм – 15.
  2. ПЭВ 0,2 мм – 15.
  3. 2 одинаковые обмотки ПЭВ 0,35 мм – 20.

Мотать обмотку можно, учитывая общую ширину каркаса, что улучшает стабильность всех показателей. Первичную обмотку обязательно полностью экранируют. Намотка во вторичных обмотках должна совпасть с первичной. Изолировать намотку можно лакотканью либо малярным скотчем. На рис. 1 можно увидеть принципиальную схему устройства.

Силовой трансформатор инвертора

Сварочный инвертор схема

Схема трансформатора с первичной и вторичной обмоткой.

Трансформатор должен быть рассчитан на работу аппарата, если частота составляет 41 кГц. В наличии должен быть двойной комплект Ш 20х28, имеющий марку 2000 НМ. Наилучшим вариантом является марка 2500 НМС с зазором 0,05 мм. Если частота составляет 41 Гц, то во вторичной обмотке имеется 12 витков, включая медную жесть, сечение которой 10 мм², 4 витка, включая медную жесть, ее сечение составляет 30 мм².

Если частота трансформатора равна 55 кГц, то вторичные обмотки будут присутствовать. Для обматывания медной ленты применяется термоизоляционная бумага (как вариант применяется лента для кассовых аппаратов), которая должна обладать толщиной в 0,25 мм и 0,75 мм при ширине 40 мм. Для изоляции каждого слоя используется фторопластовая лента, что позволяет улучшить значения показателей проводимости. Обе обмотки имеют выходные концы, которые качественно зачищены и припаяны.

С целью выполнения кольцевого трансформатора пользуются кольцевым ферритом К30х18х7, который оснащен продетым в кольцо проводом первичной обмотки трансформатора. Его вторичная обмотка включает 85 витков, имеющих сечение 0,5 мм².

Для компактной схемы исполнения используются микропроцессоры, что вместе с другими характеристиками инвертора делает его принципиально незаменимым как в бытовом отношении, так и в промышленном. Для сварочного инвертора характерна не только мобильность, но и наличие других характеристик:

  1. Приемлемый уровень потребляемой мощности.
  2. Антиприлипание электрода является режимом с возможностью плавной регулировки тока для сварки.
  3. Надежная защита от перегревов или перегрузки.

Сварочный инвертор схема

Схема сварочного выпрямителя.

Прибор используется при напряжении сети в 220 В, а сила тока составляет 30 А. Сварка должна производиться в специальной маске сварщика для защиты лица. Любой профессионал в области сварки должен уметь легко устанавливать требуемые значения тока с последующим регулированием силы в диапазоне от 30 до 200 А при сварке.

Сварочный инвертор (Edon MIG-250) в базовой схеме содержит следующие элементы:

  1. Выпрямитель низкой частоты.
  2. Силовой трансформатор.
  3. Инвертор.
  4. Выпрямитель высокой частоты.
  5. Рабочий шунт.
  6. Блок управления.

Входное переменное напряжение в 220 В должно преобразовываться на начальном этапе за счет используемых выпрямителей в постоянное.

Затем в приборе возникает импульсное переменное напряжение, так как происходят частотные преобразования при использовании ШИМ-схем. Напряжение при этом становится высокочастотным и достигающим 200 кГц. Уменьшенные габаритные размеры и масса импульсного трансформатора позволяют передавать исходную мощность к выходу аппарата.

Технологические преимущества сварочного инвертора SSVA-180P

Сварочный инвертор схема

Способы подключения сварочного инвертора.

Для сварочного аппарата марки SSVA-180P характерны следующие достоинства, которые повышают качество сварных соединений:

  1. Ровное и качественное формирование сварочного шва без разбрызгивания металла.
  2. Уникальные параметры и точность настроек перед началом сварки.
  3. Высокие защитные показатели схемы инвертора, обеспечивающие сохранность прибора от перегрузок.
  4. Качественные показатели схемы, связанной с принудительным охлаждением блока аппарата, который является силовым.
  5. Высокий КПД, значение которого превышает 95%.
  6. Качественная работа с такими видами материалов, которые являются трудносвариваемыми.
  7. Наличие резерва напряжения, которое позволяет устойчиво поддерживать горение электрической дуги.
  8. Наличие автоматического и ручного режима при управлении динамикой дуги.

Все это позволяет снизить расходы на электроды, обработку, специальную проволоку при выполнении больших объемов работ в среднем на 9-12%.

