Какие транзисторы используются в сварочных инверторах

Транзисторы для сварочных инверторов

Время чтения: 6 минут

За последние 100 лет технология сварки претерпела значительные изменения. Классические сварочные аппараты были усовершенствованы, а в продаже появились совершенно новые устройства. Наибольший вклад в развитие домашней и любительской сварки внесло изобретение инверторного сварочного аппарата. Его электронная «начинка» позволяет внедрить функции, которые недоступны классическому трансформатору или выпрямителю.

А если в сварочном аппарате применяется электроника, значит, используются и транзисторы. В этой статье мы подробно расскажем, что такое транзистор, какие транзисторы используются в сварочных инверторах и чем отличаются транзисторы IGBT в сварочном аппарате от транзисторов MOSFET.

Общая информация

Транзисторы — что это такое? Наверняка каждый, кто хоть раз сталкивался с ремонтом или банальной разборкой радиоэлектроники, слышал этот термин. Говоря простыми словами, транзистор — это электронная деталь с выводами, изготовленная из полупроводникового материала. Основная функция транзистора — это усиление или генерирование электрических сигналов, поступающих извне. Также с помощью транзисторов выполняется коммутация.

На данный момент транзисторы есть в любом электронном приборе и являются один из важнейших компонентов. В середине прошлого века сразу несколько ученых получили Нобелевскую премию за изобретение транзистора. И с тех пор это небольшое приспособление кардинально изменило мир электроники.

Транзисторы очень маленькие и компактные. Они экономичны, их производство стоит недорого. Несмотря на свой скромный размер, транзистор устойчив к механическому воздействию и долговечен. Также транзисторы способны исправно работать при низком напряжении и при высоких значениях тока. Именно благодаря этим достоинствам к концу 20-го века транзисторы стали неотъемлемой частью каждого электронного прибора. В том числе, у инверторных сварочных аппаратов.

С помощью транзисторов удалось собрать компактную схему и внедрить ее в инвертор. Таким образом, существенно снизились размеры и вес сварочного аппарата. На данный момент производители предлагают инверторы весом до 5 кг, которые можно положить в рюкзак и взять с собой на выездные работы. Также такие аппараты незаменимы при сварке на высоте или в труднодоступных местах.

В сравнении с обычным трансформатором, который использовался раньше для сварки, инверторы намного проще в освоении. А наличие дополнительных функций (например, функции горячего старта или антизалипания) помогает новичкам как можно скорее приступить к работе. И все это заслуга транзисторов.

Транзисторы в инверторах

Транзистор — это один из главных компонентов современного сварочного инвертора. Без него инвертор в принципе не будет так называться. И, поскольку сварочные инверторы уже прочно вошли в нашу жизнь, то нелишним будет узнать немного больше об их электронной «начинке». Эта информация будет полезна не столько мастерам по ремонту сварочных аппаратов, сколько самим сварщикам. Для лучшего понимая сути используемого вами оборудования.

Итак, на данный момент чаще всего в сварочных инверторах применяются транзисторы двух типов: IGBT и MOSFET. Именно благодаря им удается добиться достойного качества работ, внедрения новых функций и уменьшению габаритов аппарата.

Подробнее про IGBT

Мы решили заострить ваше внимание на IGBT транзисторах, поскольку они считаются самыми технологичными. IGBT представляет собой стандартный биполярный транзистор с изолированным затвором. Усиливает и генерирует электрические колебания. Часто применяется в инверторе. От полевого транзистора отличается тем, что генерирует силовой канал, а не управляет им. Представляет собой 2 транзистора на подложке.

Именно благодаря IGBT транзисторам удалось развить производство современных сварочных инверторов. Поскольку именно данный тип транзисторов способен работать при высоком напряжении. Очень скоро производителям стало ясно, что применение IGBT транзисторов способно вывести производство инверторов на новый уровень. Удалось значительно уменьшить размеры аппаратов и увеличить их производительность. Порой стандартный IGBT транзистор способен заменить даже тиристор.

Иногда в IGBT инверторы внедряют специальные микросхемы, которые усиливают управляющий электрический сигнал и ускоряют зарядку затворов. Это необходимо для исправного функционирования мощных переключателей.

IGBT или MOSFET?

Выше мы уже упомянули, что помимо транзисторов типа IGBT существуют еще и транзисторы MOSFET. И многие сварщики любят спорить на форумах, какие транзисторы лучше, а какие хуже. Что мы думаем по этому поводу? Сейчас узнаете.

IGBT — это биполярные транзисторы. А MOSFET — полевые. И отличий у них больше, чем многим кажется на первый взгляд. Основное отличие — максимальная мощность, которую способен выдержать транзистор. У IGBT этот показатель выше, поэтому стоят они дороже, чем MOSFET. А это значит, что управляющая схема тоже стоит дороже.

На практике, сварщик практически не заметит разницы при работе с инверторам на IGBT или MOSFET. В характеристиках разница есть, но на практике она ощущается слабо. К тому же, на IGBt инверторы сложнее найти запчасти и вообще грамотного мастера по ремонту. И расходники стоят дороже.

Если вы используете недорогой инвертор для домашней сварки, то разницу между IGBT и MOSFET вы точно не заметите. Все преимущества IGBT раскрываются только в профессиональном оборудовании, предназначенном для высоковольтного подключения. В таком случае больший диапазон мощностей действительно играет важную роль и стоит предпочесть IGBT инвертор. В остальных же случаях не важно, какие транзисторы установлены. Вы, как любитель, разницу не почувствуете.

Словом, если вы новичок, то приобретайте инвертор на любых транзисторах. Инвертор на MOSFET будет стоить дешевле, вы сможете проще и быстрее его отремонтировать. А если вы выбираете инвертор для профессиональной сварки, то лучше выбрать аппарат на IGBT транзисторах. Они позволят использовать больше мощности. Но и их обслуживание обойдется дороже.

Вместо заключения

Не важно, какие именно силовые транзисторы для сварочных инверторов вы выберите. В любом случае, современный инвертор предоставит вам множество удобных плюсов. Вы сможете брать его с собой, поскольку вес и размеры незначительны. Вы сможете выполнять мелкий ремонт, даже если варите впервые, поскольку дополнительные функции упростят вашу работу. А благодаря технологичным транзисторам электронная схема будет работать еще стабильнее и дольше.

Да, инверторные аппараты куда сложнее по своему строению как раз за счет применения электроники. Вы не сможете починить инвертор «на коленке», как это можно сделать с трансформатором. Но преимуществ слишком много, чтобы отказываться от нововведений. А что вы думаете по этому поводу? Поделитесь своим мнением в комментариях ниже. Желаем удачи в работе!

Подбор транзисторов для сварочных инверторов – какие бывают, их отличия и характеристики

Технический прогресс за последние столетия не смог пройти мимо сварочного производства. На смену громоздкому и не удобному агрегату пришел современный инверторный сварочный аппарат.

Читайте также:
Как наточить ножницы по металлу

Внедрение электронных систем в устройство, позволило максимально облегчить работу в сварочном деле. Теперь стало намного легче использовать сварку в быту.

Наличие электроники позволило включить в аппарат те функции, которые невозможно применить для старых моделей трансформаторах. Конечно, факт использования электронных элементов указывает на факт использование транзисторов.

  • Транзистор – что это и какие бывают
  • Биполярный транзистор IGBT
  • Какой лучше?
  • Подведем итог

Транзистор – что это и какие бывают

В этой статье мы постараемся максимально развернуто ответить на все эти вопросы. Подробнее опишем их отличия, какому лучше отдать своё предпочтение.

В каждой электронной конструкции используется транзистор. Он может быть и детской игрушке, и в системе наземного воздушного наблюдения. Это чудо техники используется при производстве вычислительной техники, аудио- и видео аппаратуры.

То есть к их помощи прибегать в построении любой микросхемы. Роль транзистора в инверторе – это усиление и управления электрическим током. Изобретение транзистора в 1948 году спровоцировало мощный толчок в эволюции науки и техники.

Конечно, это повлекло радикальные изменения в развитии электроники.

Транзистор играет большую роль в комплектации малогабаритных сварочных аппаратов. Важным достоинством оных считается способность безупречно работать при низком напряжении, а также при высоком значении тока.

Он используется для генерирования, усиления, коммутации и преобразования электрических сигналов. Современный инвертор имеет вес не более 5 кг.

И это благодаря внедрению компактной схемы, которую собрали при помощи транзисторов. Это повлекло уменьшение габаритов всего сварочного аппарата.

Прибор с такими размерами, очень сильно упрощает сварочную работу в малодоступных местах. Если сравнивать привычный для нас сварочный аппарат, которым пользовались раньше и инвертор, то можно с уверенностью сказать, что современный прибор намного проще в изучении и применении.

Огромная важность просматривается в количестве дополнительных функций, которые были внедрены в устройство. Именно этот факт позволяет начинающему сварщику без колебаний приступить к работе без риска.

Транзистор – это полупроводниковый прибор, главный составляющий современного сварочного инвертора.

В связи с тем, что инвертор надёжно обустроился в нашей повседневной жизни, будет полезно получить максимум информации о его электронном наполнении.

Эти знания понадобятся для понимания начинки сварочного оборудования которое вы используете. Бесспорно, большую роль играет наличие многих дополнительных функций. Это позволяет менее сварщику без колебаний приступить к работе.

