Схемы сварочных аппаратов и инверторов

Схема сварочного трансформатора и схема сварочного инвертора значительно отличаются друг от друга. Во втором случае базу ранних агрегатов, чтобы провести сварочные работы, составляют трансформаторы с понижающим типом, что придает им габаритность и тяжесть.

На сегодняшний день современное оборудование, за счет частой эксплуатации во время производства, стало легким, компактным, с широким спектром возможностей и особенностей.

Главный элемент в электросхеме сварочных инверторов заключается в импульсивном преобразователе, благодаря которому вырабатывается высокочастотный ток.

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.

Особенности работы инвертора

Сварочный инверторный аппарат — это блок питания, который применяется сейчас в компьютерах. Электрическая энергия преобразовывается в инверторе следующим образом:

• Напряжение переменное преобразуется в постоянное.
• Ток постоянной синусоиды преобразовывается в переменный с высокой частотой.
• Снижается значения напряжения.
• Ток выпрямляется с сохранением требуемой частоты.

Данная схема сварочного инвертора позволяет снизить его массу и уменьшить габариты. Известно, что старые сварочные аппараты работают по принципу снижения величины напряжения и увеличения силы тока на вторичной обмотке трансформатора. Благодаря большой силе тока есть возможность сваривать металлы дуговым способом. Для увеличения силы тока и снижения напряжения на вторичной обмотке уменьшают число витков и при этом увеличивают сечение проводника. В итоге сварочный аппарат трансформаторного типа весит немало и имеет значительные размеры.

Для решения данной проблемы предложили схему сварочного инвертора. Принцип основывается на повышении частоты тока до 60 или всех 80 кГц. За счет этого снижается вес и уменьшаются габариты устройства. Для реализации задуманного потребовалось увеличение частоты в тысячи раз, что стало возможным благодаря полевым транзисторам. Между собой транзисторы обеспечивают сообщение с частотой примерно 60−80 кГц. На схему их питания идет постоянный ток, что обеспечивается выпрямителем, в качестве которого используют диодный мост. Выравнивание значения напряжения обеспечивается конденсаторами.

Переменный ток передается на понижающий трансформатор после прохождения через транзисторы. В качестве трансформатора при этом используется катушка, уменьшенная в сотни раз. Катушка используется, потому что частота тока, подающегося на трансформатор, уже увеличена в тысячу раз полевыми транзисторами. В итоге получаются аналогичные данные, как при работе трансформаторной сварки, но с большой разницей в габаритах и массе.

Схема инвертора для сварки

Электрическая схема сварочного инвертора
Схема инверторного сварочного агрегата имеет особенную характеристику и функционал, в который входят следующие составляющие:

1. Орган управления и индикации.
2. Система, отвечающая за работу термической защитной функции и управлением охлаждающим вентилятором. Сюда также относят вентилятор самого инверторного аппарата и датчик с температурными показателями.
3. Электрические принципиальные схемы подразумевают под собой наличие ШИМ-контроллера, состоящий из трансформатора с током, датчика с током нагрузки.
4. Система питания на детали слаботочного участка электросхемы аппаратного инвертора для сварки.
5. В преобразователе схемы может устанавливаться механизм, благодаря которому в силовую систему аппарата поступает электропитание. Сюда относится емкостный фильтр, выпрямитель, а также нелинейная зарядная цепь.
6. Силовая часть с однотактным конвертором. В неё также входят: силовой трансформатор, выпрямитель вторичного типа и дроссель для выхода тока.

В каждом описании принципиальной схемы сварочного инвертора должна быть краткая характеристика всех составляющих элементов.

Элементы электрической схемы сварочных инверторов

Принципиальная электрическая схема инверторного сварочного аппарата предусматривает сочетание нескольких элементов, которые связаны между собой. Основными можно назвать:

1. Блок, отвечающий за подачу энергии к силовой части. Этот элемент представлен сочетанием нескольких устройств, которые способны изменять параметры тока до требуемых значений. Как правило, включается емкостный фильтр и выпрямитель.
2. В устройство входит силовой трансформатор. Также в блок питания сварочного инвертора входит транзистор 4n90.
3. Отдельный элемент отвечает за питание слаботочной части конструкции.
4. Для контроля основных параметров устанавливается ШИМ контроллер. Он представлен сочетанием датчика тока нагрузки и трансформатора.
5. Отдельный блок отвечает за защиту конструкции от воздействия тепла. При прохождении электрического тока некоторые элементы могут серьезно нагреваться. Поэтому дополнительно устанавливается охлаждающий модуль, представленный вентилятором и датчиком температуры.
6. Блоки управления, которые позволяют устанавливать основные параметры, а также элементы индикации.

