Электрическая схема сварочного инвертора: Схема сварочного инвертора – принципиальная схема инверторной сварки

Схема простого сварочного инвертора — электросхема инверторного сварочного аппарата

Схема простого сварочного инвертора разделяется на силовую, то есть как раз ту, которая выдает ток на дугу, и управляющую части. Инвертор по сути своей – это блок питания, достаточно мощный, позволяющий поддерживать работу дуги. По рабочим схемам напоминает импульсный блок питания, у них весьма схожая работа по преобразованию энергии.

По какому принципу работает электросхема инверторного сварочного аппарата?

Схема работает по тому же принципу, что и, например, блок питания в персональном компьютере. В процессе работы происходит преобразование тока и напряжения, причем несколько раз и в разных параметрах.

В работе прослеживаются несколько четких этапов:

1. Напряжение в розетке составляет 220V, поэтому сначала происходит выпрямление переменного напряжения.
2. Вступает в работу преобразователь, постоянное напряжение переводится в переменные высокие частоты.
3. Напряжение высокой частоты постепенно понижается до нужных значений.
4. В свою очередь, на этом этапе, уже пониженное напряжение нуждается в выпрямлении.

Весь процесс кажется немного нелогичным, но у этого есть свои причины.

Ранее в сварочных инверторах использовались трансформаторы, очень мощные, работающие за счет обмотки трансформатора и имеющие, из-за этого, размеры и вес, делающие сварочные аппараты громоздкими и неудобными в применении.

Инверторные же аппараты удалось существенно уменьшить и облегчить с помощью увеличения частоты работы до 70-80 кГц и удешевить, поскольку меди на обмотку и других материалов уходит в разы меньше.

Схема инвертора

Электросхема сварочного инвертора состоит из транзисторов, мощных, берущих на себя большую часть работы. Частота тока в сети составляет всего 50 Гц, транзисторы же переключаются с высокой частотой, поэтому необходимо обеспечить их подачей постоянного напряжения. Вот тут и вступает в работу выпрямитель, как раз занимающийся тем, чтобы поступающий ток имел постоянные параметры.

Достигается этот эффект диодным мостом и фильтрующими конденсаторами. Диодный мост очень мощный, поэтому есть необходимость ставить его в паре с охлаждающим радиатором. На нем, в свою очередь, установлен предохранитель от перегревания, который при достижении критических температур размыкается. Необходим он для того, чтобы избежать поломки прибора от перегрева. Таким образом, на первом этапе мы получаем на выходе с выпрямителя постоянный ток, имеющий значение более 220V.

Важным элементом схемы является фильтр электромагнитной совместимости, ставится он перед выпрямителем и защищает сеть от высокочастотных помех, появляющихся из-за работы инвертора.

Сам инвертор состоит из двух транзисторов на радиаторах для контроля тепла. Для понижения же напряжения схема простого сварочного инвертора успешно работает с трансформатором высокой частоты. Далее транзисторы коммутируют постоянное напряжение через обмотку трансформатора, величины достигают примерно 340V.

Если совсем по-простому, то роль трансформатора в том, что первичная обмотка выдает большое напряжение и маленький ток, а с вторичной обмотки уходит меньшее напряжение, но максимальный ток, показатели могут быть около 120 ампер.

Выходной выпрямитель – это диоды с высокими показателями быстродействия, сдвоенные, с общим катодом. Электросхема инверторного сварочного аппарата нуждается в именно быстродействующих диодах, суть их работы в том, что они очень шустро открываются и закрываются, нужно это для того, чтобы защитить сами диоды и весь прибор от перегревания и выхода из строя.

Когда инвертор включается, начинают заряжаться конденсаторы, поскольку в этот момент зарядный ток очень велик, настолько, что может вывести из строя диодные мосты, то применяется схема ограничения заряда, еще она называется «мягкий пуск». Работа его основывается на резисторе, имеющем высокое сопротивление, как раз он и принимает на себя основной удар и отвечает за ограничение тока в схеме.

