Как отремонтировать сварочный инвертор своими руками

Все большую популярность среди мастеров сварщиков завоевывают инверторные сварочные аппараты благодаря своим компактным размерам, небольшой массе и приемлемым ценам. Как и любое другое оборудование, данные аппараты могут выходить из строя по причине неправильной эксплуатации или из-за конструктивных недоработок. В некоторых случаях ремонт инверторных сварочных аппаратов можно провести самостоятельно, изучив устройство инвертора, но существуют поломки, которые устраняются только в сервисном центре.

Устройство сварочного инвертора

Сварочные инверторы в зависимости от моделей работают как от бытовой электрической сети (220 В), так и от трехфазной (380 В). Единственное, что нужно учитывать при подключении аппарата к бытовой сети – это его потребляемая мощность. Если она превышает возможности электропроводки, то работать агрегат при просаженной сети не будет.

Итак, в устройство инверторного сварочного аппарата входят следующие основные модули.

1. Первичный выпрямительный блок. Этот блок, состоящий из диодного моста, размещен на входе всей электрической цепи аппарата. Именно на него подается переменное напряжение из электросети. Чтобы снизить нагревание выпрямителя, к нему прикреплен радиатор. Последний охлаждается вентилятором (приточным), установленным внутри корпуса агрегата. Также диодный мост имеет защиту от перегрева. Реализована она с помощью термодатчика, который при достижении диодами температуры 90° разрывает цепь.

2. Конденсаторный фильтр. Подсоединяется параллельно к диодному мосту для сглаживания пульсаций переменного тока и содержит 2 конденсатора. Каждый электролит имеет запас по напряжению не менее 400 В, и по емкости от 470 мкФ для каждого конденсатора.
3. Фильтр для подавления помех. Во время процессов преобразования тока в инверторе возникают электромагнитные помехи, которые могут нарушать работу других приборов, подключенных к данной электрической сети. Чтобы убрать помехи, перед выпрямителем устанавливают фильтр.
4. Инвертор. Отвечает за преобразование переменного напряжения в постоянное. Преобразователи, работающие в инверторах, могут быть двух типов: двухтактные полумостовые и полные мостовые. Ниже приведена схема полумостового преобразователя, имеющего 2 транзисторных ключа, на основе устройств серий MOSFET или IGBT, которые чаще всего можно увидеть на инверторных аппаратах средней ценовой категории.

   
   Схема же полного мостового преобразователя является более сложной и включает в себя уже 4 транзистора. Данные типы преобразователей устанавливают на самых мощных аппаратах для сварки и соответственно — на самых дорогостоящих.

   Читайте также:  Контактная стыковая сварка оплавлением и сопротивлением. Сущность, технология, оборудование и применение

   Так же, как и диоды, транзисторы устанавливаются на радиаторы для лучшего отвода от них тепла. Чтобы защитить транзисторный блок от всплесков напряжения, перед ним устанавливается RC-фильтр.

5. Высокочастотный трансформатор. Устанавливается после инвертора и понижает высокочастотное напряжение до 60-70 В. Благодаря включению в конструкцию данного модуля ферритового магнитопровода, появилась возможность снизить вес и уменьшить габариты трансформатора, а также уменьшить потери мощности и повысить КПД оборудования в целом. К примеру, вес трансформатора, имеющего железный магнитопровод и способного обеспечивать ток в 160 А, будет около 18 кг. Но трансформатор с ферритовым магнитопроводом при тех же характеристиках тока будет иметь массу около 0,3 кг.
6. Вторичный выходной выпрямитель. Состоит из моста, в составе которого находятся специальные диоды, с большой скоростью реагирующие на высокочастотный ток (открытие, закрытие и восстановление занимает около 50 наносекунд), на что не способны обычные диоды. Мост оборудован радиаторами, предотвращающими его перегрев. Также выпрямитель имеет защиту от скачков напряжения, реализованную в виде RC-фильтра. На выходе модуля размещаются две медных клеммы, обеспечивающих надежное подключение к ним силового кабеля и кабеля массы.
7. Плата управления. Управлением всеми операциями инвертора занимается микропроцессор, который получает информацию и контролирует работу аппарата с помощью различных датчиков, расположенных практически во всех узлах агрегата. Благодаря микропроцессорному управлению, подбираются идеальные параметры тока для сварки разного рода металлов. Также электронное управление позволяет экономить электроэнергию за счет подачи точно рассчитанных и дозированных нагрузок.
8. Реле плавного пуска. Чтобы во время пуска инвертора не перегорели диоды выпрямителя от высокого тока заряженных конденсаторов, применяется реле плавного пуска.

Самопроизвольное отключение

В некоторых случаях ремонт можно провести самостоятельно, если аппарат начал самопроизвольно отключаться. Большинство моделей сварочных аппаратов оснащено защитной схемой (автоматом), срабатывающей в критической ситуации, сопровождающейся отклонением от нормальной работы. Один из вариантов такой защиты предполагает блокировку работы устройства при отключении вентиляционного модуля.

После самопроизвольного отключения сварочного аппарата, прежде всего, следует проверить состояние защиты и попытаться возвратить этот элемент в рабочее состояние.

При повторном срабатывании защитного узла необходимо перейти к поиску неисправности по одной из описанных выше методик, связанных с замыканиями или неисправностью отдельных деталей.

В этой ситуации в первую очередь следует убедиться в том, что узел охлаждения агрегата работает нормально, и что перегрев внутренних пространств исключён.

Бывает и так, что узел охлаждения не справляется со своими функциями из-за того, что сварочный аппарат в течение длительного времени находился под нагрузкой, превышающей допустимую норму. Единственно верное решение в этом случае – дать ему «отдохнуть» порядка 30-40 минут, после чего попытаться вновь включить.

При отсутствии внутренней защиты предохранительный автомат может быть установлен в электрическом щитке. Для поддержания нормального функционирования сварочного агрегата его настройки должны соответствовать выбранным режимам.

Так, некоторые модели таких аппаратов (сварочный инвертор, в частности) в соответствии с инструкцией должны работать по графику, предполагающему перерыв на 3-4 минуты после 7-8-ми минут непрерывной сварки.

Как работает инвертор

Ниже приведена схема, которая наглядно показывает принцип работы сварочного инвертора.

Итак, принцип действия данного модуля сварочного аппарата заключается в следующем. На первичный выпрямитель инвертора поступает напряжение из бытовой электрической сети или от генераторов, бензиновых или дизельных. Входящий ток является переменным, но, проходя через диодный блок, становится постоянным. Выпрямленный ток поступает на инвертор, где проходит обратное преобразование в переменный, но уже с измененными характеристиками по частоте, то есть становится высокочастотным. Далее, высокочастотное напряжение понижается трансформатором до 60-70 В с одновременным повышением силы тока. На следующем этапе ток снова попадает в выпрямитель, где преобразуется в постоянный, после чего подается на выходные клеммы агрегата. Все преобразования тока контролируются микропроцессорным блоком управления.

Залипание электрода (прерывание дуги)

Причиной залипания электрода и прерывания дуги может быть снижение напряжения из-за короткого замыкания в обмотках трансформатора, неисправности диодов или ослабления соединительных контактов. Также возможен пробой конденсаторного фильтра или замыкания отдельных деталей на корпус сварочного аппарата.

К причинам организационного характера, вследствие которых аппарат не варит как надо, можно отнести чрезмерную длину сварочных проводов (более 30 метров).

Если залипание сопровождается сильным гудением трансформатора – это также свидетельствует о перегрузке в нагрузочных цепях прибора или замыкании в сварочных проводах.

Одним из вариантов ремонта с устранением этих эффектов может стать восстановление изоляции соединительных кабелей, а также подтяжка ослабевших контактов и клеммников.

Причины поломок инверторов

Современные инверторы, особенно сделанные на основе IGBT-модуля, достаточно требовательны к правилам эксплуатации. Объясняется это тем, что при работе агрегата его внутренние модули выделяют много тепла. Хотя для отвода тепла от силовых узлов и электронных плат используются и радиаторы, и вентилятор, этих мер порой бывает недостаточно, особенно в недорогих агрегатах. Поэтому нужно четко следовать правилам, которые указаны в инструкции к аппарату, подразумевающие периодическое выключение установки для остывания.

Обычно это правило называется “Продолжительность включения” (ПВ), которая измеряется в процентах. Не соблюдая ПВ, происходит перегрев основных узлов аппарата и выход их из строя. Если это произойдет с новым агрегатом, то данная поломка не подлежит гарантийному ремонту.

Также, если инверторный сварочный аппарат работает в запыленных помещениях, на его радиаторах оседает пыль и мешает нормальной теплоотдаче, что неизбежно приводит к перегреву и поломке электрических узлов. Если от присутствия пыли в воздухе избавиться нельзя, требуется почаще открывать корпус инвертора и очищать все узлы аппарата от накопившихся загрязнений.

Но чаще всего инверторы выходят из строя, когда они работают при низких температурах. Поломки случаются по причине появления конденсата на разогретой плате управления, в результате чего происходит замыкание между деталями данного электронного модуля.

Зачем переделывать аппарат?

Теперь вы знаете, что вопрос «Так какой ток лучше: переменка или постоянка?» не имеет ответа. Аппараты на переменке и аппараты на постоянке — это два разных явления со своими достоинствами и недостатками. И в идеале лучше иметь в своем арсенале универсальное оборудование, способное варить и на постоянном, и на переменном токе.

В продаже встречаются такие аппараты, но они стоят несравнимо дорого. Если вы профессионал, то есть смысл купить такое устройство. Но если вы любитель, и варите пару раз в год у себя на даче или в гараже, то лучше приобрести трансформаторный аппарат и немного доработать его. Трансформатор, работающий на переменном токе, можно снабдить возможностью переключения на постоянный ток. Так вы получите недорогой универсальный аппарат, который к тому же будет мощным и надежным.

Особенности ремонта

Отличительной особенностью инверторов является наличие электронной платы управления, поэтому диагностировать и устранить неисправность в данном блоке может только квалифицированный специалист. К тому же, из строя могут выходить диодные мосты, транзисторные блоки, трансформаторы и другие детали электрической схемы аппарата. Чтобы провести диагностику своими руками, требуется иметь определенные знания и навыки работы с такими измерительными приборами, как осциллограф и мультиметр.

Из вышесказанного становится понятно, что, не имея необходимых навыков и знаний, приступать к ремонту аппарата, особенно электроники, не рекомендуется. В противном случае ее можно полностью вывести из строя, и ремонт сварочного инвертора обойдется в половину стоимости нового агрегата.

Частые неисправности

Основными проявлениями неполадок аппаратов электродуговой сварки являются:

• прибор не включается при подсоединении к электросети и запуске;
• залипание электрода с одновременным гулом в районе преобразователя;
• самопроизвольное отключение сварочного аппарата в случае его перегрева.

Ремонт всегда начинается с осмотра сварочного аппарата, проверки питающего напряжения. Провести ремонт трансформаторных сварочных аппаратов несложно, к тому же они непривередливы в обслуживании. У инверторных аппаратов определить поломку сложнее, а ремонт в домашних условиях зачастую невозможен.

Однако при правильном обращении инверторы служат долго, и не ломаются. Необходимо защищать от пыли, высокой влажности, мороза, хранить в сухом месте. Есть наиболее характерные неисправности сварочных аппаратов, устранить которые можно своими руками.

Основные неисправности агрегата и их диагностика

Как уже говорилось, инверторы выходят из строя из-за воздействия на “жизненно” важные блоки аппарата внешних факторов. Также неисправности сварочного инвертора могут происходить из-за неправильной эксплуатации оборудования или ошибок в его настройках. Чаще всего встречаются следующие неисправности или перебои в работе инверторов.

Аппарат не включается

Очень часто данная поломка вызывается неисправностью сетевого кабеля аппарата. Поэтому сначала нужно снять кожух с агрегата и прозвонить каждый провод кабеля тестером. Но если с кабелем все в порядке, то потребуется более серьезная диагностика инвертора. Возможно, проблема кроется в дежурном источнике питания аппарата. Методика ремонта “дежурки” на примере инвертора марки Ресанта показана в этом видео.

Нестабильность сварочной дуги или разбрызгивание металла

Данная неисправность может вызываться неправильной настройкой силы тока для определенного диаметра электрода.

Совет! Если на упаковке к электродам нет рекомендованных значений силы тока, то ее можно рассчитать по такой формуле: на каждый миллиметр оснастки должно приходиться сварочного тока в пределах 20-40 А.

Также следует учитывать и скорость сварки. Чем она меньше, теме меньшее значение силы тока нужно выставлять на панели управления агрегата. Кроме всего, чтобы сила тока соответствовала диаметру присадки, можно пользоваться таблицей, приведенной ниже.

Сварочный ток не регулируется

Если не регулируется сварочный ток, причиной может стать поломка регулятора либо нарушение контактов подсоединенных к нему проводов. Необходимо снять кожух агрегата и проверить надежность подсоединения проводников, а также, при необходимости, прозвонить регулятор мультиметром. Если с ним все в порядке, то данную поломку могут вызвать замыкание в дросселе либо неисправность вторичного трансформатора, которые потребуется проверить мультиметром. В случае обнаружения неисправности в данных модулях их необходимо заменить либо отдать в перемотку специалисту.

Большое энергопотребление

Чрезмерное потребление электроэнергии, даже если аппарат находится без нагрузки, вызывает, чаще всего, межвитковое замыкание в одном из трансформаторов. В таком случае самостоятельно отремонтировать их не получится. Нужно отнести трансформатор мастеру на перемотку.

Электрод прикипает к металлу

Такое происходит, если в сети понижается напряжение. Чтобы избавиться от прилипания электрода к свариваемым деталям, потребуется правильно выбрать и настроить режим сварки (согласно инструкции к аппарату). Также напряжение в сети может проседать, если аппарат подключен к удлинителю с малым сечением провода (меньше 2,5 мм2).

Нередко падение напряжения, вызывающего прилипание электрода, происходит при использовании слишком длинного сетевого удлинителя. В таком случае проблема решается подключением инвертора к генератору.

Горит перегрев

Если горит индикатор, это свидетельствует о перегреве основных модулей агрегата. Также аппарат может самопроизвольно отключаться, что говорит о срабатывании термозащиты. Чтобы данные перебои в работе агрегата не случались в дальнейшем, опять же требуется придерживаться правильного режима продолжительности включения (ПВ). Например, если ПВ = 70%, то аппарат должен работать в следующем режиме: после 7 минут работы, агрегату выделятся 3 минуты, на остывание.

На самом деле, различных поломок и причин, вызывающих их, может быть достаточно много, и перечислить их все сложно. Поэтому лучше сразу понять, по какому алгоритму проводится диагностика сварочного инвертора в поисках неисправностей. Как проводится диагностика аппарата, можно узнать, посмотрев следующее обучающее видео.

Устройство не запускается

В этом случае, прежде всего, необходимо убедиться в наличии напряжения в сети и целостности предохранителей, установленных в обмотках трансформатора. При их исправности следует прозвонить с помощью тестера токовые обмотки и каждый из выпрямительных диодов, проверив тем самым их работоспособность.

При обрыве одной из токовых обмоток потребуется её перемотка, а в случае неисправности обеих проще заменить трансформатор целиком. Повреждённый или «подозрительный» диод заменяют новым. После ремонта сварочный аппарат снова включают и проверяют на исправность.

Иногда из строя выходит фильтрующий конденсатор. В этом случае ремонт будет заключаться в его проверке и замене новой деталью.

В случае исправности всех элементов схемы необходимо разобраться с сетевым напряжением, которое может быть сильно занижено и его просто не хватает для нормального функционирования сварочного аппарата.

Рекомендации

Как видим, устранение неполадок инверторной техники сплошь и рядом встречает серьезные затруднения. Однако есть ряд моментов, которые позволяют сократить риск самого выхода из строя. Опасность для сварочного инвертора представляет слабая устойчивость к попаданию пыли. Разбирать устройство и вычищать его нужно хотя бы раз в 5-6 месяцев. Для очистки используют либо кисточки с мягким ворсом, либо сжатый воздух.

Серьезный риск представляет и проникновение внутрь воды — как жидкой, так и конденсирующейся из воздуха. Недорогие инверторы подвержены поломкам охладительной системы, которые не дают сработать блокам аварийного отключения и приводят к плавлению пластмассы. Еще важно оберегать аппарат от падений напряжения более чем до 190 В. Подъем напряжения сверх нормы тоже опасен, хотя и менее, чем его недостаточный уровень. Риск также бывает связан с:

• перегрузкой из-за выполнения чрезмерно сложной и объемной работы;
• падениями;
• сильными ударами;
• плохим креплением колодок;
• использованием низкокачественных запчастей;
• чрезмерным нагревом или переохлаждением.

Стоит учесть и рекомендации по выявлению основных дефектов в работе инвертора. Если прилипание электрода провоцируется пониженным напряжением в сети, то способов борьбы с этим, не затрагивающих само напряжение, просто нет.

Иногда подобный эффект провоцируется тем, что вставки кабелей не зафиксированы в гнездах на панели.

Тогда их нужно зажать вращением по часовой стрелке. Также прилипать электрод будет, если:

• диаметр питающего провода менее 2,5 кв. мм (решается использованием более крупного провода);
• начинают гореть контакты;
• используется удлинитель более 40 м.

Отсутствие выхода на сварочный режим, несмотря на стабильное подключение к сети и работающий индикатор подключения — еще одна частая проблема. В этом случае можно предполагать три причины:

• обрыв кабелей;
• полное отсутствие контакта;
• недостаточно плотный контакт.

Иногда в процессе сварки отключается напряжение. Это свидетельствует или о неисправности автоматического регулятора, или о том, что он не соответствует используемому напряжению. Индикатор перегрева будет загораться всякий раз, когда критически важные части устройства достигнут температуры 80 градусов. Единственное, что может сделать пользователь в такой ситуации — это подождать естественного охлаждения.

Пытаться вмешиваться в работу автоматики или менять ее настройки крайне опасно!

Стоит учесть при ремонте инвертора, что если вышли из строя транзисторы, то скорее всего та же участь постигла и контур раскачки (тот самый, который еще иногда называют драйвером). Все составные части этого контура подлежат немедленной проверке. Осматривая печатную плату с автоматикой, надо внимательно проверять, чтобы на ней не было подгоревших участков и разрывов. Все проблемные места с такими отклонениями аккуратно зачищают и напаивают перемычки заново. Важно: перегоревшие, изношенные или порванные провода можно менять только на аналогичные им по сечению (при условии, что этого сечения достаточно для нормальной работы).

Пытаться корректировать вольт-амперную характеристику не имеет особого смысла. Сделать это могут только подготовленные специалисты. Потребуется не перепрограммирование (с бюджетными аналоговыми устройствами оно невозможно), а замена основных компонентов на цифровые блоки. Потому придется знать в совершенстве схемотехнику и особенности работы устройств на низком уровне. Но даже при небольшом уровне квалификации стоит работать над профилактикой перегрева, характерного для изделий дешевого класса.

В первую очередь заботятся о том, чтобы нормально отводилось образующееся тепло. Особенно плохо организовано его удаление обычно с силовых ключей и диодов выпрямляющих контуров. Целесообразно поэтому позаботиться максимально об усилении обдува. Некоторые инверторы вовсе не имеют вентиляторов, в других вентиляционные устройства недостаточно мощны и совершенны. «Исходные» кулеры практически всегда приходится демонтировать и заменять на 3-4 идентичных по размаху лопастей и прочим параметрам устройств.

Собирать кулеры в «стопку» не слишком легко, да и не нужно. Их вполне можно стянуть винтами и на этом успокоиться. Если внутри не хватает места для большой сборки, можно поставить снаружи 1 канальный вентилятор повышенной мощности.

Категорически нельзя использовать компоненты сомнительного происхождения. Только официально поставляемые устройства и детали справятся со своей задачей.

Теплоотвод можно улучшать, меняя не только вентиляторы, но и радиаторы. Традиционные предустанавливаемые радиаторы не всегда достаточно производительны. Слюдяные и резиновые разграничители, отделяющие устройство от фланцев, надо обязательно сохранять. Подрезая ребра, следует аккуратно дорабатывать их надфилем, чтобы убрать даже небольшие заусенцы. Если это не сделано, придется постоянно бороться со скоплением пыли.

Про ремонт сварочного инвертора своими руками смотрите далее.

Плюсы и минусы инверторной сварки

Инверторные устройства показывают КПД в пределах 85 – 95%, надо сказать, что это высокий показатель среди электронной аппаратуры. Используемая схема позволяет выполнять регулировку уровня сварочного тока от нескольких ампер, до сотен, а то и тысяч.

Например, инвертор марки ММА, он составляет 20 – 220 А. Инверторы могут работать длительное время. Управление источником питания можно выполнять дистанционно. К несомненным преимуществам инверторов можно отнести их малые габаритно-весовые характеристики, позволяющие перемещать устройство на месте выполнения сварки. В конструкции аппаратов использована двойная изоляция, обеспечивающая электрическую безопасность.

Технологические достоинства

Применение инверторов позволяет использовать электроды любой марки, которые работают и с постоянным и переменным током. Устройства этого типа могут быть использованы для сварки с неплавящимся электродом в среде защитного газа. Кроме того, конструкция этого оборудования позволяет легко автоматизировать сварочные процессы.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки

Электроды для контактной сварки

Сварка может быть выполнена с применением короткой дуги, таким образом, снижаются энергопотери и повышается качество сварного шва, в частности, на поверхности свариваемых деталей практически не образуются брызги от выполнения сварки. Кстати, применение инверторов позволяет получать швы в любой пространственной конфигурации.

Микропроцессор

В управлении современными сварочными инверторами применяют микропроцессоры, и это обеспечивает стабильную связь между напряжением, током.

Минусы, которым обладают инверторы

Инверторы ремонтировать несколько сложнее, чем традиционные трансформаторные агрегаты. Если из строя выйдут некоторые элементы управления, размещенные на плате, то ремонт может встать примерно в треть от стоимости нового сварочного инвертора.

Инверторы, в отличие от оборудованиях других типов, очень боится пыли. То есть такие аппараты должны чаще обслуживаться. Работа инверторным сварочным аппаратом ограничена и низкими температурами. Кроме того, существуют некоторые ограничения на хранение инвертора при минусовых температурах. Это чревато образованием конденсата, который может привести к короткому замыканию на плате.

Как выполнить самостоятельный ремонт инверторного устройства

Если после тестирования становится понятно, что причина неисправностей в работе инверторного аппарата кроется в его внутренней части, следует разобрать корпус и приступить к осмотру электронной начинки. Вполне возможно, что причина заключается в некачественной пайке деталей устройства или плохо присоединенных проводах.

Внимательный осмотр электронных схем позволит выявить неисправные детали, которые могут быть потемневшими, треснутыми, со вздувшимся корпусом или иметь подгоревшие контакты.

Сгоревшие детали на плате инвертора Fubac IN-160 (регулятор AC-DC, транзистор 2NK90, резистор 47 Ом)

Такие детали при ремонте необходимо выпаять с плат (желательно использовать для этого паяльник с отсосом), а затем заменить на аналогичные. Если маркировка на неисправных элементах не читается, то для их подбора можно использовать специальные таблицы. После замены неисправных деталей желательно произвести тестирование электронных плат при помощи тестера. Тем более это необходимо сделать, если осмотр не позволил выявить элементы, подлежащие ремонту.

Визуальную проверку электронных схем инвертора и их анализ при помощи тестера следует начать с силового блока с транзисторами, так как именно он является наиболее уязвимым. Если транзисторы неисправны, то, скорее всего, вышел из строя и раскачивающий их контур (драйвер). Элементы, из которых состоит такой контур, также необходимо проверить в первую очередь.

Силовой блок инвертора

После проверки транзисторного блока проверяются все остальные блоки, для чего также используется тестер. Поверхность печатных плат необходимо внимательно осмотреть, чтобы определить на них наличие подгоревших участков и обрывов. Если таковые обнаружены, то следует тщательно зачистить такие места и напаять на них перемычки.

Если в начинке инвертора обнаружены перегоревшие или оборванные провода, то при ремонте их надо заменить на аналогичные по сечению. Хотя диодные мосты выпрямителей инвертора и являются достаточно надежными элементами, их также следует прозвонить при помощи тестера.