За пару последних десятилетий имели место серьезные изменения в области развития сварочных технологий. Наиболее популярным оборудованием стал инвертор – технологичный и современный аппарат, который по сравнению с классическими сварками обладает массой достоинств. Помимо более совершенных технических решений от трансформаторов и выпрямителей он выгодно отличается и по стоимости.
В центре технического решения стоит микросхема. Именно эти небольшие элементы дали производителям возможность напичкать оборудование обширным функционалом, кардинально уменьшить вес и размеры установки. Но есть и обратная сторона медали. Она заключается в том, что технически более сложные приборы чаще выходят из строя. Итак, основные неисправности и ремонт инверторных сварочных аппаратов своими руками.
Алюминиевые электролитические конденсаторы в сварочных инверторах
Основные компонентные составляющие сварочных инверторов – это полупроводниковые компоненты, понижающий трансформатор и конденсаторы. Сегодня качество полупроводниковых компонентов столь высоко, что при правильной их эксплуатации проблем не возникает. Ввиду того, что устройство работает на высоких частотах и достаточно больших токах, особое внимание следует уделить стабильности работы аппарата – от нее напрямую зависит качество производимых сварочных работ. Наиболее критичными компонентами в данном контексте являются электролитические конденсаторы, от качества которых сильно зависит надежность аппарата и уровень вносимых в электрическую сеть помех.
Наиболее распространенными являются алюминиевые электролитические конденсаторы. Они лучше всего подходят для использования в первичном источнике сетевого ИП. Электролитические конденсаторы имеют высокую емкость, большое номинальное напряжение, малые габариты, и способны работать на звуковых частотах. Такие характеристики относятся к несомненным достоинствам алюминиевых электролитов.
Все алюминиевые электролитические конденсаторы представляют собой последовательно наложенные слои алюминиевой фольги (анод конденсатора), бумажной прокладки, еще одного слоя алюминиевой фольги (катод конденсатора) и еще одного слоя бумаги. Все это сворачивается в рулон и помещается в герметичный контейнер. От анодного и катодного слоев выводятся проводники для включения в цепь. Также алюминиевые слои дополнительно протравливают с целью увеличения площади их поверхности и, соответственно, емкости конденсатора. При этом емкость высоковольтных конденсаторов возрастает примерно в 20 раз, а низковольтных – в 100. Помимо этого вся данная конструкция обрабатывается химическими веществами для достижения требуемых параметров.
Электролитические конденсаторы имеют достаточно непростую структуру, что обуславливает сложность их изготовления и эксплуатации. Характеристики конденсаторов могут сильно меняться при разных режимах работы и климатических условиях эксплуатации. С ростом частоты и температуры снижается емкость конденсатора и ЭПС. При снижении температуры емкость также падает, а ЭПС может возрастать до 100 раз, что, в свою очередь, снижает предельно допустимый ток пульсаций конденсатора. Надежность импульсных и входных сетевых фильтрующих конденсаторов, в первую очередь, зависит от их предельно допустимого тока пульсаций. Протекающие токи пульсаций способны разогревать конденсатор, что служит причиной его раннего выхода из строя.
Ремонт держака и замена кабеля
Чтобы отремонтировать держак, достаточно открутить прижимные болты. После этого необходимо избавиться от старого куска кабеля, зачистить конец нового и надежно обжать его болтами.
Кстати, многие сразу же хотят поменять старые сварочные кабели, но не знают, какие именно выбрать. Кабель для сварочного аппарата должен быть прочными, чтобы противостоять ударам и механически повреждениям. Также он должен быть устойчивым к агрессивным химическим средам.
Лучше выбирать такие сварочные кабеля, которые будут способны выдерживать неоднократное сматывание и разматывание. Кроме этого, сечение кабеля должно быть подобрано правильно, чтобы выдержать токовую нагрузку сварочного инвертора.
Маркировка сварочного кабеля осуществляется буквами и цифрами. КС — кабель сварочный. Т — устойчивый к повышенным температурам. КХ — к холоду. Работать с таким кабелем можно при температуре -60 градусов.
Кроме того, сечение сварочных кабелей нужно подбирать таким образом, чтобы кабеля выдержали нагрузку:
- Для сварочных инверторов на 100А сечение кабеля должно быть не менее 6 мм²;
- Для сварочных инверторов более 100А, сечение кабеля должно быть не менее 10 мм².
Наиболее востребованным сечением сварочных кабелей является сечение 16-25 мм. Такой кабель способен выдерживать сварочный ток более 180-200 Ампер.
Выбор электролитов от Hitachi, Samwha, Yageo
На рынке электроники сегодня можно найти большое количество подходящих конденсаторов от известных и малоизвестных производителей. При выборе оборудования не следует забывать, что при схожих параметрах конденсаторы очень сильно отличаются качеством и надежностью. Наиболее хорошо себя зарекомендовала продукция от таких всемирно известных производителей высококачественных алюминиевых конденсаторов, как Hitachi, Samwha и Yageo. Компании активно разрабатывают новые технологии производства конденсаторов, поэтому их продукция обладает лучшими характеристиками по сравнению с продукцией конкурентов.
Алюминиевые электролитические конденсаторы выпускаются в нескольких форм-факторах:
- для монтажа на печатную плату;
- с усиленными выводами-защелками (Snap-In);
- с болтовыми выводами (Screw Terminal).
В таблицах 1, 2 и 3 представлены серии вышеуказанных производителей, наиболее оптимальные для использования в предварительном блоке выпрямления, а их внешний вид показан на рисунках 2, 3 и 4 соответственно. Приведенные серии имеют максимальный срок службы (в рамках семейства конкретного производителя) и расширенный температурный диапазон.
Таблица 1. Электролитические конденсаторы производства Yageo
| Наименование | Емкость, мкФ | Напряжение, В | Ток пульсаций, А | Размеры, мм | Форм-фактор | Срок службы, ч/°C |
| LV | 470, 560, 680 | 400, 450 | 1,70; 1,90; 2,10 | 35×40, 35×45, 35×50 | Snap-In | 3000/105 |
| LC | 470 | 400, 450 | 1,90; 2,10 | 35×45, 35×50 | Snap-In | 5000/105 |
| NH | 470…22000 | 400, 450, 500 | 2,4…39,4 | 51×80…89×270 | Screw Terminal | 5000/105 |
Таблица 2. Электролитические конденсаторы производства Samwha
| Наименование | Емкость, мкФ | Напряжение, В | Ток пульсаций, А | Размеры, мм | Форм-фактор | Срок службы, ч/°C |
| HY | 470, 560 | 400, 450 | 1,91; 2,14 | 35×45; 35×50 | Snap-In | 7000/105 |
| JY | 470 | 400, 450 | 1,88 | 35×45 | Snap-In | 10000/105 |
| EY | 1500…10000 | 400, 450 | 6,1…24,3 | 51×110…89×160 | Screw Terminal | 7000/105 |
Таблица 3. Электролитические конденсаторы производства Hitachi
| Наименование | Емкость, мкФ | Напряжение, В | Ток пульсаций, А | Размеры, мм | Форм-фактор | Срок службы, ч/°C |
| HP3 | 470…2100 | 400, 420, 450, 500 | 2,75…9,58 | 30×40, 35×35…40×110 | Snap-In | 6000/85 |
| HU3 | 470…1500 | 400, 420, 450, 500 | 2,17…4,32 | 35×45, 40×41…40×101 | Snap-In | 6000/105 |
| HL2 | 470…1000 | 400, 420, 450, 500 | 1,92…3,48 | 35×40, 30×50…35×80 | Snap-In | 12000/105 |
| GXA | 1000…12000 | 400, 450 | 4,5…29,7 | 51×75…90×236 | Screw Terminal | 12000/105 |
| GXR | 2700…11000 | 400, 450 | 8,3…34,2 | 64×100…90×178 | Screw Terminal | 12000/105 |
Как видно из таблиц 1, 2 и 3, номенклатурная база достаточно широка, и пользователь имеет возможность собрать конденсаторную батарею, параметры которой в полной мере обеспечат требования будущего сварочного инвертора. Наиболее надежными представляются конденсаторы компании Hitachi с гарантированным сроком эксплуатации до 12000 часов, в то время как у конкурентов данный параметр составляет до 10000 часов в конденсаторах Samwha серии JY и до 5000 часов в конденсаторах Yageo серий LC, NF, NH. Правда, этот параметр не указывает на гарантированный выход конденсатора из строя по истечении указанного строка. Здесь имеется в виду только время использования при максимальной нагрузке и температуре. При использовании в меньшем диапазоне температур срок эксплуатации, соответственно, возрастет. По истечении указанного строка возможно также уменьшение емкости на 10% и увеличение потерь на 10…13% при работе на максимальной температуре.
Восстанавливаем работу сварочного инвертора Ресанта САИ-250ПН
Как-то раз в мои руки попал сварочный инвертор Ресанта САИ 250ПН. Аппарат, без сомнения, внушает уважение.
Те, кто знаком с устройством сварочных инверторов, оценят всю мощь по внешнему виду электронной начинки.
Как уже говорилось, начинка сварочного инвертора рассчитана на большую мощность. Это видно по силовой части устройства.
Во входном выпрямителе два мощных диодных моста на радиаторе, четыре электролитических конденсатора в фильтре. Выходной выпрямитель также укомплектован по полной: 6 сдвоенных диодов, массивный дроссель на выходе выпрямителя.
три ( ! ) реле мягкого пуска. Их контакты соединены параллельно, чтобы выдержать большой скачок тока при запуске сварки.
Если сравнить эту Ресанту (Ресанта САИ-250ПН) и TELWIN Force 165, то Ресанта даст ему лихую фору.
Но, даже у этого монстра есть ахиллесова пята.
Аппарат не включается;
Охлаждающий кулер не работает;
Нет индикации на панели управления.
После беглого осмотра выяснилось, что входной выпрямитель (диодные мосты) оказались исправны, на выходе было около 310 вольт. Стало быть, проблема не в силовой части, а в цепях управления.
Внешний осмотр выявил три перегоревших SMD-резистора. Один в цепи затвора полевого транзистора 4N90C на 47 Ом (маркировка – 470), и два на 2,4 Ом (2R4) – включенных параллельно – в цепи истока того же транзистора.
Транзистор 4N90C (FQP4N90C) управляется микросхемой UC3842BN. Эта микросхема – сердце импульсного блока питания, который запитывает реле плавного пуска и интегральный стабилизатор на +15V. Он в свою очередь питает всю схему, которая и управляет ключевыми транзисторами в инверторе. Вот кусочек схемы Ресанта САИ-250ПН.
Также обнаружилось, что в обрыве ещё и резистор в цепи питания ШИ-контроллера UC3842BN (U1). На схеме он обозначен, как R010 (22 Ом, 2Вт). На печатной плате имеет позиционное обозначение R041. Предупрежу сразу, что обнаружить обрыв данного резистора при внешнем осмотре довольно трудно. Трещина и характерные подгары могут быть на той стороне резистора, что обращена к плате. Так было в моём случае.
Судя по всему, причиной неисправности послужил выход из строя ШИ-контроллера UC3842BN (U1). Это в свою очередь привело к увеличению потребляемого тока, и резистор R010 сгорел от резкой перегрузки. SMD-резисторы в цепях MOSFET-транзистора FQP4N90C сыграли роль плавкого предохранителя и, скорее всего, благодаря им транзистор остался цел.
Как видим, вышел из строя целый импульсный блок питания на UC3842BN (U1). А он питает все основные блоки сварочного инвертора. В том числе и реле плавного пуска. Поэтому сварка и не подавала никаких «признаков жизни».
В итоге имеем кучу «мелочёвки», которую нужно заменить, дабы оживить агрегат.
После замены указанных элементов, сварочный инвертор включился, на дисплее показалось значение установленного тока, защумел охлаждающий кулер.
Тем, кто захочет самостоятельно изучить устройство сварочного инвертора – полная принципиальная схема «Ресанта САИ-250ПН».
Диагностика поломок инверторных сварочных аппаратов
Дым из корпуса инвертера или едва уловимый запах гари свидетельствует о серьезной неисправности. Нежелательно диагностировать оборудование в таком случае самостоятельно. Желательно обратиться в сервисный центр, чтобы не усугубить ситуацию. Устранение неисправности требует большого опыта в ремонте сварочных аппаратом и понимание всех нюансов работы данной модели.
Когда неисправность не настолько критична, то диагностировать ее можно и самостоятельно. На первом этапе нужно снять корпус и визуально проверить все составляющие аппарата. Иногда на рынок попадают модели с некачественной пайкой или плохо заизолированной проводкой. Для ремонта достаточно будет перепаять некоторые из элементов, чтобы восстановить функциональность оборудования.
Понять, какая именно деталь вышла из строя несложно. Она будет отличаться наличием потемневших участков, иметь трещины или явные признаки короткого замыкания. Выбракованный элемент следует заменить. На каждой детали присутствует маркировка, что позволит безошибочно подобрать аналогичную для замены.
После визуального осмотра, который не помог выявить неполадки, можно перейти к более тщательному анализу. Потребуется мультиметр. С его помощью проверяются все компоненты платы. В обязательном порядке диагностируются транзисторы и печатные проводники. Обгоревшие участки или обрывы цепи должны быть устранены. Параллельно проверяются все контакты на плате. Если требуется, то они зачищаются обыкновенным канцелярским ластиком.
Диодные мосты у инвертера выполняют функции выпрямителя. Они находятся на радиаторе. Диодные мосты характеризуются надежностью, но иногда даже они выходят из строя. Чтобы определить исправность данного узла, необходимо выпаять его из общей схемы. Проверка мультиметром даст понимание того, исправен или нет диодный мост.
Если после всех перечисленных манипуляций не удалось найти поломку, то следует обратиться к специалистам. Ремонтировать сварочный аппарат самостоятельно не рекомендуется.