И так как инвертор надёжно обустроился в нашей повседневной жизни, будет полезно получить побольше информации о его электронном наполнении. Эти знания понадобятся для понимания функций оборудования которое вы используете.

В настоящий время самыми есть два вида транзисторов, которые используются в сварочных инверторах: IGBT и MOSFET. Именно они сыграли роль в уменьшении габаритов, а так также способствовали расширению дополнительных возможностей аппарата.

Биполярный транзистор IGBT

Предлагаю обратить внимание на биполярный транзистор с изолированным затвором – это IGBT. Фактически это два транзистора на одной подложке. IGBT позволяет получить высокую силу тока на выходе, при минимальном нагреве.

Он способен усиливать и генерировать электрические колебания. Модели IGBT стали применять в сварочных инверторах, где была потребность в работе при самых высоких напряжениях.

В результате стало понятно, что производство сварочных аппаратов возможно вывести на более высокий уровень исключительно с помощью IGBT.

Очень часто для бесперебойной работы мощных выключателей в транзистор IGBT вживляют специальные микросхемы.

Какой лучше?

Чуть выше мы упоминали ещё об одном транзисторе MOSFET. Очень часто между специалистов сварочного дела возникает спор какой транзистор лучше. Как мы можем прокомментировать данную ситуацию?

Между этими двумя видами существует достаточно много различий. Правда с первого взгляда их не просто определить. MOSFET,- это полевой транзистор. IGBT – это биполярный.

Самое главное – это предельная мощность, которую должен выдерживать транзистор. У MOSFET эти показатели ниже, а у IGBT мощность выше. Естественно этот фактор влияет и на разницу стоимости прибора.

Интересно что в характеристиках мы видим много конкретных различий, но в действительности на практике такой разницы не ощущается. Использование транспорта MOSFET, а не IGBT на процесс работы никак не влияет.

Кроме того, IGBT инвертор будет намного дороже в обслуживании. В случае поломки для этого аппарата очень не просто найти хорошего мастера и расходники. Эти факторы ощутимо влияют на стоимость IGBT.

Поэтому для бытовой сварки рекомендуем хороший и бюджетный в обслуживании инвертор MOSFET.

Вся ценность и превосходство IGBT появляются в аппарате, который предназначен для высоковольтных подключений. Но это уже профессиональные сварочные работы. И вот здесь огромная мощность играет первую роль.

В других случаях, для любительской сварки разницы между MOSFET и IGBT нет никакой. Вид транзистора не играет никакой роли для новичков. Но вот для квалифицированного професионала все -таки IGBT инвертор.

Хоть они дороже в обслуживании, но зато позволяют использовать больше мощности.

Подведем итог

В завершение нашей статьи хочется порекомендовать новичка в сварочном деле не волновать о выборе транзисторов. MOSFET сравнительно дешевле в ремонте и для вас будет привести его в рабочее состояние намного легче.

А если вы мастер сварочного дела, то конечно для работы вам будет нужно IGBT инвертор. Разумеется, их обслуживание будет дороже, но зато есть возможность использовать больше мощности.

В любом случае, какой бы прибор вы не выберите, современный и компактный инвертор будет помогать вам при выполнении любых сварочных работ.

Дополнительные функции помогут даже абсолютному новичку почувствовать себя мастером сварочных работ. Конечно, инверторный сварочный прибор намного сложнее чем классический трансформатор.

Но вот только вряд ли вы захотите отказаться от многочисленных функций в современном аппарате, от их стабильности и надёжности. А вы как считаете? Интересно ваше мнение. Делитесь ниже в комментариях. Удачи вам в вашем деле.

Транзисторы для сварочных инверторов

Автор: Игорь

Дата: 06.11.2017

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Сварочная технология прочно и уверенно вошла в нашу жизнь, и без качественного соединения поверхности металлических изделий невозможно представить себе нашу жизнь. Обилие сварочных технологий позволяет на первое место выдвинуть инверторную технологию, где можно добиться высокого качества сварных швов и соединений. Силовые транзисторы для сварочных инверторов по праву называют сердцем прибора. Правильный выбор устройства зависит от эффективного расчёта мощности и прочих технических характеристик сварочного прибора.

Читайте также:
Какими электродами варить нержавейку

Что такое инвертор, и правильный выбор основных узлов и компонентов

Чтобы понять, какие транзисторы используются в сварочных инверторах, необходимо знать строение и принцип работы инверторного оборудования. Инвертор в широком понимании, это универсальный источник постоянного тока, который обеспечивает процесс зажигания дуги и поддержания оптимального режима работы. Сварка осуществляется при помощи подачи значительной силы тока на прибор, за счёт внедрённого в конструкции высокочастотного трансформатора. В данном случае можно использовать уменьшенный вариант трансформатора, и увеличить стабильность и эффективный режим регулировки силы тока, который обеспечивается за счёт внедрения IGBT транзистора для сварочного инвертора.

IGBT транзисторы для сварочного инвертора

На сегодняшний день, рынок сварочного оборудования представлен различными вариантами техники, которые имеют уникальные свойства и принцип работы, который определяет в конечном итоге, почему горят транзисторы в сварочном инверторе. В настоящее время варианты сварочного инвертора представлены следующими агрегатами:

  • Сварка ручного типа с плавящимися электродами, серийный ряд manual metal arc, ММА. Ручная сварочная аппаратура, работающая в среде защитных газов tungsten inert gas, TIG. Полуавтоматическая технология сварки с использованием инертных газов, типовое исполнение- metal inertgas, MIG. Сварочные приборы на основе работы активных газов типа metal active gas, MAG.
  • Сварочные агрегаты с инверторным принципом функционирования – трансформаторные приборы, а также полностью инверторное оборудование.
  • Агрегаты с постоянным режимом выходного тока подачи, например для сварки металлов стали, а также с переменным режимом работы, например для пайки алюминия, или чугуна.

Как видно, для каждого типа оборудования предъявляются свои условия эксплуатации и, следовательно, необходимо выбирать импортные и отечественные марки транзисторов для сварочных инверторов, и иногда в соответствующей комбинации.

«Обратите внимание!Чаще всего в работе используются инверторные установки, которые работают по принципу ММА.»

Такие типы устройства неприхотливы и отлично зарекомендовали себя как в частном домашнем хозяйстве, так и на производственном участке.

Технические компоненты

Общая структура работы такого устройства простая, и включает в себя основной источник тока, опциональный элемент выпрямителя для выходного тока, общий блок управления.

Качественный источник тока может быть полностью реализован на базе трансформаторной технологии или исключительно на базе инверторной системы, где силовые транзисторы для сварочных инверторов играют важную роль качественной работоспособности устройства.

Для трансформаторных установок допускается самостоятельное ручное регулирование работы прибора, но среди недостатков выделяется грубый режим регулировки, низкий уровень качества сварного шва. Инверторные установки, наоборот, имея самый простой сварочный инвертор на одном транзисторе обеспечивают высокое качество образования шва, которые сочетаются с силовыми полупроводниковыми элементами.

Транзисторы для инверторов

Основными техническими компонентами, обеспечивающие высокое качество сварочных работ, является наличие IGBT-транзисторов, а также универсальных быстродействующих диодов. В этом случае возникает резонный вопрос, как проверить IGBT транзистор сварочного инвертора. Укажем основные данные транзисторных компонентов для сварки версии IGBT

Сверхнизкая энергия осуществления выключения, работа до 600 В, частота до 1200 кГц

Малое напряжение насыщенного принципа воздействия. Низкая энергия выключения. Напряжение до 650 Вольт, частота до 50 кГц

Низкий эффект режима выключения. Напряжение подачи – до 1200 вольт, частота до 35 кГц.

Низкое напряжение режима насыщения, напряжение сети до 1200 Вольт, частотный параметр – до 20 кГц

Режим малого прямого падения напряжения, и минимальный режим эффекта восстановления работоспособности.

Особенности работы транзисторных узлов

Наиболее частая схема применения внутри инверторов используется по технологии push-pull, мостовой принцип функционирования, полумостовой вариант рабочего инвертора, полумостовой комплексный несимметричный вариант исполнения инверторного прибора или косой полумост. Несмотря на достаточное обилие топологий, замена транзистора FGH40N60 в сварочном инверторе по общим требованиям является стандартным, куда включается следующее:

  • Высокий режим напряжения. Для эффективной замены транзисторов в сварочных инверторах, общие данные сети напряжения должны быть выше 600 Вольт.
  • Большие параметры коммутационных токов. Среднее значение показателя должен быть не менее десятков ампер, а максимальные параметры могут показывать отметку за сотни Амперов.
  • Режим высокой частоты переключения. В зависимости от габаритов трансформатора внутри прибора, можно увеличить частоту прибора, а также индуктивность для модели выходного фильтра.
  • Для режима минимизации потерь на включение и выключение агрегата, можно узнать, как проверить транзисторы сварочного инвертора, при помощи малого значения подачи энергии на режим включения (Евкл), а также на режим выключения (Евыкл). В данном случае будут минимизированы все потери.
  • Для минимизации возможных потерь, используем низкое значение для напряжения режима насыщения, или Uкэ нас.
  • Жесткий эффект коммутации, должен быть стойкий для транзисторов для сварочных инверторов Ресанта. Инверторное оборудование в данном случае работает только с индуктивным режимом нагрузки.
  • Параметры короткого замыкания. Аппарат должен иметь режим стойкости для данного параметра, эти сведения являются исключительно критичными для мостовых и полумостовых вариантов инверторной техники.

