Какими могут быть схемы сварочных инверторов?

Оглавление:

Схема сварочного инвертора и конструкция силового блока
- Сетевой выпрямитель сварочного инвертора
- Устройство помехового фильтра и инвертора
- Схема выходного выпрямительного приспособления сварочного инвертора

Все схемы сварочных инверторов состоят из силовой и управляющей части.

Устройство инверторного сварочного аппарата.

На сегодняшний день пользуются популярностью аппараты для сварки инверторного типа. Популярность связывается с их низкой стоимостью. Конструкции имеют большое количество достоинств, однако время от времени они, как и другие приспособления, нуждаются в ремонте. Для того чтобы выполнить ремонт инвертора, понадобится знать его устройство и главные функциональные блоки.

Сама конструкция для сварки являет собой блок питания большой мощности. Принцип его действия схож с импульсными блоками питания, к которым можно отнести, к примеру, блоки питания компьютеров АТ и АТХ. Сходства заключаются в способе преобразования энергии.

Энергия в устройстве для сварки преобразуется следующим образом:

Выпрямляется переменное напряжение электрической сети 220 В.

Преобразуется непрерывное напряжение в переменное с высокой частотой.

Понижается интенсивность с высокой частотой.

Выпрямляется пониженное напряжение.

Преобразование тока в сварочном инверторе

Раньше в качестве главного компонента сварочного инвертора использовался силовой трансформатор большой мощности. Он снижает временное напряжение электрической сети, в результате чего можно получить от повторной обмотки большие токи (10-100 А), которые понадобятся для сварки. Если выполнить понижение интенсивности на повторной обмотке трансформаторной конструкции, то будет возможность во много раз увеличить ток, который сможет отдать нагрузке повторная обмотка. В результате будет уменьшено количество витков повторной обмотки, а диаметр провода для обмотки вырастит.

Трансформаторные конструкции имеют большую мощность. Они работают на частоте 50 Гц, имеют большие габариты и вес.

Для устранения подобного недостатка разрабатываются инверторные устройства для сварки. В данных устройствах рабочий диапазон увеличивается до 65-80 кГц, в результате чего размеры и общий вес конструкции уменьшены. Рабочая частота преобразования увеличена в 4 раза, что снижает габариты примерно в 2 раза. В результате сокращаются расходы меди и остальных материалов на сооружение приспособления.

Частота временного тока электрической сети всего 50 Гц, поэтому может возникнуть проблема с рабочей частотой устройства 65-80 кГц. Для этого используется схема сварочного инвертора, в составе которой есть транзисторы большой мощности. Подобные приспособления могут переключаться с частотой 65-80 кГц. Чтобы транзисторные изделия могли работать, надо подавать на них непрерывное напряжение, которое можно получить от выпрямительного приспособления.

Схема трансформатора инвентора.

Интенсивность электрической сети будет выпрямляться мостом большой мощности и сглаживаться конденсаторными изделиями для фильтрации. В итоге на выходе выпрямительного изделия и фильтра получится непрерывное напряжение более 220 В. Это начальный этап преобразования.

Данная интенсивность и будет использоваться в качестве источника питания для инверторной схемы. Транзисторные изделия инвертора большой мощности подключаются к трансформаторной конструкции для понижения. Транзисторные изделия переключаются с большой частотой в 65-80 кГц, в связи с чем трансформаторная конструкция тоже будет работать на данной частоте. Для работы на больших частотах нужны меньшие трансформаторные устройства. Поэтому трансформатор будет сжат до небольших размеров, при этом мощность его остается неизменной.

С преобразованием возникают некоторые сложности, поэтому в схеме сварочного инвертора присутствуют и другие детали, которые предназначаются для того, чтобы устройство работало стабильно.

Схема сварочного инвертора и конструкция силового блока

Внешний вид сварочной платы с указанием размещения главных компонентов схемы можно увидеть на рис. 1. Первым делом следует разобраться в схеме силовой части, которую можно увидеть на рис. 2.

Рисунок 1. Схема сварочной платы.

Схема сварочного инвертора состоит из таких компонентов:

помеховый фильтр;
реле медленного пуска;
конденсаторные элементы;
сетевое выпрямительное устройство;
датчик тока;
кулер;
трансформаторная конструкция для понижения;
радиаторы.

Сетевой выпрямитель сварочного инвертора

Первым делом переменный ток 220 В выпрямляется мостом большой мощности, после чего фильтруется электролитическими конденсаторными элементами. Это нужно для того, чтобы временный ток электрической сети с частотой 50 Гц превратился в постоянный. Конденсаторные элементы С21 и С22 необходимы для того, чтобы сглаживать пульсации выпрямляемого напряжения, которые всегда будут после диодного выпрямительного элемента. Выпрямительное приспособление реализовывается по стандартной схеме диодного моста. Он выполняется по сборке PD1.

Нужно заметить, что на конденсаторных элементах фильтра интенсивность будет практически в 1,5 раза больше, чем на выходе моста. Следовательно, если после подобного моста получается 220 В напряжения с пульсациями, то на конденсаторных элементах получится уже 310 В непрерывного напряжения. В большинстве случаев рабочее напряжение ограничивают отметкой в 250 В, так как интенсивность в сети в некоторых случаях завышена. Поэтому на выходе фильтра получится 350 В. В итоге конденсаторные элементы будут иметь вольтаж в 400 В, при этом будет некоторый запас.

Рисунок 2. Схема силовой части инвентора.

На печатной плате устройства для сварки элементы сетевого выпрямительного элемента занимают большое количество места. Диодный мост для выпрямления монтируется на радиаторную конструкцию для охлаждения. Через данную сборку будут протекать огромные токи, в результате чего диоды нагреваются. Чтобы защитить мост, на радиаторном устройстве следует установить термический предохранитель, который будет размыкаться в случае превышения температуры радиаторной конструкции более 90°С.

В выпрямительном приспособлении используются сборки типа GBPC 3508. Данная сборка рассчитывается на прямой ток 35 А и вольтаж 800 В.

После моста устанавливаются несколько электролитических конденсаторных элементов, емкость каждого из которых составляет 680 мкФ, а рабочий вольтаж – 400 В. Емкость конденсаторных приспособлений будет зависеть от модели используемого устройства. Непрерывная интенсивность с выпрямительного изделия и фильтра будет подаваться на устройство.

Устройство помехового фильтра и инвертора

Чтобы помехи высоких частот, которые будут возникать во время функционирования инвертора для сварки, не смогли попасть в электрическую сеть, перед выпрямительным изделием понадобится установить фильтр электромагнитной совместимости. Согласно схеме, подобный фильтр состоит из элементов С1, С8, С15 и дроссельного изделия на кольцевом проводе Т4.

Схема помехового фильтра.

Устройство инвертора собирается по схеме косого моста. В данном случае применяется несколько ключевых транзисторных изделий высокой мощности. В качестве главных транзисторных приспособлений могут использоваться как IGBT-элементы, так и MOSFET. Подобные компоненты надо будет установить на радиаторное приспособление, чтобы можно было отводить тепло.

Непрерывная интенсивность будет коммутироваться транзисторными изделиями Q5 и Q8 через обмотку трансформаторной конструкции Т3 с частотой намного большей, чем частота электрической сети. Частота переключений может быть 10-50 кГц. В данном случае будет создан временный ток, как и в электрической сети, однако он будет иметь частоту в 10-50 кГц.

Чтобы защитить транзисторные изделия от нежелательных выбросов интенсивности, следует применить RC-цепочки.

Чтобы понизить интенсивность, в схеме предусматривается высокочастотный трансформаторный элемент Т3. При помощи транзисторных изделий Q5 и Q8 через начальную обмотку трансформаторной конструкции Т3 будет коммутироваться интенсивность, которая сможет поступать от выпрямителя. В результате получится непрерывное напряжение в 310-350 В.

Благодаря транзисторным изделиям непрерывная интенсивность будет преобразовываться во временную.

Трансформаторные изделия не могут преобразовывать постоянный ток.

С повторной обмотки в трансформаторном приспособлении Т3 можно будет снять уже намного меньшую интенсивность (порядка 65-70 В). В данном случае максимальный ток будет достигать 125-130 А, потому целесообразно использовать трансформаторное приспособление Т3. Через начальную обмотку будет протекать маленький ток, но большого напряжения. С повторной обмотки можно снять маленькое напряжение, но ток в данном случае будет большим.

Схема выходного выпрямительного приспособления сварочного инвертора

Данный элемент собирается на основе мощных диодов с одним катодом.

Приспособления будут выпрямлять временный ток высокой частоты. В случае выполнения ремонтных работ рекомендуется заменять диоды в выходном элементе для выпрямления именно на быстродействующие.

Каждый сварочный инвертор имеет свою схему, однако основные элементы везде одинаковы.