Реле в сварочном инверторе

Обновлено: 18.05.2024

Я понял, это по питанию, зарядка конденсаторов питания. .
Это задержка. Пока конденсаторы не зарядится до безопасного напряжения- реле включать нельзя, вот конденсатор в цепи эмиттера создает задержку , пока он не зарядится, реле не сработает. Если не будет задержки, реле рано сработает, то конденсаторы будут заряжаться большим током, и диодный мост просто не выдержит.

__________________
Пожалуйста не предлагайте мне дружбу. Не хочу отказывать, но у меня другие понятия, поэтому просто не отвечу.

А вообще, схема не очень.

Я сделал у себя по такой схеме. На автореле, работает отлично.
Но у меня не сварочный аппарат, посему аппарат может остаться без присмотра, если пропадет напряжение в сети, то нужно, что бы аппарат не включился, если свет заново появится.
.
В качестве ограничительного резистора лучше использовать лампу накаливания 100 ватт. Если на выходе КЗ, то лампа будет гореть (сделать отверстие в корпусе) и напряжение после лампы мало, току для реле мало, схема не включится.
С2 заряжается током, который обеспечивает конденсатор С1, и выбран С2 таким, что надо мин 10-20 периодов , пока конденсатор С2 не зарядится и реле не сработает. Следует отметить, С1 выбран таким, что его ток обеспечивает нормальную работу реле пока на конденсаторах не будет ок 200в, при меньшем напряжении току будет мало, реле не сработает (зашита, если схема не в порядке, к примеру, пробит ключ, или конденсатор). Реле – обычное автореле. (по даташиту напряжение выдерживает 600в).
Вот фото и монтажка. ( конденсаторы на 450в еще на плате не все стоят). Плата в дальнем левом углу.

ВС817-25 - обратный (n-p-n), а на схеме изображен прямой (p-n-p). Даже не представляю как это всё заработало.
Кстати, а какой транзистор стоял до замены?

Андрей, с плюсами и минусами, вроде, всё нормально. Может быть только самый нижний диод наоборот, хотя, это м.б. стабилитрон.

Скорей всего он и стоял(ВС817-25), в ресанте такой питает реле. а нижний действительно стабилитрон, но схемка немного другая и управляется через микруху. из деталей маркировку видно только на резисторах(всё залито толстым слоем лака). все детали smd. Вот в чём загвоздка - схемы нет, и не понятно какие детали стоят.

А чего такой резистор стоит, аж 51 ом? С таким резистором для надежности надо ок секунды задержку делать.
Постоянная времени:
T=1200e-6*51=0.062 сек. Эффективно заряжается за время 2 раза ,больше, т.к. у синусоиды есть паузы, где зарядки не будет, итого получаем время , эквивалентное зарядке с постоянной времени без пауз= 0.124 сек. И надо времени в 3-5 раз больше полученного времени для практичеки полной зарядки, или 0.4-0.6 сек, для надежности возьмем 1 сек.

Заинтересовала ваша схема Soft Starta для инвертора кнопкой, какого номинала у вас получились конденсаторы C1?

Как работает сварочный инвертор?

Продолжаем изучение сварочного инвертора «Telwin». В первой части было рассказано о силовой части схемы аппарата. Пришло время разобраться в управляющей части схемы.

Вот принципиальная схема управляющей части и драйвера (control and driver).

Кликните по картинке. Рисунок схемы откроется в новом окне. Так будет удобнее более детально изучить схему.

Схема управления и драйвер.

Мозгом устройства можно считать микросхему ШИМ-контроллера. Именно она управляет работой мощных транзисторов и, так сказать, задаёт темп работы преобразователя. В зависимости от модели аппарата могут использоваться микросхемы ШИМ-контроллера типа UC3845AD (Tecnica 144-164) или VIPer20A (Tecnica 141-161, 150, 152, 170, 168GE). Микросхему ШИМ-контроллера легко найти на принципиальной схеме. Ну, а что в железе?

Далее на фото показана часть платы инвертора Telwin Force 165.

Обратимся к схеме.

По схеме микросхема ШИМ-контроллера U1 управляет работой полевого N-канального MOSFET-транзистора IRFD110 (Q4). Корпус у этого полевого транзистора довольно нестандартный (HEXDIP) – внешне похож на оптопару.

С вывода стока (D) транзистора Q4 на первичную обмотку разделителного трансформатора T1 поступают прямоугольные импульсы частотой около 65 кГц. У трансформатора T1 имеется 2 вторичные обмотки (3-4 и 5-6), с которых снимаются сигналы для управления мощными ключевыми транзисторами Q5, Q8 (см. схему силовой части).

Схема на транзисторах Q6, Q7 и "обвязка" этих транзисторов нужна для правильной работы ключевых транзисторов Q5, Q8. Транзисторы Q6, Q7 в основном помогают транзисторам Q5, Q8 закрываться. Как мы уже знаем из первой части, в качестве транзисторов Q5, Q8 используются либо IGBT-транзисторы, либо MOSFET. А это накладывает некоторые требования на процесс управления ими.

Стабилитроны D16, D17, D29, D30 (на 18V) защищают IGBT-транзисторы от превышения допустимого напряжения между затвором (G) и эмиттером (E).

Цепи регулировки и контроля.

На печатной плате сварочного инвертора «TELWIN Force 165» можно обнаружить занятную деталь – трансформатор тока T2.

Эта деталь участвует в работе анализатора-ограничителя тока. По принципиальной схеме видно, что трансформатор тока включен в цепь первичной обмотки трансформатора T3. За счёт индукции электромагнитного поля в трансформаторе тока T2 наводится переменное напряжение. Далее это напряжение выпрямляется и ограничивается схемой на элементах D2, D4, R49, R25,R15, R9, R3, R20, R10. За счёт этой схемы контролируется сила тока в первичной обмотке трансформатора T3, а сигналы, полученные от неё, участвуют в работе «задатчика» сварочного тока и генератора импульсов на микросхеме U1.

Схема контроля напряжения сети и выходного напряжения.

Для контроля напряжения в электросети, а также выходного напряжения (OUT+, OUT-) сварочного аппарата используется схема, состоящая из элементов операционного усилителя (ОУ) на микросхеме LM324: U2A и U2B.

Элементы делителя R1, R5, R14, R19, R24, R29, R36 и R38 подключены к входному сетевому выпрямителю и служат для обнаружения завышенного или заниженного напряжения в электросети.

На элементе U2C операционного усилителя LM324 выполнен суммирующий блок. Он складывает сигналы защиты по напряжению и току. Результирующий сигнал подаётся на задающий генератор импульсов – ШИМ контроллер (UC3845AD). При аварии, схема защиты и контроля подаёт сигнал на суммирующий блок. Он в свою очередь блокирует работу генератора, а, следовательно, и всей схемы.

Выходное напряжение снимается с выходов «OUT+», «OUT-» и через элемент гальванической развязки – оптрон ISO1 (H11817B), поступает в схему контроля (U2A, U2B). Так осуществляется отслеживание параметров выходного напряжения.

В случае если напряжение в электросети завышено или занижено, сработает компаратор на элементе U2A и подаст сигнал на транзистор Q1 (BC807) через делитель на резисторах R12, R11. Транзистор Q1 откроется и закоротит на корпус (общий провод) вход 10 элемента U2C. Это приведёт к блокировке работы микросхемы U1 – генератора задающих импульсов. Схема выключится.

Одновременно с этим, за счёт подачи напряжения с выхода 1 компаратора U2A засветится жёлтый светодиод D12 (Giallo – "жёлтый"), указывающий на то, что в схеме неисправность или есть проблемы с сетевым питанием. Светодиод D12 показан на силовой части схемы и подключен к CN1-1. Таким же образом сработает схема, если на выходе выпрямителя (OUT+, OUT-) параметры выйдут за рамки установленных. Такое может произойти, например, при неисправностях выпрямительных диодов или если выйдут из строя детали узла контроля – оптрон ISO1 или элементы его «обвязки», полупроводниковый диод D25, стабилитрон D15, резисторы R57, R52, R51, R50 и электролитический конденсатор C29.

О других элементах схемы.

Биполярный транзистор Q9 подаёт напряжение питания на микросхему ШИМ-контроллера U1 (UC3845AD). Этот транзистор управляется элементом операционного усилителя U2B. На вывод 6 U2B подаётся напряжение с делителя на резисторах R64, R39 (см. схему силовой части). Если напряжение с делителя поступает, то U2B подаёт сигнал на транзистор Q9, который открывается и подаёт напряжение на микросхему U1.

Можно сказать, что эта схема участвует в запуске мощного инвертора, так как именно она подаёт питание на управляющий инвертором ШИМ-контроллер.

Ручная установка сварочного тока осуществляется переменным резистором R23.

Ручка резистора выводится на панель управления аппарата.

Также в цепи регулировки задействованы резисторы R73, R74, R21, R66, R68, R13 и конденсатор C14. Напряжение с цепи ручной регулировки поступает на 10 вывод элемента U2C суммирующего блока.

Как уже говорилось, сварочный инвертор имеет в своём составе множество регулирующих, контролирующих и защитных цепей. Все они нужны для штатной работы аппарата, а также защищают силовые элементы инвертора в случае аварийного режима.

Теперь, когда мы разобрались в работе сварочного инвертора пора рассказать о реальном примере ремонта сварочного инвертора «TELWIN Force 165». Об этом читайте здесь.

Устройство сварочного инвертора

В настоящее время стали очень популярны и доступны по цене сварочные аппараты инверторного типа.

Несмотря на свои положительные качества, они, как и любое другое электронное устройство, временами выходит из строя.

Чтобы отремонтировать инвертор сварочного аппарата нужно хотя бы поверхностно знать его устройство и основные функциональные блоки.

В первых двух частях будет рассказано об устройстве сварочного аппарата модели TELWIN Tecnica 144-164. В третьей части будет рассмотрен пример реального ремонта сварочного инвертора модели TELWIN Force 165. Информация будет полезна всем тем начинающим радиолюбителям, которые хотели бы научиться самостоятельно ремонтировать сварочные аппараты инверторного типа.

Дальше будет много букв – наберитесь терпения .

Сам инверторный сварочный аппарат представляет не что иное, как довольно мощный блок питания. По принципу действия он очень схож с импульсными блоками питания, например, компьютерными блоками питания AT и ATX. Вы спросите: «Чем они похожи? Это ведь абсолютно разные устройства…». Схожесть заключается в принципе преобразования энергии.

Основные этапы преобразования энергии в инверторном сварочном аппарате:

1. Выпрямление переменного напряжения электросети 220V;

2. Преобразование постоянного напряжения в переменное высокой частоты;

3. Понижение высокочастотного напряжения;

4. Выпрямление пониженного высокочастотного напряжения.

Это кратко, так сказать, на пальцах . Такие же преобразования происходят в импульсных блоках питания для ПК.

Спрашивается, а зачем нужны эти пляски с бубном (несколько ступеней преобразования напряжения и тока)? А дело тут вот в чём.

Ранее основным элементом сварочного аппарата являлся мощный силовой трансформатор. Он понижал переменное напряжение электросети и позволял получать от вторичной обмотки огромные токи (десятки – сотни ампер), необходимых для сварки. Как известно, если понизить напряжение на вторичной обмотке трансформатора, то можно во столько же раз увеличить ток, который может отдать нагрузке вторичная обмотка. При этом уменьшается число витков вторичной обмотки, но и растёт диаметр обмоточного провода.

Из-за своей высокой мощности, трансформаторы, которые работают на частоте 50 Гц (такова частота переменного тока электросети), имеют весьма большие размеры и вес.

Чтобы устранить этот недостаток были разработаны инверторные сварочные аппараты. За счёт увеличения рабочей частоты до 60-80 кГц и более, удалось уменьшить габариты, а, следовательно, и вес трансформатора. За счёт увеличения рабочей частоты преобразования в 4 раза удаётся снизить габариты трансформатора в 2 раза. А это приводит к уменьшению веса сварочного аппарата, а также к экономии меди и других материалов на изготовление трансформатора.

Но где взять эти самые 60-80 кГц, если частота переменного тока электросети всего 50 Гц? Тут на выручку приходит инверторная схема, которая состоит из мощных ключевых транзисторов, которые переключаются с частотой 60-80 кГц. Но чтобы транзисторы работали, необходимо подать на них постоянное напряжение. Его получают от выпрямителя. Напряжение электросети выпрямляется мощным диодным мостом и сглаживается фильтрующими конденсаторами. В результате на выходе выпрямителя и фильтра получается постоянное напряжение величиной более 220 вольт. Это первая ступень преобразования.

Вот это напряжение и служит источником питания для инверторной схемы. Мощные транзисторы инвертора подключены к понижающему трансформатору. Как уже говорилось, транзисторы переключаются с огромной частотой в 60-80 кГц, а, следовательно, трансформатор работает также на этой частоте. Но, как уже говорилось, для работы на высоких частотах требуются менее громоздкие трансформаторы, ведь частота то уже не 50 Гц, а все 65000 Гц! В результате трансформатор «сжимается» до весьма малых размеров, а мощность его такая же, как и у здоровенного собрата, который работает на частоте 50 Гц. Думаю, идея понятна.

Вся эта петрушка с преобразованием привела к тому, что в схемотехнике сварочного аппарата появляется куча всяких дополнительных элементов, служащих для того, чтобы аппарат стабильно работал. Но, хватить теории, перейдём к "мясу", а точнее к реальному железу и тому, как оно устроено.

Устройство сварочного аппарата инверторного типа. Часть 1. Силовой блок.

Разбираться в устройстве сварочного инвертора желательно по схеме конкретного аппарата. К сожалению, схемы на TELWIN Force 165 я не нашёл, поэтому нагло позаимствуем схему из руководства по ремонту другого аппарата – TELWIN Tecnica 144-164. Фотографии аппарата и его начинки будут от TELWIN Force 165, так как именно он оказался в моём распоряжении. Исходя из анализа схемотехники и элементной базы, особых отличий между этими моделями практически нет, если не учитывать мелочи.

Внешний вид платы сварки TELWIN Force 165 с указанием расположения некоторых элементов схемы.

Принципиальная схема сварочного аппарата инверторного типа TELWIN Tecnica 144-164 состоит из двух основных частей: силовой и управляющей.

Сначала разберёмся в схемотехнике силовой части. Вот схема. Картинка кликабельна (нажмите для увеличения – откроется в новом окне).

Сетевой выпрямитель.

Как уже говорилось, сначала переменный ток электросети 220V выпрямляется мощным диодным мостом и фильтруется электролитическими конденсаторами. Это нужно для того, чтобы переменный ток электросети частотой 50 герц стал постоянным. Конденсаторы С21, С22 нужны для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, которые всегда присутствуют после диодного выпрямителя. Выпрямитель реализован по классической схеме диодный мост. Он выполнен на диодной сборке PD1.

Следует знать, что на конденсаторах фильтра напряжение будет больше в 1,41 раза, чем на выходе диодного моста. Таким образом, если после диодного моста мы получим 220V пульсирующего напряжения, то на конденсаторах будет уже 310V постоянного напряжения (220V * 1,41 = 310,2V). Обычно же рабочее напряжение ограничивается отметкой в 250V (напряжение в сети ведь может быть и завышенным). Тогда на выходе фильтра мы получим все 350V. Именно поэтому конденсаторы имеют рабочее напряжение 400V, с запасом.

На печатной плате сварочного аппарата TELWIN Force 165 элементы сетевого выпрямителя занимают довольно большую площадь (см. фото выше). Выпрямительный диодный мост установлен на охлаждающий радиатор. Через диодную сборку протекают большие токи и диоды, естественно, нагреваются. Для защиты диодного моста на радиаторе установлен термопредохранитель, который размыкается при превышении температуры радиатора выше 90С°. Это элемент защиты.

В выпрямителе применяются диодные сборки (диодный мост) типа GBPC3508 или аналогичный. Сборка GBPC3508 рассчитана на прямой ток (I₀) - 35А, обратное напряжение (V_R) - 800V.

После диодного моста установлены два электролитических конденсатора (здоровенькие бочонки) ёмкостью 680 микрофарад каждый и рабочим напряжением 400V. Ёмкость конденсаторов зависит от модели аппарата. В модели TELWIN Tecnica 144 – 470 мкф., а в TELWIN Tecnica 164 – 680 мкф. Постоянное напряжение с выпрямителя и фильтра подаётся на инвертор.

Помеховый фильтр.

Для того чтобы высокочастотные помехи, которые возникают из-за работы мощного инвертора, не попадали в электросеть, перед выпрямителем устанавливается фильтр ЭМС – электромагнитной совместимости. На английский манер аббревиатура ЭМС обозначается как EMC (ElectroMagnetic Compatibility). Если взглянуть на схему, то фильтр EMC состоит из элементов С1, C8, C15 и дросселя на кольцевом магнитопроводе T4.

Инвертор.

Схема инвертора собрана по схеме так называемого "косого моста". В нём используется два мощных ключевых транзистора. В сварочном инверторе ключевыми транзисторами могут быть как IGBT-транзисторы, так и MOSFET. Например, в моделях Telwin Tecnica 141-161 и 144-164 используются IGBT-транзисторы (HGTG20N60A4, HGTG30N60A4), а в модели Telwin Force 165 применены высоковольтные MOSFET-транзисторы (FCA47N60F). Оба ключевых транзистора устанавливаются на радиатор для отвода тепла. Фото одного из двух транзисторов MOSFET типа FCA47N60F на плате TELWIN Force 165.

Снова взглянем на принципиальную схему и найдём на ней элементы инвертора.

Постоянное напряжение коммутируется транзисторами Q5 и Q8 через обмотку импульсного трансформатора T3 с частотой гораздо большей, чем частота электросети. Частота переключений может составлять несколько десятков килогерц! По сути, создаётся переменный ток, как и в электросети, но только он имеет частоту в несколько десятков килогерц и прямоугольную форму.

Для защиты транзисторов от опасных выбросов напряжения используются демпфирующие RC-цепи R46C25, R63C30.

Для понижения напряжения используется высокочастотный трансформатор T3. С помощью транзисторов Q5, Q8 через первичную обмотку трансформатора T3 (обмотка 1-2) коммутируется напряжение, которое поступает от сетевого выпрямителя (DC+, DC-). Это то самое постоянное напряжение в 310 – 350V, которое было получено на первом этапе преобразования.

За счёт коммутирующих транзисторов постоянное напряжение преобразуется в переменное. Как известно, трансформаторы постоянный ток не преобразуют. Со вторичной обмотки трансформатора T3 (обмотка 5-6) снимается уже намного меньшее напряжение (около 60-70 вольт), но максимальный ток может достигать 120 – 130 ампер! В этом и заключается основная роль трансформатора T3. Через первичную обмотку течёт небольшой ток, но большого напряжения. Со вторичной обмотки уже снимается малое напряжение, но большой ток.

Размеры этого самого трансформатора невелики.

Его вторичная обмотка выполнена несколькими витками ленточного медного провода в изоляции. Сечение провода внушительное, да и не мудрено, ток в обмотке может достигать 130 ампер!

Далее со вторичной обмотки импульсного трансформатора переменный ток высокой частоты выпрямляется мощными диодными выпрямителями. С выхода выпрямителя (OUT+, OUT-) снимается электрический ток с нужными параметрами. Это и необходимо для проведения сварочных работ.

Выходной выпрямитель.

Выходной выпрямитель собран на базе мощных сдвоенных диодов с общим катодом (D32, D33, D34). Эти диоды обладают высоким быстродействием, т. е. они могут быстро открываться и также быстро закрываться. Время восстановления t_rr < 50 ns (50 наносекунд).

Это свойство очень важно, поскольку они выпрямляют переменный ток высокой частоты (десятки килогерц). Обычные выпрямительные диоды с такой задачей бы не справились – они бы просто не успевали открываться и закрываться, нагревались и выходили бы из строя. Поэтому в случае ремонта заменять диоды в выходном выпрямителе следует именно быстродействующими.

В выпрямителе используются сдвоенные диоды марок STTH6003CW, FFH30US30DN, VS-60CPH03 (с ними мы ещё встретимся ). Все эти диоды являются аналогами, рассчитаны на прямой ток 30 ампер на один диод (60 ампер на оба) и обратное напряжение 300 вольт. Устанавливаются на радиатор.

Для защиты диодов выпрямителя используется демпфирующая RC-цепочка R60C32 (см. схему силовой части).

Схема запуска и реализация «мягкого пуска».

Для питания микросхем и элементов, которые расположены на плате управления, используется интегральный стабилизатор на 15 вольт – LM7815A. Он установлен на радиатор. Напряжение питания на стабилизатор поступает с основного выпрямителя PD1 через два последовательно включенных резистора R18, R35 (6,8 кОм 5W). Эти резисторы понижают напряжение и участвуют при запуске схемы.

Напряжение +15 со стабилизатора U3 (LM7815A) поступает на управляющую схему. Далее, когда схема управления и драйвер «раскачали» мощную схему инвертора, то на дополнительной вторичной обмотке трансформатора T3 (обмотка 3-4) появляется напряжение, которое выпрямляется диодом D11.

Через диод D9 напряжение питания поступает на интегральный стабилизатор LM7815A и теперь схема «запитывает» как бы сама себя. Вот такой вот хитрый «приём».

Выпрямленное напряжение после диода D11 также служит для питания реле RL1, охлаждающего вентилятора V1 и индикаторного светодиода D10 (Verde – "Зелёный"). Резисторы R40, R41, R65, R37 гасят излишки напряжения. Для стабилизации напряжения питания вентилятора V1 (12V) применяется 5-ти ваттный стабилитрон D36 на 12V.

Реле RL1 обеспечивает плавный запуск инвертора («мягкий пуск»). Разберёмся с этим подробнее.

В момент включения сварочного аппарата начинается заряд электролитических конденсаторов. В самом начале зарядный ток очень велик и может вызвать перегрев и выход из строя диодов выпрямителя. Чтобы уберечь диодную сборку от повреждения зарядным током применяется схема ограничения заряда (или «мягкого пуска»). Взглянем на схему.

Основным элементом схемы «мягкого пуска» служит резистор R4, мощность которого 8W (8 ватт). Сопротивление резистора – 47 ом. Именно на него возложена роль ограничения зарядного тока в первые моменты после включения.

После того, как заряд конденсаторов закончился, а инвертор начал работу в штатном режиме, электромагнитного реле RL1 замыкает контакты. Контакты реле шунтируют резистор R4, и в дальнейшем он не участвует в работе схемы, так как весь ток проходит через контакты реле. Таким образом реализован плавный запуск.

На плате инвертора TELWIN Force 165 также можно найти элементы схемы «мягкого пуска». В качестве реле RL1 выступает электромагнитное реле модели Finder на рабочее напряжение 24V (параметры контактов реле – 16A 250V~).

Итак, мы узнали о том, что сварочный инвертор состоит из сетевого выпрямителя 220V, мощного инвертора на транзисторах, понижающего трансформатора и выходного выпрямителя. Это силовые части схемы. Через них протекают огромные токи. Но где же «мозги» этого устройства? Кто управляет работой инвертора?

Реле в сварочном инверторе

СХЕМА СВАРОЧНОГО ИНВЕРТОРА И ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ

НА ПРИМЕРЕ СВАРОЧНОГО АППАРАТА РЕСАНТА САИ 140

Основных схем сварочного инвертора Ресанта САИ 140 удалось найти две. Управление у них очень похоже, а вот технологически они отличаются довольно сильно.

Первый вариант принципиальной схемы сварочного инвертора Ресанта 140 выполнен с использованием управляющего трансформатора, а второй - с использованием оптодрайверов для силовых транзисторов. Есть отличия и в питании управления. Первый с самозапитом, а второй использует отдельный источник питания. Поскольку первый похож на то, что есть у меня, т.е. используется управляющий трансформатор, то с него и начнем.

Итак, подаем питание и смотрим что будет происходить.
Напряжение 220 вольт проходит фильтр на С3 и L… Пардон, на схеме почему то ЭТО обозначено трансформатором Т1 и доходит конденсаторов С1 и С2. Емкость этих конденсаторов для частоты 50 Гц слишком мала, но вот статику они на корпус спускают отлично и именно по этой причине крайне желательно для трансформатора использовать с заземление, только с реальным, а не иметь розетку в которой есть ни куда не подключенная клемма заземления.

Вверху есть точка №1, как раз на левом выводе термистора РТС, а на правом выводе резистора R2 есть точка №2. Эти нумерные точки идут на контакты реле RL1, которое сейчас не включено – мы только что подали напряжение питания и пока что заряжаются конденсаторы С4 и С5 через термистор и R2, разумеется пройдя диодный мост.

По мере зарядки конденсаторов напряжение +300VDC начинает увеличиваться и начинает протекать ток через резистор R21 заряжая С18 и С19.
Тут следует обратить внимание на используемый операционный усилитель LM324 который уже начинает работать при напряжении питания +3 вольта, т.е. при достижении напряжения на верхнем выводе С19 трех вольт операционный усилитель уже начинает выполнять свои функции.
Теперь смотрим очень внимательно не забыв перевести мозг в состояние ВКЛ.

Сопротивление R21 меньше суммы сопротивлений R22 и R23 в 20 раз, а емкость С19 больше емкости С20 в 4700 раз, следовательно напряжение на верхнем выводе С20 будет больше напряжения на верхнем выводе на 0,6 вольта – напряжение падения на диоде D24. Это в свою очередь однозначно переведет компаратор на U2A в состояние, когда на его выходе будет напряжение близкое к напряжению питания, следовательно LED2 будет светится, а транзистор Q8 будет открыт и пока он открыт на выходе U2D будет напряжение близкое к нулю. Это в свою очередь имитирует превышение порога срабатывания компаратора контроллера U1A и если бы он работал, то на выходе у него был бы ноль. Но он не работает, поскольку подающий на него питание транзистор Q7 еще закрыт.
Тем временем конденсатор С19 продолжает заряжаться и напряжение на нем увеличивается. Как только оно превысит 5 вольт в дело вступает формирователь опорного напряжения на D25 – он не дает напряжению на выводе 2 U2A и выводе 5 U2B стать выше 4,7 вольта.
На выводе 3 U2A напряжение по прежнему больше, чем на выводе 2 и напряжение на выходе компаратора продолжает удерживаться близким к напряжению питания.
Напряжение на выводе 6 продолжает увеличиваться, поскольку этот вывод подключен к делителю напряжения на резисторах R49 и R50. И пока напряжение на 6-м выводе меньше опорного 4,7 вольта компаратор U2B держит на своем выходе напряжение близкое к напряжению питания, а это удерживает транзистор Q7 в закрытом состоянии.

Как только напряжение на верхнем выводе С19 станет равным 12 вольтам на делителе сформируется напряжение равное 4,9 вольта, а это больше опорного напряжения 4,7 вольта и компаратор U2B сформирует на своем выходе напряжение близкое к нулю, транзистор Q7 открывается и подает питание на контроллер UC3845.
Контроллер начинает выдавать управляющие импульсы и силовые транзисторы начинают открываться. Но делают они это на очень короткий промежуток времени, поскольку на контроллере формируется имитация превышения выходного тока все еще открытым транзистором Q8.
На обмотке питания управления появляется напряжение и теперь все управление может потреблять гораздо больший ток. Это напряжение стабилизируется импульсным стабилизатором U1 и тут становится наглядной одна проблема – если первоначально напряжение с левого вывода R21 будет идти сразу на всю схему, то запуска у нас не произойдет никогда – вентилятор потребляет слишком много и напряжение не будет увеличиваться на верхнем выводе С19. Автор схемы учел этот момент и сделал на схеме поправку – только после начала работы стабилизатора напряжения для управления питание подается и на вентилятор и на реле софтстарта и на верхний вывод трансформатора управления. Что до отметки на подсветку LED1, то это исключено – напряжение там не появится пока не запуститься UC3845, а он не запустится, поскольку не будет на него питания.
Тем временем конденсатор С13 заряжается до напряжения, превышающее 5 вольт и стабилитрон D19 пропускает ток на базу Q6, тот открывается и включает реле RL1, которое своими контактами шунтирует токоограничивающий термистор и резистор R2.

Тем временем на выходе инвертора появляется напряжение и оно пройдя ограничитель тока засвечивает светодиод ISO1. Транзистор оптрона открывается и резко уменьшает напряжение на выводе 3 компаратора U2A. Поскольку напряжение на инвертирующем входе теперь больше, чем на не инвертирующем компаратор перекидывается в состояние когда на выходе у него ноль. Светодиод LED2 гаснет, а транзистор Q8 закрывается разблокируя усилитель регулирующего напряжения для контроллера UC3845 и контроллер уже формирует импульсы максимальной длительности, поскольку нагрузки еще нет и ток ограничивать не нужно.
При работе, т.е. при сварке регулировка тока производится путем сравнения напряжения с трансформатора тока с напряжением управления, которое формируется усилителем U2D. Подробно о принципе работы UC3845 есть отдельное видео и статья, ссылки в описании.

Поэтому рассмотрим лишь оставшиеся узлы.
Управление силовыми транзисторами происходит с помощью управляющего трансформатора, вторичные обмотки которого через диоды Шотки идут на затворы силовых транзисторов при наличии управляющего импульса. Как только импульс управления прекращается остаточная магнитная энергия сбрасывается D15…D17, а силовые транзисторы закрываются с помощью транзисторов Q3 и Q5, причем происходит это через конденсаторы С 9 и С 10. Эти конденсаторы позволяют получить больше энергии для закрытия транзисторов и это происходит именно в момент окончания управляющего импульса.
При наличии управляющего импульса оба транзистора сварочного инвертора открываются и через первичную обмотку протекает ток, который создает магнитное поле наводящее напряжение на вторичной обмотке. При исчезновении управляющего импульса транзисторы закрываются, а не израсходованная магнитная энергия сбрасывается на шины первичного питания через диоды D2 и D3, тем самым полностью размагничивая магнитопровод трансформатора и подготавливая его с следующему циклу передачи энергии во вторичную обмотку.

К сервису данного сварочного инвертора можно отнести защиту от перегрева и залипания электрода, выполненных на одном управляющем элементе – оптроне ISO1.
Пока светодиод данного оптрона светится открытый транзистор оптрона формирует почти ноль на выводе 3 U2A. Как только электрод касается свариваемой заготовки напряжение на светодиод еще какое то время поступает за счет накопленной в конденсаторе С34 энергии. Это время и есть время поджига дуги и если дуга не загорелась, т.е. электрод залип, то светодиод оптрона тухнет, тем самым закрывая транзистор оптрона. На выводе 3 компаратора U2A появляется практически напряжение питания и компаратор зажигает LED2 и открывает транзистор Q3, который душит на землю управляющее напряжение и контроллер выдает только очень короткие импульсы управления, которые не позволяют перегрузить силовой каскад – работа то идет практически на короткое замыкание и единственным сопротивление вторичного напряжения является реактивное сопротивление L1 индуктивность которого и выбрана таким образом, чтобы она оказывала влияние только на самые короткие импульсы.
Как только электрод отодрали от заготовки напряжение на выходе инвертора снова появляется и снова загорается светодиод оптрона. Компаратор U2A гасит светодиод LED2 и закрывает транзистор Q8, тем самым переводя контроллер UC3845 в штатный режим работы.
Если же происходит перегрев, то срабатывает самовосстанавливающийся термопредохранитель КТ, который разрывает цепь питания оптрона и светодиод гаснет и процессы повторяются – горит светодиод LED2, а на выходе сварочного инвертора очень короткие импульсы, не позволяющие производить сварочные работы и это состояние удерживается пока радиатор не остынет и термопредохранитель не включится.

Второй вариант принципиальной схемы все того же инвертора Ресанта 140 отличается не большими изменениями в самом управляющем блоке, ну например транзистор подающий питание на UC3845 открывается через стабилитрон. Питание управление организовано от отдельно блока питания, который выдает 4 напряжения:

15 вольт для питания управления, которые стабилизируются дополнительной КРЕНкой, вольт 12 для вентилятора и два напряжения для оптодрайверов силовых транзисторов. Величина должна быть порядка 25 вольт.

Оптодрайверы управляют силовыми транзисторами через дополнительный формирователь отрицательного напряжения, выполненный на R6-D5 и R9-D6. Подача отрицательного напряжения на затворы силовых транзисторов значительно уменьшает время их закрытия, следовательно уменьшается нагрев транзисторов.
Софтстарт второго варианта сварочного инвертора тоже организован несколько иначе – пока горит светодиод оптрона транзистор Q3 будет закрыт, но нагреваясь термистор RV2, имеющий отрицательную зависимость сопротивления от температуру увеличивает свое сопротивление и светодиод тухнет, тем самым разблокируя базу Q3 и реле софтстарта включается.
Откровенно говоря и в первом варианте схемы инвертора и во втором включение реле происходит довольно медленно и не зависит от состояния схемы управления, что может приводить к подгоранию контактов реле.
На последок остается добавить, что я собираю информацию по используемым в сварочных инверторах компонентам и результаты поисков свожу в таблицу с краткими характеристиками. ПОСМОТРЕТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ.

Осциллограмма выходного напряжения без нагрузки.

Осциллограмма выходного напряжения инвертора при нагрузке 60 А.

Осциллограмма выходного напряжения инвертора Ресанта при сработанной защите.

Небольшая подборка принципиальных схем сварочных инверторов РЕСАНТА сложены в АРХИВ. Кроме принципиальных схем сварочных аппаратов приведены несколько пособий по ремонту, несколько фотографий внутренностей инверторов, несколько паспортов.

Основные неисправности сварочных инверторов и методы их устранения

Оборудование

Множество домашних мастерских укомплектовано сварочным оборудованием на основе инверторного блока питания. Такие изделия обладают множеством преимуществ. Однако, время от времени любая техника ломается и может потребоваться ремонт сварочных инверторов.

Подобная операция легко выполнима в домашних условиях, поскольку внутренняя компоновка инверторной установки для розжига дуги хорошо поддается диагностике и обслуживанию. Успешность исправления неисправностей инверторной сварки зависит, прежде всего, от навыков и знаний мастера-ремонтника.

Особенности сварочных инверторов и их ремонт

Большинство пользователей подобных сварочных устройств отмечают:

высокую мощность установки;
мобильность аппарата;
простоту обслуживания;
надежность конструкции инвертора;
минимальное потребление электрической энергии при выполнении работ по свариванию металлических изделий.

Характерной особенностью инверторных устройств для сварки служит более сложная электротехническая схема, по сравнению с трансформаторными или выпрямительными сварками.

Инвертор для сварочных работ.

Ремонт инверторных сварочных аппаратов следует начинать с проверки следующих элементов:

транзисторы;
диодный мост;
система охлаждения.

Перед тем, как отремонтировать сварочные аппараты своими руками необходимо провести диагностику основных компонентов. Как правило, неисправные детали, например, транзисторы или диоды, можно легко определить по существенном изменении геометрии.

Если такие детали удается выявить визуально, то восстановление аппарата для сварки своими руками сведется к банальной замене неисправных электротехнических элементов при помощи паяльника и припоя.

Ремонт сварочных полуавтоматов своими руками должен производится мастерами, имеющими хотя бы базовые познания в электронике и умеющими пользоваться такими устройствами, как мультиметр, вольтметр и осциллограф.

Большинство моделей инверторных аппаратов для сварки комплектуются инструкциями. Проводить обслуживание данных устройств проще по схемам, имеющимся в соответствующем разделе документации.

Диагностика неисправностей инверторов

Непосредственно перед выполнением восстановления работоспособности инверторного оборудования для сварки следует ознакомиться с типовыми неисправностями и наиболее эффективными методами диагностики.

В большинстве случаев, ремонт полуавтоматов для сварки следует производить по такому алгоритму:

Визуальный осмотр всех узлов инвертора.
Зачистка окислившихся контактов при помощи растворителя и щетки.
Изучение конструкции инвертора по идущей в комплекте документации.
Диагностика неисправности.
Замена нерабочих электронных компонентов.
Пробный запуск.

Все неисправности, при которых может потребоваться ремонт своими руками сварочных аппаратов делятся на три вида:

возникшие из-за неправильного выбора режима сварки;
возникшие из-за нарушения в работе одного из элементов электронной схемы прибора;
возникшие из-за попадания пыли или сторонних предметов в корпус инверторного блока питания.

Перед тем, как проверить сварочный аппарат на предмет неисправных радиодеталей, следует провести полную чистку от пыли и грязи. Засорение элементов охлаждения системы поддержания дуги может пагубно сказаться на работоспособности многих электронных компонентов.

Если при предварительной визуальной проверке не выявлены неисправности, то следует переходить к более глубокой диагностике.

Типичные причины выхода из строя инвертора представлены:

попаданием жидкости внутрь корпуса инвертора, повлекшим за собой окисление токопроводящих дорожек и коррозию основных радиоэлементов;
обилием пыли и грязи внутри корпуса, вследствие которых существенно ухудшилось охлаждение и произошел перегрев силовых микросхем;
перегревом работы инвертора из-за выбора неправильного режима работы, вследствие которого может потребоваться ремонт сварочных выпрямителей.

Ремонт сварочного трансформатора, в отличие от инвертора, может выполняться без существенных навыков и умений. В трансформаторных сборках используются радиоэлементы, которые обладают невероятно длительным жизненным циклом.

Методика ремонта преобразователя и других ключевых узлов инверторного источника тока будут показаны в следующем разделе.

Основные виды поломок и их устранение

Прежде чем рассмотреть основные виды неисправностей инверторных устройств следует ознакомиться с устройством инвертора.

Электрическая схема сварочного инвертора.

Большинство популярных моделей состоит из:

блока питания;
блока управления;
силового блока.

Неисправности и ремонт сварочных аппаратов в большинстве случаев связаны с поломкой силового блока, состоящего из:

Первичного и вторичного выпрямителей.
В состав блока входят два диодных моста различной мощности. Первый мост способен выдерживать до 40 ампер ток и до 250 вольт напряжение. Второй диодный мост собран из более мощных элементов и способен поддерживать силу тока 250 ампер при напряжении порядка 100 вольт. Возможные ошибки данного модуля связаны с аварией диодов первичного или вторичного моста.
Инверторного преобразователя.
Поломка силового транзистора инверторного преобразователя часто является ответом на вопрос почему сварочный аппарат не варит. Ремонт инвертора можно произвести путем замены транзистора на аналог с параметрами силы тока 32 ампера и напряжением 400 вольт.
Высокочастотного трансформатора.
Как правило, трансформатор состоит из нескольких обмоток, повышающих силу тока до 250 ампер при напряжении до 40 вольт. Большинство инверторного оборудования имеет две обмотки, выполненные при помощи медной проволоки или ленты.

Перед тем, как отремонтировать сварочные аппараты своими руками следует внимательно продиагностировать прибор и четко определить, какой из элементов неисправен.

Не стоит даже пытаться самостоятельно отремонтировать инвертор из корпуса которого повалил плотный белый дым. В таких случаях самым правильным решением будет обращение в квалифицированный ремонтный центр.

Компоновка деталей сварочного инвертора.

Ремонт сварочного полуавтомата с инверторным источником может понадобиться при возникновении следующих неисправностей:

Нестабильное горение раскаленной дуги или сильное разбрызгивание материала электрода.
Неисправность в большинстве случаев связана с неправильным выбором рабочего тока. В инструкции по эксплуатации сказано, что на 1 миллиметр диаметра электрода должна приходится сила тока от 20 до 40 ампер.
Прилипания сварки к металлу.
Такое поведение характерно для устройств, работающих при недостаточном напряжении. Подобные неисправности и способы их устранения четко описаны в сопроводительной документации. При прилипании электрода к свариваемому материалу следует очистить контакты клемм, к которым подключаются модули инверторного устройства. Кроме этого, не лишним будет замерить напряжение в электрической сети.
Отсутствие дуги при включении аппаратуры.
Дефект зачастую связан с банальным перегревом устройства или повреждением силовых кабелей кабелей в процессе длительной эксплуатации при повышенных температурах.
Аварийное отключение инвертора.
Если в процессе проведения работ аппарат внезапно отключился, то наверняка сработала защита от короткого замыкания между проводами и корпусом. Ремонт устройства в случае возникновения подобного дефекта состоит в нахождении и замене поврежденных элементов силовой цепи инвертора.
Огромное потребление электрического тока при холостой работе.
Типичная неисправность, возникающая вследствие замыкания витков на токопроводящих катушках. Восстановление работоспособности устройства после такой неисправности состоит в полной перемотке катушек и наложении слоя дополнительной изоляции.
Отключение сварочного оборудования через определенный промежуток времени.
Подобное поведение характерно для перегревающихся инверторных электроприборов. Если сварка внезапно выключилась, то нужно дать ей остыть и через 30-40 минут можно продолжить работу.
Посторонние звуки при работе блока питания.
Устранение дефекта заключается в затягивании болтов, стягивающих элементы магниторовода. Помимо этого, неисправность может быть связана с дефектом в крепеже сердечника или замыканием между кабелями.

Важно отметить, что большинство видов работ следует выполнять с использованием паяльника, укомплектованного специальным отсосом. Такой инструмент существенно облегчает работу по нанесению и удалению припоя на посадочные места радиотехнических элементов.

Заключение

Самостоятельный ремонт может производится в домашних условиях. Основные неисправности инверторов связаны с выбором неправильного режима работы или выходом из строя радиоэлементов.

Некоторые неисправности сварочного полуавтомата можно определить визуально. Существует всего несколько причин из-за которых не включается сварочный инвертор. Большинство причин поломки работающего инвертора связаны с сгоревшими конденсаторами или пробитыми сварочными транзисторами.

Читайте также:

Реле в сварочном инверторе

Как работает сварочный инвертор?

Схема управления и драйвер.

Цепи регулировки и контроля.

Схема контроля напряжения сети и выходного напряжения.

Устройство сварочного инвертора

Устройство сварочного аппарата инверторного типа. Часть 1. Силовой блок.

Сетевой выпрямитель.

Помеховый фильтр.

Инвертор.

Выходной выпрямитель.

Схема запуска и реализация «мягкого пуска».

Реле в сварочном инверторе

Основные неисправности сварочных инверторов и методы их устранения

Особенности сварочных инверторов и их ремонт

Диагностика неисправностей инверторов

Основные виды поломок и их устранение

Рекомендации по самостоятельному ремонту

Заключение