Как рассчитать потерю мощности на IGBT?

Рекомендуем для детального расчёта правильного выбора транзисторных систем использовать ниже приведённую схему.

Параметры Значения
Суммарные потери Pd = Pконд + Pперекл
Кондуктивные потери Pконд = Uкэ нас (rms) × Iк × D, где D – коэффициент заполнения
Потери на переключение Pперекл = Eперекл × f, где f – частота переключений, Eперекл = (Eвкл + Eвыкл) — суммарные потери на переключения (приводится в параметрах IGBT)
Максимальная мощность, ограничиваемая перегревом кристалла Pd = (Tj – Tc)/Rth-jc, где Tc – температура корпуса, Tj – температура кристалла, Rth-jc – тепловое сопротивление «кристалл-корпус» (приводится в параметрах IGBT)

Все эти данные помогут вам правильно рассчитать нужный тип транзистора для инверторного сварочного аппарата. При выборе транзистора учитываем обязательно параметр для высокого порога возможного напряжения работы устройства.

Какие транзисторы используются в сварочных инверторах

Главная / Приспособления и детали

Время на чтение: 2 мин

Технический прогресс за последние столетия не смог пройти мимо сварочного производства. На смену громоздкому и не удобному агрегату пришел современный инверторный сварочный аппарат.

Внедрение электронных систем в устройство, позволило максимально облегчить работу в сварочном деле. Теперь стало намного легче использовать сварку в быту.

Наличие электроники позволило включить в аппарат те функции, которые невозможно применить для старых моделей трансформаторах. Конечно, факт использования электронных элементов указывает на факт использование транзисторов.

  • Транзистор — что это и какие бывают
  • Биполярный транзистор IGBT
  • Какой лучше?
  • Подведем итог
Читайте также:
Как отличить металл от неметалла

Транзистор — что это и какие бывают

В этой статье мы постараемся максимально развернуто ответить на все эти вопросы. Подробнее опишем их отличия, какому лучше отдать своё предпочтение.

В каждой электронной конструкции используется транзистор. Он может быть и детской игрушке, и в системе наземного воздушного наблюдения. Это чудо техники используется при производстве вычислительной техники, аудио- и видео аппаратуры.

То есть к их помощи прибегать в построении любой микросхемы. Роль транзистора в инверторе — это усиление и управления электрическим током. Изобретение транзистора в 1948 году спровоцировало мощный толчок в эволюции науки и техники.

Конечно, это повлекло радикальные изменения в развитии электроники.

Транзистор играет большую роль в комплектации малогабаритных сварочных аппаратов. Важным достоинством оных считается способность безупречно работать при низком напряжении, а также при высоком значении тока.

Он используется для генерирования, усиления, коммутации и преобразования электрических сигналов. Современный инвертор имеет вес не более 5 кг.

И это благодаря внедрению компактной схемы, которую собрали при помощи транзисторов. Это повлекло уменьшение габаритов всего сварочного аппарата.

Прибор с такими размерами, очень сильно упрощает сварочную работу в малодоступных местах. Если сравнивать привычный для нас сварочный аппарат, которым пользовались раньше и инвертор, то можно с уверенностью сказать, что современный прибор намного проще в изучении и применении.

Огромная важность просматривается в количестве дополнительных функций, которые были внедрены в устройство. Именно этот факт позволяет начинающему сварщику без колебаний приступить к работе без риска.

Транзистор — это полупроводниковый прибор, главный составляющий современного сварочного инвертора.

В связи с тем, что инвертор надёжно обустроился в нашей повседневной жизни, будет полезно получить максимум информации о его электронном наполнении.



Выбор силовых транзисторов

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!

Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!

Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!

Силовые транзисторы — это сердце сварочного инвертора! От правильного выбора силовых транзисторов зависит надёжность работы всего аппарата.

Технический прогресс не стоит на месте, на рынке появляется множество новых полупроводниковых приборов, и разобраться в этом разнообразии довольно сложно.

Первое, с чего нужно начинать, это приблизительное определение мощности будущего преобразователя.

Если мы хотим получить в дуге 200 ампер при напряжении 24 вольта, то перемножив эти величины мы получим полезную мощность которую наш инвертор обязан отдать и при этом не сгореть. 24 вольта это среднее напряжение горения электрической дуги длинной 6 — 7мм, в действительности длинна дуги всё время меняется, и соответственно меняется напряжение на ней, меняется также и ток. Но для нашего расчёта это не очень важно! Так вот перемножив эти величины получаем 4800 Вт, ориентировочно прикинув КПД преобразователя 85%, можно получить мощность которую должны перекачивать через себя транзисторы, это примерно 5647 Вт.

Зная общую мощность можно подсчитать ток, который должны будут коммутировать эти транзисторы. Если мы делаем аппарат для работы от сети 220 вольт, то просто разделив общую мощность на напряжение сети, можно получить ток, который аппарат будет потреблять от сети. Это приблизительно 25 ампер! С величиной тока вроде разобрались, но это не должен быть максимальный ток выбранных нами транзисторов! Сейчас в справочных данных многих фирм приводится два параметра максимального тока, первый при 20 градусах Цельсия, а второй при 100! Так вот при больших токах протекающих через транзистор, на нём выделяется тепло, но скорость его отвода радиатором не достаточно высока и кристалл может нагреться до критической температуры, а чем сильнее он будет нагреваться, тем меньше будет его максимально допустимый ток, и в конечном итоге это может привести к разрушению силового ключа. Обычно такое разрушение выглядит как маленький взрыв, в отличии от пробоя по напряжению, когда транзистор просто тихо сгорает.

Отсюда делаем вывод, для рабочего тока величиной 25 ампер необходимо выбирать такие транзисторы у которых рабочий ток будет не ниже 25 ампер при 100 градусах Цельсия! Это сразу сужает район наших поисков до нескольких десятков доступных силовых транзисторов.

При выборе ключей не стоит пользоваться максимально допустимыми параметрами, и параметрами для импульсных токов. Лучше пускай будет запас, чем авария в самый неподходящий момент. Поэтому смотрим только на максимальные значения постоянных величин, токов и напряжений! Естественно определившись с током нельзя забывать и о рабочем напряжении, во всех приведенных схемах, на транзисторах напряжение не превышает напряжение питания, или проще говоря не может быть больше 310 вольт, при питании от сети 220 вольт. Исходя из этого выбираем транзисторы с допустимым напряжением не ниже 400 вольт. Многие могут сказать, что мы поставим сразу на 1200, это мол будет надёжнее, но это не совсем так, транзисторы одного вида, но на разные напряжения могут очень сильно отличаться!.

пример: IGBT транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD — 600В — 55А, а такие же транзисторы на 1200 вольт IRG4PH50UD — 1200В — 45А, и это ещё не все отличия, при равных токах на этих транзисторах различное падение напряжения, на первом 1,65В, а на втором 2,75В! А при токах в 25 ампер это лишние ватты потерь, мало того, это мощность которая выделяется в виде тепла, её необходимо отвести, значит нужно увеличивать радиаторы почти в два раза! А это дополнительный не только вес, но и объём! И всё это необходимо помнить при выборе силовых транзисторов, но и это ещё только первый прикид! Следующий этап, это подбор транзисторов по рабочей частоте, в нашем случае параметры транзисторов должны сохраняться как минимум до частоты 100 кГц!

Для «жёсткого» переключения на частоте ЗОкГц, необходим запас по частоте не менее чем в три раза! Для резонансных преобразователей наоборот, можно пользоваться не слишком быстрыми транзисторами. Дело в том, что процесс переключения на резонансной частоте не требует таких затрат энергии, как при «силовом» переключении, и транзисторы замечательно работают на частотах в 4-5 раз выше, чем предельно допустимые! Фирма IR обычно даёт значения граничных частот и для «силового» и для резонансного режимов. Вот собственно всё, что нужно знать при выборе транзисторов. Сейчас самые доступные и по цене и по наличию в продаже это транзисторы фирмы IR. В основном это IGBT, но есть и хорошие полевые транзисторы с допустимым напряжением 500 вольт. Они хорошо работают в подобных схемах, но не очень удобны в крепеже, нет отверстия. В корпусе, для нормальной работы IGBT транзисторов необходима пауза между закрытием и открытием, чтобы завершились все процессы внутри транзистора. Это не менее 1,2 микросекунды для IGBT, и для MOSFET транзисторов, это время не может быть менее 0,5 микросекунды! Вот все требования к транзисторам, и если все они будут выполнены, то Вы получите надёжный сварочный аппарат! Исходя из всего выше изложенного — лучший выбор это транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD, IRG4PH50UD, полевые транзисторы IRFPS37N50A, IRFPS40N50, IRFPS43N50K. Эти транзисторы были опробованы и показали свою надёжность и долговечность при работе в мощных сварочных инверторах. Для маломощных преобразователей, мощность которых не превышает 2,5 кВт можно смело использовать IRFP460.

