Устройство и принцип работы сварочного инвертора

Для удачного приобретения инверторной продукции необходимо знать устройство сварочного инвертора и принципы его работы, чтобы в случае поломки можно было его отремонтировать, поскольку сегодня очень востребованы и доступны по стоимости аппараты для сварки инверторного типа. Приобрести их можно в магазине или же изготовить самостоятельно.

Схема устройства сварочного инвертора

Схема устройства сварочного инвертора.

Принцип действия сварочного инвертора

Сам сварочный инвертор - это своеобразный блок питания с большой мощностью. Принцип его работы схож с импульсными блоками питания. Сходство заключается в особенностях трансформирования энергии, а именно в следующих шагах.

Шаги преобразования энергии в аппарате для сварки:

  • выпрямление переменного тока сети 220 вольт;
  • преобразование постоянного тока в высокочастотный переменный;
  • снижение напряжения высокой частоты;
  • выходное выпрямление пониженного тока.

Раньше основой сварочного устройства был силовой высокомощный трансформатор. Уменьшая переменный ток сети, он давал возможность получать нужные для сварки высокие токи благодаря вторичной обмотке. Трансформаторы, работающие на обычной частоте сети переменного тока 50 Гц, очень объемные по размерам и много весят.

Схема внутреннего устройства инвертора

Схема внутреннего устройства инвертора.

Поэтому, чтобы избавиться от этого недостатка, был придуман сварочный инвертор. Его размеры удалось уменьшить благодаря увеличению частоты для его работы до 80 и более кГц. Чем больше рабочая частота, тем меньше габариты устройства. Масса, соответственно, тоже меньше. А это экономия на материалах для его производства.

Откуда взять эти частоты при показателе 50 Гц в сети? Для этих целей придумана инверторная схема, которая складывается из транзисторов высокой мощности, переключаемых с частотой от 60 до 80 кГц. Но для того чтобы они функционировали, им нужно подавать постоянный ток. Его можно получить при помощи выпрямителя, состоящего из диодного моста, а также фильтров для сглаживания. В конечном результате выходит постоянный ток 220 вольт. Инверторные транзисторы подсоединены к трансформатору, понижающему напряжение.

Поскольку переключение транзисторов происходит при высокой частоте, то и трансформатор работает на такой же. Для работы на высокочастотных токах нужны менее объемные трансформаторы. Получается, что размеры инвертора небольшие, а рабочая мощность не меньше, чем у его громоздкого предшественника, работающего с частотой 50 Гц.

Вследствие необходимости преобразования устройства появился ряд дополнительных деталей для его бесперебойной работы. Познакомимся с ними поближе.

Особенности устройства сварочного инвертора

Функциональные возможности сварочного инвертора

Функциональные возможности сварочного инвертора.

Чтобы уменьшить размеры и вес, устройства для сварки собирают по инверторной схеме.

Базовая схема сборки:

  • низкочастотный выпрямитель;
  • инвертор;
  • трансформатор;
  • высокочастотный выпрямитель;
  • рабочий шунт;
  • электронный блок управления.

Каждая модель инвертора имеет свои особенности, но все они основаны на применении высокочастотных импульсных преобразователей. Как писалось ранее, переменный ток 220В с помощью мощного диодного моста выпрямляется и сглаживается конденсаторами.

На конденсаторах для фильтрации сила тока будет в 1,41 раза больше, чем на выходе из диодов для выпрямления. То есть при напряжении в 220 вольт на диодном мосту на конденсаторах получим 310 вольт постоянного тока. В сети сила тока может меняться, следовательно, конденсаторы рассчитаны на рабочую область с запасом (400 вольт). Обычно используются диоды Д161 или В200. Диодная сборка GBPC3508 работает при прямом токе 35 А. Через диоды проходит высокое напряжение, и они нагреваются. Поэтому их устанавливают на радиатор для охлаждения. В качестве элемента защиты на радиатор прикреплен температурный предохранитель. Он размыкается, если температура повышается до +90°С.

Конденсаторы устанавливают разного объема, в зависимости от модификации устройства. Емкость их может достигать размера 680 мкф.

Постоянный ток с выпрямителя и фильтра поступает на инвертор. Он собирается по схеме «косого моста» и складывается из двух ключевых транзисторов большой мощности. В аппарате для сварки основными транзисторами могут быть IGBT или высоковольтные MOSFET. Эти составляющие крепятся на радиатор, чтобы отводить лишнее тепло.

В сварочном аппарате должен еще быть качественный высокочастотный трансформатор, который является источником для понижения напряжения. В инверторе он весит в разы меньше, чем силовой трансформатор в сварочном аппарате. Первичная обмотка состоит из 100 витков ПЭВ толщиной 0,3 мм. Вторичные обмотки: 15 витков медной проволоки 1 мм, 2 обмотки по 20 витков с сечением 0,35 мм. Намотки первичной и вторичных обмоток должны совпадать. Все обмотки должны быть изолированы с помощью лакоткани или фторопластовой ленты для улучшения проводимости. Выходы всех обмоток на месте скрепления защищают и запаивают.

Кроме основных компонентов инвертора есть еще режим антиприлипания электрода, плавная регулировка сварочного тока, защитная система от перегрузок.

Специалист с легкостью может настроить необходимый сварочный ток и регулировать его во время сварочных работ. Диапазон тока достаточно широк - 30-200 А.

Схема работы сварочного инвертора

Схема работы сварочного инвертора.

Выходной выпрямитель состоит из мощных двойных диодов и одного общего катода. Их особенность в высокой скорости действия. Поскольку их задача - выпрямлять высокочастотный переменный ток, то простые диоды с этим не справятся. У них скорость закрытия и открытия слишком мала, а это повлекло бы перегревание и быструю поломку. При поломке выходных диодов их нужно менять именно на быстродействующие. Они, как и обычные, монтируются на радиатор.

Во время включения сварочного инвертора идет заряд на электролитические конденсаторы. Сила этого тока сначала очень большая и может спровоцировать перегревание и поломку выпрямительных диодов. Чтобы этого избежать, используется схема «мягкого пуска». Главный компонент ее - резистор мощностью 8 Вт. Как раз он является ограничителем силы тока во время запуска аппарата.

После окончания зарядов конденсаторов и начала штатной работы устройства контакты электромагнитного поля замыкаются. Дальше резистор не принимает участия в работе, ток курсирует через реле.

Преимущества и недостатки сварочных инверторов

Плюсы функционирования рассматриваемого оборудования:

Классификация сварочных инверторов

Классификация сварочных инверторов.

  • высокая производительность;
  • качественный шов;
  • небольшие габариты и вес по сравнению с силовым трансформатором;
  • при перепадах напряжения в сети инвертор будет иметь постоянные качественные показатели работы;
  • высокий коэффициент полезного действия (около 90%);
  • невысокое разбрызгивание искр во время сварочных работ;
  • процесс проходит плавно;
  • минимальные потери при производстве.

Есть у этого сварочного оборудования и недостатки. Оно стоит дороже трансформатора. Инвертор боится пыли. Поэтому его необходимо 2 раза в год разбирать и очищать от пыли. Если его используют часто (при строительстве, на производстве), то очищение нужно проводить чаще. Не все аппараты можно эксплуатировать при температуре воздуха ниже -15°С. Все зависит от комплектующих, которые установил производитель.

Сварочный инвертор состоит из ряда цепочек, которые контролируют, регулируют его работу и защищают от внешних факторов.

Все это необходимо для его бесперебойной работы.

For the successful acquisition of inverter products is necessary to know the inverter welding device and how it works, so that in the event of a breakdown could have it repaired, because today are very popular and are available at a cost of machines for welding inverter. You can buy them at the store or make your own.

Driving device welding inverter

The circuit device of the welding inverter.

The operating principle of a welding inverter

Welding inverter itself - is a kind of power supply with high power. It works similar to the switching power supply. The similarity lies in the peculiarities of energy transformation, namely in the following steps.

The steps in the energy conversion apparatus for welding:

  • straightening AC 220 volts;
  • converting direct current into high frequency alternating;
  • reduction of high frequency voltage;
  • output rectification undercurrent.

Before the foundation of the welding power unit was a high power transformer. By reducing the alternating current network, it gave the opportunity to receive needed for welding high currents through the secondary winding. Transformers operating at normal frequency of AC 50 Hz, very bulky in size and weigh a lot.

Driving the internal inverter device

Scheme inland inverter device.

Therefore, to get rid of this shortcoming, it was coined by welding inverter. Its dimensions are able to reduce by increasing the frequency of its work up to 80 kHz or more. The higher the operating frequency, the smaller the size of the device. Weight, respectively, is also less. And it saves on materials for its production.

Where to take the frequency of 50 Hz for the index in the network? For these purposes the invented inverter circuit, which consists of high-power transistors switched with a frequency of 60 to 80 kHz. But in order to function, they need to apply a constant current. It can be obtained by means of a rectifier consisting of a diode bridge and filter for smoothing. The end result is out DC 220 volts. Inverter transistors are connected to a transformer, which lowers the voltage.

Since switching transistors occurs at a high frequency, the transformer and operates on the same. To work on the high currents needed less bulky transformers. It turns out that the small size of the inverter, and the operating capacity of not less than its bulky predecessor, operating at a frequency of 50 Hz.

Due to the need to transform the device, a number of additional items for its smooth operation. Let's get acquainted with them closer.

Features of the device of the welding inverter

The functionality of the welding inverter

The functionality of the welding inverter.

To reduce the size and weight of the welding device collected by the inverter circuit.

Basic assembly diagram:

  • low-frequency rectifier;
  • inverter;
  • transformer;
  • a high-frequency rectifier;
  • working shunt;
  • electronic control unit.

Each inverter model has its own characteristics, but they are all based on the use of high-frequency switching converters. As stated earlier, AC 220V with a powerful diode bridge rectified and smoothed by capacitors.

Capacitors for filtering the current strength is 1.41 times greater than the output of the diodes for rectification. That is, when a voltage of 220 volts per diode bridge capacitors obtain 310 volts DC. The current network can vary, consequently, capacitors are designed for a working area with a margin (400 volts). Commonly used D161 or B200 diodes. Diode GBPC3508 assembly operates at a forward current of 35 A. A high voltage diodes passes, and they are heated. Therefore, they are placed on the heat sink for cooling. As the security element is attached to the radiator temperature fuse. It opens when the temperature rises to + 90 ? C.

Capacitors set of different sizes, depending on the device version. Their capacity may be up to 680 microfarads.

DC rectifier and the filter is supplied to the inverter. He's going on a "skew bridge" and is made up of two key high-power transistors. The device for welding the main IGBT transistors can be high or MOSFET. These components are mounted on a heat sink to divert excess heat.

The welding machine must still be a quality high-frequency transformer, which is the source for undervoltage. The inverter weighs in times less than the power transformer in the welding machine. The primary winding comprises 100 turns of a 0.3 mm thick SEW. Secondary winding 15 turns of copper wire of 1 mm, 2 turns of the winding 20 with a cross section of 0.35 mm. Winding the primary and secondary windings must be the same. All windings must be insulated with PTFE varnished cloth or tape to improve conductivity. The outputs of all the windings in place and protect the bond sealed.

In addition to the main components of the inverter there is antiprilipaniya electrode mode, continuous adjustment of the welding current, overload protection system.

The specialist can easily configure the required welding current and adjust it during welding. Current range is quite wide - 30-200 A.

The scheme of the welding inverter

The scheme of the welding inverter.

The output of the rectifier is the most powerful twin diodes and a common cathode. They feature high-speed action. Since their task - to straighten a high-frequency alternating current, simple diodes that can not cope. Their opening and closing speed is too low, and it would cause overheating and rapid breakage. If damage output diodes, they need to change it on fast. They are conventional and are mounted on the radiator.

During power welding inverter is the charge on the electrolytic capacitors. The strength of this current first very large and can cause overheating and damage to the rectifier diodes. To avoid this, use the scheme "soft start". The main component of it - resistance capacity of 8 watts. It is just a current limiter forces during launch apparatus.

After the end of the charge capacitors and began regular operation of the device the electromagnetic field contacts close. Next resistance is not involved in the work, the current runs through the relay.

Advantages and disadvantages of welding inverters

Pros functioning of the instrument in question:

Classification of welding inverters

Classification of welding inverters.

  • high performance;
  • quality seal;
  • small size and weight compared with the power transformer;
  • when voltage drops in the network inverter will have a constant quality performance indicators;
  • high efficiency (about 90%);
  • low spatter sparks during welding;
  • the process goes smoothly;
  • minimal loss in production.

We have this equipment and welding defects. It is more expensive transformer. Inverter afraid of dust. Therefore, it should be 2 times a year apart and cleaned from dust. If it is used often (in the construction, manufacturing), the cleaning should be done more often. Not all devices can be operated at temperatures below -15 ? C. Everything depends on the components that identify the manufacturer.

Welding inverter consists of a number of chains, which control, regulate its operation and to protect against environmental factors.

All that is necessary for its smooth operation.

Для вдалого придбання инверторной продукції необхідно знати пристрій зварювального інвертора і принципи його роботи, щоб в разі поломки можна було його відремонтувати, оскільки сьогодні дуже затребувані і доступні за вартістю апарати для зварювання інверторного типу. Придбати їх можна в магазині або ж виготовити самостійно.

Схема пристрою зварювального інвертора

Схема пристрою зварювального інвертора.

Принцип дії зварювального інвертора

Сам зварювальний інвертор - це своєрідний блок живлення з великою потужністю. Принцип його роботи схожий з імпульсними блоками живлення. Подібність полягає в особливостях трансформування енергії, а саме в наступних кроках.

Кроки перетворення енергії в апараті для зварювання:

  • випрямлення змінного струму мережі 220 вольт;
  • перетворення постійного струму в високочастотний змінний;
  • зниження напруги високої частоти;
  • вихідна випрямлення зниженого струму.

Раніше основою зварювального пристрою був силовий високопотужний трансформатор. Зменшуючи змінний струм мережі, він давав можливість отримувати потрібні для зварювання високі струми завдяки вторинній обмотці. Трансформатори, що працюють на звичайній частоті мережі змінного струму 50 Гц, дуже об'ємні за розмірами і багато важать.

Схема внутрішньої будови інвертора

Схема внутрішньої будови інвертора.

Тому, щоб позбутися цього недоліку, був придуманий зварювальний інвертор. Його розміри вдалося зменшити завдяки збільшенню частоти для його роботи до 80 і більше кГц. Чим більше робоча частота, тим менше габарити пристрою. Маса, відповідно, теж менше. А це економія на матеріалах для його виробництва.

Звідки взяти ці частоти при показнику 50 Гц в мережі? Для цих цілей придумана инверторная схема, яка складається з транзисторів високої потужності, що перемикаються з частотою від 60 до 80 кГц. Але для того щоб вони функціонували, їм потрібно подавати постійний струм. Його можна отримати за допомогою випрямляча, що складається з діодного моста, а також фільтрів для згладжування. В кінцевому результаті виходить постійний струм 220 вольт. Інверторні транзистори під'єднані до трансформатора, понижувального напруга.

Оскільки переключення транзисторів відбувається при високій частоті, то і трансформатор працює на такій же. Для роботи на високочастотних токах потрібні менш об'ємні трансформатори. Виходить, що розміри інвертора невеликі, а робоча потужність не менше, ніж у його громіздкого попередника, який працює з частотою 50 Гц.

Внаслідок необхідності перетворення пристрою з'явився ряд додаткових деталей для його безперебійної роботи. Познайомимося з ними ближче.

Особливості пристрою зварювального інвертора

Функціональні можливості зварювального інвертора

Функціональні можливості зварювального інвертора.

Щоб зменшити розміри і вагу, пристрої для зварювання збирають по инверторной схемою.

Базова схема збірки:

  • низькочастотний випрямляч;
  • інвертор;
  • трансформатор;
  • високочастотний випрямляч;
  • робочий шунт;
  • електронний блок управління.

Кожна модель інвертора має свої особливості, але всі вони засновані на застосуванні високочастотних імпульсних перетворювачів. Як писалося раніше, змінний струм 220В за допомогою потужного діодного моста випрямляється і згладжується конденсаторами.

На конденсаторах для фільтрації сила струму буде в 1,41 рази більше, ніж на виході з діодів для випрямлення. Тобто при напрузі в 220 вольт на діодному мосту на конденсаторах отримаємо 310 вольт постійного струму. У мережі сила струму може змінюватися, отже, конденсатори розраховані на робочу область з запасом (400 вольт). Зазвичай використовуються діоди Д161 або В200. Діодний збірка GBPC3508 працює при прямому струмі 35 А. Через діоди проходить висока напруга, і вони нагріваються. Тому їх встановлюють на радіатор для охолодження. Як елемент захисту на радіатор прикріплений температурний запобіжник. Він розмикається, якщо температура підвищується до + 90 ° С.

Конденсатори встановлюють різного обсягу, в залежності від модифікації пристрою. Ємність їх може досягати розміру 680 мкф.

Постійний струм з випрямляча і фільтра надходить на інвертор. Він збирається за схемою «косого моста» і складається з двох ключових транзисторів великої потужності. В апараті для зварювання основними транзисторами можуть бути IGBT або високовольтні MOSFET. Ці складові кріпляться на радіатор, щоб відводити зайве тепло.

У зварювальному апараті повинен ще бути якісний високочастотний трансформатор, який є джерелом для зниження напруги. У инверторе він важить в рази менше, ніж силовий трансформатор в зварювальному апараті. Первинна обмотка складається з 100 витків ПЕВ товщиною 0,3 мм. Вторинні обмотки: 15 витків мідного дроту 1 мм, 2 обмотки по 20 витків з перетином 0,35 мм. Намотування первинної і вторинних обмоток повинні збігатися. Всі обмотки повинні бути ізольовані за допомогою лакоткани або фторопластовою стрічки для поліпшення провідності. Виходи всіх обмоток на місці скріплення захищають і запаюють.

Крім основних компонентів інвертора є ще режим антіпріліпанія електрода, плавне регулювання зварювального струму, захисна система від перевантажень.

Спеціаліст з легкістю може налаштувати необхідний зварювальний струм і регулювати його під час зварювальних робіт. Діапазон струму досить широкий - 30-200 А.

Схема роботи зварювального інвертора

Схема роботи зварювального інвертора.

Вихідний випрямляч складається з потужних подвійних діодів і одного загального катода. Їх особливість в високій швидкості дії. Оскільки їх завдання - випрямляти високочастотний змінний струм, то прості діоди з цим не впораються. У них швидкість закриття і відкриття занадто мала, а це спричинило б перегрівання і швидку поломку. При поломці вихідних діодів їх потрібно міняти саме на швидкодіючі. Вони, як і звичайні, монтуються на радіатор.

Під час включення зварювального інвертора йде заряд на електролітичні конденсатори. Сила цього струму спочатку дуже велика і може спровокувати перегрівання і поломку випрямних діодів. Щоб цього уникнути, використовується схема «м'якого пуску». Головний компонент її - резистор потужністю 8 Вт. Якраз він є обмежувачем сили струму під час запуску апарату.

Після закінчення зарядів конденсаторів і початку штатної роботи пристрою контакти електромагнітного поля замикаються. Далі резистор не приймає участі в роботі, ток курсує через реле.

Переваги та недоліки зварювальних інверторів

Плюси функціонування розглянутого обладнання:

Класифікація зварювальних інверторів

Класифікація зварювальних інверторів.

  • висока продуктивність;
  • якісний шов;
  • невеликі габарити і вага в порівнянні з силовим трансформатором;
  • при перепадах напруги в мережі інвертор буде мати постійні якісні показники роботи;
  • високий коефіцієнт корисної дії (близько 90%);
  • невисока розбризкування іскор під час зварювальних робіт;
  • процес проходить плавно;
  • мінімальні втрати при виробництві.

Є у цього зварювального устаткування і недоліки. Воно коштує дорожче трансформатора. Інвертор боїться пилу. Тому його необхідно 2 рази на рік розбирати і очищати від пилу. Якщо його використовують часто (при будівництві, на виробництві), то очищення потрібно проводити частіше. Не всі апарати можна експлуатувати при температурі повітря нижче -15 ° С. Все залежить від комплектуючих, які встановив виробник.

Зварювальний інвертор складається з ряду ланцюжків, які контролюють, регулюють його роботу і захищають від зовнішніх факторів.

Все це необхідно для його безперебійної роботи.


» » » Устройство и принцип работы сварочного инвертора