Схема инверторной сварки полумостовой

   Исповедь моей работы со сварочными аппаратами инверторного типа. Я телемастер имеющий 20 лет стажа, собрать любую схему не проблема, и вот появилось огромное желание поработать с инверторами. Схему начал с «бармалея». Собрал, заработало.

На испытаниях выдал 40 А на нагрузке 8 спиралей, но без резонанса и трансформатор намотан на 6 ферритах от телевизора результат – пшик. Обмотка ф2 в стеклоткани. Тут начало собственно, занялся изучением силовой электроники.

Делал разные схемы резонансные, мостовые, полумостовые с драйверами на трансформаторе, на IR2110, на NSPL3120. И везде изучение + ошибки и… результат один – могила для силовиков, после исправления поминок по погибшим транзисторам опять за работу… А вот результат: два готовых аппарата.

Один – сварка 160 А, другой – пускозаряд авто. Принципиальные схемы одинаковые, разница схем в трансформаторе, то есть количестве витков на вторичке. 

   Даю рекомендации для опытных мастеров, но без понятия в силовой электронике. И не желающих заниматься изучением и расчетами. Кстати, если вы собрали любую схему, все точно и правильно и сразу в сеть – гарантия убой, могила 100%. Поэтому без небольшой теории не обойтись.

Начнём все по порядку, за основу взята схема «бармалея» генератор на uc3845 один к одному без переделки + стандартная схема драйверов на ир2110 + ключи irg4pc50ud, лучше 2х2 парами, на ваших испытаниях пары выдержат большие токи. Измененная схема пары транзисторов верна. Диоды 15тб60 рекомендую заменить на 25тв60. Эту схему рекомендую потому что она самая надежная.

Пожгете ведро транзисторов, но сама схема будет целой. Диоды 150ebu02 тоже желательно ставить по 2 – это дороже, но расходов будет меньше на эксперименты. Ко всем рекомендациям, которые написаны у «бармалея», их надо обязательно изучить. Во время изучения кое-что у вас сразу прояснится. Добавляю свои, то есть те же самые, но более понятные.

Каждый мастер в конце строит свою технологию сваркостроения, а по сути принцип у всех одинаковый. Подробнее о доработке схем смотрите на форуме. Там же задавайте вопросы, если что не ясно.

   Если вы не можете сделать простой импульсный блок питания на 15 В 2 А, за сварочный аппарата инверторного типа вам не стоит браться. Лично я на это потратил 3 мес. и 2000 руб. Самое важное – это тщательное изготовление силового трансформатора.

Вначале мотал любым проводом, что под рукой, с изоляцией бумажным скотчем на ферритах строчных, Ш20х28, Ш16х20 – везде пшик, пробой, даже лакоткань не спасает. Теперь рассказываю, как сделать его гарантированно рабочим. Обязательно брать эмаль-провод новый, осторожно обращаться, наматывая не царапать, лучше брать ф1,5 или ф2. Наматывать на катушках.

Делал катушки из гетинакса 0,5 на деревянных оправках. Каждый слой обмотки обжимается деревянными колодками в тисках, затем пропитывается эпоксидкой. 

   Когда эпоксидка начнет твердеть, обмотать лакотканью один слой, потом прижимаю пластинами из гетинакса, зажимаю в тисках и оставляю твердеть до конца. Гетинакс тонкий, но эпоксидка дает нужную прочность. Тонкая катушка дает разместить больше обмотки. Катушки делать обязательно. Без катушки – пробой обмотки на железо, ни какая изоляция не спасает – проверено.

   Потом пластины гетинакса снимаю внутри катушки, оставляю только там, где выводы выходят – там толщина катушки не страшно. Расчет количества витков беру готовый, спецы этим занимаются, а уже потом, с опытом, сам чувствуешь сколько мотать. Но в основном расчет – сколько входит. 

   Так на Ш20х28 окно 44х12 катушка окно 42х12 провод ф2 18 витков в два слоя по 9 витков с щелями меж витков. Мотал 24 витка, но такой трансформатор получается не насыщен и выдает мало тока – около 80 А.

Рекомендации по «бармалею» – увеличить зазор феррита. Мне кажется лучше уменьшить число витков катушки, наматываются не в упор.

Но опять вследствие малого числа витков имеем увеличение частоты резонанса, что хуже сказывается на транзисторах. 

   В сварочном инверторе РЕСАНТА трансформатор намотан на ЕПКОСЕ, первичка 12 витков ф1,6 в две жилы, вторичка – 4 витка в 4 жилы тем же проводом.

Дроссель на кольце таким-же проводом в 4 жилы, такой трансформатор выдает 190 А по паспорту. Проверить не мог – амперметра нет. Трансформатор склеен похоже без зазора. Даже в окне остается место! Вроде как соответствует.

Он намотан без пропитки с изоляцией лакотканью, но на хорошей катушке. На долго ли хватает – не знаю. 

   Свой мотал почти также 2 жилы ф1,5 18 витков, катушка была не проклеена, изоляция – лакоткань. Гетинакса половина, только внутри катушки и без пропитки. Вторичка – 6 жил ф1,5 6 витков в два слоя. Зазор 0.1 мм. Такой трансформатор выдал 150 ампер.

При испытаниях сгорел один элетрод ф3 на максимальном токе и… пробило. После этого делаю катушки только с пропиткой. Можно даже провод без эмали, но тогда с промежутками между витками. У нас эмаль провод в розницу не найти, беру жилу в пвх изоляции в магазине, обрезаю и вперед.

Кто-то делал промежутки тонкими шнурками между витков – тоже выход. Но у меня и так получилось. 