Читайте также:
Какие бывают сверла по дереву

Источник: Назаров В.И. и др. «Сварочный инвентор. Теория и практика». Рыбинск, 2008


Биполярный транзистор IGBT

Предлагаю обратить внимание на биполярный транзистор с изолированным затвором — это IGBT. Фактически это два транзистора на одной подложке. IGBT позволяет получить высокую силу тока на выходе, при минимальном нагреве.

Он способен усиливать и генерировать электрические колебания. Модели IGBT стали применять в сварочных инверторах, где была потребность в работе при самых высоких напряжениях.

В результате стало понятно, что производство сварочных аппаратов возможно вывести на более высокий уровень исключительно с помощью IGBT.

Очень часто для бесперебойной работы мощных выключателей в транзистор IGBT вживляют специальные микросхемы.

Силовой инверторный блок


Переменное напряжение 220 В – это некоторое усредненное значение, которое показывает, что оно имеет такую же энергию, как и постоянный ток в 220 В. Фактически амплитуда равна 310 В. Из-за этого в фильтрах используются емкости на 400 В.

Мостовая выпрямительная сборка монтируется на радиатор. Требуется охлаждение диодов, поскольку через них протекают большие токи. Для защиты диодов от перегрева на радиаторе имеется предохранитель, при достижении критической температуры он отключает мост от сети.

В качестве фильтра используются электролитические конденсаторы, емкостью от 470 мкФ и рабочим напряжением 400 В. После фильтра напряжение поступает на инвертор.

Во время переключения ключей происходят броски импульсного тока вызывающие высокочастотные помехи. Чтобы они не проникали в сеть и не портили ее качество, сеть защищают фильтром электромагнитной совместимости. Он представляет собой набор конденсаторов и дросселя.

Сам инвертор собирается по мостовой схеме. В качестве ключевых элементов применяются IGBT транзисторы на напряжения от 600 В и токи соответствующие данному инвертору.

Они тоже с помощью специальной термопасты монтируются на радиаторы. При переключениях этих транзисторов возникают броски напряжения. Чтобы их погасить применяются RC фильтры.

Полученный на выходе электронных ключей переменный ток поступает на первичную обмотку высокочастотного понижающего трансформатора. На выходе вторичной обмотки получается переменный ток напряжением 50-60 В.

Под нагрузкой, когда идет сварка, он может выдавать ток до нескольких сотен ампер. Вторичная обмотка обычно выполняется ленточным проводом для уменьшения габаритов.

На выходе трансформатора стоит еще один мощный диодный мост. С него уже снимается необходимый сварочный ток. Здесь используются быстродействующие силовые диоды, другие использовать нельзя, потому что они сильно греются и выходят из строя. Для защиты от импульсных бросков напряжения используются дополнительные RC цепи.

Какой лучше?

Чуть выше мы упоминали ещё об одном транзисторе MOSFET. Очень часто между специалистов сварочного дела возникает спор какой транзистор лучше. Как мы можем прокомментировать данную ситуацию?

Между этими двумя видами существует достаточно много различий. Правда с первого взгляда их не просто определить. MOSFET,- это полевой транзистор. IGBT — это биполярный.

Самое главное — это предельная мощность, которую должен выдерживать транзистор. У MOSFET эти показатели ниже, а у IGBT мощность выше. Естественно этот фактор влияет и на разницу стоимости прибора.

Интересно что в характеристиках мы видим много конкретных различий, но в действительности на практике такой разницы не ощущается. Использование транспорта MOSFET, а не IGBT на процесс работы никак не влияет.

Самый простой сварочный инвертор своими руками — подбираем транзисторы

Инвертор представляет собой прибор, который служит для сварки и резки чёрных и цветных металлов, а также нержавеющей стали. Основным его преимуществом является работа от постоянного тока, что позволяет сделать более качественный шов, а также обеспечивает быстрое разжигание и удерживание дуги. Простой сварочный инвертор своими руками имеет небольшие размеры в сравнении с трансформаторным аппаратом. Можно использовать старый корпус от нерабочего инвертора, чтобы упростить себе работу по сборке.

Запчасти для сварочных инверторов имеются в свободной продаже. Однако чтобы правильно их подобрать, нужно обладать некоторыми специальными знаниями.

Сначала не лишним будет заметить, что транзисторы для сварочных инверторов чаще, чем другие детали выходят из строя. Поэтому именно их правильный подбор и высокое качество будут обеспечивать долгосрочную работу прибора.

Сделанный инверторный сварочный аппарат своими руками, снабжён четырьмя ключами, которые состоят из четырёх параллельных транзисторов, прикреплённых к обособленным радиаторам.

Транзисторы крепятся с помощью термопасты, которая служит также для отвода тепла от этого элемента.

Подведем итог

В завершение нашей статьи хочется порекомендовать новичка в сварочном деле не волновать о выборе транзисторов. MOSFET сравнительно дешевле в ремонте и для вас будет привести его в рабочее состояние намного легче.

А если вы мастер сварочного дела, то конечно для работы вам будет нужно IGBT инвертор. Разумеется, их обслуживание будет дороже, но зато есть возможность использовать больше мощности.

В любом случае, какой бы прибор вы не выберите, современный и компактный инвертор будет помогать вам при выполнении любых сварочных работ.

Дополнительные функции помогут даже абсолютному новичку почувствовать себя мастером сварочных работ. Конечно, инверторный сварочный прибор намного сложнее чем классический трансформатор.

Читайте также:
Какие существуют металлы

Но вот только вряд ли вы захотите отказаться от многочисленных функций в современном аппарате, от их стабильности и надёжности. А вы как считаете? Интересно ваше мнение. Делитесь ниже в комментариях. Удачи вам в вашем деле.

Транзисторы для сварочных инверторов

Время чтения: 6 минут
За последние 100 лет технология сварки претерпела значительные изменения. Классические сварочные аппараты были усовершенствованы, а в продаже появились совершенно новые устройства. Наибольший вклад в развитие домашней и любительской сварки внесло изобретение инверторного сварочного аппарата. Его электронная «начинка» позволяет внедрить функции, которые недоступны классическому трансформатору или выпрямителю.

А если в сварочном аппарате применяется электроника, значит, используются и транзисторы. В этой статье мы подробно расскажем, что такое транзистор, какие транзисторы используются в сварочных инверторах и чем отличаются транзисторы IGBT в сварочном аппарате от транзисторов MOSFET.

Транзисторы для сварочных инверторов: техническое описание

Самым популярным методом соединения является сварка. Существует несколько её разновидностей. Одним из популярных является сварка инверторным способом. Сварочный инвертор является надёжным оборудованием, но, тем не менее нередко возникают ситуации, когда он выходит из строя.

Причины, по которым это происходит, могут быть самыми разными. Если оборудование, которое используется для сварочных работ, перешло в нерабочее состояние, то перед владельцем возникает задача с его ремонтом.

Общие сведения об инверторах

Под инвертором следует понимать источник постоянного тока, благодаря которому обеспечивается зажигание и поддержание электрической дуги. А, как все знают, именно её посредством выполняется сварка металлов.

В основу работы этого оборудования заложено следующее: сварка производится посредством сварочного тока значительной силы, который возникает посредством высокочастотного трансформатора.

Это даёт возможность для уменьшения размеров трансформатора, а также позволяет повысить стабильность и улучшить возможность регулировки выходного тока.

Ряд этапов включает процесс получения тока нужной силы для выполнения сварочных работ:

  1. Первичное выпрямление электрического тока, полученного из сети.
  2. Осуществление трансформации первичного постоянного тока в электрический высокой частоты.
  3. Повышение силы тока с одновременным уменьшением величины напряжения в трансформаторе.
  4. Вторичное выпрямление электрического тока выходной силы.

Процесс выпрямления тока осуществляется посредством диодных мостов определённой мощности. Для изменения частоты используются мощные транзисторы. Высокочастотным трансформатором обеспечивается необходимая сила выходного тока.

Конструкция инверторов

Несколько основных блоков имеет в составе своей конструкции инверторное оборудование, предназначенное для выполнения сварочных работ. Стабилизация выходного сигнала обеспечивается благодаря блоку питания.

На многообмоточном дросселе и наличии управления, осуществляемого при помощи транзисторов, а также накоплении в конденсаторе энергии основана схема управления блоком. Помимо этого, диоды используются в системе управления дросселем. Отдельно от других блоков располагается блок питания. В большинстве моделей сварочных инверторов от других блоков он отделён, как правило, перегородкой из металла.

Если говорить об основном элементе сварочного инверторного оборудования, то таковым является силовой блок. Его посредством обеспечивается процесс преобразования первичного тока, поступающего от блока питания, до выходного сварочного тока, который можно использовать для ведения сварочных работ.

Диодный мост, на который осуществляется подача электрического тока силой не более 40А, представляет собой первичный выпрямитель. Величина подаваемого напряжения варьируется в диапазоне от 200 до 250В с частотой 50 Гц.

Своим видом инверторный преобразователь представляет силовой транзистор, у которого такой показатель, как мощность составляет менее 8 кВт. Рабочее напряжение находится на уровне 400В. С преобразователя выходит сигнал, у которого частота составляет 100 кГц.

В оснащении высокочастотного трансформатора имеются ленточные обмотки, благодаря чему обеспечивается увеличение тока до величины 200–250А, а во вторичной обмотке величина напряжения не превышает 40В.

На базе мощных диодов, у которых рабочая сила тока не менее 250А, собирается вторичный выпрямитель. Рабочее напряжение у него может доходить до 100В. Конструкцией предусматривается наличие элементов, обеспечивающих его обязательное охлаждение:

  • Радиаторы.
  • Вентиляторы.

Чтобы обеспечить стабилизацию выходного сигнала дроссель устанавливается на выходную плату.

Блоки управления

Задающий генератор или широко импульсный модулятор используется в качестве основы для блока управления. Если на основе генератора собрана схема, то в качестве него используется микросхема.

Кроме неё, резонансный дроссель размещается на плато, а помимо них ещё и конденсаторы. Их устанавливают в количестве 6 или 10 штук. Трансформатором обеспечивается схема управления каскадного типа.

В большинство моделей инверторов схема защиты собрана на плато силового блока для обеспечения надёжной защиты соответствующего элемента. Для эффективной защиты от перегрузок при использовании оборудования в нём используется схема на базе микросхемы 561 ЛА 7.

Снабберы применяются в системе защиты выпрямителей и преобразователей на основе резисторов и конденсаторов К78–2. Установка термовыключателя позволяет обеспечить надёжную тепловую защиту элементов силового блока.

Основные причины неисправности сварочных инверторов

Даже самый современный надёжный сварочный инвертор при продолжительной эксплуатации выходит из строя. Причины поломок могут быть самыми разными. Чаще всего это связано с короткими замыканиями в электрических схемах. Они возникают из-за попадания туда влаги.

В некоторых случаях неисправным аппарат становится из-за попыток сварщика производить работы, на которые это оборудование не рассчитано.

Например, некоторые специалисты используют сварочный инвертор небольших габаритов для операций по резке железнодорожного рельса. Решение такой задачи с помощью этого оборудования, конечно же, приведёт к серьёзным перегрузкам и как следствие, к выходу оборудования из строя.

Основные виды неисправностей

Существует довольно много неисправностей, которые приводят к неработоспособности сварочного инвертора.

Прежде всего, это случаи, когда при наличии необходимого входного напряжения электрический ток на выходе инвертора отсутствует. Возникновение такой неисправности связано с перегоранием предохранителей. В некоторых случаях она может возникать по причине нарушения целостности электроцепи, которая может появиться в любой зоне инвертора.

Другим видом неисправности является недостижение сварочным током нужных значений даже при максимальных установках. Основной причиной возникновения такой неисправности сварочного инвертора может быть недостаточная величина входного напряжения. Также причиной подобной неполадки могут быть потери, возникшие в контактных зажимах.

Если при выполнении работ с использованием сварочного инвертора часто происходит самопроизвольное отключение оборудования, то это говорит о наличии короткого замыкания в электрической цепи.

Также это может указывать на сильный перегрев элементов силового блока. При этом в нормальном режиме может работать система защиты, благодаря которой обеспечивается аварийное отключение.

Читайте также:
Как изготовить топорище своими руками

Порядок проведения ремонта сварочного инверторного оборудования

Вне зависимости от неисправности, с которой столкнулся специалист, использующий сварочный инвертор, ремонт необходимо начинать с внешнего осмотра агрегата. Он поможет определить наличие на корпусе механических повреждений или следов от короткого замыкания в виде прожогов или почернения. После этого необходимо проверить, насколько надёжно закреплены в клеммах электрокабели.

Вне зависимости от результатов проведённой проверки следует выполнить подтягивание зажимов кабеля при помощи отвёртки или ключа. Также нелишним будет выполнить проверку целостности предохранителей, используя для этого тестер.

Если после проведённых манипуляций неисправность не устранена, то необходимо снять крышку корпуса инверторного оборудования. После этого нужно тщательно осмотреть внутренности агрегатов с целью выявления обрывов электрических цепей. В процессе осмотра необходимо искать следы воздействия короткого замыкания.

Чтобы быстрее найти причину неисправности, можно выполнить измерение величины выходного напряжения, а также силы входного тока. Для выполнения измерительных работ необходимо использовать тестер или мультиметр.

Если явная неисправность сварочного оборудования отсутствует, то в этом случае выполняется поблочный контроль целостности электрической цепи. Выполнение проверки начинается с блока питания, постепенно переходя к осмотру других блоков.

Ремонт силового блока инверторного оборудования

Для качественного устранения неисправностей нужно основательно подготовиться к ремонту, при проведении которого в обязательном порядке должен использоваться определённый набор инструментов.

Выполняя проверку и ремонт сварочных инверторов, у специалистов часто возникает необходимость в использовании специальных инструментов и измерительных приборов:

  • плоскогубцы;
  • паяльники 40 Вт;
  • отвёртка;
  • гаечный и торцовый ключ;
  • нож;
  • кусачки;
  • амперметр на 50 и 250А;
  • вольтметры на 50В в 250В;
  • осциллограф.

Выполнив проверку силового блока и блока управления сварочного инвертора, необходимо в первую очередь проверить основные их элементы. Если говорить о неисправностях силового блока, то наиболее распространённым является выход из строя силового транзистора. Поэтому поиск неисправности в этом блоке следует начинать именно с него.

Технология работ

Определить то, что транзистор неисправен, можно по следам повреждения на его поверхности. Если визуальный осмотр не помог определить состояние транзистора, то следует выполнить проверку его состояния при помощи мультиметра. Если транзистор вышел из строя, то его необходимо заменить новым. Установка нового прибора на плато выполняется с использованием термопасты КПТ-8.

Если в сварочном инверторе оказался неисправен транзистор, то его неработоспособное состояние сопровождается выходом из строя одного из его драйверов. Следует выполнить проверку этих транзисторов управления, используя в качестве прибора для оценки работоспособности омметр. Обнаружив неисправные детали, их необходимо отпаять, а потом заменить новыми.

В современных моделях сварочных инверторов диодные мосты выпрямителей являются наиболее надёжными из деталей инвертора в сравнении с транзисторами. Но их проверку также следует провести.

Для того чтобы точно определить причину неисправности, необходимо снять диодный мост с плато, а потом проверить его состояние в условиях подсоединения всех диодов между собой. При показаниях сопротивления после проверки близких к нулю необходимо искать конкретный диод, который находится в нерабочем состоянии. Обнаружив его, этот неисправный элемент придётся заменить новым.

Выполнение ремонта блока управления связано, прежде всего, с выполнением проверки параметров деталей, которые выдают сигналы сложных видов. Это может приводить к проблемам в диагностике неисправностей с использованием осциллографов. В таких случаях выполнение ремонта блоков следует доверить специалистам.

Если при возникновении перегрева элементов силового блока отключения сварочного инвертора не происходит, то в термовыключателях следует искать причины неисправности. Для того чтобы определить их, необходимо выполнить проверку надёжности крепления деталей, на которых они контролируют температуру. Если при проверке выясняется, что один из термовыключателей не срабатывает, то необходимо выполнить замену неисправного новым.

Специалисты-сварщики часто, выполняя сварочные работы, в качестве основного оборудования используют сварочные инверторы. При продолжительной эксплуатации даже самое современное оборудование может выходить из строя. В этом случае необходимо качественно выполнить ремонт.

Устранить небольшие неисправности можно своими силами. Для этого нужно лишь иметь представление об основах электротехники и иметь в своём распоряжении специальный инструмент для поиска неисправностей. Правильная диагностика причины выхода из строя сварочного инвертора поможет затратить минимум времени на выполнение ремонта и быстрее вернуть ему рабочее состояние.

Силовые транзисторы для сварочных инверторов

Общие сведения об инверторах

Под инвертором следует понимать источник постоянного тока, благодаря которому обеспечивается зажигание и поддержание электрической дуги. А, как все знают, именно её посредством выполняется сварка металлов.
В основу работы этого оборудования заложено следующее: сварка производится посредством сварочного тока значительной силы, который возникает посредством высокочастотного трансформатора.

Это даёт возможность для уменьшения размеров трансформатора, а также позволяет повысить стабильность и улучшить возможность регулировки выходного тока.

Ряд этапов включает процесс получения тока нужной силы для выполнения сварочных работ:

  1. Первичное выпрямление электрического тока, полученного из сети.
  2. Осуществление трансформации первичного постоянного тока в электрический высокой частоты.
  3. Повышение силы тока с одновременным уменьшением величины напряжения в трансформаторе.
  4. Вторичное выпрямление электрического тока выходной силы.

Процесс выпрямления тока осуществляется посредством диодных мостов определённой мощности. Для изменения частоты используются мощные транзисторы. Высокочастотным трансформатором обеспечивается необходимая сила выходного тока.



↑ Процесс выбора транзистора

Теперь, попробуем разобраться с вопросом подбора транзистора. С вопросом максимального напряжение ни у кого не должно возникнуть сомнений. Просто для страховки берем ключ на 200 Вольт больше, чем максимальное действующее напряжение в схеме. Например, в ИИП я советую 600-вольтовые ключи, не ниже.
Вопрос в том, что делать с температурой. Она таки считается! Для теплового расчета надо всего лишь узнать, сколько Ватт потерь получится при работе ключа и как сильно надо его охладить, чтобы не случилось теплового пробоя. Если результат меньше Tj

, то использовать такой транзистор можно. Если больше, увы и ах, но надо выбирать дальше.

Из чего состоит нагревание? Для начала из статических потерь

, связанных с сопротивлением перехода
Rds on
, которое влияет на падение напряжения на переходе, в зависимости от протекающего через ключ тока. Это падение напряжение вызывает выделение мощности на кристалле и нагрев транзистора в открытом состоянии. Считается как произведение квадрата среднего тока импульса
Iимп
на сопротивление перехода
Rds on
и коэффициента заполнения
Кзап
. Последний показывает, какую часть времени транзистор открыт.

Читайте также:
Как изготовить мангал размеры

В большинстве радиолюбительских конструкции мостовых и полумостовых преобразователей и усилителей Кзап не выше 0.45, а дальнейшее увеличение его не приводит ни к чему особенно хорошему, кроме сильной боли в голове или ж… Так, ладно, со статическими потерями разобрались.

Теперь динамические потери.

Эти потери — основная проблема в преобразователях на полевых транзисторах с жесткой коммутацией ключей. Они возникают в момент включения и выключения ключа. Так сказать, потери на переходных процессах. И чем выше частота преобразования, тем выше динамические потери. А ниже делать частоту тоже не хочется, ведь тогда вырастают размеры трансформатора.

Есть резонансные или квазирезонансные схемы, позволяющие значительно снизить динамические потери, но это уже сложная техника, к которой никак не подходит выражение «простой расчет».

Итак, динамические потери состоят из потерь при включении и потерь при выключении. Считается как произведение тока в начале (Ir

) или конце (
If
) импульса, напряжения питания (
Uпит
) и времени нарастания (
Tr
) или спада (
Tf
), разделенное на двойной период импульса. Хочу сразу заметить: отдельно считаются потери при включении и отдельно при выключении, а потом суммируются.

Теперь охлаждение.

Основная проблема охлаждения — тепловое сопротивление между разными материалами. У транзистора таких мест 2: между кристаллом и корпусом транзистора, а так же между корпусом транзистора и радиатором. Эти значения табличные и не требующие вычислений. Первое значение берется из даташита на транзистор. Второе тоже можно взять оттуда, если оно там имеется. Если нет, то берётся усредненное значение.

Итак, потери подсчитаны, пора применять в деле.

Первым делом, складываем потери динамические и статические, получаем общие потери — это сколько Ватт надо отвести от кристалла.

Затем складываем тепловые сопротивления.

Теперь умножаем общие потери на тепловое сопротивление. Получившийся результат — та температура, которую нужно «сдувать» с радиатора. Вычтем из ожидаемой рабочей температуры получившуюся, и на выходе нас ждет ожидаемая температура радиатора. Именно по ней можно оценить, подходит или нет транзистор.

Как? Очень просто. Ожидаемая температура радиатора не может быть ниже температуры окружающей среды при естественном охлаждении. То есть, если у вас получился результат +24°, а на улице +32° то всё, кранты! Транзисторы ждёт тепловой пробой, потому как никакой супервентилятор не сможет охладить радиатор до 24 градусов, если температура воздуха выше. Совсем печально, если результат получился отрицательным. Если у вас нет фреоновой или азотной системы охлаждения, лучше выбрать другой транзистор.

Конструкция инверторов

Несколько основных блоков имеет в составе своей конструкции инверторное оборудование, предназначенное для выполнения сварочных работ. Стабилизация выходного сигнала обеспечивается благодаря блоку питания.
На многообмоточном дросселе и наличии управления, осуществляемого при помощи транзисторов, а также накоплении в конденсаторе энергии основана схема управления блоком. Помимо этого, диоды используются в системе управления дросселем. Отдельно от других блоков располагается блок питания. В большинстве моделей сварочных инверторов от других блоков он отделён, как правило, перегородкой из металла.

Если говорить об основном элементе сварочного инверторного оборудования, то таковым является силовой блок. Его посредством обеспечивается процесс преобразования первичного тока, поступающего от блока питания, до выходного сварочного тока, который можно использовать для ведения сварочных работ.

Диодный мост, на который осуществляется подача электрического тока силой не более 40А, представляет собой первичный выпрямитель. Величина подаваемого напряжения варьируется в диапазоне от 200 до 250В с частотой 50 Гц.

Своим видом инверторный преобразователь представляет силовой транзистор, у которого такой показатель, как мощность составляет менее 8 кВт. Рабочее напряжение находится на уровне 400В. С преобразователя выходит сигнал, у которого частота составляет 100 кГц.

В оснащении высокочастотного трансформатора имеются ленточные обмотки, благодаря чему обеспечивается увеличение тока до величины 200–250А, а во вторичной обмотке величина напряжения не превышает 40В.

На базе мощных диодов, у которых рабочая сила тока не менее 250А, собирается вторичный выпрямитель. Рабочее напряжение у него может доходить до 100В. Конструкцией предусматривается наличие элементов, обеспечивающих его обязательное охлаждение:

  • Радиаторы.
  • Вентиляторы.

Чтобы обеспечить стабилизацию выходного сигнала дроссель устанавливается на выходную плату.

Применение igbt транзисторов в инверторе

Применение высоковольтных мощных полупроводников позволило создавать компактные производительные сварочные инверторы. Последним словом в этой области после MOSFET инверторов стали сварочные аппараты на IGBT транзисторах.

Полевые полупроводники

Используемые в инверторах полупроводники по MOSFET технологии – это полевые силовые транзисторы с изолированным затвором. Управление полупроводником осуществляется напряжением, в отличие от биполярных транзисторов, управляемых током. Канал ключа имеет высокую проводимость 1 мОм. В закрытом виде у них огромное входное сопротивление.

Изначально полевые полупроводники использовались и до сих пор применяются как ключи. В схемах импульсных источников питания применяются полевики с индуцированным затвором. В таком исполнении при нулевом напряжении на затвор-исток канал закрыт.

Для открытия ключа требуется подать потенциал определенной полярности. Для управления ключом не требуется силовых источников. Данные полупроводники часто используются в источниках питания и инверторах.

Блоки управления

Задающий генератор или широко импульсный модулятор используется в качестве основы для блока управления. Если на основе генератора собрана схема, то в качестве него используется микросхема.
Кроме неё, резонансный дроссель размещается на плато, а помимо них ещё и конденсаторы. Их устанавливают в количестве 6 или 10 штук. Трансформатором обеспечивается схема управления каскадного типа.

В большинство моделей инверторов схема защиты собрана на плато силового блока для обеспечения надёжной защиты соответствующего элемента. Для эффективной защиты от перегрузок при использовании оборудования в нём используется схема на базе микросхемы 561 ЛА 7.

Снабберы применяются в системе защиты выпрямителей и преобразователей на основе резисторов и конденсаторов К78–2. Установка термовыключателя позволяет обеспечить надёжную тепловую защиту элементов силового блока.

Основные причины неисправности сварочных инверторов

Даже самый современный надёжный сварочный инвертор при продолжительной эксплуатации выходит из строя. Причины поломок могут быть самыми разными. Чаще всего это связано с короткими замыканиями в электрических схемах. Они возникают из-за попадания туда влаги.

В некоторых случаях неисправным аппарат становится из-за попыток сварщика производить работы, на которые это оборудование не рассчитано.

Например, некоторые специалисты используют сварочный инвертор небольших габаритов для операций по резке железнодорожного рельса. Решение такой задачи с помощью этого оборудования, конечно же, приведёт к серьёзным перегрузкам и как следствие, к выходу оборудования из строя.

Читайте также:
Какой сварочный полуавтомат выбрать для ремонта автомобиля

Какие транзисторы используются в сварочных инверторах

Самым популярным методом соединения является сварка. Существует несколько её разновидностей. Одним из популярных является сварка инверторным способом. Сварочный инвертор является надёжным оборудованием, но, тем не менее нередко возникают ситуации, когда он выходит из строя.

Причины, по которым это происходит, могут быть самыми разными. Если оборудование, которое используется для сварочных работ, перешло в нерабочее состояние, то перед владельцем возникает задача с его ремонтом.

Основные виды неисправностей

Существует довольно много неисправностей, которые приводят к неработоспособности сварочного инвертора.
Прежде всего, это случаи, когда при наличии необходимого входного напряжения электрический ток на выходе инвертора отсутствует. Возникновение такой неисправности связано с перегоранием предохранителей. В некоторых случаях она может возникать по причине нарушения целостности электроцепи, которая может появиться в любой зоне инвертора.

Другим видом неисправности является недостижение сварочным током нужных значений даже при максимальных установках. Основной причиной возникновения такой неисправности сварочного инвертора может быть недостаточная величина входного напряжения. Также причиной подобной неполадки могут быть потери, возникшие в контактных зажимах.

Если при выполнении работ с использованием сварочного инвертора часто происходит самопроизвольное отключение оборудования, то это говорит о наличии короткого замыкания в электрической цепи.

Также это может указывать на сильный перегрев элементов силового блока. При этом в нормальном режиме может работать система защиты, благодаря которой обеспечивается аварийное отключение.

Порядок проведения ремонта сварочного инверторного оборудования

Вне зависимости от неисправности, с которой столкнулся специалист, использующий сварочный инвертор, ремонт необходимо начинать с внешнего осмотра агрегата. Он поможет определить наличие на корпусе механических повреждений или следов от короткого замыкания в виде прожогов или почернения. После этого необходимо проверить, насколько надёжно закреплены в клеммах электрокабели.

Вне зависимости от результатов проведённой проверки следует выполнить подтягивание зажимов кабеля при помощи отвёртки или ключа. Также нелишним будет выполнить проверку целостности предохранителей, используя для этого тестер.

Если после проведённых манипуляций неисправность не устранена, то необходимо снять крышку корпуса инверторного оборудования. После этого нужно тщательно осмотреть внутренности агрегатов с целью выявления обрывов электрических цепей. В процессе осмотра необходимо искать следы воздействия короткого замыкания.

Чтобы быстрее найти причину неисправности, можно выполнить измерение величины выходного напряжения, а также силы входного тока. Для выполнения измерительных работ необходимо использовать тестер или мультиметр.

Если явная неисправность сварочного оборудования отсутствует, то в этом случае выполняется поблочный контроль целостности электрической цепи. Выполнение проверки начинается с блока питания, постепенно переходя к осмотру других блоков.

Ремонт силового блока инверторного оборудования

Для качественного устранения неисправностей нужно основательно подготовиться к ремонту, при проведении которого в обязательном порядке должен использоваться определённый набор инструментов.
Выполняя проверку и ремонт сварочных инверторов, у специалистов часто возникает необходимость в использовании специальных инструментов и измерительных приборов:

  • плоскогубцы;
  • паяльники 40 Вт;
  • отвёртка;
  • гаечный и торцовый ключ;
  • нож;
  • кусачки;
  • амперметр на 50 и 250А;
  • вольтметры на 50В в 250В;
  • осциллограф.

Выполнив проверку силового блока и блока управления сварочного инвертора, необходимо в первую очередь проверить основные их элементы. Если говорить о неисправностях силового блока, то наиболее распространённым является выход из строя силового транзистора. Поэтому поиск неисправности в этом блоке следует начинать именно с него.

Содержание / Contents

  • 1 Процесс выбора транзистора
  • 2 Тонкости
  • 3 Подытожим
  • 4 Файлы

Создайте тему на любом форуме, связанным с радиоэлектроникой, с вопросом: «Как выбрать ключи в ИИП?». Ответы будут самые разнообразные: от «выбирай ключи по напряжению и максимальному току» до «выбирай ключи по графику Maximum Safe Operating Area». Сюда входят все вариации типа «выбирай на ток вдвое больше максимального тока первичной обмотки» до «надо чтобы мощность, выделяемая при падении напряжения на сопротивлении открытого перехода, была меньше максимальной рассеиваемой мощности корпуса».

Вот весь этот бред читают новички и далее «делятся опытом» с другими. Жуть, да и только. Вот, к примеру, знаменитый график Maximum Safe Operating Area (оно же ОБР, область безопасной работы) для ключа IRFS840B:


Посмотрите на него внимательно. Посмотрите, какие оси создают этот график. Посмотрели? Больше никогда не смотрите в его сторону. На этот график призывают смотреть люди, пришедшие из аналоговой линейной техники, линейных усилителей или линейных стабилизаторов.

Чем может быть полезен этого график для разработки импульсных преобразователей или импульсных же усилителей (они же D-класс или цифровые)? Ничем. А, ну не совсем так: этот напоминание о том, что у полевых транзисторов отсутствует вторичный пробой и что транзистор может быть пробит как при превышении максимального рабочего напряжения, так и при превышении максимального тока через него. Много это нам дало? Не-а, вообще ничего, это всё в начале даташита указывается словами.

Надо сказать честно, что тот график в отдельных даташитах действительно вводит в заблуждение неподготовленного человека, ибо иногда к таким графикам идет ещё один, указывающий зависимость выхода за ОБР от частоты работы транзистора. Но это всё для линейной техники, для тех ситуаций, когда есть недооткрытое или недозакрытое состояние транзисторов, когда есть некие переходные процессы.

Мы же собираемся делать технику, которая использует только 2 состояния транзистора: полностью открытое и полностью закрытое, никаких средних значений. Исходя из того, что график ОБР нам лишний раз напоминает: вторичного пробоя у полевых транзисторов нет. Следовательно, изначально нас сдерживают только 2 параметра: максимальная рабочая температура кристалла Tj

, указывающая на то, когда начнется тепловой пробой, и максимальное рабочее напряжение исток-сток
Vdss
, определяющее, когда начнется электрический пробой. Косвенно удерживает параметр ток стока
Id
, который влияет на нагрев кристалла.

↑ Подытожим

Для выбора ключевого транзистора необходимо:

  1. Всегда помнить о неидеальности условий окружающей среды
  2. Использовать в расчете параметры наихудших экземпляров
  3. Всегда оставлять запас и место для маневров
  4. Иметь ввиду тепловые изменения параметров
  5. Не давать кристаллу перегреваться
  6. Не допускать перенапряжения из-за плохой сети

Все остальное считается и выбирается.

И вот здесь у меня для вас есть бонус.

Так как я всё же ленив, то сделал таблицу в Excel, которая сама всё посчитает. Остается только сделать вывод о пригодности или непригодности транзистора.

Читайте также:
Как обжечь алюминиевый кабель

Какие транзисторы используются в сварочных инверторах

Всё про станки, оборудование и инструменты

Общие сведения об инверторах

Под инвертором следует понимать источник постоянного тока, благодаря которому обеспечивается зажигание и поддержание электрической дуги. А, как все знают, именно её посредством выполняется сварка металлов.
В основу работы этого оборудования заложено следующее: сварка производится посредством сварочного тока значительной силы, который возникает посредством высокочастотного трансформатора.

Это даёт возможность для уменьшения размеров трансформатора, а также позволяет повысить стабильность и улучшить возможность регулировки выходного тока.

Ряд этапов включает процесс получения тока нужной силы для выполнения сварочных работ:

  1. Первичное выпрямление электрического тока, полученного из сети.
  2. Осуществление трансформации первичного постоянного тока в электрический высокой частоты.
  3. Повышение силы тока с одновременным уменьшением величины напряжения в трансформаторе.
  4. Вторичное выпрямление электрического тока выходной силы.

Процесс выпрямления тока осуществляется посредством диодных мостов определённой мощности. Для изменения частоты используются мощные транзисторы. Высокочастотным трансформатором обеспечивается необходимая сила выходного тока.



Какие транзисторы используются в сварочных инверторах

И сварщики профессионалы, и домашние мастера оценили принцип работы сварочного инвертора, поэтому эти приборы постепенно вытесняют с рынка традиционные сварочные трансформаторы и выпрямители. И скоро настанет то время, когда они будут царить на современном рынке сварочного оборудования.

Что такое сварочный инвертор, почему они появились недавно? Необходимо отметить, что принцип инвертности, а соответственно и сам сварочный агрегат появились не вчера. Принципиальные схемы аппаратов были разработаны в 70-х годах прошлого века.

Но в современном виде сварочные приборы появились недавно.

Устройство сварочного инвертора

До недавнего времени инверторный аппарат был достаточно простым по схеме работы. Со временем инженеры дополнили ее электроникой, что повысило функциональность агрегата. Самое интересное состоит в том, что от этого цена сварочного инвертора не стала выше. Как показывает тенденция продаж, она постепенно снижается, что всех и радует.

Внимание! Термин «инверторный» не относится к процессу сварки. Это не методика. Это источник питания аппарата.

В чем заключается принцип действия сварочного аппарата инверторного типа?

  • Работает он от сети переменного тока напряжением 220 или 380 вольт и частотой тока 50 Гц. Включается в обычную розетку, если разговор ведем о бытовом сварочном инверторе.
  • Поступивший в инвертор сварочный ток проходит через диодный мост, где он сглаживается и становится постоянным.
  • Полученная электрическая энергия проходит через блок транзисторов (с большой частотой коммутации), в результате получается опять переменный ток только с большей частотой – 20-50 кГц.
  • Далее, напряжение тока преобразуется, оно на выходе инвертора снижается до 70-90 вольт. По закону Ома снижение напряжение дает повышение силы тока. На выходе (на конце электрода) будет сила тока, равная 100-200 ампер. Это и есть сила тока сварки.

Именно высокая частота тока является главным техническим решением в инверторных сварочных аппаратах. Оно позволяет добиться максимальных преимуществ перед другими источниками питания электрической сварочной дуги.

В инверторах необходимая для сварки сила тока достигается изменением высокочастотного напряжения.

В обычных сварочных трансформаторах этот процесс происходит за счет изменения электродвижущей силы (ЭДС) катушки индукции, которая является основной частью трансформатора.

Именно предварительное преобразование электроэнергии позволяет использовать в инверторах трансформаторные блоки с небольшими размерами. Для сравнения можно привести такой пример.

Если необходимо на выходе получить ток силой 160 ампер, то для этого в инверторе потребуется установить трансформатор весом 300 г.

Такой же ток на выходе обычных сварочных трансформаторов получится, если в него будет вмонтирован трансформатор с медной проволокой (катушкой) весом 20 кг.

Почему так происходит? Основным элементов сварочного аппарата трансформаторного типа являлся сам силовой трансформатор с катушками первичной и вторичной обмотки.

Именно катушка позволяла снижать переменное напряжение и получить на выходе из второй обмотки токи большой величины, пригодные для инверторной сварки металлов. Появляется зависимость от падения напряжения до увеличения силы тока.

При этом длина медной проволоки на вторичной обмотке уменьшалась, но увеличивался его диаметр. Отсюда и большие габариты сварочного аппарата, и его большой вес.

Принципиальная электрическая схема инверторного аппарата

В сварочных аппаратах инверторного типа все наоборот, небольшие размеры и вес. Но как получить высокочастотное напряжение, если его частота в сети всего лишь 50 Гц? На помощь приходит принципиальная инверторная схема прибора, которая состоит из мощных транзисторов. Именно они могут переключаться с частотой напряжение 60-90 кГц.

Но чтобы транзисторы заработали, необходим постоянный ток. Его получают посредством использования выпрямителя. Этот блок представляет собой соединение двух элементов: диодный мост, который выпрямляет переменное напряжение сети, и фильтрующие конденсаторы, с помощью которых происходит сглаживание. На выходе выпрямителя получается постоянно напряжение величиною более 220 вольт. Это первый этап преобразования напряжения и силы тока.

Конструкция инверторов

Несколько основных блоков имеет в составе своей конструкции инверторное оборудование, предназначенное для выполнения сварочных работ. Стабилизация выходного сигнала обеспечивается благодаря блоку питания.
На многообмоточном дросселе и наличии управления, осуществляемого при помощи транзисторов, а также накоплении в конденсаторе энергии основана схема управления блоком. Помимо этого, диоды используются в системе управления дросселем. Отдельно от других блоков располагается блок питания. В большинстве моделей сварочных инверторов от других блоков он отделён, как правило, перегородкой из металла.

Если говорить об основном элементе сварочного инверторного оборудования, то таковым является силовой блок. Его посредством обеспечивается процесс преобразования первичного тока, поступающего от блока питания, до выходного сварочного тока, который можно использовать для ведения сварочных работ.

Диодный мост, на который осуществляется подача электрического тока силой не более 40А, представляет собой первичный выпрямитель. Величина подаваемого напряжения варьируется в диапазоне от 200 до 250В с частотой 50 Гц.

Своим видом инверторный преобразователь представляет силовой транзистор, у которого такой показатель, как мощность составляет менее 8 кВт. Рабочее напряжение находится на уровне 400В. С преобразователя выходит сигнал, у которого частота составляет 100 кГц.

В оснащении высокочастотного трансформатора имеются ленточные обмотки, благодаря чему обеспечивается увеличение тока до величины 200–250А, а во вторичной обмотке величина напряжения не превышает 40В.

На базе мощных диодов, у которых рабочая сила тока не менее 250А, собирается вторичный выпрямитель. Рабочее напряжение у него может доходить до 100В. Конструкцией предусматривается наличие элементов, обеспечивающих его обязательное охлаждение:

  • Радиаторы.
  • Вентиляторы.
Читайте также:
Какими электродами варить нержавейку

Чтобы обеспечить стабилизацию выходного сигнала дроссель устанавливается на выходную плату.

Блоки управления

Задающий генератор или широко импульсный модулятор используется в качестве основы для блока управления. Если на основе генератора собрана схема, то в качестве него используется микросхема.
Кроме неё, резонансный дроссель размещается на плато, а помимо них ещё и конденсаторы. Их устанавливают в количестве 6 или 10 штук. Трансформатором обеспечивается схема управления каскадного типа.

В большинство моделей инверторов схема защиты собрана на плато силового блока для обеспечения надёжной защиты соответствующего элемента. Для эффективной защиты от перегрузок при использовании оборудования в нём используется схема на базе микросхемы 561 ЛА 7.

Снабберы применяются в системе защиты выпрямителей и преобразователей на основе резисторов и конденсаторов К78–2. Установка термовыключателя позволяет обеспечить надёжную тепловую защиту элементов силового блока.

Основные причины неисправности сварочных инверторов

Даже самый современный надёжный сварочный инвертор при продолжительной эксплуатации выходит из строя. Причины поломок могут быть самыми разными. Чаще всего это связано с короткими замыканиями в электрических схемах. Они возникают из-за попадания туда влаги.

В некоторых случаях неисправным аппарат становится из-за попыток сварщика производить работы, на которые это оборудование не рассчитано.

Например, некоторые специалисты используют сварочный инвертор небольших габаритов для операций по резке железнодорожного рельса. Решение такой задачи с помощью этого оборудования, конечно же, приведёт к серьёзным перегрузкам и как следствие, к выходу оборудования из строя.

Силовой инверторный блок

Переменное напряжение 220 В – это некоторое усредненное значение, которое показывает, что оно имеет такую же энергию, как и постоянный ток в 220 В. Фактически амплитуда равна 310 В. Из-за этого в фильтрах используются емкости на 400 В.

Мостовая выпрямительная сборка монтируется на радиатор. Требуется охлаждение диодов, поскольку через них протекают большие токи. Для защиты диодов от перегрева на радиаторе имеется предохранитель, при достижении критической температуры он отключает мост от сети.

В качестве фильтра используются электролитические конденсаторы, емкостью от 470 мкФ и рабочим напряжением 400 В. После фильтра напряжение поступает на инвертор.

Во время переключения ключей происходят броски импульсного тока вызывающие высокочастотные помехи. Чтобы они не проникали в сеть и не портили ее качество, сеть защищают фильтром электромагнитной совместимости. Он представляет собой набор конденсаторов и дросселя.

Сам инвертор собирается по мостовой схеме. В качестве ключевых элементов применяются IGBT транзисторы на напряжения от 600 В и токи соответствующие данному инвертору.

Они тоже с помощью специальной термопасты монтируются на радиаторы. При переключениях этих транзисторов возникают броски напряжения. Чтобы их погасить применяются RC фильтры.

Полученный на выходе электронных ключей переменный ток поступает на первичную обмотку высокочастотного понижающего трансформатора. На выходе вторичной обмотки получается переменный ток напряжением 50-60 В.

Под нагрузкой, когда идет сварка, он может выдавать ток до нескольких сотен ампер. Вторичная обмотка обычно выполняется ленточным проводом для уменьшения габаритов.

На выходе трансформатора стоит еще один мощный диодный мост. С него уже снимается необходимый сварочный ток. Здесь используются быстродействующие силовые диоды, другие использовать нельзя, потому что они сильно греются и выходят из строя. Для защиты от импульсных бросков напряжения используются дополнительные RC цепи.

Основные виды неисправностей

Существует довольно много неисправностей, которые приводят к неработоспособности сварочного инвертора.
Прежде всего, это случаи, когда при наличии необходимого входного напряжения электрический ток на выходе инвертора отсутствует. Возникновение такой неисправности связано с перегоранием предохранителей. В некоторых случаях она может возникать по причине нарушения целостности электроцепи, которая может появиться в любой зоне инвертора.

Другим видом неисправности является недостижение сварочным током нужных значений даже при максимальных установках. Основной причиной возникновения такой неисправности сварочного инвертора может быть недостаточная величина входного напряжения. Также причиной подобной неполадки могут быть потери, возникшие в контактных зажимах.

Если при выполнении работ с использованием сварочного инвертора часто происходит самопроизвольное отключение оборудования, то это говорит о наличии короткого замыкания в электрической цепи.

Также это может указывать на сильный перегрев элементов силового блока. При этом в нормальном режиме может работать система защиты, благодаря которой обеспечивается аварийное отключение.

Порядок проведения ремонта сварочного инверторного оборудования

Вне зависимости от неисправности, с которой столкнулся специалист, использующий сварочный инвертор, ремонт необходимо начинать с внешнего осмотра агрегата. Он поможет определить наличие на корпусе механических повреждений или следов от короткого замыкания в виде прожогов или почернения. После этого необходимо проверить, насколько надёжно закреплены в клеммах электрокабели.

Вне зависимости от результатов проведённой проверки следует выполнить подтягивание зажимов кабеля при помощи отвёртки или ключа. Также нелишним будет выполнить проверку целостности предохранителей, используя для этого тестер.

Если после проведённых манипуляций неисправность не устранена, то необходимо снять крышку корпуса инверторного оборудования. После этого нужно тщательно осмотреть внутренности агрегатов с целью выявления обрывов электрических цепей. В процессе осмотра необходимо искать следы воздействия короткого замыкания.

Чтобы быстрее найти причину неисправности, можно выполнить измерение величины выходного напряжения, а также силы входного тока. Для выполнения измерительных работ необходимо использовать тестер или мультиметр.

Если явная неисправность сварочного оборудования отсутствует, то в этом случае выполняется поблочный контроль целостности электрической цепи. Выполнение проверки начинается с блока питания, постепенно переходя к осмотру других блоков.

Ремонт силового блока инверторного оборудования

Для качественного устранения неисправностей нужно основательно подготовиться к ремонту, при проведении которого в обязательном порядке должен использоваться определённый набор инструментов.
Выполняя проверку и ремонт сварочных инверторов, у специалистов часто возникает необходимость в использовании специальных инструментов и измерительных приборов:

  • плоскогубцы;
  • паяльники 40 Вт;
  • отвёртка;
  • гаечный и торцовый ключ;
  • нож;
  • кусачки;
  • амперметр на 50 и 250А;
  • вольтметры на 50В в 250В;
  • осциллограф.

Выполнив проверку силового блока и блока управления сварочного инвертора, необходимо в первую очередь проверить основные их элементы. Если говорить о неисправностях силового блока, то наиболее распространённым является выход из строя силового транзистора. Поэтому поиск неисправности в этом блоке следует начинать именно с него.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: