Обратная связь по напряжению в сварочном инверторе

Особенности ремонта инверторных сварочных аппаратов

В последние годы завоевали популярность инверторные сварочные аппараты. Эта техника относительно недорогая, удобная в работе, позволяющая выполнять большинство работ. По крайней мере, в быту, домашнем строительстве, в гараже.

Все инверторные сварочные аппараты построены, несмо­тря на обилие марок, по одному и тому же принципу. Вы­ходной ток сварочного инвертора достигает 140 А и более при напряжении дуги примерно 25 В. Параметры схемы по­добраны так, чтобы от однофазной сети потреблялась мощ­ность порядка 4-5 кВт. Производитель, как правило, — Ки­тай. У одних пользователей аппараты служат годами, у дру­гих — несколько дней или недель. В большинстве случаев вышедший из строя аппарат можно отремонтировать.

Причин, по которым выходит из строя эта техника не­сколько:

• попадание внутрь влаги (хотя во многих изделиях платы покрывают лаком) и пыли, особенно металлической. Опыт­ные сварщики рекомендуют пользоваться «болгаркой» в удалении от сварочного аппарата, поскольку его венти­лятор охлаждения затянет проводящую пыль внутрь кор­пуса;
• некачественные контакты в проводах подключения на­пряжения сети, слишком длинные провода;
• отказы вентиляторов охлаждения с последующим их за­клиниванием.

Для эффективного ремонта этих изделий необходим ос­циллограф, который следует запитать (от сети 230 В / 50 Гц) через разделительный трансформатор. Для этого можно ис­пользовать силовой трансформатор от старого цветного те­левизора. Включение через трансформатор исключит воз­можное поражение ремонтника током, поскольку вся сило­вая цепь сварочного инвертора гальванически связана с се­тью 230 В / 50 Гц.

Опыт ремонта таких аппаратов показывает, что большин­ство неисправностей связано с отказами реле плавного пу­ска и вторичного источника питания (ВИП). При отказе ВИП аппарат не включается. ВИП обычно вырабатывают напря­жение 12, 15 или 24 В. Мощность его ограничена, почти всегда он работает в тяжелом режиме и при скачках сете­вого напряжения, заклинивании питающихся от него венти­ляторов обдува, сразу выходит из строя. При этом нередко разрушаются обмотки его трансформатора. Трансформатор легко разбирается после 5 минут кипячения в воде и пере­матывается. В качестве межобмоточной изоляции удобно при менять высокотемпературный скотч, а при его отсутствии — ленты, нарезанные из кухонного рукава для запекания.

Наиболее тяжелые случаи — это когда произошел отказ силовых IGBT или FET транзисторов. Просто менять их бес­смысленно — «сгорят» снова. Как правило, «сгорание» сопро­вождается коротким замыканием по цепи сетевого питания. «Прозвонка» мультиметром показывает, что закорочены плюс и минус сглаживающих конденсаторов выпрямителя сети 300 В.

В этом случае сразу выпаиваем все силовые транзисто­ры, все диоды их обвязки и проверяем. Проверяем выпря­мительные диоды сетевого напряжения. Иногда половина силовых транзисторов остается цела (первые включения мож­но будет сделать на них).

Можно попробовать включить инвертор без силовых тран­зисторов. Если ВИП цел, схема включится, щелкнет реле плав­ного пуска, но будет светиться индикатор аварии (напряже­ния на выходе инвертора нет). Если от внешнего источника питания подать на выходные зажимы 25-30 В, индикатор ава­рии должен погаснуть. На выходе платы управления при этом наблюдаются импульсы управления разных частот: с авари­ей 10-20кГц, без аварии — 45-50 кГц. Частоту проверять обя­зательно!

Многие IGBT при частоте импульсов на их затворах 70- 80 кГц выходят из строя. А качество керамических конден­саторов платы управления «сделано в Китае», от которых эта частота зависит, сами знаете какое. Это, кстати, одна из при­чин «беспричинного» выхода из строя силовых транзисторов, просто при включении аппарата.

Нужно проверить наличие и форму импульсов управле­ния непосредственно на контактах входов IGBT, припаяв кон­денсатор номиналом 1500-2000пФ и параллельно резистор 200 Ом вместо затворов. Импульсы должны быть одинако­вые, амплитудой не менее 12 В с некоторым заходом в от­рицательную область напряжений. При малейших отличиях — проверять элементы драйвера.

Во избежание тяжелых повреждений и прогаров в платах первое включение после ремонта лучше делать через последо­вательно включенную в сеть лампу накаливания 230 В 100 Вт.

Только получив одинаковые импульсы управления, мож­но впаять пару транзисторов, даже без радиаторов и попро­бовать включить сварочный инвертор в сеть.

Включили, запустилось. Авария не горит. На выходе ин­вертора 66-80 Вольт. Не спешите варить! Проверьте работу обратной связи по току. При отсутствии балласта, подойдет резистор 2-3 Ом, составленный из нескольких параллельно. Можно поместить его в воду. Ручку регулятора ставим на минимум сварочного тока. Наблюдая осциллографом импуль­сы на затворах выходных транзисторов, кратковременно под­ключаем к выходу сварочного инвертора данную импрови­зированную нагрузку и видим срабатывание петли регулиро­вания по изменению ширины управляющих импульсов под нагрузкой.

Только теперь можно окончательно собрать силовую часть и пробовать варить.

Нередко в петле регулирования, после повреждения сва­рочного инвертора, остаются неисправности, и при попытке варить развивается ничем не ограниченный ток — происхо­дит «бах» с кучей вышедших из строя элементов…

Главное в ремонте — не спешить, двигаясь по порядку, устанавливая силовые транзисторы в последнюю очередь, когда все проверено и просмотрено.

Гамма IGBT транзисторов очень широка по номенклату­ре и ценам. Выбирайте любые, какие вам доступны. Жела­тельно по образцовому фото от проверенного производите­ля выбирать приборы с лазерной гравировкой названия. В некоторых приборах нет встроенных демпферных диодов — такие приборы дешевле, но надежно работать не будут. По­этому проверяйте наличие демпферов заранее по даташиту.

Автор: Аркадий Солуня, г. Щучинск, Казахстан
Источник: Электрик №1-2/2018

Источник

Особенности работы инвертора для сварки

Сварочные инверторы всё более уверенно занимают нишу производственного сварочного оборудования, приходя на смену традиционной трансформаторной технике. В том, что этот тренд носит глобальный характер, сомневаться не приходится.

Инверторное оборудование объективно успешней справляется со стоящими перед ним задачами.

Преимущества инверторной техники

Превосходство сварочных инверторов над классическими преобразователями трансформаторного типа просматривается как в технологическом, так и в экономическом аспекте.

Если вкратце перечислить преимущества, приобретаемые при внедрении инвертора, получится примерно следующее:

• более высокий коэффициент полезного действия, превышающий 90%, что предопределяет само устройство сварочного инвертора, характеризуемое отсутствием магнитных потерь в стальном сердечнике трансформатора, присущим «классике»;
• способность работать в условиях изменения уровня питающего напряжения в широких пределах, не снижая при этом технологических параметров;
• возможность очень точной установки тока сварки с цифровой индикацией его величины и жёстким поддержанием уровня в процессе сварки;
• кардинально сниженные габаритные размеры и вес конструкции;
• целый ряд совершенно новых возможностей, присущих только инверторным аппаратам, вот только некоторые из них.

К новым возможностям относится наличие специфических функций, среди которых hot start, anti sticking, arc force, и других, делающих процесс сварки доступным даже новичку. Есть возможность использования электродов, предназначенных для сварки, как переменным, так и постоянным током.

Что касается обычно называемых недостатков, присущих данному виду оборудования, то в первую очередь, речь идёт о сравнительно высокой цене этих приборов.

По этому поводу можно сказать следующее. Вспомните, как изменялись цены компьютерных и мобильных новинок буквально в течение нескольких лет. Дальнейшее совершенствование технологии и увеличение массовости производства неизбежно приведут к значительному снижению цен на сварочные инверторы.

Пояснения на схеме

Принцип работы сварочного аппарата, построенного на основе инвертора, иллюстрирует схема.

Структурная схема инвертора для сварки начинается с обозначения входящего тока и выпрямителя. Сетевое напряжение выпрямляется мостом из мощных диодов, установленных на радиаторы для рассеивания выделяющегося тепла.

Форма выпрямленного напряжения, имеющая ярко выраженные пульсации, схематически изображена в квадрате схемы, соответствующем выпрямителю.

Перед входом в инвертор, в общем-то, представляющем собой преобразователь напряжения, пульсации фильтруются с помощью конденсаторов большой ёмкости (на структурной схеме не показаны).

В инверторе, поступающее постоянное напряжение преобразуется в переменное, имеющее высокую частоту. Преобразование осуществляется за счёт переключения с большой частотой мощных ключевых полевых транзисторов, созданных по IGBT технологии.

При работе транзисторов выделяется большая мощность, поэтому их монтируют на массивных алюминиевых радиаторах. В свою очередь, работой транзисторов управляет высокочастотный генератор, основу которого составляет микросхема контроллера, работающего по принципу широтно-импульсного модулирования.

В этой части, принципиальная схема сварочного инвертора повторяет схемы импульсных блоков питания, используемых в радиоэлектронной аппаратуре с прошлого века.

Полученные в результате инвертирования высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, где происходит снижение их амплитуды до уровня, на котором будет осуществляться сварка.

Далее, трансформированное высокочастотное напряжение окончательно фильтруется конденсаторами и поступает на выходные клеммы сварочного инвертора.

Частота генерируемого при работе инвертора тока достигает значения нескольких десятков килогерц. Именно высокая частота лежит в основе принципа работы аппарата инверторной сварки.

Благодаря принципу высокочастотного преобразования удалось добиться снижения веса и уменьшения размеров сварочных аппаратов в несколько раз.

В основном это обусловлено очень малой массой и габаритами высокочастотных трансформаторов, конденсаторов и дросселей.

Управление током

Регулирование сварочного тока инвертора производится посредством электронного регулятора с обратной связью, изображённого на схеме. С помощью потенциометра, расположенного на лицевой панели сварочного инвертора, выбирается требуемая величина тока сварки.

При вращении ручки потенциометра, устанавливается некий уровень опорного напряжения на входе логических элементов, построенных на операционных усилителях.

Сигнал, поступающий по линии обратной связи с датчика тока, расположенного на выходе аппарата, сравнивается компаратором с уровнем заданного регулирующим потенциометром напряжения.

При несовпадении уровней напряжения задающей цепи и сигнала датчика тока, происходит изменение амплитуды управляющего импульса, поступающего на контроллер.

При этом происходит изменение скважности импульсов, генерируемых контроллером, что вызывает изменение режима переключения транзисторов и в конечном итоге, величины тока сварки.

То есть, принцип регулирования заключается в том, что схема всегда стремится поддерживать соответствие между значениями заданного и фактического тока, что обеспечивает его стабильность.

В качестве контроллера, формирующего регулируемые сигналы широтно-импульсной модуляции, обычно применяется микросхема TL494, производимая американской фирмой Texas Instruments, либо её аналоги.

Приведённая структурная схема показывает только принцип работы и взаимодействия отдельных функциональных блоков. Детализованная электросхема каждого типа инверторов может иметь индивидуальные особенности.

Автоматические функции сварочного оборудования

Чтобы понять, как работают инверторные сварочные аппараты в различных ситуациях, следует ознакомиться с принципом работы некоторых их функций.

ARC FORCE

Эта функция призвана осуществлять форсирование дуги. В процессе работы сварщика иногда капля расплавленного электрода, не оторвавшись вовремя и не попав в сварочную ванну, зависает, уменьшая зазор.

Это может грозить прилипанием электрода к детали. Принцип работы arc force заключается в кратковременном увеличении тока, который «сдувает» каплю металла.

ANTI STICK

В начале работы, в процессе розжига дуги, электрод может прилипнуть к заготовке. Принцип функции anti stick состоит в том, что в этот момент происходит резкое снижение сварочного тока. После отрыва электрода режим работы аппарата возвращается к норме.

HOT START

Работа этой опции помогает легко зажечь электрическую дугу. Принцип данной автоматической функции прост. При разжигании дуги, в момент отрыва электрода от заготовки, происходит кратковременное увеличение значения сварочного тока, что способствует более надёжному розжигу дуги.

Все функции способствуют более быстрой и надежной работе инвертора, что в итоге приводит к высокому качеству сварного шва.

Источник

Тема: Обратная связь по току св. инвертора

Опции темы

Поиск по теме

Отображение

Обратная связь по току св. инвертора

Последнее время не давала покоя мысль, почему некоторым аппаратам хватает дросселя в пару микрогенри, некоторым сотня нужна? Почему дуга издает вч свист? При этом у аппарата весьма жесткая характеристика. У себя решил проблему таким извращением, https://weld.in.ua/forum/showthread. ll=1#post39149
Но это, как оказалось, всего лишь костыли аппарату.
Почему свистит дуга? Может медленная реакция ОС по току и отсюда все проблемы? Может. Начал срисовывать схему с аппарата.

У меня отсутствует R9 (даже разводка) , и ОУ другой, название не читаемо. По цоколевке типа lm358.
Ткнув «пальцем в небо», установил вместо С5 резистор 47к и уменьшил С1 до 1000пф. Выпаял свою резонансную LC цепочку. Дроссель 8мкгн на распыленке оставил. Электрод 2.5мм в держак и на проверку. Минимум тока — идеально. Номинальный ток для электрода — хорошее и равномерное горение, свиста нет, только шипение с потрескиванием. Шлак в ванну не замешивает, как было изначально.
В общем, изначально вся причина — корявая ОС.

2 пользователя(ей) сказали cпасибо:

Есть такое в аппаратах — ВЧ свист и дуга какая то как жосткая. Нужно будет попробовать повторить ваш эксперимент при случае. И на субмодулях в обвязке СА3140 отсутствуют элементы — никак не наэкономятся производители.

Максимальные скидки на сварочные аппараты Патон для участников форума! Всем участникам, и посетителям форума дополнительная скидка на сварочные аппараты Патон. Для получение скидки позвоните по одному из номеров и скажите что вы с форума. (093) 339-36-83, (099) 406-30-49

То, что уменьшив конденсатор — Вы увеличили скорость обратной связи — это хорошо, резистором уменьшили коэффициент обратной связи — вот тут неоднозначно. То есть с одной стороны — ускорили, а с другой — ослабили. Сделайте дополнительный отзыв спустя какое-то время пользования аппаратом, может найдутся косяки такого решения?

Сделаем обязательно, но я сварщик никакой, собственно, как и электронщик. Конечно же, этот резистор (47к) нужно подбирать снимая ВАХ, но это для меня нереально. Но, скажу так, изначально я тупо извлек С5, ОС осталась только через светодиоды, крутопадающая. Уже шов ложился прекрасно, небо и земля, так сказать. А резюк 47к я поставил позже, для приличия. Дуга и шов без изменений.
В общем, я просто подкинул идею, в каком направлении копать.

У меня есть такое предположение, что этот свист дуги , это частота отработки ОС . По поводу субмодулей СА3140 + 3525, там могут отсутствовать транзистор + пара/тройка пассивных компонентов в обвязке СА3140 , это узел горячего старта, в разных модификациях может быть или отсутствовать (а ещё на разных схемах чуть разнится обвязка (ОС) самого операционника), ну а там кто его знает, может и ещё что нибудь урезают.

mayachka ,а что за аппаратик у вас?

Так и есть. Хотя, больше смахивает на частоту затухания\зажигания.
Аппарат Vega mma-240mini. Вот его кишки. sg3525, ОУ обратной связи неизвестен, полумост 50кгц.

Последний раз редактировалось mayachka; 08.01.2020 в 19:20 .

Да, сейчас много одноплатников двухтактных появилось (полумостов в основном), причём так подозреваю, некоторые отличаются компоновкой/разводкой, но имеют при этом идентичную схему. Сам сейчас жду платку не дорогую (посылкой) ,чешется попробовать как они в работе такие аппараты.

Специальное предложение для участников форума — скидка на оборудование Джасик! Для того, чтобы получить скидку звони по номеру: (097) 591-29-90 и скажи кодовое слово: «сварочный форум».

Ну, мой аппарат для электрода 2.5 идеально, даже при завале до 170 сетевого. Тройкой тоже варит, но сеть у нас дохлая. Такими электродами не работаю.

У меня тоже был период года 3-4 подряд что напряжение летом редко до 215-220 поднималось, а зимой если поднималось до 180-185, так то праздник был, тоже 3-ка редко, чаще 2-кой варил (благо что по мелочи, а то разориться можно). А вот двухтактный одноплатничек дешёвенький интересно попробовать , сильно ли его работа отличается от опробованных за десяток лет разных аппаратов, так ото и заказал плату по случаю (я так думаю что такая стоит в Эдоне ММА-250А (а с небольшими изменениями в компоновке и ещё в некоторых)), подозреваю что тоже 3525 + ОУ . Оно там такое тоже (если судить по диодам) ампер на 120 расчитано. Зарекался уже не покупать разных «полуфабрикатов» (как вот плата эта), бо пока корпус сделаешь и энтузиазм улетучивается, не считая что после докупки недостающей мелочёвки цена выходит не многим дешевле готового. но опять любопытство победило .

Последний раз редактировалось Andruha; 08.01.2020 в 16:19 .

Источник