Осциллограф при ремонте сварочного инвертора

Особенности ремонта инверторных сварочных аппаратов

В последние годы завоевали популярность инверторные сварочные аппараты. Эта техника относительно недорогая, удобная в работе, позволяющая выполнять большинство работ. По крайней мере, в быту, домашнем строительстве, в гараже.

Все инверторные сварочные аппараты построены, несмо­тря на обилие марок, по одному и тому же принципу. Вы­ходной ток сварочного инвертора достигает 140 А и более при напряжении дуги примерно 25 В. Параметры схемы по­добраны так, чтобы от однофазной сети потреблялась мощ­ность порядка 4-5 кВт. Производитель, как правило, — Ки­тай. У одних пользователей аппараты служат годами, у дру­гих — несколько дней или недель. В большинстве случаев вышедший из строя аппарат можно отремонтировать.

Причин, по которым выходит из строя эта техника не­сколько:

• попадание внутрь влаги (хотя во многих изделиях платы покрывают лаком) и пыли, особенно металлической. Опыт­ные сварщики рекомендуют пользоваться «болгаркой» в удалении от сварочного аппарата, поскольку его венти­лятор охлаждения затянет проводящую пыль внутрь кор­пуса;
• некачественные контакты в проводах подключения на­пряжения сети, слишком длинные провода;
• отказы вентиляторов охлаждения с последующим их за­клиниванием.

Для эффективного ремонта этих изделий необходим ос­циллограф, который следует запитать (от сети 230 В / 50 Гц) через разделительный трансформатор. Для этого можно ис­пользовать силовой трансформатор от старого цветного те­левизора. Включение через трансформатор исключит воз­можное поражение ремонтника током, поскольку вся сило­вая цепь сварочного инвертора гальванически связана с се­тью 230 В / 50 Гц.

Опыт ремонта таких аппаратов показывает, что большин­ство неисправностей связано с отказами реле плавного пу­ска и вторичного источника питания (ВИП). При отказе ВИП аппарат не включается. ВИП обычно вырабатывают напря­жение 12, 15 или 24 В. Мощность его ограничена, почти всегда он работает в тяжелом режиме и при скачках сете­вого напряжения, заклинивании питающихся от него венти­ляторов обдува, сразу выходит из строя. При этом нередко разрушаются обмотки его трансформатора. Трансформатор легко разбирается после 5 минут кипячения в воде и пере­матывается. В качестве межобмоточной изоляции удобно при менять высокотемпературный скотч, а при его отсутствии — ленты, нарезанные из кухонного рукава для запекания.

Наиболее тяжелые случаи — это когда произошел отказ силовых IGBT или FET транзисторов. Просто менять их бес­смысленно — «сгорят» снова. Как правило, «сгорание» сопро­вождается коротким замыканием по цепи сетевого питания. «Прозвонка» мультиметром показывает, что закорочены плюс и минус сглаживающих конденсаторов выпрямителя сети 300 В.

В этом случае сразу выпаиваем все силовые транзисто­ры, все диоды их обвязки и проверяем. Проверяем выпря­мительные диоды сетевого напряжения. Иногда половина силовых транзисторов остается цела (первые включения мож­но будет сделать на них).

Можно попробовать включить инвертор без силовых тран­зисторов. Если ВИП цел, схема включится, щелкнет реле плав­ного пуска, но будет светиться индикатор аварии (напряже­ния на выходе инвертора нет). Если от внешнего источника питания подать на выходные зажимы 25-30 В, индикатор ава­рии должен погаснуть. На выходе платы управления при этом наблюдаются импульсы управления разных частот: с авари­ей 10-20кГц, без аварии — 45-50 кГц. Частоту проверять обя­зательно!

Многие IGBT при частоте импульсов на их затворах 70- 80 кГц выходят из строя. А качество керамических конден­саторов платы управления «сделано в Китае», от которых эта частота зависит, сами знаете какое. Это, кстати, одна из при­чин «беспричинного» выхода из строя силовых транзисторов, просто при включении аппарата.

Нужно проверить наличие и форму импульсов управле­ния непосредственно на контактах входов IGBT, припаяв кон­денсатор номиналом 1500-2000пФ и параллельно резистор 200 Ом вместо затворов. Импульсы должны быть одинако­вые, амплитудой не менее 12 В с некоторым заходом в от­рицательную область напряжений. При малейших отличиях — проверять элементы драйвера.

Во избежание тяжелых повреждений и прогаров в платах первое включение после ремонта лучше делать через последо­вательно включенную в сеть лампу накаливания 230 В 100 Вт.

Только получив одинаковые импульсы управления, мож­но впаять пару транзисторов, даже без радиаторов и попро­бовать включить сварочный инвертор в сеть.

Включили, запустилось. Авария не горит. На выходе ин­вертора 66-80 Вольт. Не спешите варить! Проверьте работу обратной связи по току. При отсутствии балласта, подойдет резистор 2-3 Ом, составленный из нескольких параллельно. Можно поместить его в воду. Ручку регулятора ставим на минимум сварочного тока. Наблюдая осциллографом импуль­сы на затворах выходных транзисторов, кратковременно под­ключаем к выходу сварочного инвертора данную импрови­зированную нагрузку и видим срабатывание петли регулиро­вания по изменению ширины управляющих импульсов под нагрузкой.

Только теперь можно окончательно собрать силовую часть и пробовать варить.

Нередко в петле регулирования, после повреждения сва­рочного инвертора, остаются неисправности, и при попытке варить развивается ничем не ограниченный ток — происхо­дит «бах» с кучей вышедших из строя элементов…

Главное в ремонте — не спешить, двигаясь по порядку, устанавливая силовые транзисторы в последнюю очередь, когда все проверено и просмотрено.

Гамма IGBT транзисторов очень широка по номенклату­ре и ценам. Выбирайте любые, какие вам доступны. Жела­тельно по образцовому фото от проверенного производите­ля выбирать приборы с лазерной гравировкой названия. В некоторых приборах нет встроенных демпферных диодов — такие приборы дешевле, но надежно работать не будут. По­этому проверяйте наличие демпферов заранее по даташиту.

Автор: Аркадий Солуня, г. Щучинск, Казахстан
Источник: Электрик №1-2/2018

Источник

Ремонт наиболее типичных неисправностей сварочного инвертора

Диагностика неисправности и замена вышедшей из строя детали при наличии определенной сноровки может производится в домашних условиях. Для осуществления ремонта необходимо предварительно ознакомиться с конструкцией устройства и лишь потом приступать к ремонту.

Распространенные причины поломок

При диагностике сварочного аппарата могут выявиться неисправности:

• возникшие в результате неправильного выбора режима сварочных работ;
• возникшие вследствие выхода из строя электронных компонентов оборудования.

В любом из вышеназванных случает можно провести ремонт сварочного инвертора своими руками.

Большинство неисправностей данного узла сварочного аппарата связаны с выходом из строя электронных комплектующих.

Основные виды неисправностей электронной схемы представлены:

1. Попаданием влаги внутрь корпуса инвертора.
   Окисление токопроводящих дорожек вследствие попадания влаги может служить причиной нарушения контакта между основными компонентами устройства.
2. Образованием большого количества пыли на основных рабочих элементах.
   Обильное пылевое загрязнение элементов инвертора может нарушить естественную циркуляцию воздуха в корпусе и привести к перегреву электронных компонентов.
3. Выбором неправильного режима работы инвертора, повлекший за собой перегрев электронных компонентов.
   Выход из строя инвертора по причине перегрева электронных комплектующих – это одна из наиболее типичных поломок.

Кроме этого, неработоспособность устройства может быть связана с выходом из строя одного из модулей.

В большинстве инверторов используются:

• входной выпрямитель;
• выходной выпрямитель;
• блок управления ключами;
• охлаждающая система.

Общий порядок диагностики сварочных инверторов

В приборе перед его ремонтом следует проверить работоспособность охлаждающей системы. Радиаторы охлаждения, забитые пылью, существенно хуже отводят тепло от силовых элементов, а значит следует полностью очистить ребра от пылевых образований и прочего мусора.

Ремонт инверторных сварочных аппаратов следует начинать с диагностики входного выпрямителя.

Для полной проверки данного узла следует:

• разобрать модуль;
• снять радиатор;
• снять диодный мост;
• прозвонить контакты диодного моста.

Если неполадок диодного моста не выявлено следует переходить к следующему модулю – выходному выпрямителю.

Типичные неисправности инверторов.

Проверка работоспособности выходного выпрямителя осуществляется по следующему алгоритму:

• разобрать модуль;
• выпаять диодные сборки;
• прозвонить диоды.

Кроме диодов в схеме выходного выпрямителя имеются радиаторы, которые следует установить обратно после ремонта модуля.

После обследования выходного выпрямителя следует перейти к диагностике модуля ключей.

Данный модуль инвертора состоит из:

• четырех групп транзисторов;
• платы управления ключами;
• сглаживающих выпрямителей.

Порядок обследования модуля ключей состоит в следующем:

1. Проверка транзисторов.
   Как правило, неисправный элемент хорошо видно невооруженным глазом. Если такого нет, то следует последовательность проверить тестером все имеющиеся транзисторы.
2. Если замеры тестером не дали результатов нужно продиагностировать транзисторные сборки при помощи авометра, измерив сопротивление.
3. При исправности видимой исправности всех компонентов следует выпаять все транзисторы по очереди.
   Такой метод диагностики подойдет, если на плате присутствует короткое замыкание.

Если транзисторные преобразователи блока управления полностью исправны, нужно обследовать плату управления ключами. Для проведения такой диагностики следует подготовить осциллограф.

Большинство неисправностей инвертора можно диагностировать путем внимательного осмотра электронных компонентов. При выявлении дефективных деталей следует немедленно выпаять их и заменить аналогичными по характеристикам.

Ремонт силового блока инвертора

Для ремонта силового блока инвертора могут потребоваться следующие инструменты:

• плоскогубцы;
• два паяльника мощностью 40 и 100 ватт;
• отвертки различных видов;
• гаечные и торцевые ключи;
• нож;
• кусачки;
• тестер для электрической сети;
• осциллограф;
• штангенциркуль;
• микрометр.

Наиболее типичной поломкой силового блока сварочного инвертора является выход из строя мощного транзистора. В большинстве случает поврежденный транзистор можно определить визуально: на нем имеются дефекты, прогары или деформация. Ремонт инвертора в случае обнаружения дефектного транзистора сводится к его замене.

Существует множество случаев, когда пробой транзистора является лишь следствием, а не причиной. При таком развитии событий замена транзисторной сборки может не дать видимого эффекта.

Если после замены транзистора работоспособность прибора не восстановилась, то имеет смысл перейти к следующему шагу, а именно диагностике и замене элементов из диодного моста.

Перед тем, как отремонтировать диодный мост, следует проверить работоспособность всех элементов. Сделать это можно путем поочередного замера сопротивления на ножках элементов. В случае, если сопротивление между щупами мультиметра, находящимися на ножках диода, равняется нулю или бесконечности, то данный элемент следует заменить.

Новые транзисторы или диоды следует набирать из схожих по характеристикам аналогов. Как правило, в продаже имеются аналоги подавляющего большинства моделей электронных компонентов.

Составляющие сварочного инвертора.

При ремонте силового блока инвертора следует придерживаться таких правил:

1. Запрещается использование электрического прибора с открытым изолирующим кожухом.
2. Диагностику и замену всех электронных компонентов необходимо проводить на обесточенном сварочном аппарате.
3. Удаление скопившейся пыли и мусора из устройства лучше всего проводить при помощи компрессора или баллона с сжатым воздухом.
4. Очистка платы от липких следов и использованного флюса стоит проводить при помощи нейтральных к пластику растворителей. При этом рекомендуется использовать специальную кисточку для чистки электронных компонентов.
5. Хранение исправного прибора должно проводиться в отключенном состоянии и с полностью закрытым кожухом.

Заключение

Ремонт сварочных инверторов своими руками – это достаточно тривиальная задача, требующая небольших знаний и навыков в области электротехники. Большинство неисправностей инверторых блоков питания можно отремонтировать после простейшей диагностики ключевых силовых узлов.

При самостоятельном восстановлении работоспособности инвертора важно обзавестись паяльником, флюсом, мультиметром и осциллографом. При осмотре и ремонте важно полностью обесточивать электронный прибор, дабы не подвергать себя риску поражения электрическим током.

Источник

Решено Важно! Принципы ремонта импульсных сварочных преобразователей.

В данной теме предполагается собрать опыт ремонта импульсных сварочных преобразователей и мощных источников питания.
Вопросы по ремонту в этой теме ЗАПРЕЩЕНЫ. Для этого есть другая тема: https://monitor.net.ru/forum/threads/114562/
Если у кого есть наработки, просьба дополнять

Эта инструкция поможет Вам в ремонте импульсных (инверторных) сварочных аппаратов при отсутствии схемы. Так же она применима при ремонте любых мощных импульсных источников питания, собранных по топологии полумоста, косого полумоста и полного моста (кроме обратнохода). Данная инструкция предназначена для мастеров обладающих начальными знаниями в области импульсных источников питания (ИИП).
НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ. Часть схемы гальванически связана с сетью и её проверка заземлённым осциллографом невозможна без развязки.
Все описанное ниже носит рекомендательный характер, авторы не несут никакой ответственности за какие либо последствия использования материала.

Основная последовательность определения неисправности: открываем корпус, прозваниваем силовые элементы (мощные транзисторы и диоды) на предмет КЗ тестером. Ищем визуально подгоревшие элементы и цепи. Определяем тип ШИМ-контроллера. Ищем в Интернете даташит на него. Подаем на ШИМ-контроллер питание от внешнего источника питания, величина и ножки – из даташита. Проверяем наличие импульсов на выходах ШИМ-контроллера и затворах силовых ключей. Если все вышеописанное в норме то, не отключая внешнее питание ШИМ-контроллера, подаем на вход напряжение с ЛАТР-а вольт 40 или подаем сетевое напряжение через лампочку. Меряем напряжение на выходе, если отсутсвует, проверяем работу компараторов обратных связей. Если нет запуска без подключенного внешнего источника питания, проверяем исправность дежурного(ых) источника(ов) питания. Если имеет место быстрый перегрев, проверяем форму импульсов осциллографом на затворах мощных транзисторов, импульсы должны иметь крутые фронты.

1. Если ваш источник коротит сеть, то сначала отключите и проверьте тестером мощные транзисторы. Ключей может быть два в полумосте, косом полумосте; либо четыре в полном мосте. Учтите, что каждый ключ часто состоит из двух-четырех транзисторов. При этом коллекторы и эмиттеры (или стоки и истоки) этих транзисторов запараллелены, а затворы, каждый через свой низкоомный резистор 5-15 Ом, соединены с драйвером затвора. При проверке тестером (и для IGBT и для MOSFET) затвор не должен звониться ни с одним выводом, а коллектор-эмиттер (так же и сток-исток) звонятся как диод. Проверьте мощные высоковольтные диоды которые могут стоять параллельно ключам и выходные диоды (могут состоять из нескольких запараллеленных). При выходе из строя мощных транзисторов, как правило требуется замена резисторов в затворах.
2. Далее необходимо проверить схему управления. Для этого, не подключая мощные ключи, подайте питание на схему управления. Обычно она питается от отдельного маломощного источника напряжением 12-20В. Можно подать питание и извне. Проверьте осциллографом наличие управляющих импульсов на проводах идущих к затворам ключей. Амплитуда импульсов должна быть 12-15В Частота повторения 20-40кГц. Реже встречаются ИИП с частотой до 100 кГц. Коэффициент заполнения импульсов скорее всего будет близок к 45% т.к. при отсутствие выходного тока схема регулировки выведет ШИМ на максимум.
3. Если импульсы есть, то неисправна, как правило, только силовая часть. Заменяем неисправные ключи, проверяем затворные резисторы и через ЛАТР подаем на силовой каскад не более 40В, лучше через лампочку 100Вт. Можно не подключать выходные диоды, если нет уверенности в их исправности. На коллекторе (стоке) верхнего ключа должно быть постоянное напряжение 50-60В на его эмиттере и коллекторе нижнего должны быть импульсы амплитудой 50-60В совпадающие с управляющими. На выходных обмотках силового трансформатора должны быть те же импульсы, но с амплитудой в К раз меньше. Для сварочных ИИП, К обычно равен 3.
4. Теперь подключаем выпрямительные диоды и проверяем напряжение после них. Должно быть постоянное напряжение амплитудой равное импульсам во вторичной обмотке силового трансформатора.
5. Если всё нормально, то можно увеличивать сетевое напряжение до нормы (220-380) , ещё раз проверяем импульсы на затворах, коллекторах и вторичках транса. Теперь можно убрать лампочку и подключить нагрузку. В качестве нагрузки можно использовать нихромовую или железную проволоку диаметром несколько миллиметров. При необходимости для охлаждения её можно поместить в ведро с водой.
6. Если при проверке по п2 на затворах нет импульсов, то придётся ремонтировать схему управления. Проследите по плате цепи от затворов до ШИМ-контроллера. Обычно между ними включён(ы) ТГР (трансформатор гальванической развязки на маленьком кольце) и(или) микросхема-драйвер, например из серии IR21XX. Проследите с каких выводов ШИМ-контроллера снимаются управляющие импульсы и куда подается питание. Этой информации достаточно чтобы определить марку ШИМ-контроллера, если её маркировку не видно. Далее надо найти datasheet на этот контроллер, там есть вся необходимая информация по «обвязке» контроллера. Чаще всего используют контроллеры TL494, UC3825, UC384* UC3875 (для полного фазосдвигающего моста).
7. В схеме управления могут использоваться как встроенные операционные усилители контроллера, так и внешние ОУ. Сравнивая документацию с платой можно понять, используются ли встроенные ОУ. В сварочных ИИП на ОУ сигнал обратной связи поступает чаще всего с токового трансформатора (намотанного на маленьком кольце) имеющего один виток в цепи силовых ключей. В более сложных ИИП могут использоваться в качестве датчиков тока шунты, датчики Холла. Может обратная связь иметь и второй канал по напряжению.

Источник