   В общем мотаю лучший для меня вариант. Первичка 18 витков в 3 жилы ф1,5 сечением 5,29 в два слоя эмаль проводом без промежутков впритык на двух ш20х28 зазор 0.1 мм, потом оказалось, что этот трансформатор тоже не насыщен. Если он проклеен, не разобрать, то нужно увеличить зазор. Подбирается экспериментально по осциллограммам (загиб плавный, без ступеньки).

   Вторичка 6витков 9жил в три слоя провод ф1,5 по 3 жилы в слое, сечение 15,84. Такой трансформатор выдает 100 ампер, не греется, но без пропитки, боюсь что пробьет. Разобрал. Да и мощности маловато. Второй вариант на шести ферритах от твс110пц15, если у кого остались от деревянных телевизоров. Покупать на базаре дорого. 

   Окно 30 на 20. Мотаю 3 жилы ф1,5 15 витков по 5 витков в 3 слоя, намотка в одну сторону, пропитка эпоксидка, затвердевание каждого слоя в лакоткани с зажимом в тисках в деревянных колодках. Потом витки соединяются последовательно снаружи трансформатора.

   Вторичка 5 витков 9 жил в 3 провода в 3 слоя соединение параллельно, все мотаются в одну сторону, пропитывать не стал – работает и так. Зазор 0,15 мм, один слой лакоткани. Такой трансформатор выдал 150 А и еще был не насыщен. Можно было увеличить зазор, но делать так не стал, у меня была одна пара транзисторов. Эксперименты оканчиваются дорого. 

   Для пускозарядника делаю трансформатор такой: один ш20х28, катушка из гетинакса 0,5. Первичка ф2 18 витков в 2 слоя проводом без эмали с промежутками с заливкой эпоксидкой с затвердеванием в лакоткани каждого слоя.

Затем приклеивается гетинакс пластины 0,5 и наматывается вторичка такая: В автомобильном магазине взял трубу медную для газа ф6х1,5 пол метра, расплющил, получилось сечение 2,5х8=20 мм2, намотал три витка. Сделать это можно в тисках с плоскогубцами, с подкладыванием на углах гетинакса. Так сказать формирование катушки.

Воздушный зазор между витков можно не замазывать – работает нормально, но конечно лучше лаком, только у меня лака нет. Такой трансформатор выдает 15 вольт, ток больше 150 ампер, поэтому на выходе ставится по два диода 150ebu02.

   Дроссели: Один на трех строчниках, двадцать витков провода в стеклоткани сечением 7х2, намотка интересная. Мотается 5 витков на себя соединение снаружи катушки с такими же витками, но они мотаются в другую сторону, потом соединение внутри катушки с третьими витками, снаружи и т д. Получается катушка 20 витков с намоткой в одну сторону. Катушку обмазал лаком. 

   Другой такой точно, провод – эмаль ф0,35, жил около 100, скручены в жгут 16 витков на железе размером, как силовой трансформатор. Жгут обмотан бумажным скотчем, лакоткани тогда не было, переделывать не стал. Зазор на железе – оргстекло 2мм. Обмотка в трансформатор не вошла, сжал в тисках и склеил. Сюда подходит петля размагничивания от телевизоров. 

   Прилагаю мои разработки печатных плат для сварочного аппарата: генератор, процессор, ключи для транзисторов irg4bac50w и irg4pc50ud. Скачать их можно в архиве.

   На этой схеме питание процессора от крен12, красным – перемычки, цифры 1,2 две микрухи 555 – схема задержки питания, все по бармалею. Схема «бармалея» без изменений, только драйверы на IR2110. Боковинки катушки сделаны не правильно – отрезал, катушка не развалилась, эпоксидка склеила намертво зазор 0,15 1 слой лакоткани.

В углу фото катушка с изоляцией лакотканью – пробило после 5 электродов ф2,5. Видно тут около обмоток рядом первичка, соединение последовательно резистор токового трансформатора 4,6 ома, видимо из-за наводок от трансформатора. Плата генератора замазана лаком простым, мебельным.

Лак предохраняет от атмосферной влаги и пыли – вентиляторы все гонят внутрь.

   Ток зашкаливает 100 А на нагрузке 8 спиралей от 1000 ватт, спирали 2 шт не эквивалент сварки, но для испытаний сгодится. Входные дроссели на кольцах по 8 витков, блок питания готовый, от видеомагнитофона.

   Конденсаторов в сумме 2000 мкф. Дроссель 16 витков провод 0,35. Реле какое то из запасов. Сверху трансформатора первичка – 18 витков в 2 слоя в 3 жилы ф1.

5, вторичка 3 слоя по 3 жилы ф1,5 по 6 витков параллельно, намотка в одну сторону, зазор 0,1 трансформатор не насыщен, ток 80 А – буду переделывать когда нибудь. Ключи резисторы 2 вт х 7 шт 300 ом, всего 42 ома.

Ключи на медных пластинах с диодами под прокладками, генератор драйвер на IR2110 не убиваемый, выдержал сгорание 12-ти транзисторов. Дроссель – 20 витков сечения 2х7 на трех ферритах от строчников. Конденсаторы от русского телевизора, 12 по 100 мкф 350 вольт.

   Многооборотный резистор на 10 к – резонанс. Резистор 2к2 – регулятор тока. Холостой ход, плавный спуск со ступенькой – не насыщен трансформатор, надо или уменьшить витки, или увеличить зазор. Резонанс на 40 вольтах, при превышении напряжения синусоида искажается – причина в ненасыщеном трансформаторе.

Если схема у вас собрана без ошибок, приступаем к настройке. Сеть должна быть включена через ЛАТР, осциллограф включаем на резонанс. Подключаем на дроссель, как на токовый трансформатор. Через дроссель пропущен провод – плюс силового трансформатора.

Осциллограммы и более подробное описание шагов вы можете посмотреть на форуме.

   Напряжение поднимаем до 20 вольт – появляется рваная синусоида. Многооборотным резистором синусоиду делаем красивой – это сделать важно, без резонанса – сгорит.

Можно поднять напряжение до 40 вольт, если у вас включена нагрузка – на амперметре появляется ток. Подправляем синусоиду.

При дальнейшем увеличении напряжения синусоида исказится – это говорит о ненасыщенном силовом трансформаторе, что не страшно, аппарат будет работать. 

   Еще важный момент – регулятор тока на минимум, поднимаем напряжение примерно на 40, а рост тока должен остановиться, поднимаем напряжение на максимум. А ток все равно 40 А.

Если этого нет, надо подобрать ограничивающий резистор 1,6-2,2 ома, как расчет по «бармалею», 100 витков токового трансформатора делим на 50 А – максимальный ток транзистора, и получаем 2 ома резистора.

Но у каждого в своей схеме будет отличие. В моей последней, резистор был 4,6 ома. 

   Регулятором тока добавляем ток до 60 А – это уже сварка, на выходе замыкаем электроды, токовый импульс должен сузиться по горизонтали по осциллографу, если нет, то опять подбираем этот резистор. Этот момент тоже важен.

Если этого не сделать, при замыкании электрода ток будет максимальным – транзисторы сгорят сразу. Интересно, что если транзисторы стоят по два в паре, то вылетает только 2 из 4-х, остальные целы, можно продолжить эксперименты.

Но для работы лучше поставить всё равно четыре. 

   Ну все, выходим на улицу и приступим к сварке. Аппарат без корпуса, держак, железка, маска. Включили. Зеленый светодиод показал – все в норме. Регулятор тока на минимум. Пробовали зажечь дугу – не получилось, только искры – это нормально.

Выключили, пощупали радиаторы, резисторы, понюхали – все холодное. Добавляем ток, варим, выключили пощупали – ОК.

Ставим в корпус и можно обмывать:) Примерно такая моя технология самостоятельного изготовления сварочного инвертора, и она работает! Автор статьи: гнекуцй.

   Форум по сварочным аппаратам

Самый простой сварочный инвертор

Сварочный инвертор был разработан на популярном форуме человеком под ником тимвал, ветка до сих пор очень активна. Именно эта схема популярна по причине простоты. Мой вариант сварочного инвертора рассчитан на ток всего в 100 ампер, это мало, но для моих задач больше не нужно.

• 
• Схема представляет из себя однотактный прямоходовый инвертор всего на одном IGBT транзисторе IRG4PC50KD.
• 
• Инвертор состоит из нескольких частей:

• Входной выпрямитель с накопительными конденсаторами и системой плавного пуска;
• Системы управления с драйвером на основе комплементарной пары составных транзисторов средней мощности;
• Силовая часть состоящая из IGBT транзистора и трансформатора;
• Выходная часть, состоящая из дросселя с выпрямителем.

1. Сетевое напряжение выпрямляется входным диодным мостом KBPC3510
2. 
3. и сглаживается ёмкими электролитами.
4. 
5. Важно заметить, что питание в начальный момент времени поступает не напрямую, а через балластный резистор R12, это нужно для плавной зарядки конденсаторов, иначе бросок тока может вывести из строя входной диодный мост и выбить автоматы.
6. Одновременно питание от конденсаторов через другой балластный резистор R11 поступает на линию питания микросхемы ШИМ.
7. Сердцем схемы является ШИМ контроллер UC3844,
8. 
9. который работает на частоте около 30кГц, сигнал с микросхемы сначала поступает на драйвер, выполненный на транзисторах VT2 и VT3, а затем на силовой транзистор VT4.
10. Напряжение на конденсаторах растет, растет и питание микросхемы и как только оно дойдет до порогового значения, для UC3844 оно составляет около 16 вольт, микросхема начнет вырабатывать управляющие импульсы, что приведет к запуску всего инвертора.

Во вторичных обмотках трансформатора появиться напряжение, это приведет к тому, что сработает силовое реле К1 и своими контактами замкнёт балластный резистор R12, и сетевое напряжение будет поступать напрямую на схему. Планый запуск длиться всего пару секунд. После плавного запуска инвертор будет работать в штатном режиме. Выходное напряжение инвертора около 60 вольт, этого достаточно для нормального розжига дуги.

• Если во время сварки вращать регулятор ограничения тока (резистор R3), моментально сработает система обратной связи (цепь, состоящая из токового трансформатора ТТ, диодов VD2-VD4, резисторов R5 и R7, конденсатора С4).
• Токовый трансформатор намотан на тороидальном ферритовом сердечнике небольших размеров, он имеет две обмотки, первичная — всего один виток и вторичная.
• 
• 
• Силовой трансформатор выполнен на сердечнке EPCOS E55/28/25 феррит №87.
• Сердечник был без каркаса, поэтому его пришлось сделать самому из мтеклотекстолита.
• Трансформатор имеет 4 обмотки:

• сетевая;
• вторичная силовая;
• фиксирующая;
• обмотка самозапитки для системы управления.

1. В моём варианте обмотка самозапитки не используется, взамен применен небольшой импульсный источник питания на 24 вольта с током 1-1,5 Ампера.
2. Начала всех обмоток на схеме указаны точками, я советую промаркировать начало намотки, например одевая на обмотку красную термоусадку, чтобы потом не гадать где начала, а где концы намоток.

В самом начале мотается сетевая обмотка, но не полностью, а по частям. В моем случае для намотки этой обмотки был использован провод диаметром 1,20мм 25 витков. Провод нужно уложить равномерно, виток к витку.

Затем обмотка изолируется, но перед этим заливается эпоксидной смолой. Смола будет заполнять все пустоты. Т.к. из-за сильных магнитных полей в трансформаторе будут образоваться вибрации и изоляция провода со временем может пострадать, а со смолой обмотка будет полностью неподвижной.

Ставим изоляцию каптоновым термостойким скотчем и мотаем остальную часть первичной обмотки. Количество витков, провод и направление намотки тоже самое.

Опять все заливаем смолой, а поверх ставим изоляцию. Позже, уже на плате концы этих обмоток соединяются параллельно.

После мотаем фиксирующую обмотку, диаметр провода 0,5мм. Количество витков 25-26, то есть тоже самое, что и в случае первичной обмотки. Эта обмотка намотана так, чтобы провод попадал между витками первичной обмотки.

Фиксирующая обмотка равномерно растянута по всему каркасу. Аналогичным образом поступаем и с этой обмоткой, смола, изоляция.

К стати ранее я ставил изоляцию в 2-3 слоя, а после намотки фиксирующей обмотки изоляция нужна более серьезная, слоя 4-5.

Ну и наконец силовая обмотка, самая трудоемкая. Ее можно намотать медной шиной либо что еще лучше — лентой.

Наиболее эффективно работает литцендрат — провод, который состоит из большого количества параллельных тонких изолированных друг от друга проводов, такая намотка делается для минимизации влияния скин эффекта.

 Но при частотах в 30кГц, этот эффект не столь ощутимый, поэтому при большом желании можно взять пару тройку медных проводов большого диаметра, но такой провод очень трудно уложить, поэтому мой выбор остановился на литцендрате.

Обмотка состоит из 100 параллельных жил провода 0,5мм. Скручиваем все это дело дрелью и покрываем дополнительной изоляцией, опят же каптоновый скотч.

Количество витков всего 9, по расчетам этого хватит для того, чтобы напряжение холостого хода инвертора было в районе 60 вольт. После намотки её так же следует  залить смолой.

Схема однотактная и между половинками сердечника нужен немагнитный зазор. В моем случае для получения необходимого зазора под всеми кернами были установлены прокладки, обычный чек от банкомата.

• Далее трансформатор собирается, половинки сердечника надежно стягиваются, можно даже приклеить.

Трансформатор тока. Ферритовое колечко,проницаемость может быть от 1500 до 3000. Размеры моего кольца R18х8х6. Важно, чтобы оно было ферритовым, схожие кольца можно найти в некоторых импульсных блоках питания, они стоят по входу в качестве дросселя и на них как правило две обмотки. Желто-белые, зелено-синие кольца не подойдут, материал там иной.

Сначала сердечник изолируют, в моем случае каптноновым скотчем, затем мотают вторичную обмотку. Провод в лаковой изоляции, диаметр может быть от 0,25 до 0,5мм. Количество витков в моем случае 76.

Далее обмотку нужно изолировать, можно просто залить эпоксидной смолой. Первичная обмотка — один виток из двух параллельных жил провода 1,20мм идущий к силовому трансформатору.

Выходной выпрямитель классический для этой топологии. Два диода прямой и замыкающий, притом замыкающий нужен более мощный, но можно не заморачиватся и сразу воткнуть два диода типа 150EBU04 на 150 ампер с обратным напряжением 400 вольт. Диоды из этой линейки как правило применяют именно в сварочных инверторах. Диоды обязательно нужны ультра быстрые. Можно применить диодные сборки STTH20003.

В каждом корпусе два независимых друг от друга ультра быстрых диода, каждый на 100 Ампер с обратным напряжением 300 вольт. Они даже лучше, чем 150EBU04 т.к. площадь подложки у них гораздо больше и толще. Соединение винтовое, что очень удобно.

Дроссель. Тут все не так однозначно и по факту дроссель довольно критичен Чем больше его индуктивность, тем хорошо будет зажигаться дуга даже при малых токах. По схеме дроссель на 40мкГн, его хватит, но уверенный розжиг дуги я получил при токах от 30 ампер и в принципе этого хватит.

Честно сказать для дросселя пробовал разные материалы — алсифер, неизвестные кольца которые по всей видимости применяются в качестве фильтра в частотных преобразователях и наконец сердечник набранный из трансформаторных пластин.

Наилучшим решением является применение сердечников из порошкового железа, они специально созданы для работы в качестве дросселя, но кольцо нужно приличных размеров, и их найти не так уж и просто и стоят они приличных денег. В итоге по совету коллеги Тимура, который ранее собирал данный сварочник, мой выбор остановился на пакете из железных трансформаторных пластин.

Фишка в том, что сердечник фактически невозможно загнать в насыщение, то есть можно увеличить индуктивность и получить уверенный розжиг дуги при сварочных токах хоть 5 ампер, я понимаю, что на таких токах никто не варит, но все же.

Пакет собирал из того что было, в итоге сердечник получился с размерами 86х30х17мм. Пластины обмотал каптоноым скотчем, затем бумажный и намотал обмотку. Обмотка к сожалению алюминиевая, да медь лучше, но алюминиевый был в наличии. Обмотка намотана в три ряда, каждый ряд по 10-12 витков.

После намотки каждого ряда обмотку покрывал лаком в несколько слоев и ставил изоляцию из ткани. Итоговая индуктивность дросселя около 80мкГн. Недостаток такого дросселя — большие размеры и вес, но в моем случае все получилось достаточно компактно, и даже умудрился зафиксировать его на плате.

 Выводы дросселя были обжаты медными луженными клеммами, ключевое слово луженными иначе такое соединение долго не проработает, будет перегреваться и окисляться.

Входная часть. Диодный мост взят готовый, сборка KBPC3510, мост на 35 ампер, обратное напряжение 1000 вольт, устанавливается на радиатор.

1. Силовое реле в схеме плавного пуска с катушкой 24 вольта, рассчитан на ток в 15-30 реальных ампер, если сварочник планируете на токи более 120 ампер, то реле желательно использовать именно 30-и амперное.

Входные электролитические конденсаторы на 450 вольт, в моем случае 2штуки по 470мкФ, желательно установить три, хуже не будет. Подбирайте конденсаторы от хорошего производителя с минимально возможным внутренним сопротивлением.

• Ограничительный резистор по входу желательно взять на 10 ватт, сопротивление от 10 до 30 Ом.
• Диоды VD7, VD8 и VD9 в схеме преобразователя нужны ультра быстрые, именно на тот ток и напряжение, которые по схеме.

Сборку конденсаторов я заменил одним, емкостью 0,33мкФ, конденсатор специального назначения созданный для работы в импульсных схемах, такие применяют в индукционных нагревателях. Обычные пленочные конденсаторы ставить сюда крайне не желательно.

1. Микросхема ШИМ у меня установлена на панельку для беспаячного монтажа, после полной наладки микросхему обязательно нужно запаять на плату.
2. Силовые дорожки на плате просто залудить и усилить припоем не достаточно, нужно их армировать медным проводом.

НАЛАДКА

Обязательно разряжайте входные конденсаторы перед началом наладочных работ!

Подаем сначала напряжение 24 вольт для управления, сетевое питания в тот момент отключено. Проверяем сигнал на затворе IGBT транзистора, к стати во время наладки можно использовать полевые транзисторы, я к примеру ставил IRF840, он слабый, но наладить схему можно. Транзистор обязательно должен быть установлен на радиаторе.

Проверяем наличие управляющих импульсов на затворе полевого ключа относительно массы питания, импульсы должны быть примерно с заполнением 45-47%, частототой около 30кГц, если они есть, то все нормально идем далее.

Первый запуск схемы делаем через страховочную лампу накаливания на 100 ватт. Схему управления желательно питать от отдельного внешнего источника питания на 24 вольта, отлично подходит лабораторный блок питания, притом родную систему питания можно исключить, повторюсь это только во время наладочных работ.

Нагрузочный резистор в схеме обратной связи по току заменяем на 10-и омный 1-2 ватт, это нужно, чтобы была возможность наладить схему при малых выходных токах.

Подключаем силу, то есть втыкаем вилку в розетку, лампа на момент вспыхнет, т.к. конденсаторы в начальный момент заряжаются достаточно большим током. Проверяем напряжение на выходе инвертора, оно должно быть около 60 вольт, напомню, что это напряжение холостого хода без выходной нагрузки. Регулятор тока ставим в минимальное положение.

Нагружаем инвертор, например нихромовой спиралью или лампочкой, нагрузку сначала даем небольшую, затем постепенно увеличиваем до тех пор, пока не сработает ограничение тока, то есть длительность управляющих импульсов резко не уменьшиться.

 Притом схема должна реагировать на вращение переменного резистора, длительность импульсов должна плавно меняться в зависимости от положения ползунка переменного резистора. Если этого не происходит, меняем местами концы вторичной обмотки трансформатора тока.

Далее меняем страховочную лампу на более мощную (около 300 ватт).

Можно воткнуть более мощный полевой транзистор либо IGBT, но помните, что у нас по прежнему схема не до конца налажена.

Сопротивление нагрузочного резистора можно уменьшить раза в два и повторяем то же самое, только на более больших токах.

Можно попробовать инвертор на короткое замыкание при малых значениях тока, на этом этапе мы уже понимаем, что собрали сварку и можно разжечь небольшую дугу.

Если регулировка тока происходит в штатном режиме, то все сделано правильно. Помним о том, что инвертор без охлаждения и долго не балуемся.

Сейчас нам нужно привести инвертор в нормальное состояние. Только на этом этапе, после полной наладки схемы устанавливаем силовой IGBT транзистор. Радиаторы охлаждения целесообразно взять от процессоров ПК, они довольно добротные.

Выходной выпрямитель у меня без изолирующей прокладки, термопаста имеется.

 А вот радиатор с силовым транзистором и одним из быстродействующих диодов, находятся на втором радиаторе и они обязательно должны быть изолированы теплопроводящей изоляционной прокладкой.

Силовой трансформатор, дроссель и радиаторы нужно надежно зафиксировать. Трансформатор и дроссель достаточно затянуть пластиковыми хомутами, можно дополнительно приклеить их к плате.

• Радиаторы же желательно прикрутить к плате и обеспечить изоляцию друг от друга, чтобы они ни в коем случае не соприкасались во время вибраций или падений.
• Очень важным моментом является охлаждение, не экономьте на вентиляторах, ставьте мощные высокооборотистые большого диаметра.
• Правильно собранная схема во время работы не должна издавать свистов и шумов, если есть подобного рода проблемы, скорее всего проблема в трансформаторе, неправильный зазор, неверное количество витков или неправильная фазировка.

Проверим напряжение холостого хода, видим,что оно около 60 вольт, притом если нагрузка отсутствует вращая регулятор выходное напряжение не меняется. Ток потребления системы управления на холостом ходу от источника 24 вольта всего 80мА, с учетом тока потребления катушки реле.

Нагружаем инвертор для проверки системы ограничения тока. Нагрузкой служит мощный реостат, сопротивление выставлено меньше пол ома. Ток должен регулироваться достаточно плавно. Выставляем минимальный ток и попробуем зажечь дугу. Берём двух миллиметровый электрод и попробуем поварить на токах около 50-70 Ампер.

Видео по сборке и наладке сварочного инвертора:

С уважением — АКА КАСЬЯН

Принципиальная схема сварочного инвертора

Современные сварочные работы проводятся при применении специальных инверторов. Ранее для подобной обработки металла использовали обычные трансформаторы, которые характеризуются меньшей эффективностью.

Принципиальная схема сварочного инвертора может несколько отличаться, но все они характеризуются легкостью и компактностью.

Только при учете конструктивных особенностей можно провести ремонт сварочного инвертора и его точную настройку.

Принципиальная схема сварочного инвертора

Элементы электрической схемы сварочных инверторов

Принципиальная электрическая схема инверторного сварочного аппарата предусматривает сочетание нескольких элементов, которые связаны между собой. Основными можно назвать:

1. Блок, отвечающий за подачу энергии к силовой части. Этот элемент представлен сочетанием нескольких устройств, которые способны изменять параметры тока до требуемых значений. Как правило, включается емкостный фильтр и выпрямитель.
2. В устройство входит силовой трансформатор. Также в блок питания сварочного инвертора входит транзистор 4n90.
3. Отдельный элемент отвечает за питание слаботочной части конструкции.
4. Для контроля основных параметров устанавливается ШИМ контроллер. Он представлен сочетанием датчика тока нагрузки и трансформатора.
5. Отдельный блок отвечает за защиту конструкции от воздействия тепла. При прохождении электрического тока некоторые элементы могут серьезно нагреваться. Поэтому дополнительно устанавливается охлаждающий модуль, представленный вентилятором и датчиком температуры.
6. Блоки управления, которые позволяют устанавливать основные параметры, а также элементы индикации.

Пример принципиальной схемы для тока 250А

Оборудование диодного моста для сварочного аппарата производится и устанавливается с учетом мощности устройства и некоторых других моментов. Каждый аппарат имеет свои особенности, которые рассмотрим далее подробно.

Схемы аппаратов Сварис

Сварочный аппарат Сварис 200 характеризуется простотой в применении и невысокой стоимостью. Уже моделям Сварис 160 были присущи высокие эксплуатационные характеристики, а новый вариант исполнения был усовершенствован. Схема инверторного сварочного аппарата определяет следующие эксплуатационные характеристики:

1. Максимальный показатель потребления составляет 5 кВт.
2. Сварочный ток может варьировать в пределе от 20-200 А.
3. Показатель напряжения холостого хода 62 В.
4. Показатель КПД 85%.
5. Рекомендуемые электроды 1,6-5,0.

В целом можно сказать, что инвертор выполнен по классической схеме, которая была рассмотрена выше.

Сварочный аппарат Сварис
Принципиальная схема сварочного инвертора Сварис

Схемы моделей ММА-200 и ММА-250

Большое распространение получили модели ММА-200 и ММА-250. Эти инверторы практически идентичны, разница заключается лишь в нижеприведенных моментах:

1. Схема сварочного инвертора ММА 250 предусматривает наличие в выходном каскаде по 3 резистора полевого типа. Все ни подключены параллельно. Схема сварочного инвертора ММА 200 указывает лишь на наличие двух резисторов.
2. У новой версии три импульсных трансформатора, в то время как у старой только два.

Основная схема обеих моделей практически полностью идентична.

Схема инвертора ММА-200

Схемы Inverter 3200 и 4000

Для проведения ручной дуговой сварки можно использовать Inverter 4000 или 3200. Оба аппарата обладают практически идентичной конструкцией, которая обеспечивает наличие следующих функций:

1. Защита от эффекта залипания электрода.
2. Защита основных элементов от серьезного перепада напряжения.
3. Контроль основных параметров дуги.
4. Встроенный элемент охлаждения с контрольными датчиками.

При изготовлении инверторов была обеспечена защита по классу IP21. Мощность устройства составляет 5,3 кВт, питается от стандартной сети энергоснабжения. Подробная схема inverter 3200 pro определяет весьма привлекательные свойства этих моделей, за счет чего они получили широкое распространение.

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

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

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

Сварочный инвертор ТОРУС 250

Вариант исполнения торус 250 состоит из следующих элементов:

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

В отдельную категорию относят схему сварочного инвертора на тиристорах, которая получила весьма широкое распространение.

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

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

Для диагностики многих элементов приходится проводить их демонтаж. Именно поэтому лучше всего доверить работу профессионалам, так как неправильная сборка может привести к существенным проблемам.

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

Инвертор САИ 200
Принципиальная схема сварочного инвертора САИ 200

В заключение отметим, что вышеприведенная информация определяет сложность конструкции сварочных инверторов. При этом производители не распространяют подробные схемы устройств, что усложняет обслуживание и ремонт.

Несмотря на применение схожей схемы при создании практически всех инверторов, они существенно отличаются друг от друга.

Именно поэтому перед проведением каких-либо работ нужно подробно ознакомиться с конструктивными особенностями устройства.

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталях

Схема сварочного инвертора в корне отличается от устройства его предшественника – сварочного трансформатора.

Основой конструкции прежних сварочных аппаратов был трансформатор понижающего типа, что делало их габаритными и тяжелыми.

Современные сварочные инверторы благодаря использованию при их производстве передовых разработок – это легкие и компактные устройства, отличающиеся широкими функциональными возможностями.

Сварочный инвертор без крышки

Основным элементом электрической схемы любого сварочного инвертора является импульсный преобразователь, вырабатывающий ток высокой частоты.