Поскольку в основе схем инверторов заложены соответствующие технологии широтно-импульсной модуляции, это позволяет производителям ежегодно заниматься разработкой и поставкой новейшего оборудования данного типа. Для каждого вида аппарата в зависимости от способа сварки предусмотрена соответствующая схема. Особый спрос отмечается на следующие виды аппаратов, для которых характерны:

  1. Дуговая ручная сварка (ММА) за счет использования штучного электрода “Монолит”.
  2. Аргонодуговая сварка (TIG) при постоянном или переменном токе.
  3. Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG).
  4. Плазменно-дуговая резка (PAC), которая относится к новейшим видам передовых технологий.

Сварочный инвертор схема

Схема внутреннего устройства сварочного инвертора.

Если подробно рассмотреть каждый из способов, то дуговая ручная сварка получила широкое применение за счет малых объемов потребления электроэнергии и значительно сниженного веса. Профессионал может с легкостью перемещать прибор, подключая его в любую точку. Инвертор может быть подключен одновременно с генератором, который обеспечивает выработку переменного напряжения в 220 В.

Аргонодуговая сварка добавляет к преимуществам используемой схемы более широкие возможности, которые связаны с точным регулированием различных параметров установленного режима. Работы выполняются при использовании электрода из вольфрама, что является важным преимуществом. Оно позволяет точно выполнять все требования, которые предъявляются к качеству выполняемого шва и его внешнему виду.

Инверторная схема устройства, которое работает на полуавтоматической сварке, связана с уникальной возможностью выбора соответствующего способа переноски металла следующими путями:

  1. Капельным.
  2. Струйным.
  3. С периодическим замыканием и др.

Такой способ работы инверторного сварочного аппарата способен полностью устранить процесс разбрызгивания металла с целью компенсации недостатков данного способа сварки. Плазменно-дуговая резка связана с обеспечением высокой стабильности дуги аппаратом во время его работы или паузы. Для данной схемы характерна высокая скорость резки, что обеспечивает аккуратную и ровную кромку. Дальнейшая обработка при этом не требуется, поскольку аппарат уже является готовым к выполнению нового качественного задания.

В основе некоторых схем заложены особенности резонансного инверторного сварочного аппарата, работа которого связана с самоограничением в мощности.

Настройки взаимосвязаны с установкой максимального тока, что позволяет потребителю не волноваться за возможное короткое замыкание при значительной нагрузке.

*****

Недавно собирал сварочный инвертор от Бармалея, на максимальный ток 160 ампер, одноплатный вариант. Названа эта схема в честь её автора - Barmaley. Вот электрическая схема и файл с печатной платой .

Сварочный инвертор схема

Схема инвертора для сварки

Работа инвертора. питание от однофазной сети 220 Вольт выпрямляется, сглаживается конденсаторами и подаётся на транзисторные ключи, которые из постоянного напряжения делают высокочастотное переменное, подаваемое на ферритовый трансформатор. Благодаря высокой частоте мы имеем уменьшение габаритов силового транса и как следствие, применяем не железо, а феррит. Дальше понижающий трансформатор, за ним выпрямитель и дроссель.

Сварочный инвертор схема

Осциллограмы управление полевыми транзисторами. Замерял на стабилитроне кс213б без силовых ключей, коэфициент заполнения 43 и частота 33.

Сварочный инвертор схема

В своём варианте силовые ключи IRG4PC50U заменил на более современные IRGP4063DPBF. Стабилитрон кс213б заменил на два 15 вольтовых мощностью 1.3 ватта встречно включенных, так как в прошлом аппарате кс213б немного грелись. После замены проблема сразу исчезла. Остальное все остается как в схеме.

Сварочный инвертор схема

Это осциллограмма коллектор-эмиттер нижнего ключа (по схеме). При подаче питания 310 вольт через лампу 150 ватт. Осциллограф стоит 5 вольт деление и 5 мкс дел. через делитель умноженное на 10.

Сварочный инвертор схема

Силовой трансформатор намотан на сердечнике B66371-G-X187, N87, E70/33/32 EPCOS Моточные данные: сначала пол первички, вторичка, и снова остатки первички. Провод что на первичке, что на вторичке - диаметром 0.6 мм. Первичка - 10 проводов 0.6 скрученных вместе 18 витков (всего). В первый ряд как раз влазит 9 витков. Далее остатки первички в сторону, мотаем 6 витков проводом 0.6 сложенного в 50 штук так же скрученного. И далее снова остатки первички, то есть 9 витков. Не забываем межслойную изоляцию (использовал несколько слоев кассовой бумаги, 5 или 6, больше не усердствуем, иначе обмотка не влезет в окно). Каждый слой пропитывал эпоксидкой.

Сварочный инвертор схема

Затем все собираем, между половинками Е70 феррита нужен зазор 0.1 мм, по крайним кернам ложим прокладку из обычного кассового чека. Все стягиваем, склеиваем.

Сварочный инвертор схема

Я покрасил из баллончика черной матовой краской, затем лаком. Да, чуть не забыл, каждую обмотку, когда скрутили, обматываем малярным скочем - изолируем, так сказать. Не забываем помечать начало и концы обмоток, пригодится для дальнейшей фазировки и сборки. При неправильной фазировке трансформатора аппарат будет варить в пол-силы.

Сварочный инвертор схема

При включении инвертера в сеть, начинается зарядка выходных конденсаторов. Первоначальный ток их зарядки очень велик, сравним с КЗ, и может привести к выгоранию диодного моста. Не говоря уже о том, что для кондёров это тоже чревато выходом из строя. Чтобы избежать такого резкого скачка тока в момент включения, ставят ограничители заряда конденсаторов. В схеме Бармалея это 2 резистора по 30 Ом, мощностью по 5 ватт, итого 15 Ом х 10 Ватт. Резистор ограничивает ток зарядки конденсаторов и после их зарядки можно уже подавать питание напрямую, минуя эти резисторы, что и делает реле.

Сварочный инвертор схема

В сварочном аппарате по схеме Бармалея применена реле WJ115-1A-12VDC-S. Питание катушки реле – 12 вольт DC, коммутируемая нагрузка 20 Ампер, 220 Вольт AC. В самоделках очень распространено применение автомобильных реле на 12 Вольт, 30 Ампер. Однако они не предназначены для коммутации тока до 20 Ампер сетевого напряжения, но, тем не менее, дёшевы, доступны и вполне справляются со своей задачей.

Сварочный инвертор схема

Токоограничивающий резистор лучше ставить обычный проволочный, он выдержит любые перегрузки и более дёшев, чем импортные. Например С5-37 В 10 (20 Ом, 10 Ватт, проволочный). Вместо резисторов можно поставить токоограничивающие конденсаторы, последовательно в цепь переменного напряжения. Например К73-17, 400 Вольт, суммарной ёмкостью 5-10 мкФ. Конденсаторы 3 мкФ, заряжают ёмкость 2000 мкФ, примерно за 5 секунд. Расчёт тока зарядки конденсаторов такой: 1 мкФ ограничивает ток на уровне 70 миллиампер. Получается 3 мкФ на уровне 70х3=210 миллиампер.

Сварочный инвертор схема

Наконец собрал все в едино запустил. Ток по ограничению выставил 165 ампер, теперь оформим сварочный инвертор в хороший корпус. Себестоимость самодельного инвертора примерно 2500 рублей - детали заказывал в интернете.

Сварочный инвертор схема

Провод в перемоточном цехе брал. Еще можно провод снять с телевизоров с размагничивающего контура с кинескопа (это практически готовая вторичка). Дроссель изготовил из E65. медной полосой шириной 5 мм и толщиной 2 мм - 18 витков. Индуктивность подобрал 84 мкГн путем увеличивания зазора между половинками, он составил 4 мм. Можно и не полосой мотать, а так-же 0.6 мм проволокой, но ее труднее будет уложить. Первичку на трансформаторе можно мотать проводом 1.2 мм, набором из 5 штук 18 витков, но можно и 0.4 мм так же посчитать количество проводов под нужное вам сечение, то есть к примеру 15 штук 0.4 мм 18 витков.

Сварочный инвертор схема

Сварочный инвертор схема

После монтажа и настройки схемы на плате, собрал все воедино. Испытания Бармалей прошел успешно: тройку и четверку электрода тянет спокойно. Ток по ограничению поставил 165 Ампер. Собрал и испытал устройство: Арси .

*****

Устройство сварочного инвертора

Принцип работы сварочного инвертора

Сварочный инвертор схема Сварочный инверторный аппарат

В настоящее время стали очень популярны и доступны по цене сварочные аппараты инверторного типа. И, несмотря на свои положительные качества, они, как и любое другое электронное устройство, временами выходит из строя. Чтобы отремонтировать инвертор сварочного аппарата нужно хотя бы поверхностно знать его устройство и основные функциональные блоки.

В первых двух частях будет рассказано об устройстве сварочного аппарата модели TELWIN Tecnica 144-164. В третьей части будет рассмотрен пример реального ремонта сварочного инвертора модели TELWIN Force 165. Информация будет полезна всем тем начинающим радиолюбителям, которые хотели бы научиться самостоятельно ремонтировать сварочные аппараты инверторного типа.

Дальше будет много букв – наберитесь терпения .

Сам инверторный сварочный аппарат представляет не что иное, как довольно мощный блок питания. По принципу действия он очень схож с импульсными блоками питания, например, компьютерными блоками питания AT и ATX. Вы спросите: «Чем они похожи? Это ведь абсолютно разные устройства…». Схожесть заключается в принципе преобразования энергии.

Основные этапы преобразования энергии в инверторном сварочном аппарате:

1. Выпрямление переменного напряжения электросети 220V;

2. Преобразование постоянного напряжения в переменное высокой частоты;

3. Понижение высокочастотного напряжения;

4. Выпрямление пониженного высокочастотного напряжения.

Это кратко, так сказать, на пальцах . Такие же преобразования происходят в импульсных блоках питания для ПК.

Спрашивается, а зачем нужны эти пляски с бубном (несколько ступеней преобразования напряжения и тока)? А дело тут вот в чём.

Ранее основным элементом сварочного аппарата являлся мощный силовой трансформатор. Он понижал переменное напряжение электросети и позволял получать от вторичной обмотки огромные токи (десятки – сотни ампер), необходимых для сварки. Как известно, если понизить напряжение на вторичной обмотке трансформатора, то можно во столько же раз увеличить ток, который может отдать нагрузке вторичная обмотка. При этом уменьшается число витков вторичной обмотки, но и растёт диаметр обмоточного провода.

Из-за своей высокой мощности, трансформаторы, которые работают на частоте 50 Гц (такова частота переменного тока электросети), имеют весьма большие размеры и вес.

Чтобы устранить этот недостаток были разработаны инверторные сварочные аппараты. За счёт увеличения рабочей частоты до 60-80 кГц и более, удалось уменьшить габариты, а, следовательно, и вес трансформатора. За счёт увеличения рабочей частоты преобразования в 4 раза удаётся снизить габариты трансформатора в 2 раза. А это приводит к уменьшению веса сварочного аппарата, а также к экономии меди и других материалов на изготовление трансформатора.

Но где взять эти самые 60-80 кГц, если частота переменного тока электросети всего 50 Гц? Тут на выручку приходит инверторная схема, которая состоит из мощных ключевых транзисторов, которые переключаются с частотой 60-80 кГц. Но чтобы транзисторы работали, необходимо подать на них постоянное напряжение. Его получают от выпрямителя. Напряжение электросети выпрямляется мощным диодным мостом и сглаживается фильтрующими конденсаторами. В результате на выходе выпрямителя и фильтра получается постоянное напряжение величиной более 220 вольт. Это первая ступень преобразования.

Вот это напряжение и служит источником питания для инверторной схемы. Мощные транзисторы инвертора подключены к понижающему трансформатору. Как уже говорилось, транзисторы переключаются с огромной частотой в 60-80 кГц, а, следовательно, трансформатор работает также на этой частоте. Но, как уже говорилось, для работы на высоких частотах требуются менее громоздкие трансформаторы, ведь частота то уже не 50 Гц, а все 65 000 Гц! В результате трансформатор «сжимается» до весьма малых размеров, а мощность его такая же, как и у здоровенного собрата, который работает на частоте 50 Гц. Думаю, идея понятна.

Вся эта петрушка с преобразованием привела к тому, что в схемотехнике сварочного аппарата появляется куча всяких дополнительных элементов, служащих для того, чтобы аппарат стабильно работал. Но, хватить теории, перейдём к "мясу", а точнее к реальному железу и тому, как оно устроено.

Устройство сварочного аппарата инверторного типа. Часть 1. Силовой блок.

Разбираться в устройстве сварочного инвертора желательно по схеме конкретного аппарата. К сожалению, схемы на TELWIN Force 165 я не нашёл, поэтому нагло позаимствуем схему из руководства по ремонту другого аппарата - TELWIN Tecnica 144-164. Фотографии аппарата и его начинки будут от TELWIN Force 165, так как именно он оказался в моём распоряжении. Исходя из анализа схемотехники и элементной базы, особых отличий между этими моделями практически нет, если не учитывать мелочи.

Внешний вид платы сварки TELWIN Force 165 с указанием расположения некоторых элементов схемы.

Сварочный инвертор схема

Принципиальная схема сварочного аппарата инверторного типа TELWIN Tecnica 144-164 состоит из двух основных частей: силовой и управляющей .

Сначала разберёмся в схемотехнике силовой части. Вот схема. Картинка кликабельна (нажмите для увеличения – откроется в новом окне).

Сварочный инвертор схема

Сетевой выпрямитель.

Как уже говорилось, сначала переменный ток электросети 220V выпрямляется мощным диодным мостом и фильтруется электролитическими конденсаторами. Это нужно для того, чтобы переменный ток электросети частотой 50 герц стал постоянным. Конденсаторы С21, С22 нужны для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, которые всегда присутствуют после диодного выпрямителя. Выпрямитель реализован по классической схеме диодный мост. Он выполнен на диодной сборке PD1.

Следует знать, что на конденсаторах фильтра напряжение будет больше в 1,41 раза. чем на выходе диодного моста. Таким образом, если после диодного моста мы получим 220V пульсирующего напряжения, то на конденсаторах будет уже 310V постоянного напряжения (220V * 1,41 = 310,2V ). Обычно же рабочее напряжение ограничивается отметкой в 250V (напряжение в сети ведь может быть и завышенным). Тогда на выходе фильтра мы получим все 350V. Именно поэтому конденсаторы имеют рабочее напряжение 400V, с запасом.

На печатной плате сварочного аппарата TELWIN Force 165 элементы сетевого выпрямителя занимают довольно большую площадь (см. фото выше). Выпрямительный диодный мост установлен на охлаждающий радиатор. Через диодную сборку протекают большие токи и диоды, естественно, нагреваются. Для защиты диодного моста на радиаторе установлен термопредохранитель, который размыкается при превышении температуры радиатора выше 90С 0. Это элемент защиты.

В выпрямителе применяются диодные сборки (диодный мост) типа GBPC3508 или аналогичный. Сборка GBPC3508 рассчитана на прямой ток (I0 ) - 35А, обратное напряжение (VR ) - 800V.

Сварочный инвертор схема

После диодного моста установлены два электролитических конденсатора (здоровенькие бочонки) ёмкостью 680 микрофарад каждый и рабочим напряжением 400V. Ёмкость конденсаторов зависит от модели аппарата. В модели TELWIN Tecnica 144 – 470 мкф. а в TELWIN Tecnica 164 – 680 мкф. Постоянное напряжение с выпрямителя и фильтра подаётся на инвертор.

Помеховый фильтр.

Для того чтобы высокочастотные помехи, которые возникают из-за работы мощного инвертора, не попадали в электросеть, перед выпрямителем устанавливается фильтр ЭМС – электромагнитной совместимости. На английский манер аббревиатура ЭМС обозначается как EMC (ElectroMagnetic Compatibility). Если взглянуть на схему, то фильтр EMC состоит из элементов С1, C8, C15 и дросселя на кольцевом магнитопроводе T4.

Сварочный инвертор схема

Схема инвертора собрана по схеме так называемого "косого моста". В нём используется два мощных ключевых транзистора. В сварочном инверторе ключевыми транзисторами могут быть как IGBT-транзисторы. так и MOSFET. Например, в моделях Telwin Tecnica 141-161 и 144-164 используются IGBT-транзисторы (HGTG20N60A4. HGTG30N60A4 ), а в модели Telwin Force 165 применены высоковольтные MOSFET-транзисторы (FCA47N60F). Оба ключевых транзистора устанавливаются на радиатор для отвода тепла. Фото одного из двух транзисторов MOSFET типа FCA47N60F на плате TELWIN Force 165.

Сварочный инвертор схема

Снова взглянем на принципиальную схему и найдём на ней элементы инвертора.

Постоянное напряжение коммутируется транзисторами Q5 и Q8 через обмотку импульсного трансформатора T3 с частотой гораздо большей, чем частота электросети. Частота переключений может составлять несколько десятков килогерц! По сути, создаётся переменный ток, как и в электросети, но только он имеет частоту в несколько десятков килогерц и прямоугольную форму.

Для защиты транзисторов от опасных выбросов напряжения используются демпфирующие RC-цепи R46C25, R63C30.

Для понижения напряжения используется высокочастотный трансформатор T3. С помощью транзисторов Q5, Q8 через первичную обмотку трансформатора T3 (обмотка 1-2) коммутируется напряжение, которое поступает от сетевого выпрямителя (DC+. DC- ). Это то самое постоянное напряжение в 310 – 350V, которое было получено на первом этапе преобразования.

За счёт коммутирующих транзисторов постоянное напряжение преобразуется в переменное. Как известно, трансформаторы постоянный ток не преобразуют. Со вторичной обмотки трансформатора T3 (обмотка 5-6) снимается уже намного меньшее напряжение (около 60-70 вольт), но максимальный ток может достигать 120 – 130 ампер! В этом и заключается основная роль трансформатора T3. Через первичную обмотку течёт небольшой ток, но большого напряжения. Со вторичной обмотки уже снимается малое напряжение, но большой ток.