Самостоятельный подход к ремонту и эксплуатации

Самые важные элементы схемы уже описаны, остается лишь добавить, что сварочный инвертор — прибор не очень сложный, при желании и заинтересованности его можно собрать своими руками. По запросу: схемы сварочных инверторов скачать, можно найти огромное количество готовых схем и видеороликов о самостоятельной сборке сварочных инверторов и их ремонте на нашем сайте.

Если вы понимаете сам принцип работы аппарата, то, достав нужные запчасти, можно очень экономно подойти к вопросу, покупать ли инвертор, чинить его самим или отнести в мастерскую.

Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):

Схема сварочного инвертора. План сварочного инвертора. Появление сварочных инверторов. Принципиальная и электрическая схемы, принципы их работы.

ИИСТ (инверторные источники сварочного тока) в наше время практически целиком вытеснили своих предшественников — трансформаторные источники, принцип работы которых базируется на понижающем трансформаторе. Подобные трансформаторы работали на частоте электросети — 50-65 Гц и были довольно громоздкими устройствами. Схема сварочного инвертора отличается от трансформаторного и далее мы поясним, чем именно.

Содержание

• Появление сварочных инверторов
• Принципиальные и электрические схемы
• Виды сварочных инверторов и их схемы

Появление сварочных инверторов

Шествие ИИСТ по планете началось в 90-х годах двадцатого века и сейчас можно с уверенностью заявить, что на рынке сварочных агрегатов как промышленного, так и домашнего назначения лидером являются именно инверторные сварочные установки. Сейчас они повсеместно используются:

• в дуговой сварке неплавящимися и штучными электродами;
• в сварке автоматической и полуавтоматической;
• в сварке алюминиевых деталей, плазменной резке и в иных видах электросварки.

Что такое ИИСТ и чем он отличается от классических, трансформаторных источников сварочного тока? Это аппарат для сварки, работающий по принципу компьютерного блока питания, то есть, как импульсный БП. От трансформаторных агрегатов сварочный инвертор отличается гораздо меньшими размерами и, наоборот, значительно превосходящими частотами. То есть, если трансформаторные аппараты работают на частоте 50 Гц (частота тока в сети в РФ и других странах), то сварочные инверторы имеют частоту 55-75 кГц.

Такой подход позволяет серьёзно уменьшить размеры аппарата, а также снизить издержки на его производство — катушка в инверторном источнике тока меньше трансформаторной в разы, соответственно, меньше требуется дорогостоящей меди.

Принципиальные и электрические схемы

Принципиальная схема сварочного инвертора основывается на блоке высокочастотных транзисторов, работающих на частоте 55-75 кГц. Чтобы эти ключевые элементы работали, нужно скоммутировать на них входной ток, а он поступает с диодного моста высокой мощности. Входное напряжение выпрямляется им, а также выравнивается фильтрующими конденсаторами таким образом, что на выходе первого этапа мы получаем мощный постоянный ток напряжением свыше 220В.

Эта электрическая схема сварочного инвертора работает как источник питания для транзисторного блока ИИСТ. Транзисторы работают на повышенной частоте в 60-80кГц, соответственно, понижающий трансформатор тоже будет работать на этой частоте. Соответственно, данный факт позволяет серьёзно уменьшить размеры трансформатора и всего сварочного инвертора. Как результат — сварочный аппарат становится намного меньше его классического собрата, но при этом сохраняет такую же мощность.

Итак, если рассмотреть принцип работы сварочного аппарата инверторного типа, то порядок действий, выполняемых устройством, будет следующий:

1. Переменный ток 220В, получаемый из электросети выпрямляется диодным мостом. В качестве предосторожности, чтобы помехи от работы высокочастотных конденсаторов не попадали в сеть, перед мостом устанавливается помеховый фильтр, препятствующий этому.
2. После этого ток выравнивается конденсаторами и поступает на транзисторный блок. Надо отметить, что на конденсаторах напряжение тока будет примерно в 1,5 раза выше, чем на выходе диодного моста.
3. Постоянный ток направляется транзисторами через первичную обмотку понижающего трансформатора с частотой, кратно превышающей исходную. По факту, мы получаем высокочастотный переменный ток.
4. Далее этот ток поступает в понижающий высокочастотный трансформатор, отличающийся большим сечением вторичной обмотки или же использованием других типов обмоточного материала.
5. Трансформатор понижает ток до напряжения 50-70В. В это же время сила тока кратно вырастает и может превысить 130А. В кустарных сборках могут использоваться трансформаторы со вторичной обмоткой из медной жести толщиной 0.3 и шириной 40 мм. Такой подход обусловлен тем, что высокочастотные токи вытесняются на поверхность проводника и сердцевину толстого проводника не задействуют, что вызывает нагрев проводника.

После этого выпрямление полученного тока выходными диодами. Нюанс работы выходного диода в том, что ему приходится работать с высокочастотным током, а с этим справится не каждый диод. В данной ситуации необходимо использовать быстродействующие диоды со временем восстановления менее 50 наносекунд, поскольку обычные диоды просто не будут успевать срабатывать, учитывая частоту поступающего тока.

В итоге на выходе мы получаем необходимый для сварки постоянный ток низкого напряжения, но крайне высокой силы тока.

Такова принципиальная схема работы источника инверторного сварочного тока. В каждой конкретной модели присутствуют различия, заложенные производителем, дополнительные схемы, увеличивающие надёжность и безопасность устройства, например, блок термоконтроля, который защищает основные элементы агрегата от перегрева, а также управляет системой охлаждения. Но, несмотря на различия в деталях, все инверторные сварочные аппараты работают по приведённому выше принципу.

Виды сварочных инверторов и их схемы

В качестве примера можно посмотреть на отечественные сварочные инверторы Ресанта. Компания поставляет как стандартную линейку инверторов различной мощности, так и компактные версии инверторов, некоторые из которых могут поместиться в небольшой кейс. На этом же принципе работают плазменные резаки и аргонодуговые сварочные аппараты Ресанта.

Также на рынке есть и зарубежные производители, к примеру, немецкая компания FUBAG. Немцы предлагают крайне надёжные агрегаты, как многофункциональные, так и узкоспециализированные. Плюс немецкие аппараты могут похвастаться большим количеством дополнительных функций. Это принудительное охлаждение, работа на пониженных мощностях, дополнительная подстраховка сварщика, микропроцессорное управление и многое другое.

Кроме того, при желании, можно собрать сварочный инвертор своими руками. Процесс сборки не займёт много времени, достаточно обладать начальными познаниями в электротехнике. Принципиальные схемы инверторов есть в открытом доступе, изготовление печатной платы непосредственно самого силового блока не составит большого труда. Доступность элементной базы для изготовления инвертора очень высока, однако понижающий трансформатор лучше всего будет сделать самостоятельно, чтобы избавиться от проблемы высокого нагрева трансформатора. Главное — не забывать про помеховый фильтр для защиты собственной электросети.

SMPS Сварочный инвертор | Проекты самодельных схем

инвертор — лучший выбор. Сварочный инвертор удобен и работает на постоянном токе. Текущий контроль поддерживается с помощью потенциометра.

Автор: Друбаджйоти Бисвас

Содержание

Использование топологии с двумя переключателями

При разработке сварочного инвертора я применил прямой инвертор с топологией с двумя переключателями. Здесь входное линейное напряжение проходит через фильтр электромагнитных помех, который дополнительно сглаживается с большой емкостью.

Однако, поскольку импульс тока включения имеет тенденцию быть высоким, необходимо наличие схемы плавного пуска. Поскольку переключатель включен, а первичные конденсаторы фильтра заряжаются через резисторы, мощность дополнительно обнуляется путем включения переключателя реле.

В момент включения питания IGBT-транзисторы используются и далее подаются через управляющий трансформатор прямого затвора TR2 с последующим формированием схемы с помощью регуляторов IC 7812.

Использование микросхемы UC3844 для ШИМ-управления

В этом сценарии используется схема управления UC3844, которая очень похожа на UC3842 с ограничением длительности импульса до 50% и рабочей частотой до 42 кГц.

Цепь управления получает питание от вспомогательного источника 17 В. Из-за больших токов в обратной связи по току используется трансформатор Tr3.

Напряжение сенсорного регистра 4R7/2W более или менее равно выходному току. Выходной ток можно дополнительно контролировать с помощью потенциометра P1. Его функция заключается в измерении пороговой точки обратной связи, а пороговое напряжение на выводе 3 UC3844 составляет 1 В.

Одним из важных аспектов силовых полупроводников является то, что они нуждаются в охлаждении, и большая часть выделяемого тепла отводится выходными диодами.

Верхний диод, состоящий из 2х DSEI60-06A, должен выдерживать ток в среднем 50А и потери до 80Вт.

Нижний диод т.е. STTh300L06TV1 также должен иметь средний ток 100А и потери до 120Вт. С другой стороны, общие максимальные потери вторичного выпрямителя составляют 140 Вт. Выходной дроссель L1 дополнительно соединен с отрицательной шиной.

Это хороший сценарий, так как радиатор защищен от высокочастотного напряжения. Другой вариант — использовать диоды FES16JT или MUR1560.

Однако важно учитывать, что максимальный ток нижнего диода в два раза превышает ток верхнего диода.

Расчет потерь IGBT

На самом деле расчет потерь IGBT представляет собой сложную процедуру, так как помимо кондуктивных потерь еще одним фактором являются коммутационные потери.

Также каждый транзистор теряет около 50 Вт. Выпрямительный мост также теряет мощность до 30 Вт и размещен на одном радиаторе с IGBT вместе с диодом сброса UG5JT.

Также можно заменить UG5JT на FES16JT или MUR1560. Потери мощности диодов сброса также зависят от конструкции Tr1, хотя потери меньше по сравнению с потерями мощности IGBT. Мост выпрямителя также приводит к потерям мощности около 30 Вт.

Кроме того, при подготовке системы важно помнить о масштабировании максимального коэффициента нагрузки сварочного инвертора. Основываясь на измерении, вы можете быть готовы выбрать правильный размер обмотки, радиатора и т. д.

Принципиальная схема

Детали обмотки трансформатора

Переключающий трансформатор Tr1 намотан на два ферритовых сердечника EE, и они оба имеют сечение центральной стойки 16×20 мм.

Таким образом, общее поперечное сечение составляет 16×40 мм. Следует позаботиться о том, чтобы не осталось воздушного зазора в области сердцевины.

Хорошим вариантом будет использовать первичную обмотку 20 витков, намотав ее 14 проводами диаметром 0,5мм.

Вторичная обмотка, с другой стороны, имеет шесть медных полос 36×0,55 мм. Трансформатор прямого привода Тр2, рассчитанный на малую паразитную индуктивность, выполнен по схеме трехжильной обмотки с тремя витыми изолированными проводами диаметром 0,3 мм и витками из 14 витков.

Основная секция изготовлена ​​из h32 с диаметром средней стойки 16 мм и без зазоров.

Трансформатор тока Tr3 изготовлен из дросселей подавления электромагнитных помех. В то время как первичка имеет всего 1 виток, вторичка намотана 75 витками провода 0,4 мм.

Одним из важных моментов является соблюдение полярности обмоток. В то время как L1 имеет ферритовый EE-сердечник, средняя колонка имеет сечение 16×20 мм и имеет 11 витков медной ленты 36×0,5 мм.

Кроме того, общий воздушный зазор и магнитная цепь установлены на 10 мм, а ее индуктивность составляет около 12 мкГн.

Обратная связь по напряжению особо не мешает сварке, но несомненно влияет на потребление и потери тепла в режиме ожидания. Использование обратной связи по напряжению очень важно из-за высокого напряжения около 1000 В.

Кроме того, ШИМ-контроллер работает с максимальным рабочим циклом, что увеличивает уровень энергопотребления, а также нагрева компонентов.

Напряжение постоянного тока 310 В можно извлечь из сети 220 В после выпрямления через мостовую сеть и фильтрации через пару электролитических конденсаторов 10 мкФ/400 В.

Источник питания 12 В можно получить из готового блока адаптера 12 В или собрать дома с помощью информации, предоставленной здесь :

Цепь сварки алюминия

Этот запрос был отправлен мне одним из преданных читателей. этого блога г-н Хосе. Вот подробные сведения о требовании:

Мой сварочный аппарат Fronius-TP1400 полностью исправен, и я не заинтересован в изменении его конфигурации. Эта машина, которая имеет возраст, является первым поколением инверторных машин.

Это базовое устройство для сварки покрытым электродом (сварка MMA) или вольфрамовой дугой (сварка TIG). Переключатель позволяет сделать выбор.

Это устройство обеспечивает только постоянный ток, что очень подходит для сварки большого количества металлов.

Есть несколько металлов, таких как алюминий, которые из-за их быстрой коррозии при контакте с окружающей средой необходимо использовать пульсирующий переменный ток (прямоугольная волна от 100 до 300 Гц) это облегчает устранение коррозии в циклах с обратной полярностью и включить плавку в циклы прямой полярности.

Существует мнение, что алюминий не окисляется, но оно неверно, происходит то, что в нулевой момент, когда он контактирует с воздухом, образуется тонкий слой окисления, который с этого момента предохраняет его от следующих последующих окисление. Этот тонкий слой усложняет работу по сварке, поэтому используется переменный ток.

Я хочу сделать устройство, которое будет подключено между клеммами моего сварочного аппарата постоянного тока и горелки, чтобы получить этот переменный ток в горелке.

Вот где у меня возникли трудности, в момент создания преобразователя CC в AC. Я увлекаюсь электроникой, но не специалист.

Итак, я прекрасно понимаю теорию, я смотрю на микросхему HIP4080 или аналогичную таблицу данных и вижу, что ее можно применить к моему проекту.

Но моя большая трудность в том, что я не делаю необходимых вычислений значений компонентов. Может есть какая схема которую можно применить или адаптировать, в инете не нашел и не знаю где искать, поэтому прошу вашей помощи.

Конструкция

Чтобы гарантировать, что процесс сварки способен устранить окисленную поверхность алюминия и обеспечить эффективное сварное соединение, существующий сварочный стержень и алюминиевую пластину можно интегрировать с приводным каскадом полного моста. , как показано ниже:

Rt, Ct можно рассчитать методом проб и ошибок, чтобы получить колебание полевых МОП-транзисторов с любой частотой от 100 до 500 Гц. Точную формулу вы можете найти в этой статье.

Th Входное напряжение 15 В может подаваться от любого адаптера 12 В или 15 В переменного тока в постоянный.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

Взаимодействие с читателем

Сварочная электрическая цепь

Чтобы понять полярность в цепи дуговой сварки, прежде всего важно понять конструкцию цепи дуговой сварки. В этой статье обсуждается несколько терминов, используемых в любой электрической цепи, таких как ЭДС, ток и сопротивление. В последней части статьи электрическая цепь сварки приравнивается к обычной электрической цепи и обсуждается полярность: прямая и обратная полярность.

Компоненты электрической цепи

Нормальная электрическая цепь

Цепь дуговой сварки

Полярность в сварочной цепи

Как изменить полярность?

Другие аспекты сварочного контура

Компоненты электрической цепи

Цепь дуговой сварки аналогична обычной электрической цепи. Обычная цепь состоит из движущей силы, которая в данном случае представляет собой электродвижущую силу (ЭДС) или напряжение (В), измеряемое в вольтах. Разность напряжений между любыми двумя точками в цепи определяет управляющий потенциал, необходимый для обеспечения протекания тока между этими двумя точками.

Второй поток. В электрической цепи поток электронов. Скорость потока электронов называется током (I). Это измеряется в амперах.

Третьим компонентом электрической цепи является сопротивление (R). Единицей измерения сопротивления является ом. Каждый компонент в цепи оказывает некоторое сопротивление протеканию тока.

Когда через компонент легко проходит ток, это означает, что его сопротивление низкое. Если он пропускает небольшой ток, это указывает на высокое сопротивление. Сопротивление, создаваемое компонентом, зависит от его собственного характера (то есть удельного сопротивления), его площади поперечного сечения и длины, по которой должен протекать ток.

Обычная электрическая цепь

На рисунке ниже показана обычная электрическая цепь. Он показывает один амперметр, который измеряет силу тока в амперах, вольтметр, который измеряет напряжение в цепи в вольтах, и батарею, которая обеспечивает питание. Более длинная линия батареи указывает на положительную клемму. Ток, то есть электроны (будучи отрицательно заряженными) текут от отрицательного полюса к положительному.

Направление тока показано на рисунке. Сопротивление, оказываемое цепью току, обозначено зигзагообразным символом. Сопротивление можно измерить омметром.

Следует иметь в виду, что омметр не следует использовать для измерения сопротивления в цепи при протекании тока.

Цепь дуговой сварки

Электрическая цепь аппарата для дуговой сварки в общих чертах аналогична электрической цепи, описанной выше. Рассмотрим рисунок 2 ниже. Аккумулятор был заменен генератором или источником питания. Источник питания обеспечивает потенциал, необходимый для подачи тока по кабелям и к точке дугообразования.

Резистор заменен сварочной дугой, так как дуга является основным источником сопротивления. Большая длина дуги создает большее сопротивление протеканию тока.

Ток в этой цепи также течет от отрицательной клеммы источника питания к положительной клемме.

Полярность в сварочном контуре

В первые дни дуговой сварки , сварка выполнялась оголенной проволокой. Провод будет подключен к отрицательной клемме и работать с положительной клеммой. Поскольку ток течет от отрицательного полюса к положительному, такое соединение будет давать 65-75% тепла на 9-м выводе.0011 заготовка (в отличие от электрода).

Большее количество тепла на заготовке означает более глубокое проплавление сварного шва.

Это соединение было названо прямой полярностью. При этом электрод подключается к отрицательной клемме, а заготовка – к положительной.

Со временем стало понятно, что такая концентрация тепла на заготовке не всегда хороша. При сварке цветных металлов и чугуна проблематично, если большая часть тепла направляется на заготовку. Это приводит к увеличению сварочной ванны, что способствует образованию твердых микроструктур в металлах, таких как чугун.

Поэтому для таких случаев, когда желательно минимизировать нагрев основного металла, стали практиковать подключение заготовки к отрицательной клемме, а электрода к положительной клемме. Эта полярность противоположна прежней практике; следовательно, он стал называться обратной полярностью .

Более того, когда в моду вошли покрытые электроды, было обнаружено, что они дают наилучшие результаты при обратной полярности. Следовательно, постепенно обратная полярность стала приниматься как одинаково приемлемый вариант, исходя из необходимости основного металла и процесса.

При обратной полярности, как описано выше, электрод подключается к плюсу, а заготовка к минусу. Эта полярность также называется DCEP, сокращенно от положительного электрода постоянного тока.

Наоборот, при прямой полярности – электрод подключается к отрицательной полярности, а заготовка к положительной полярности. Следовательно, эту полярность иногда также называют DCEN, сокращенно от отрицательного электрода постоянного тока.

Как изменить полярность?

Раньше у машины было две клеммы — одна положительная, а вторая отрицательная. Кабели, идущие к заготовке и электроду, подключаются к этим клеммам в соответствии с желаемой полярностью.

При изменении полярности кабели необходимо отсоединить и поменять местами на клеммах.

В современных машинах имеется переключатель полярности, который выполняет эту задачу простым нажатием переключателя. Этот переключатель называется переключателем полярности. С помощью этого переключателя сварщик может быстро изменить полярность тока.

Другие аспекты сварочного контура

Амперметр в сварочном контуре подключается через сильноточный шунт в сварочном контуре. По сути, это милливольтметр, откалиброванный для получения показаний в амперах. Шунт представляет собой проводник с очень низким сопротивлением.

Вольтметр измеряет напряжение, подаваемое машиной. Это напряжение такое же, как и напряжение на сварочной дуге.

Когда сварка не ведется, вольтметр измеряет напряжение на машине при отсутствии тока. Это напряжение называется напряжением разомкнутой цепи или OCV. OCV выше, чем напряжение, наблюдаемое во время сварки.

Другим важным аспектом контура дуговой сварки является выходная мощность аппарата.