Пример принципиальной схемы для тока 250А

Оборудование диодного моста для сварочного аппарата производится и устанавливается с учетом мощности устройства и некоторых других моментов. Каждый аппарат имеет свои особенности, которые рассмотрим далее подробно.

Принцип работы схемы аппарата для сварки

Основной целью инверторного сварочного агрегата является создание тока с высокой мощностью, который формируется в электрическую дугу. Та, в свою очередь, плавит кромки свариваемых элементов и присадочный материал.

Все это происходит на большом диапазоне особенностей конструкции. Стоит также отметить и то, что схема сварочного аппарата помогает в ИПС ремонте любого устройства.

Схема инвертора для сварочных работ.

Примерно механизм действия электронной схемы выглядит следующим образом:

1. Ток с переменной частотой в 50 гц через обычную электрическую сеть попадает в выпрямитель, в котором преобразовывается ток в постоянный.
2. Затем ток происходит обработку для сглаживания за счет использования специализированной системы.
3. После фильтра ток оказывается в самом инверторе, который, в свою очередь, должен переформировать его обратно в переменный, однако прибавляя к нему высокую частоту.
4. Затем, применяя трансформатор, снижается напряжение в переменном токе с высокими частотами, благодаря чему усиливается его действие.

Чтобы более детально разобраться во всех нюансах принципиальной схемы сварочного инвертора, необходимо изучить все элементы по отдельности с их механизмом действия.

Принципиальная схема аппаратов инверторного типа

Для того чтобы понимать суть работы современного сварочного агрегата, необходимо знать из каких блоков состоит принципиальная схема сварочного инвертора, который обеспечивает энергией дугу короткого замыкания при сварочном процессе. Эти аппараты могут питаться как от трёхфазной сети 380В, так и от однофазного напряжения 220 В. Причём колебания питающего напряжения могут достигать значительных величин, что не сказывается на работоспособности агрегатов. Это позволяет работать в нестабильных сетях загородного электроснабжения, которое довольно часто присутствует в дачных поселениях.

Переменное напряжение частотой 50 Гц поступает на вход аппарата, где выпрямляется и преобразуется в высокочастотные колебания до 70−85 кГц. Это даёт возможность за счёт высококачественной элементной базы и компактных трансформаторов получать на выходе импульсный и постоянный сварочный ток. Такая схема сварочного аппарата состоит из следующих элементов:

• низкочастотный понижающий выпрямительный блок с конденсаторным фильтром;
• регулируемый инвертор, преобразующий постоянный ток в высокочастотный переменный;
• трансформатор высокой частоты, выдающий на выходе высокочастотный или постоянный сварочный ток большой мощности;
• сдвигающий фазу дроссель, стабилизирующий характеристики выходного напряжения;
• схема обратной связи, управляющая выходными параметрами и блок управления, который меняет параметры тока и напряжения сварки.

Крайне важно подбирать полупроводниковую базу от надёжных, проверенных производителей, которые обеспечивают высокие параметры при сварочных процессах и обеспечивают долговечную службу.

Мощные выходные транзисторы и диоды должны обладать эффективными теплоотводящими радиаторами, которые охлаждаются принудительной вентиляцией, интенсивность действия которой должна зависеть от сварочной нагрузки. Только в этом случае удастся избежать неисправности силового блока инверторного аппарата. Также безупречная работа обеспечивается путём соблюдения правил безопасной работы и своевременного обслуживания отдельных агрегатов и узлов. Важное место занимает регулярная очистка от пыли охлаждающих радиаторов силовых, полупроводниковых элементов.

Достоинства и недостатки сварочных аппаратов инверторного типа

Инверторный сварочный аппарат, как и любая другая техника, имеет свои достоинства и недостатки.

Схема сварочного аппарата инверторного типа.

К основным преимуществам этого оборудования, которое так умело заменило обычный трансформатор, можно отнести:

1. За счет нового подхода к производству конструкций инверторного типа для сваривания металлов, а также новому контролю за током большинство моделей весит от 5 до 12 килограмм, в отличие от трансформаторов, которые имеют вес в 18-35 килограмм.
2. У данных устройств есть достаточно высокий показатель КПД. Это происходит благодаря тому, что аппарат потребляет минимальное количество энергии для нагрева всех систем и механизмов. К примеру, трансформатор для сварки быстро нагревается, что приводит к перегреву и выходу из строя оборудования.
3. В некоторых электросхемах трансформатора, также как и в инверторах, сварка может проходить при помощи электродов вне зависимости от его вида.
4. Рассматриваемые устройства, за счет повышенного показателя КПД, тратят электроэнергию вдвое меньше, нежели простой трансформатор для сваривания.
5. Многие современные оборудования имеют в своей структуре опции, благодаря которым минимизируется процесс совершения ошибок мастера во время технологических работ. К таким опциям можно отнести антизалипание и быстрый розжиг дуги.
6. В некоторых устройствах встроена функция программирования, благодаря которой мастер с точностью и максимальной оперативностью регулирует режим работы во время сварочного процесса конкретного вида.
7. Наличие высокое универсальности данных конструкций обуславливается регулированием всех систем, используя ток в широком диапазоне. Это дает возможность применять оборудование, что сваривает разнометалловые детали и выполняет процедуру с любой технологией.

У схем инверторных сварочных аппаратов также имеются и недостатки.

Они заключаются в следующих аспектах:

1. Инверторные оборудования сваривания на рынке стоят достаточно дорого, до 50% больше, чем цена классических трансформаторов для сварочных работ.
2. Принципиальная электрическая схема инверторного сварочного аппарата подразумевает, что чаще всего будет ломаться такой механизм, как транзистор. Он является достаточно уязвимой деталью, что влечет за собой ремонт стоимостью до 60% от стоимости всего оборудования. Из этого можно сделать вывод, что ремонт сам по себе – дорогое удовольствие.
3. Поскольку принципиальные электросхемы у инверторов, чтобы сваривать материал, являются достаточно сложными, специалисты не советуют их эксплуатировать во время плохой погоды, либо на морозе, чтобы не вывести из строя механизмы и сохранить аппарат на долгий период. Для сварочных работ в поле либо других открытых пространствах необходимо организовать и соорудить специальное закрытое место с отоплением, где можно будет воспользоваться данным агрегатом для сваривания.

Достоинства и недостатки оборудования

Устройства на основе электрической схемы инверторного сварочного аппарата имеют следующие положительные характеристики:

1. Компактные размеры готового аппарата. Устройства весят не более 12 кг, что облегчает сварку сложных конструкций и работу в труднодоступных местах.
2. Высокий коэффициент полезного действия, что объясняется сниженным потреблением энергии, необходимой для нагрева механизмов. Устройства старого образца быстро выходят из строя по причине постоянного повышения температуры трансформатора.
3. Наличие дополнительных функций, исключающих возникновение ошибок при сварке. К ним относят защиту от залипания, автоматический розжиг дуги.
4. Наличие возможности программирования некоторых инверторов. Эта функция позволяет сварщику быстро настраивать оборудование на нужный режим, соответствующий виду свариваемых материалов.
5. Универсальность. Регулировка тока в широком диапазоне позволяет использовать инверторы для сварки элементов из различных металлов по любой технологии.

Рекомендуем к прочтению Как выбрать электроды для инвертора

Инверторные приборы имеют и недостатки:

1. Высокая стоимость агрегатов. Самостоятельное изготовление помогает удешевить устройство.
2. Выход из строя транзисторов при сборке сварочного инвертора своими руками. Особенно часто такое наблюдается при использовании доступных деталей китайского производства.
3. Затраты на обслуживание и ремонт оборудования.
4. Особенности электрических схем, не позволяющие применять аппарат в сложных условиях, например в морозную или ветреную погоду. Для работы на улице требуется организация закрытого отапливаемого рабочего места.

Итог

Для некоторых специалистов схема сварки представляет собой дополнительную подсказку при сборке агрегатов для сваривания металлов, что позволяет быстро выполнить нужную работу. Достаточно важно обладать базовыми познаниями в сфере электротехники.

Доступность схем сварочных инверторов обуславливается их принципиальностью, иными словами любому мастеру для сборки понадобиться либо инструкция, либо чертежи. Стоит обратить внимание, что в принципиальных электрических схемах делается акцент на достижение стабильности высокого уровня у сварочной дуги.

Конструкция сварочного инвертора

Строение самодельного сварочного инвертора, определяющее функциональность и технические данные, включает следующие компоненты:

1. Блок питания, подающий ток к силовой части прибора. Элемент состоит из фильтра, преобразователя и зарядной цепи нелинейного типа.
2. Силовая установка. Собирается на основе конвертера. В эту часть цепи также внедряют силовой трансформатор, выпрямитель, дроссель.
3. Блок, питающий компоненты слаботочной системы инвертора.
4. ШИМ-контроллер. В состав этого узла входит датчик нагрузочного тока.
5. Блок, необходимый для защиты от перегрева. Данная часть электрической схемы управляет вентиляторами охлаждения. В нее входят термодатчики, быстро реагирующие на изменение параметра.
6. Индикационные и управляющие элементы.

Рекомендуем к прочтению Как работает инверторный аппарат для сварки

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.