Размеры этого самого трансформатора невелики.

Сварочный инвертор схема

Его вторичная обмотка выполнена несколькими витками ленточного медного провода в изоляции. Сечение провода внушительное, да и не мудрено, ток в обмотке может достигать 130 ампер!

Далее со вторичной обмотки импульсного трансформатора переменный ток высокой частоты выпрямляется мощными диодными выпрямителями. С выхода выпрямителя (OUT+, OUT-) снимается электрический ток с нужными параметрами. Это и необходимо для проведения сварочных работ.

Выходной выпрямитель.

Выходной выпрямитель собран на базе мощных сдвоенных диодов с общим катодом (D32, D33, D34). Эти диоды обладают высоким быстродействием, т. е. они могут быстро открываться и также быстро закрываться. Время восстановления trr < 50 ns (50 наносекунд).

Это свойство очень важно, поскольку они выпрямляют переменный ток высокой частоты (десятки килогерц). Обычные выпрямительные диоды с такой задачей бы не справились – они бы просто не успевали открываться и закрываться, нагревались и выходили бы из строя. Поэтому в случае ремонта заменять диоды в выходном выпрямителе следует именно быстродействующими.

В выпрямителе используются сдвоенные диоды марок STTH6003CW. FFH30US30DN. VS-60CPH03 (с ними мы ещё встретимся ). Все эти диоды являются аналогами, рассчитаны на прямой ток 30 ампер на один диод (60 ампер на оба) и обратное напряжение 300 вольт. Устанавливаются на радиатор.

Сварочный инвертор схема

Для защиты диодов выпрямителя используется демпфирующая RC-цепочка R60C32 (см. схему силовой части).

Схема запуска и реализация «мягкого пуска».

Для питания микросхем и элементов, которые расположены на плате управления, используется интегральный стабилизатор на 15 вольт – LM7815A. Он установлен на радиатор. Напряжение питания на стабилизатор поступает с основного выпрямителя PD1 через два последовательно включенных резистора R18, R35 (6,8 кОм 5W). Эти резисторы понижают напряжение и участвуют при запуске схемы.

Сварочный инвертор схема

Напряжение +15 со стабилизатора U3 (LM7815A) поступает на управляющую схему. Далее, когда схема управления и драйвер «раскачали» мощную схему инвертора, то на дополнительной вторичной обмотке трансформатора T3 (обмотка 3-4) появляется напряжение, которое выпрямляется диодом D11.

Через диод D9 напряжение питания поступает на интегральный стабилизатор LM7815A и теперь схема «запитывает» как бы сама себя. Вот такой вот хитрый «приём».

Выпрямленное напряжение после диода D11 также служит для питания реле RL1, охлаждающего вентилятора V1 и индикаторного светодиода D10 (Verde - "Зелёный"). Резисторы R40, R41, R65, R37 гасят излишки напряжения. Для стабилизации напряжения питания вентилятора V1 (12V) применяется 5-ти ваттный стабилитрон D36 на 12V.

Реле RL1 обеспечивает плавный запуск инвертора («мягкий пуск»). Разберёмся с этим подробнее.

В момент включения сварочного аппарата начинается заряд электролитических конденсаторов. В самом начале зарядный ток очень велик и может вызвать перегрев и выход из строя диодов выпрямителя. Чтобы уберечь диодную сборку от повреждения зарядным током применяется схема ограничения заряда (или «мягкого пуска»). Взглянем на схему.

Основным элементом схемы «мягкого пуска» служит резистор R4, мощность которого 8W (8 ватт). Сопротивление резистора – 47 ом. Именно на него возложена роль ограничения зарядного тока в первые моменты после включения.

После того, как заряд конденсаторов закончился, а инвертор начал работу в штатном режиме, электромагнитного реле RL1 замыкает контакты. Контакты реле шунтируют резистор R4, и в дальнейшем он не участвует в работе схемы, так как весь ток проходит через контакты реле. Таким образом реализован плавный запуск.

На плате инвертора TELWIN Force 165 также можно найти элементы схемы «мягкого пуска». В качестве реле RL1 выступает электромагнитное реле модели Finder на рабочее напряжение 24V (параметры контактов реле - 16A 250V

Сварочный инвертор схема

Итак, мы узнали о том, что сварочный инвертор состоит из сетевого выпрямителя 220V, мощного инвертора на транзисторах, понижающего трансформатора и выходного выпрямителя. Это силовые части схемы. Через них протекают огромные токи. Но где же «мозги» этого устройства? Кто управляет работой инвертора?

Об этом мы узнаем из следующей части нашего повествования. Читать далее.

*****

Сварочный инвертор своими руками

Вашему вниманию представлена схема сварочного инвертора, который вы можете собрать своими руками. Максимальный потребляемый ток - 32 ампера, 220 вольт. Ток сварки - около 250 ампер, что позволяет без проблем варить электродом 5-кой, длина дуги 1 см, переходящим больше 1 см в низкотемпературную плазму. КПД источника на уровне магазинных, а может и лучше (имеется в виду инверторные).

На рисунке 1 приведена схема блока питания для сварочного.

Сварочный инвертор схема
Рис.1 Принципиальная схема блока питания

Трансформатор намотан на феррите Ш7х7 или 8х8
Первичка имеет 100 витков провода ПЭВ 0.3мм
Вторичка 2 имеет 15 витков провода ПЭВ 1мм
Вторичка 3 имеет 15 витков ПЭВ 0.2мм
Вторичка 4 и 5 по 20 витков провода ПЭВ 0.35мм
Все обмотки необходимо мотать во всю ширину каркаса, это дает ощутимо более стабильное напряжение.

Сварочный инвертор схема
Рис.2 Принципиальная схема сварочного инвертора

На рисунке 2 - схема сварочника. Частота - 41 кГц, но можно попробовать и 55 кГц. Трансформатор на 55кгц тогда 9 витков на 3 витка, для увеличения ПВ трансформатора.

Трансформатор на 41кгц - два комплекта Ш20х28 2000нм, зазор 0.05мм, газета прокладка, 12вит х 4вит, 10кв мм х 30 кв мм, медной лентой (жесть) в бумаге. Обмотки трансформатора сделаны из медной жести толщиной 0.25 мм шириной 40мм обернутые для изоляции в бумагу от кассового аппарата. Вторичка делается из трех слоев жести (бутерброд) разделенных между собой фторопластовой лентой, для изоляции между собой, для лучшей проводимости высоко- частотных токов, контактные концы вторички на выходе трансформатора спаяны вместе.

Дроссель L2 намотан на сердечнике Ш20х28, феррит 2000нм, 5 витков, 25 кв.мм, зазор 0.15 - 0.5мм (два слоя бумаги от принтера). Токовый трансформатор – датчик тока два кольца К30х18х7 первичка продетый провод через кольцо, вторичка 85 витков провод толщиной 0.5мм.

Сварочный инвертор схема

Сборка сварочного

Намотка трансформатора

Намотку трансформатора нужно делать с помощью медной жести толщиной 0.3мм и шириной 40мм, ее нужно обернуть термобумагой от кассового аппарата толщиной 0.05мм, эта бумага прочная и не так рвется как обычная при намотке трансформатора.

Вы скажите, а почему не намотать обычным толстым проводом, а нельзя потому что этот трансформатор работает на высокочастотных токах и эти токи вытесняются на поверхность проводника и середину толстого провода не задействует, что приводит к нагреву, называется это явление Скин эффект!

И с ним надо бороться, просто надо делать проводник с большой поверхностью, вот тонкая медная жесть этим и обладает она имеет большую поверхность по которой идет ток, а вторичная обмотка должна состоять из бутерброда трех медных лент разделенных фторопластовой пленкой, она тоньше и обернуты все эти слои в термобумагу. Эта бумага обладает свойством темнеть при нагреве, нам это не надо и плохо, от этого не будет пускай так и останется главное, что не рвется.

Можно намотать обмотки проводом ПЭВ сечением 0.5…0.7мм состоящих из нескольких десятков жил, но это хуже, так как провода круглые и состыкуются между собой с воздушными зазорами, которые замедляют теплообмен и имеют меньшую общую площадь сечения проводов вместе взятых в сравнении с жестью на 30%, которая может влезть окна ферритового сердечника.

У трансформатора греется не феррит, а обмотка поэтому нужно следовать этим рекомендациям.

Трансформатор и вся конструкция должны обдуваться внутри корпуса вентилятором на 220 вольт 0.13 ампера или больше.

Конструкция

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

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

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

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

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

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

Подать питание на ШИМ 15вольт и хотя бы на один вентилятор для разряда емкости С6 контролирующую время срабатывания реле.

Реле К1 нужно для замыкания резистора R11, после того, когда зарядятся конденсаторы С9…12 через резистор R11 который уменьшает всплеск тока при включении сварочного в сеть 220вольт.

Без резистора R11 на прямую, при включении получился бы большой БАХ во время зарядки емкости 3000мк 400V, для этого эта мера и нужна.

Проверить срабатывание реле замыкающие резистор R11 через 2…10 секунд после подачи питания на плату ШИМ.

Проверить плату ШИМ на присутствие прямоугольных импульсов идущих к оптронам HCPL3120 после срабатывания обоих реле К1 и К2.

Ширина импульсов должна быть шириной относительно нулевой паузе 44% нулевая 66%

Проверить драйвера на оптронах и усилителях ведущих прямоугольный сигнал амплитудой 15вольт убедится в том, что напряжение на IGBT затворах не превышает 16вольт.

Подать питание 15 Вольт на мост для проверки его работы на правильность изготовления моста.

Ток потребления при этом не должен превышать 100мА на холостом ходу.

Убедится в правильной фразировке обмоток силового трансформатора и трансформатора тока с помощью двух лучевого осциллографа .

Один луч осциллографа на первичке, второй на вторичке, чтобы фазы импульсов были одинаковые, разница только в напряжении обмоток.

Подать на мост питание от силовых конденсаторов С9…С12 через лампочку 220вольт 150..200ватт предварительно установив частоту ШИМ 55кГц подключить осциллограф на коллектор эмиттер нижнего IGBT транзистора посмотреть на форму сигнала, чтобы не было всплесков напряжения выше 330 вольт как обычно.

Начать понижать тактовую частоту ШИМ до появления на нижнем ключе IGBT маленького загиба говорящем о перенасыщении трансформатора, записать эту частоту на которой произошел загиб поделить ее на 2 и результат прибавить к частоте перенасыщения, например перенасыщение 30кГц делим на 2 = 15 и 30+15=45, 45 это и есть рабочая частота трансформатора и ШИМа.

Ток потребления моста должен быть около 150ма и лампочка должна еле светиться, если она светится очень ярко, это говорит о пробое обмоток трансформатора или не правильно собранном мосте.

Подключить к выходу сварочного провода длиной не мене 2 метров для создания добавочной индуктивности выхода.

Подать питание на мост уже через чайник 2200ватт, а на лампочку установить силу тока на ШИМ минимум R3 ближе к резистору R5, замкнуть выход сварочного проконтролировать напряжение на нижнем ключе моста, чтобы было не более 360вольт по осциллографу, при этом не должно быть ни какого шума от трансформатора. Если он есть - убедиться в правильной фазировке трансформатора -датчика тока пропустить провод в обратную сторону через кольцо.

Если шум остался, то нужно расположить плату ШИМ и драйвера на оптронах подальше от источников помех в основном силовой трансформатор и дроссель L2 и силовые проводники.

Еще при сборке моста драйвера нужно устанавливать рядом с радиаторами моста над IGBT транзисторами и не ближе к резисторам R24 R25 на 3 сантиметра. Соединения выхода драйвера и затвора IGBT должны быть короткие. Проводники идущие от ШИМ к оптронам не должны проходить рядом с источниками помех и должны быть как можно короче.

Все сигнальные провода от токового трансформатора и идущие к оптронам от ШИМ должны быть скрученные, чтобы понизить уровень помех и должны быть как можно короче.

Дальше начинаем повышать ток сварочного с помощью резистора R3 ближе к резистору R4 выход сварочного замкнут на ключе нижнего IGBT, ширина импульса чуть увеличивается, что свидетельствует о работе ШИМ. Ток больше - ширина больше, ток меньше - ширина меньше.

Ни какого шума быть не должно иначе выйдут из строяIGBT.

Добавлять ток и слушать, смотреть осциллограф на превышение напряжения нижнего ключа, чтобы не выше 500вольт, максимум 550 вольт в выбросе, но обычно 340 вольт.

Дойти до тока, где ширина резко становиться максимальной говорящим, что чайник не может дать максимальный ток.

Все, теперь на прямую без чайника идем от минимума до максимума, смотреть осциллограф и слушать, чтобы было тихо. Дойти до максимального тока, ширина должна увеличиться, выбросы в норме, не более 340вольт обычно.

Начинать варить, в начале 10 секунд. Проверяем радиаторы, потом 20 секунд, тоже холодные и 1 минуту трансформатор теплый, спалить 2 длинных электрода 4мм трансформатор горечеватый

Радиаторы диодов 150ebu02 заметно нагрелись после трех электродов, варить уже тяжело, человек устает, хотя варится классно, трансформатор горяченький, да и так уже не кто не варит. Вентилятор, через 2 минуты трансформатор доводит до теплого состояния и можно варить снова до опупения.

Ниже вы можете скачать печатные платы в формате LAY и др. файлы

Евгений Родиков (evgen100777 [собака] rambler.ru). По всем возникшим вопросам при сборке сварочника пишите на E-Mail.

Список радиоэлементов

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *