Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталях

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.

Как происходит преобразование

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

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталях

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

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

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

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

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

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.

Сетевой выпрямитель

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

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталях

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

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

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

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

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

Импульсный преобразователь

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

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

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

Импульсный трансформатор

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталяхВажнейшим элементом схемы любого сварочного агрегата, определяющим особенности технологического процесса сварки, является понижающий трансформатор.

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

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

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

Выходное выпрямительное устройство

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

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

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталяхПринципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталях

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

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

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

Технические характеристики

При рассмотрении инверторов рекомендуется сосредоточиться на таких характеристиках:

  • напряжение от сети,
  • допустимый размер электрода,
  • напряжение без нагрузки,
  • рабочий цикл,
  • класс защиты,
  • показатель нагревостойкости,
  • температура эксплуатации.

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталяхСварочные инверторы

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

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.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Конструкция инверторного сварочного аппарата

Внутри сварочного инвертора имеется множество элементов, которые взаимодействуют между собой. К основным модулям силового блока приписывают следующее:

  • выпрямитель напряжения,
  • помеховый фильтр,
  • преобразователь (он же инвертор),
  • высокочастотный выпрямитель на выходе.

Рассматривая плату управления, на ней используются системы для охлаждения транзисторов, фильтров. У современных инверторов установлен радиатор, выпрямитель и преобразователь. Есть кулер, нацеленный на понижающий трансформатор.

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталяхПонижающий трансформатор

Важно! На плате управления может быть один или несколько помеховых фильтров и конденсаторов под них.

Рядом с понижающим трансформатором необходим датчик тока, интегральный стабилизатор. Продвинутые инверторы высокого уровня поставляются с реле мягкого пуска.

Правильное назначение

Сварочные аппараты подходят для продуктивной работы в домашних условиях, а также в мастерских. Разнообразие функций в устройствах делает их разносторонними. Стандартные сварочные инверторы обеспечивают постоянный ток сварки, поэтому считаются универсальными агрегатами. Они подходят для сварки и резки чёрных, цветных металлов.

Полуавтоматика отличается тонким и ровным швом, практически не оставляет после себя следов. Плазморез востребован в промышленной сфере, годится для профессиональных работ. Резка металла происходит на высокой скорости. Допускаются различные типы заготовок.

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталяхПлазморезы

Интересно! Плазморезы годятся для длинных разрезов, к примеру, бронзы либо алюминия.

Аппараты аргонно-дуговой сварки считаются более подходящими для цветных металлов. Обеспечивается значительная глубина проварки и практически нет ограничений. Модели точечной сварки также могут называться споттерами, применимы на металлообрабатывающих предприятиях. Точечные аппараты подходят для резки крупных изделий.

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталяхАппараты аргонно-дуговой сварки

Как правильно использовать

Чтобы приступить к сварочным работам, необходимо подготовить установку.

Основные этапы:

  • размещение инвертора,
  • проверка заземления,
  • уборка лишних предметов,
  • подключение к электросети,
  • подсоединение удлинителя,
  • использование генераторов,
  • установка сварочных кабелей,
  • настройка.

Чтобы агрегат работал должным образом, с учётом выбранного металла, производится регулировка частоты напряжения. Важно подобрать соответствующий электрод (минимальный диаметр 3 мм). Когда с подготовкой покончено, осуществляется розжиг дуги. Необходимо несколько раз стукнуть по металлу, важно контролировать положение электрода.

Принципиальная схема сварочного инвертора: разбираемся в деталяхПоложение электрода

Совет! Во время сварки электрод передвигается вдоль линии разреза.

Действовать разрешается под прямым или небольшим углом (не более 60 градусов). В труднодоступных местах работают другие правила. Электродом разрешается сваривать углом вперёд либо назад. Надо контролировать уровень прогрева металла.

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:

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

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

Схемы Inverter и 4000

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

  • Защита от эффекта залипания электрода.
  • Защита основных элементов от серьезного перепада напряжения.
  • Контроль основных параметров дуги.
  • 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.

Защитные элементы в системе

Для предотвращения выхода из строя основных компонентов оборудования используют такие средства:

  • Радиаторы. Устанавливаются рядом с выпрямителем для снижения риска перегрева этой детали.
  • Термореле. Размещается на диодном мосту. Предохранитель прекращает подачу электрической энергии при нагреве узла до +80…+90 °С.
  • Электромагнитный фильтр. Используется для отсеивания высокочастотных помех, возникающих при работе сварочного агрегата. В состав фильтра входят несколько конденсаторов и дроссель. Узел препятствует проникновению помех в электрическую сеть.

Защитные элементы


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий