Основные неисправности сварочных инверторов и методы их устранения.

Ремонт сварочного инвертора, в отличие от инвертора, может быть выполнен без специальных знаний. В трансформаторах используются искровые элементы, которые имеют невероятно долгий срок службы.

Как отремонтировать сварочный инвертор своими руками

Инверторные сварочные аппараты становятся все более популярными среди начинающих сварщиков благодаря своим компактным размерам, небольшому весу и доступной цене. Как и любое другое оборудование, эти аппараты могут быть повреждены в результате неправильного использования или неправильной конструкции. В некоторых случаях инверторные сварочные аппараты можно отремонтировать самостоятельно, изучив конструкцию инвертора, но есть определенные неисправности, которые можно устранить только в сервисном центре.

Сварочные инверторы работают как от бытовой сети (220 В), так и от трехфазной сети (380 В), в зависимости от модели. Единственное, что необходимо учитывать при подключении аппарата к сети, — это потребляемая мощность. Если она превышает возможности электрических кабелей, то при отключении сети аппарат работать не будет. Таким образом, основные компоненты инверторного сварочного аппарата следующие.

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. 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.

Как работает инвертор

Ниже приведена схема, иллюстрирующая принцип работы сварочного инвертора.

Принцип работы этого сварочного инвертора следующий. Первичный выпрямитель инвертора получает напряжение от домашней сети или от генераторов, бензиновых или дизельных. Выпрямленный ток поступает в инвертор, где снова преобразуется в переменный ток, но уже с измененными частотными характеристиками, то есть становится высокочастотным. Затем высокочастотное напряжение снижается трансформатором до 60-70 В, при этом ток увеличивается. На следующем этапе ток снова поступает в выпрямитель, где он преобразуется в постоянный ток перед отправкой на выходные клеммы модуля. Все преобразования тока контролируются микропроцессорным блоком управления.

Назначение оборудования и особенности его конструкции

Основное назначение инвертора — генерировать сварочный постоянный ток, получаемый путем выпрямления высокочастотного переменного тока. Причина использования высокочастотного переменного тока, преобразованного из выпрямленного сетевого тока с помощью специального инвертора, заключается в том, что этот ток может быть эффективно увеличен до необходимого значения с помощью компактного трансформатора. Этот принцип, лежащий в основе инвертора, позволяет этим аппаратам быть очень компактными и иметь высокую степень эффективности.

Функциональная схема сварочного инвертора

Электрическая схема сварочного инвертора, определяющая его технические характеристики, состоит из следующих основных элементов:

• первичный выпрямительный блок, основу которого составляет диодный мост (в задачу такого блока входит выпрямление переменного тока, поступающего из стандартной электрической сети);
• инверторный блок, основным элементом которого является транзисторная сборка (именно при помощи данного блока постоянный ток, поступающий на его вход, преобразуется в переменный, частота которого составляет 50–100 кГц);
• высокочастотный понижающий трансформатор, на котором за счет понижения входящего напряжения значительно повышается сила выходящего тока (благодаря принципу высокочастотной трансформации на выходе такого устройства может быть сформирован ток, сила которого доходит до 200–250 А);
• выходной выпрямитель, собранный на базе силовых диодов (в задачу данного блока инвертора входит выпрямление переменного высокочастотного тока, что необходимо для выполнения сварочных работ).

Электрическая схема сварочного инвертора содержит ряд других элементов, которые улучшают его работу и функциональность, но наиболее важными являются те, которые были упомянуты выше.

Особенности технического обслуживания и ремонта инверторных аппаратов

Ремонт сварочных аппаратов инверторного типа имеет некоторые особенности, обусловленные сложностью их конструкции. Каждый инвертор, в отличие от других типов сварочных аппаратов, является электронным, что требует от специалистов, занимающихся его обслуживанием и ремонтом, хотя бы базовых знаний радиомеханики и навыков использования различных измерительных приборов — вольтметра, цифрового мультиметра, осциллографа и др. — обязательны.

