Ремонт и доработки сварочных инверторов своими руками

Проверка работоспособности

После проведения всех работ по сборке и отладке необходимо осуществить проверку работоспособности созданного инвертора.

По рекомендациям специалистов необходимо провести проверку силы тока и напряжения аппарата с использованием осциллографа. Нижняя петля по напряжению должна составлять до 500 вольт, не превышая значения в 550 В. Если все конструктивные требования соблюдены, то уровень напряжения будет составлять 330 – 350 вольт. Но этот метод доступен не всегда, ведь не у каждого дома имеется свой подобный измерительный прибор.

Зачастую проверка проводится в действии непосредственно сварщиком. Для этого проводится создание пробного шва с полным выгоранием электрода. По окончанию пробного сваривания нужно проверить температуру на трансформаторе. Если она зашкаливает, то в схеме имеются какие-то недоделки и следует все перепроверить.

Если температура силового блока в норме, то можно провести еще 2-3 пробных захода. После этого проверить температуру радиаторов. Они также могут перегреваться. Если после двух – трех минут они приходят в норму, то можно смело продолжать работу.

Подключение сварочного инвертора

Подсоединение сварочного аппарата может быть осуществлено к внешней сети напряжением 220 В или 380 В либо к генераторной установке определенной мощности. Соединительный кабель с вилкой соответствует максимальной мощности агрегата, поэтому здесь никаких вопросов быть не должно. Основные трудности могут возникнуть со стороны внешнего источника питания, особенно если электропроводка на дачном участке старая и имеет неизвестное сечение.

Современная проводка, вилки и розетки рассчитываются на ток не более 16 А. Суммарная мощность, которая потребляется всеми устройствами в доме, может быть больше этого значения, поэтому его ограничивают автоматическим предохранительным устройством или обычной пробкой. Чтобы осуществить подсоединение сварочного инвертора, сначала нужно убедиться, что его входная мощность не отключит защитное устройство домашней сети.

Устройство сварочного инвертора.

Одно из преимуществ сварочных устройств этого типа заключается в том, что их электрическая цепь имеет несколько типов защиты. В случае перегруза сети защита автоматически отключает аппарат по низкому напряжению. Такая ситуация может произойти, когда входное напряжение имеет низкое значение, или в случае недостаточного сечения электропроводки, сопротивление которой снизит напряжение при возникновении нагрузки в виде сварочного тока.

Если электрическая проводка стационарной сети не позволяет осуществить подсоединение инвертора, нужно воспользоваться другими источниками питания, которые будут рассмотрены ниже. В случае полного соответствия максимальной мощности аппарата с внешней проводкой можно подсоединять инвертор к электросети и осуществлять тестовую сварку.

Если есть возможность, нужно контролировать просадку напряжения при зажигании дуги. Сильная просадка может быть результатом малого сечения проводов.

Общий порядок диагностики сварочных инверторов

В приборе перед его ремонтом следует проверить работоспособность охлаждающей системы. Радиаторы охлаждения, забитые пылью, существенно хуже отводят тепло от силовых элементов, а значит следует полностью очистить ребра от пылевых образований и прочего мусора.

Ремонт инверторных сварочных аппаратов следует начинать с диагностики входного выпрямителя.

Для полной проверки данного узла следует:

разобрать модуль;
снять радиатор;
снять диодный мост;
прозвонить контакты диодного моста.

Если неполадок диодного моста не выявлено следует переходить к следующему модулю – выходному выпрямителю.

Типичные неисправности инверторов.

Проверка работоспособности выходного выпрямителя осуществляется по следующему алгоритму:

разобрать модуль;
выпаять диодные сборки;
прозвонить диоды.

Кроме диодов в схеме выходного выпрямителя имеются радиаторы, которые следует установить обратно после ремонта модуля.

После обследования выходного выпрямителя следует перейти к диагностике модуля ключей.

Данный модуль инвертора состоит из:

четырех групп транзисторов;
платы управления ключами;
сглаживающих выпрямителей.

Порядок обследования модуля ключей состоит в следующем:

Проверка транзисторов.
Как правило, неисправный элемент хорошо видно невооруженным глазом. Если такого нет, то следует последовательность проверить тестером все имеющиеся транзисторы.
Если замеры тестером не дали результатов нужно продиагностировать транзисторные сборки при помощи авометра, измерив сопротивление.
При исправности видимой исправности всех компонентов следует выпаять все транзисторы по очереди.
Такой метод диагностики подойдет, если на плате присутствует короткое замыкание.

Если транзисторные преобразователи блока управления полностью исправны, нужно обследовать плату управления ключами. Для проведения такой диагностики следует подготовить осциллограф.

Большинство неисправностей инвертора можно диагностировать путем внимательного осмотра электронных компонентов. При выявлении дефективных деталей следует немедленно выпаять их и заменить аналогичными по характеристикам.

Ремонт силового блока инвертора

Электрическая схема сварочного инвертора.

Для ремонта силового блока инвертора могут потребоваться следующие инструменты:

плоскогубцы;
два паяльника мощностью 40 и 100 ватт;
отвертки различных видов;
гаечные и торцевые ключи;
нож;
кусачки;
тестер для электрической сети;
осциллограф;
штангенциркуль;
микрометр.

Наиболее типичной поломкой силового блока сварочного инвертора является выход из строя мощного транзистора. В большинстве случает поврежденный транзистор можно определить визуально: на нем имеются дефекты, прогары или деформация. Ремонт инвертора в случае обнаружения дефектного транзистора сводится к его замене.

Существует множество случаев, когда пробой транзистора является лишь следствием, а не причиной. При таком развитии событий замена транзисторной сборки может не дать видимого эффекта.

Если после замены транзистора работоспособность прибора не восстановилась, то имеет смысл перейти к следующему шагу, а именно диагностике и замене элементов из диодного моста.

Перед тем, как отремонтировать диодный мост, следует проверить работоспособность всех элементов. Сделать это можно путем поочередного замера сопротивления на ножках элементов. В случае, если сопротивление между щупами мультиметра, находящимися на ножках диода, равняется нулю или бесконечности, то данный элемент следует заменить.

Новые транзисторы или диоды следует набирать из схожих по характеристикам аналогов. Как правило, в продаже имеются аналоги подавляющего большинства моделей электронных компонентов.

Составляющие сварочного инвертора.

При ремонте силового блока инвертора следует придерживаться таких правил:

Запрещается использование электрического прибора с открытым изолирующим кожухом.
Диагностику и замену всех электронных компонентов необходимо проводить на обесточенном сварочном аппарате.
Удаление скопившейся пыли и мусора из устройства лучше всего проводить при помощи компрессора или баллона с сжатым воздухом.
Очистка платы от липких следов и использованного флюса стоит проводить при помощи нейтральных к пластику растворителей. При этом рекомендуется использовать специальную кисточку для чистки электронных компонентов.
Хранение исправного прибора должно проводиться в отключенном состоянии и с полностью закрытым кожухом.

Особенности функционирования

Для начала необходимо разобраться, как функционирует инвертор. По сути, он является компьютерным блоком питания. В нем можно наблюдать преобразование электроэнергии в такой последовательности:

Входное переменное напряжение трансформируется в постоянное.
Потребляемый ток частотой 50 Гц преобразовывается в высокочастотный.
Снижается выходное напряжение.
Выходной ток выпрямляется, требуемая частота сохраняется.

Подобные преобразования необходимы для снижения массы оборудования и его габаритов.

Трансформаторные сварочные аппараты обладают чувствительным весом и размерами. За счет значительной силы тока в них можно осуществлять дуговое сваривание. Для повышения силы тока и понижения напряжения вторичная обмотка предполагает наличие меньшего количества витков, а сечение провода увеличивается. В итоге трансформаторный сварочник тяжел и габаритен.

Инверторный же принцип позволяет снизить эти показатели в разы. Схема подобного аппарата предполагает повышение частоты до 60-80 кГц, что способствует снижению его габаритов и веса. Чтобы реализовать подобное преобразование применяются силовые полевые транзисторы. Они сообщаются меж собой именно с этой частотой. Питает их постоянный ток, поступающий от выпрямляющего устройства, в качестве которого применяется диодный мост. Значение напряжения выравнивают конденсаторы.

После транзисторов ток передается к понижающему трансформатору. Он представляет собой небольшую катушку. Малые размеры трансформаторной катушки инвертора обеспечены частотой, многократно увеличенной полевыми транзисторами. В итоге получаются аналогичные с трансформаторным аппаратом характеристики, но со меньшим весом и размером.

Принцип работы

Основное свойство катушки индуктивности, представляющей собой магнитопровод, намотанный с соблюдением определенных условий вокруг ферромагнитного сердечника, – это стабилизация силы тока по времени.

Проще говоря, напряжение, приложенное к катушке, вызывает плавное нарастание силы тока на выходе. Изменение полярности приводит к такому же плавному уменьшению силы тока.

Главным фактором является то условие, что ток, проходящий по дросселю, не может резко возрастать или снижаться. Именно это и определяет ценность использования дросселя для сварки — компенсация сопротивления позволяет избежать резких скачков по амперажу.

Это позволяет подстраховаться от случайного прожига свариваемых заготовок, уменьшить разбрызгивание плавящегося металла и точно подобрать параметры тока для сварки по заданной толщине металла. Шансы получить хороший шов с применением дросселя для сварки значительно выше.

Параметр, определяющий коэффициент изменения по току — индуктивность. Измеряется она в Гн (генри) — за 1 секунду при напряжении в 1 В через дроссель с индуктивностью в 1 Гн может пройти только 1 А.

Число витков на катушке напрямую влияет на величину индуктивности. Она прямо пропорциональна количеству витков, возведенному в квадрат. Но если надо изготовить сварочный дроссель своими руками, то высчитывать точное число витков не обязательно.

Так как параметры сварочных аппаратов бытового назначения в большинстве своем стандартны и общеизвестны, сварщику для изготовления дросселя собственноручно достаточно будет воспользоваться приведенной ниже инструкцией.

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.

Принцип работы

Инвертор — электронное устройство, работающее от электросети. При включении в работу старых сварочных аппаратов происходит сильный и огромный толчок электроэнергии, в связи с чем возможно отключение света.

Инвертор же располагает аккумуляционными конденсаторами, накапливающими электроэнергию и обеспечивающими бесперебойную работу сети. Они мягко разжигают дугу инвертора.

Стоит обратить внимание на то, что потребление электроэнергии зависит от диаметра электродов. Чем он больше, тем больше потребление

В связи с этим, чтобы не сжечь бытовые приборы, необходимо перед работой с инвертором рассчитать максимально возможное количество электроэнергии, которое будет расходоваться аппаратом.

Стоит учесть, что для каждого диаметра электрода представлена минимальная сила тока, т. е. при попытке снизить силу тока шов не получится. При повышении же силы тока — получится, но электрод будет быстро сгорать.

Дуга исходит от соединения металлического участка электрода и свариваемого металла. Электрод и металл начинают плавиться под воздействием температуры дуги. Расплавленные части в ее месте образуют ванну. Расплавляется обмазка электрода, часть которой переходит в газообразное состояние и перекрывает ванну от кислорода. Другая часть обмазки (в жидком состоянии) защищает металл от воздуха во время сварки и в процессе охлаждения.

После сварки и охлаждения металла жидкая часть представляет собой шлак, покрывающий шов с внешней стороны. После остывания шлак удаляется постукиванием молотком.

Электрод в процессе сварки плавится. Чтобы дуга не гасла, нужно выдерживать ее длину, т. е. расстояние между металлом и электродом. Это можно сделать при вводе электрода в место сварки с одинаковой скоростью и ровно по стыку шва.

При короткой дуге (около 1 мм), металл греется на малую по ширине площадь, а шов выходит выпуклый. В точке соединения шва и металла может появиться такой дефект, как подрез (параллельная ямка возле шва). Он снижает прочность шва.

Длинная дуга нестабильна, плохо защищена от воздуха, почти не прогревает металл, и шов выходит неполной глубины. Нормальная величина дуги — от 2 до 3 мм. Постоянный зазор такой величины сформирует нормальный шов, с хорошим проваром.

Как правильно сваривать металл инвертором

Для работы со сваркой необходимы следующие защитные элементы:

Перчатки из грубого материала, но ни в коем случае не резиновые.
Сварочная маска с фильтром, который подбирается в зависимости от величины сварочного тока. Удобнее использовать маску «хамелеон», т. к. установленный в ней фильтр распознает дугу и под ее размеры затемняется. Стоит отметить, что при пониженных температурах фильтр не успевает сработать вовремя, а при температуре меньше -100 градусов эта маска не защитит.
Одежда, которая должна быть из натурального плотного и невозгораемого материала, закрывать шею и руки.
Закрытая обувь из натуральной кожи и на толстой подошве.

Необходимо подготовить безопасное место для сварки:

Свободное пространство, отсутствие всего лишнего.
Хорошее освещение.
Работа выполняется стоя на деревянном настиле, который защищает от поражения током.

После этого необходимо настроить сварочный ток (в зависимости от толщины металла и деталей) и выбрать электрод (2−5 мм). Обычно на корпусе прибора указана сила этого тока. Электроды необходимо выбирать, ориентируясь на марку материалов для сварки. Далее подключается клемма массы к свариваемой поверхности.

Для получения надежного и качественного соединения перед началом работы металл следует подготовить. Металлической щеткой удаляется ржавчина с кромок, которые нужно обработать растворителем (бензином, уайт-спиритом)

Важно не допустить на кромках наличие жира и лакокрасочных материалов

Новичкам лучше выполнять шов в виде валика на металлическом листе с большой толщиной. Лист необходимо положить горизонтально на стол. На нем мелом прочерчивается прямая линия для ориентира в работе, по которой будет прокладываться валик. Для начала сварки необходимо поджечь дугу. Сделать это можно 2-мя способами:

чирканьем;
постукиванием.

Можно зажечь и удержать дугу обоими способами. Далее идет сам процесс сварки, получается сварочный шов. Накипь металла сверху шва необходимо убрать постукиванием маленьким молоточком или твердым предметом. Умение управлять длиной дуги обеспечит отличный результат.

На красоту шва влияют:

угол наклона электрода;
схема поперечных и продольных передвижений;
скорость движения электрода.

https://youtube.com/watch?v=SRLRSxWUJxc

Ремонт сварочного инвертора своими руками

Электросхема сварочного инвертора.

Чтобы осуществить ремонт сварочного аппарата, необходимо приготовить такие измерительные приборы и инструменты:

осциллограф;
вольтметр;
мультиметр;
паяльник;
набор отверток.

Принцип работы сварочного аппарата инверторного типа основан на поэтапном преобразовании электрического сигнала:

С помощью входного выпрямителя осуществляется выпрямление сетевого тока.
Инверторный модуль преобразовывает поступающий на вход выпрямленный ток в высокочастотный переменный.
Высокочастотный силовой трансформатор понижает высокочастотное напряжение до сварочного значения.
С помощью выходного выпрямителя происходит выпрямление переменного высокочастотного тока в постоянный сварочный.

Схема сварочного инвертора с системой мягкого поджига.

Для того чтобы выполнить данные операции, инверторный сварочный аппарат должен включать в себя следующие модули:

модуль входного выпрямителя;
модуль выходного выпрямителя;
плату управления ключами;
корпус с вентилятором.

Самыми ненадежными элементами любого инвертора выступают транзисторы, поэтому любой ремонт данных устройств начинается со вскрытия корпуса и проверки транзисторов. В большинстве случае вышедший из строя транзистор можно определить по треснутому корпусу и прогоревших выводах. В случае обнаружения такого элемента его необходимо заменить на новый. Транзистор монтируется на специальную термопасту, которая позволяет отводить тепло от данного элемента.

Поломка транзистора может наступить вследствие некорректной работы драйвера. Его состояние можно определить с помощью омметра. Если обнаружено, что драйвер вышел из строя, его выпаивают и заменяют на новый.

Входной и выходной выпрямители представляют собой смонтированный на радиатор диодный мост. Он является достаточно надежным и долговечным элементом инвертора, который выходит из строя крайне редко. Но в случае поломки сварочного аппарата его все равно рекомендуется проверять. Чтобы при проверке исключить возможность возникновения короткого замыкания, диодный мост нужно отпаять и снять с платы. Принцип его проверки достаточно простой: если диодный мост звонится накоротко, то следует по отдельности прозванивать каждый диод, чтобы найти пробитый.

Самым сложным элементом инвертора является плата управления ключами, от нормального функционирования которой зависит работа всего аппарата. Начальную проверку платы можно осуществить без ее изъятия. Для этого сначала следует отключить питание преобразователя, для чего от входного моста отпаивается один из проводов, идущих от платы управления, и изолируется его оголенный конец изолентой.

После этого к сварочному аппарату подключается питание, после чего через несколько секунд должен быть слышен щелчок. Если щелчка не слышно, то это может говорить о неисправности схемы мягкого включения. Также в этом случае рекомендуется проверить наличие питающего напряжения +15 В. Если питания нет, следует изъять источник питания, отремонтировать его или заменить на новый.

Пояснения к работе аппарата

Хорошо знакомые с электроникой специалисты сразу заметят, что рассмотренный принцип преобразования используется в блоках питания большинства современных электронных приборов (в компьютерах, холодильниках, телевизорах и так далее).

Основная особенность электросхем (схемных решений) инверторов – это увеличение частоты переменного сигнала за счёт его преобразования (инвертирования).

Многим неспециалистам не вполне понятно, зачем нужно дважды преобразовывать один и тот же сигнал, сначала выпрямляя его, затем превращать в переменный, а после снова выпрямлять.

Дело в том, что размеры и вес основного узла любого сварочного аппарата – его трансформатора – определяются не только мощностью, но и частотой протекающего через обмотки тока. Чем выше рабочая частота – тем более лёгким и компактным получается сам трансформатор.

Поскольку типовая схема инверторных источников сварочного тока обеспечивает повышение частоты с 50 Герц до 60-80 килогерц –выигрыш в габаритах и весе может оказаться очень существенным.

В итоге получается очень лёгкий и компактный сварочный инвертор, при изготовлении которого расходуется минимум дорогих материалов (включая дефицитную медь).

Основные рекомендации и техника безопасности

Прежде чем вы соберетесь подключить сварочный аппарат, обязательно удостоверьтесь в том, что частота и напряжение, указанные на корпусе оборудования, совпадают с аналогичным показателем в сети. Подключение такого оборудования требует устройства правильных соединений. Для этого используются следующие провода: фаза или же 2 фазы в сочетании с нейтралью и провод для заземления, который обычно имеет зеленый или желтый цвет.

Положение электрода при сварке.

В случае если выбранная вами модель сварочного аппарата дает возможность самостоятельно устанавливать напряжение, следует зафиксировать переключатель в положении, которое соответствовало бы напряжению в вашей сети. Положение фиксируется при помощи блокирующего винта.

Для подключения сварочного аппарата используется штепсельная вилка

Очень важно, чтобы она соответствовала установленным нормативам термопропускной способности. Эта вилка обязательно должна иметь наконечник, обеспечивающий заземление

Именно к нему и подключится соответствующий кабель. Такую вилку нельзя включать в обыкновенную домашнюю розетку. Для подключения подходит розетка с плавким предохранителем. Подходит и автовыключатель.

Вам нужно будет соединить обратный кабель «земля» с соответствующей клеммой. Соединять нужно на наименее возможном расстоянии от будущего шва. Для крепления кабеля-держателя к выдающемуся фрагменту электрода используется специально предусмотренный зажим.

Из-за плохого контакта аппарат не будет работать в полную силу и быстро выйдет из строя.

Рисунок 1. Схема подключения сварочного аппарата: 1-сварочный пост; 2—трехжильный шланговый кабель; 3 — трансформатор; 4-регулятор; 5-заземляющие зажимы корпуса агрегата; 6 — одножильный шланговый кабель; 7-электродержатель; 8 — провода заземления.

Существует достаточно много схем, в соответствии с которыми выполняется подключение сварочного агрегата. Наиболее распространенная схема подключения приведена на рис. 1.

1 позиция — это сварочный пост;
номером 2 обозначен трехжильный шланговый кабель;
3 — трансформатор;
4 позиция — регулятор;
номер 5 — заземляющие зажимы корпуса агрегата;
6 — одножильный шланговый кабель;
7 позиция — электродержатель;
номер 8 — провода заземления.

Запомните и выполняйте все эти правила при подключении сварочного аппарата, чтобы избежать травм и прочих малоприятных последствий. В результате нарушения системы безопасности сварочного аппарата может произойти возгорание или удар током. В случае поломки какого-либо из питающих кабелей его нужно незамедлительно заменить. Лучше всего доверить эту работу профессионалам. Любые ремонтные и профилактические работы можно выполнять только после того, как сварочный аппарат будет отключен от сети.

Во время подключения сварочного аппарата следует обязательно проверить качество стационарно уложенного, а также гибкого проводов. Проверьте их заземление, целостность и изоляцию на соответствие установленным стандартам. Не стоит слишком сильно экономить на заземлении. Лучше всего использовать для него гибкий провод из меди. В случае обнаружения скруток, трещин и других дефектов провод нужно заменить. Использование поврежденных проводов приводит к перегреву и может стать причиной поломки сварочного аппарата. Немаловажным фактом является необходимость размотки проводов. Если пренебречь этим требованием, возникнет индуктивность, а сопротивление снизится.

Напряжение для сварочных аппаратов не нормируется, поэтому обращайте внимание на характеристики именно той модели, с которой вам предстоит работать. При сборке такого оборудования ему задается определенный уровень напряжения

Значение сопротивления при этом не учитывается.

Список источников