Именно благодаря этому использование инвертора дает возможность легко зажигать сварочную дугу и поддерживать ее в стабильном состоянии на всем протяжении сварки.

Схема сварочного инвертора в зависимости от модели может иметь определенные особенности, но принцип его работы, который будет рассмотрен ниже, остается неизменным.

Какие виды инверторов представлены на современном рынке

Для определенного типа сварки следует правильно выбирать инверторное оборудование, каждый вид которого обладает специфической электрической схемой и, соответственно, особыми техническими характеристиками и функциональными возможностями.

Инверторы, которые выпускают современные производители, могут одинаково успешно использоваться как на производственных предприятиях, так и в быту. Разработчики постоянно совершенствуют принципиальные электрические схемы инверторных аппаратов, что позволяет наделять их новыми функциями и улучшать их технические характеристики.

Количество разъемов и органов управления на передней панели во многом говорят об возможностях сварочного инвертора

Инверторные устройства в качестве основного оборудования широко используются для выполнения следующих технологических операций:

• электродуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродами;
• сварки по полуавтоматической и автоматической технологиям;
• плазменной резки и др.

Кроме того, инверторные аппараты являются наиболее эффективным типом оборудования, которое используется для сварки алюминия, нержавеющей стали и других сложносвариваемых металлов.

Сварочные инверторы, вне зависимости от особенностей своей электрической схемы, позволяют получать качественные, надежные и аккуратные сварные швы, выполняемые по любой технологии.

При этом, что важно, компактный и не слишком тяжелый инверторный аппарат при необходимости можно в любой момент легко перенести в то место, где будут выполняться сварочные работы.

Мобильность – одно из преимуществ инверторных аппаратов

Что включает в себя конструкция сварочного инвертора

Схема сварочного инвертора, которая определяет его технические характеристики и функциональность, включает в себя такие обязательные элементы, как:

• блок, обеспечивающий электрическим питанием силовую часть устройства (он состоит из выпрямителя, емкостного фильтра и нелинейной зарядной цепи);
• силовая часть, выполненная на базе однотактного конвертора (в данную часть электрической схемы также входят силовой трансформатор, вторичный выпрямитель и выходной дроссель);
• блок питания элементов слаботочной части электрической схемы инверторного аппарата;
• ШИМ-контроллер, который включает в себя трансформатор тока и датчик тока нагрузки;
• блок, отвечающий за термозащиту и управление охлаждающими вентиляторами (в данный блок принципиальной схемы входят вентиляторы инвертора и температурные датчики);
• органы управления и индикации.

Как работает сварочный инвертор

Формирование тока большой силы, при помощи которого создается электрическая дуга для расплавления кромок соединяемых деталей и присадочного материала, – это то, для чего предназначен любой сварочный аппарат. Для этих же целей необходим и инверторный аппарат, позволяющий формировать сварочный ток с большим диапазоном характеристик.

В наиболее простом изложении принцип работы инвертора выглядит так.

• Переменный ток с частотой 50 Гц из обычной электрической сети поступает на выпрямитель, где происходит его преобразование в постоянный.
• После выпрямителя постоянный ток сглаживается при помощи специального фильтра.
• Из фильтра постоянный ток поступает непосредственно на инвертор, в задачу которого входит опять преобразовать его в переменный, но уже с более высокой частотой.
• После этого при помощи трансформатора понижают напряжение переменного высокочастотного тока, что дает возможность увеличить его силу.

Блок-схема сварочного аппарата инверторного типа

Для того чтобы понять, какое значение имеет каждый элемент принципиальной электрической схемы инверторного аппарата, стоит рассмотреть его работу подробнее.

Процессы, протекающие в электрической схеме сварочного инвертора

Схема сварочного аппарата инверторного типа позволяет увеличивать частоту тока со стандартных 50 Гц до 60–80 кГц.

Благодаря тому, что на выходе такого устройства регулировке подвергается высокочастотный ток, для этого можно эффективно использовать компактные трансформаторы.

Увеличение частоты тока происходит в той части электрической схемы инвертора, где расположен контур с мощными силовыми транзисторами. Как известно, на транзисторы подается только постоянный ток, для чего и необходим выпрямитель на входе аппарата.

Принципиальная схема заводского сварочного инвертора «Ресанта» (нажмите, чтобы увеличить)

Схема инвертора от немецкого производителя FUBAG с рядом дополнительных функций (нажмите, чтобы увеличить)

Пример принципиальной электрической схемы сварочного инвертора для самостоятельного изготовления (нажмите, чтобы увеличить)

Принципиальная электрическая схема инверторного устройства состоит из двух основных частей: силового участка и цепи управления. Первым элементом силового участка схемы является диодный мост. Задача такого моста как раз и состоит в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный.

В постоянном токе, преобразованном из переменного в диодном мосту, могут возникать импульсы, которые необходимо сглаживать. Для этого после диодного моста устанавливается фильтр, состоящий из конденсаторов преимущественно электролитического типа.

Важно знать, что напряжение, которое выходит из диодного моста, примерно в 1,4 раза больше, чем его значение на входе.

Диоды выпрямителя при преобразовании переменного тока в постоянный очень сильно нагреваются, что может серьезно сказаться на их работоспособности.

Компоненты сварочного инвертора на примере самодельного аппарата

Чтобы защитить их, а также другие элементы выпрямителя от перегрева, в данной части электрической схемы используют радиаторы. Кроме того, на сам диодный мост устанавливается термопредохранитель, в задачу которого входит отключение электропитания в том случае, если диодный мост нагрелся до температуры, превышающей 80–90 градусов.

Высокочастотные помехи, создаваемые при работе инверторного устройства, могут через его вход попасть в электрическую сеть. Чтобы этого не произошло, перед выпрямительным блоком схемы устанавливается фильтр электромагнитной совместимости. Состоит такой фильтр из дросселя и нескольких конденсаторов.

Сам инвертор, который преобразует уже постоянный ток в переменный, но обладающий значительно более высокой частотой, собирается из транзисторов по схеме «косой мост».

Частота переключения транзисторов, за счет которых и происходит формирование переменного тока, может составлять десятки или сотни килогерц.

Полученный таким образом высокочастотный переменный ток имеет амплитуду прямоугольной формы.

Получить на выходе устройства ток достаточной силы для того, чтобы можно было с его помощью эффективно выполнять сварочные работы, позволяет понижающий напряжение трансформатор, установленный за инверторным блоком. Для того чтобы получить с помощью инверторного аппарата постоянный ток, после понижающего трансформатора подключают мощный выпрямитель, также собранный на диодном мосту.

Транзисторы для силового модуля сварочного инвертора

Элементы защиты инвертора и управления им

Избежать влияния негативных факторов на работу инвертора позволяют несколько элементов в его принципиальной электрической схеме.

Для того чтобы транзисторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный, не сгорели в процессе своей работы, используются специальные демпфирующие (RC) цепи.

Все блоки электрической схемы, которые работают под большой нагрузкой и сильно нагреваются, не только обеспечены принудительным охлаждением, но также подключены к термодатчикам, отключающим их питание в том случае, если температура их нагрева превысила критическое значение.

Радиаторы и вентиляторы системы охлаждения занимают значительное пространство внутри инвертора

Из-за того, что конденсаторы фильтра после своей зарядки могут выдавать ток большой силы, который в состоянии сжечь транзисторы инвертора, аппарату необходимо обеспечить плавный пуск. Для этого используют стабилизаторные устройства.

В схеме любого инвертора имеется ШИМ-контроллер, который отвечает за управление всеми элементами его электрической схемы. От ШИМ-контроллера электрические сигналы поступают на полевой транзистор, а от него – на разделительный трансформатор, имеющий одновременно две выходные обмотки.

ШИМ-контроллер посредством других элементов электрической схемы также подает управляющие сигналы на силовые диоды и силовые транзисторы инверторного блока.

Для того чтобы контроллер мог эффективно управлять всеми элементами электрической схемы инвертора, на него также необходимо подавать электрические сигналы.

Для выработки таких сигналов используется операционный усилитель, на вход которого подается формируемый в инверторе выходной ток.

При расхождении значений последнего с заданными параметрами операционный усилитель и формирует управляющий сигнал на контроллер. Кроме того, на операционный усилитель поступают сигналы от всех защитных контуров.

Это необходимо для того, чтобы он смог отключить инвертор от электропитания в тот момент, когда в его электрической схеме возникнет критическая ситуация.

Достоинства и недостатки сварочных аппаратов инверторного типа

Инверторные сварочные аппараты, которые пришли на смену привычным всем трансформаторам, обладают рядом весомых преимуществ.

• Благодаря совершенно иному подходу к формированию и регулированию сварочного тока масса таких устройств составляет всего 5–12 кг, в то время как сварочные трансформаторы весят 18–35 кг.
• Инверторы обладают очень высоким КПД (порядка 90%). Это объясняется тем, что в них расходуется значительно меньше лишней энергии на нагрев составных частей. Сварочные трансформаторы, в отличие от инверторных устройств, очень сильно греются.
• Инверторы благодаря такому высокому КПД потребляют в 2 раза меньше электрической энергии, чем обычные трансформаторы для сварки.
• Высокая универсальность инверторных аппаратов объясняется возможностью регулировать с их помощью сварочный ток в широких пределах. Благодаря этому одно и то же устройство можно использовать для сварки деталей из разных металлов, а также для ее выполнения по разным технологиям.
• Большинство современных моделей инверторов наделены опциями, которые минимизируют влияние ошибок сварщика на технологический процесс. К таким опциям, в частности, относятся «Антизалипание» и «Форсирование дуги» (быстрый розжиг).
• Исключительная стабильность напряжения, подаваемого на сварочную дугу, обеспечивается за счет автоматических элементов электрической схемы инвертора. Автоматика в данном случае не только учитывает и сглаживает перепады входного напряжения, но и корректирует даже такие помехи, как затухание сварочной дуги из-за сильного ветра.
• Сварка с использованием инверторного оборудования может выполняться электродами любого типа.
• Некоторые модели современных сварочных инверторов имеют функцию программирования, что позволяет точно и оперативно настраивать их режимы при выполнении работ определенного типа.

Как у любых сложных технических устройств, у сварочных инверторов есть и ряд недостатков, о которых также необходимо знать.

• Инверторы отличаются высокой стоимостью, на 20–50% превышающей стоимость обычных сварочных трансформаторов.
• Наиболее уязвимыми и часто выходящими из строя элементами инверторных устройств являются транзисторы, стоимость которых может составлять до 60% цены всего аппарата. Соответственно, ремонт сварочного инвертора является достаточно дорогостоящим мероприятием.
• Инверторы из-за сложности их принципиальной электрической схемы не рекомендуется использовать в плохих погодных условиях и при отрицательных температурах, что серьезно ограничивает область их применения. Для того чтобы применять такое устройство в полевых условиях, необходимо подготовить специальную закрытую и отапливаемую площадку.

При сварочных работах, выполняемых с использованием инвертора, нельзя использовать длинные провода, так как в них наводятся помехи, отрицательно отражающиеся на работе устройства. По этой причине провода для инверторов делают достаточно короткими (порядка 2 метров), что вносит в сварочные работы некоторое неудобство.