В процессе технического обслуживания и ремонта необходимо проверять компоненты, составляющие схему сварочного трансформатора. К ним относятся транзисторы, диоды, резисторы, стабилизаторы, трансформаторы и дроссельные устройства. Особенностью конструкции инверторов является то, что при ремонте часто невозможно или очень сложно определить, какой компонент является причиной неисправности.

Сгоревший резистор может быть заметен по небольшому количеству копоти на печатной плате, которую трудно обнаружить нетренированному глазу.

В таких случаях все детали проверяются одна за другой. Для успешного выполнения этой работы необходимо не только уметь работать с измерительными приборами, но и разбираться в электронных схемах. При отсутствии этих навыков и знаний ремонт сварочного инвертора своими руками может привести к еще большему ущербу.

Если вы оценили свои силы, знания и опыт и решили самостоятельно выполнить ремонт инвертора, важно не только посмотреть обучающее видео на эту тему, но и внимательно изучить руководство, в котором производители перечисляют наиболее распространенные неисправности сварочных инверторов и их ремонт.

Диагностика неисправностей инверторов

Перед проведением ремонта инверторных сварочных аппаратов необходимо ознакомиться с типичными неисправностями и наиболее эффективными методами диагностики.

В большинстве случаев ремонт сварочных полуавтоматов следует проводить по данному алгоритму:

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

Все неисправности, которые могут потребовать ручного ремонта сварочного оборудования, делятся на три типа:

• 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 проверкой сварочного аппарата на наличие неисправных радиодеталей необходимо провести полную очистку от пыли и грязи. Блокировка охлаждающих элементов дуги может повлиять на работу многих электронных компонентов.

Если первоначальный визуальный осмотр не выявил неисправностей, следует провести более тщательную диагностику.

Ниже перечислены типичные причины выхода инвертора из строя:

• 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 инвертора, в отличие от инвертора, может быть выполнен без специальных знаний. В трансформаторах используются искровые элементы, которые имеют невероятно долгий срок службы.

Методы ремонта инвертора и других основных компонентов инвертора представлены в следующем разделе.

Основные виды поломок и их устранение

Прежде чем рассматривать основные виды неисправностей инверторов, необходимо ознакомиться с их конструкцией.

Наиболее распространенные модели состоят из:

• блока питания;
• блока управления;
• силового блока.

Поломки и ремонт сварочных аппаратов чаще всего связаны с выходом из строя силовой части, которая состоит из следующих компонентов:

1. 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.
2. 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.
3. 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 самостоятельным ремонтом сварочного аппарата необходимо тщательно продиагностировать аппарат и четко определить, какой компонент неисправен.

Не стоит пытаться ремонтировать инвертор, из корпуса которого идет густой белый дым. В таких случаях лучше всего обратиться в квалифицированную ремонтную мастерскую.

Ремонт сварочного аппарата с инверторным источником может потребоваться при следующих неисправностях:

1. 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.
2. 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.
3. Отсутствие дуги при включении аппаратуры. Дефект зачастую связан с банальным перегревом устройства или повреждением силовых кабелей кабелей в процессе длительной эксплуатации при повышенных температурах.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.

Залипание электрода (прерывание дуги)

Залипание электродов и дуги может быть вызвано падением напряжения из-за короткого замыкания в обмотках трансформатора, неисправных диодов или ослабления контактов подключения. Также может быть неисправность конденсаторного фильтра или короткое замыкание между отдельными компонентами и корпусом сварочного аппарата.

Организационной причиной неисправного сварочного аппарата является чрезмерная длина сварочных кабелей (более 30 метров).

Если пайка сопровождается громким гудением трансформатора, это также указывает на перегрузку в цепях нагрузки аппарата или короткое замыкание в сварочных кабелях.

Одним из вариантов ремонта для устранения этих явлений является повторная изоляция сварочных кабелей и подтягивание ослабленных контактов и клемм.

Самопроизвольное отключение

В некоторых случаях ремонт можно выполнить самостоятельно, когда аппарат начинает отключаться. Большинство моделей сварочных аппаратов оснащены защитной схемой (автоматическим выключателем), которая активируется в случае возникновения критической ситуации, приводящей к отклонению от нормальной работы. К таким защитным устройствам относится блокировка работы машины при отключении вентиляционного блока.

После непреднамеренного отключения сварочного аппарата сначала проверьте состояние защитного устройства и попытайтесь сбросить компонент.

Если защитное устройство снова срабатывает, продолжите поиск неисправностей одним из методов, описанных выше в отношении коротких замыканий или неисправных отдельных компонентов.

В этом случае сначала убедитесь, что охлаждающее устройство работает правильно и нет перегрева внутреннего пространства.

Также возможно, что блок охлаждения вышел из строя из-за того, что сварочный аппарат подвергался чрезмерной нагрузке в течение длительного периода времени. Единственное правильное решение в этом случае — дать аппарату «отдохнуть» в течение 30-40 минут, а затем попытаться включить его снова.

Если нет внутреннего предохранителя, можно установить блок предохранителей в панели управления. Для поддержания нормальной работы сварочный аппарат должен быть настроен на выбранный режим работы.

Например, некоторые модели этих аппаратов (особенно сварочные инверторы) должны работать в соответствии с инструкцией с программой, которая требует 3-4-минутного перерыва после 7-8 минут непрерывной сварки.

Основные причины выхода из строя инверторов и их проявление

Основной причиной повреждения сварочных инверторов являются нарушения в эксплуатации. Инструкции по эксплуатации и техническому обслуживанию конкретного аппарата можно найти в паспорте аппарата, но в целом перечень мероприятий схож:

• ежедневный внешний осмотр основного блока и кабелей;
• периодическая внутренняя чистка аппарата сжатым воздухом;
• плановая проверка, зачистка, протяжка и ремонт соединений внутренних силовых контактов;
• измерение сопротивления изоляции и проверка цепей защитного заземления.

Основные факторы, приводящие к неисправностям инверторов:

1. Резкие изменения входного напряжения. Его падение ведет к нарушению стабильности и прекращению работы инвертора, то значительное превышение может вызвать выход из строя элементов входного выпрямителя.
2. Минеральная пыль. Покрывает поверхности внутренних деталей аппарата и забивает ребристые поверхности радиаторов охлаждения диодов и транзисторов. Это приводит к нарушению теплового режима и может вызвать выход из строя отдельных элементов.
3. Металлическая пыль и мелкая стружка. Попадает внутрь инвертора через входной вентилятор в том случае, если рядом с ним выполняются работы болгарками, шлифмашинками и пр. Может вызвать внутреннее короткое замыкание.
4. Вода и повышенная влажность. Вызывает окисление проводов и контактов, может привести к короткому замыканию.
5. Наружные механические повреждения. Иногда служат причиной выхода из строя органов управления и внутренних конструктивных элементов, на которых крепятся электронные компоненты.

Ниже описаны основные неисправности инвертора и их причины.

Нестабильность дуги, разбрызгивание металла

Если входное напряжение сильно колеблется или система управления инвертора работает неправильно, сварочный ток может резко увеличиться, что приведет к нестабильной дуге. В этом случае в первую очередь необходимо проверить напряжение в сети. Если напряжение в норме, а колебания продолжаются, необходимо провести внутреннюю диагностику инвертора.

Напыление металла во время сварки обычно является результатом неправильного выбора сварочного тока. Это может быть вызвано ошибкой человека или неисправностью регулятора тока или системы управления.

Инвертор не включается

Причин этого явления может быть несколько:

• плохой контакт зажима кабеля «массы»;
• слишком низкое входное напряжение;
• выключился входной автомат (причиной этого может быть внутреннее короткое замыкание);
• сработала тепловая защита.

В последнем случае подождите, пока аппарат остынет, а затем попробуйте включить его снова. Если защита снова срабатывает, необходимо провести техническое обслуживание или ремонт преобразователя.

Перегрев инвертора

Основной причиной перегрева инвертора является тепловое возмущение, вызванное большим количеством пыли внутри устройства. Пыль действует как изоляционный материал, который покрывает поверхности компонентов воздушного охлаждения и препятствует нормальной работе вентиляторов. Если перегрев не прекращается, все внутренние блоки должны быть тщательно и очень осторожно очищены сжатым воздухом перед любой диагностикой или ремонтом. Еще одной причиной перегрева инвертора является несоблюдение рекомендованного рабочего цикла (рабочего цикла).

Порядок действий при ремонте аппаратов

Выход из строя сварочного инвертора может быть вызван как крупным, так и мелким дефектом. Прежде чем обращаться в сервисный центр или к опытному технику, подумайте о том, чтобы отремонтировать инвертор самостоятельно, особенно если владелец имеет опыт работы со сваркой или является радиолюбителем. Инвертор следует разобрать, почистить и тщательно осмотреть внутри, так как проблема может заключаться в избытке пыли или неплотно прилегающей проводке, и серьезного ремонта не требуется.

Если вы решили выполнить ремонт самостоятельно, вам понадобятся как минимум следующие инструменты:

1. Цифровой мультиметр. Самый обычный, функция «проверка диода» необязательна, т. к. все полупроводники можно проверять в режиме замера сопротивления.
2. Паяльник с принадлежностями. Лучше паяльная станция, но можно обойтись паяльником с тонким жалом на 40–60 Вт.
3. Отвертки, пассатижи, кусачки, пинцет.

Очень часто пишут, что осциллограф обязателен для проверки состояния инвертора. Однако это другой уровень знаний и навыков с другими инструкциями по устранению неисправностей. Мы можем только диагностировать и ремонтировать инвертор путем визуального осмотра, тестирования кабелей, базовых измерений основных компонентов электроники инвертора и их замены в случае неисправности. Если все эти меры не дают результата, необходимо обратиться к профессиональному технику.

Порядок действий на первом этапе следующий:

1. Снять корпус и очистить инвертор от пыли сжатым воздухом. Давление подобрать так, чтобы не повредить печатные платы и электронные компоненты.
2. Проверить состояние лопастей вентиляторов и легкость их вращения. При обнаружении проблем — заменить на новые. Проверить надежность подсоединения всех проводов и разъемов.
3. Проверить подключение и состояние потенциометра регулировки сварочного тока. В случае неисправности — ремонт или замена.
4. Осмотреть на предмет подгорания обмотки трансформаторов и дросселей. При наличии дефектов — демонтировать и отдать на проверку или сразу в перемотку.
5. Проверить элементы силовой цепи (конденсаторы, зарядный резистор, диоды, транзисторы) на наличие повреждений внешнего корпуса. При обнаружении дефектов заменить такими же или аналогами.
6. Произвести внешний осмотр печатной платы системы управления. Если есть поврежденные элементы, то аккуратно их выпаять и заменить на новые (если никогда не паяли печатные платы, то лучше этим не заниматься, а сразу обратиться к специалистам).

Если инвертор не включается или работает неправильно после внешнего осмотра и устранения обнаруженных неисправностей, необходимо провести диагностику отдельных цепей и силовых компонентов (см. ниже).

Диагностика инвертора

Проверьте электронные полупроводниковые компоненты, измерив сопротивление на их клеммах мультиметром с изменением полярности. В одном случае оно должно быть близким к нулю, в другом — бесконечно высоким.

Перед началом диагностики инвертора подключите последовательно с ним лампу мощностью 100÷150 Вт для стабилизации тока и защиты от короткого замыкания. Кроме того, свечение лампы является хорошим индикатором рабочего состояния конденсаторов и силовых транзисторов.