Réparation et révision à faire soi-même des onduleurs de soudage

Points d’article

• Circuit typique et principe de fonctionnement de l’onduleur
• Unités évolutives
• Amélioration de la dissipation thermique
• Affichage du courant de soudage
• Augmenter le temps de marche
• Bobinage de self de sortie
• Conclusion

Les caractéristiques de la plupart des onduleurs économiques ne peuvent pas être qualifiées d’exceptionnelles, dans le même temps, peu de gens renonceront au plaisir d’utiliser des équipements avec une marge de fiabilité significative. Pendant ce temps, il existe de nombreuses façons d’améliorer un onduleur de soudage bon marché..

Circuit typique et principe de fonctionnement de l’onduleur

Plus un onduleur de soudage est cher, plus les unités auxiliaires de son circuit sont impliquées dans la mise en œuvre de fonctions spéciales. Mais le circuit du convertisseur de puissance lui-même reste pratiquement inchangé, même avec un équipement coûteux. Les étapes de la transformation du courant électrique du réseau en courant de soudage sont assez faciles à tracer – une certaine partie du processus global se déroule à chacun des nœuds principaux du circuit.

Du câble secteur à l’interrupteur de protection, la tension est fournie au pont de diodes du redresseur, couplé à des filtres haute capacité. Sur le schéma, cette section est facile à voir, il y a d’impressionnantes « banques » de condensateurs électrolytiques. Le redresseur n’a qu’une seule tâche: «déplier» la partie négative de la sinusoïde symétriquement vers le haut, tandis que les condensateurs lissent l’ondulation, amenant la direction du courant à une «constante» presque pure.

Le schéma de l’onduleur de soudage

En outre, selon le schéma, il y a l’onduleur lui-même. Cette partie est également facilement identifiable et abrite le plus grand radiateur en aluminium. L’onduleur est construit sur plusieurs transistors à effet de champ haute fréquence ou transistors IGBT. Assez souvent, plusieurs éléments de puissance sont combinés dans un corps commun. L’onduleur convertit à nouveau le courant continu en courant alternatif, mais en même temps sa fréquence est beaucoup plus élevée – environ 50 kHz. Une telle chaîne de conversion permet l’utilisation d’un transformateur haute fréquence, plusieurs fois plus petit et plus léger qu’un transformateur classique..

Le redresseur de sortie supprime la tension du transformateur abaisseur, car nous voulons un soudage en courant continu. Grâce au filtre de sortie, la nature du courant passe d’une ondulation haute fréquence à une ligne presque droite. Naturellement, dans la chaîne de transformation considérée, il existe de nombreux maillons intermédiaires: capteurs, circuits de contrôle et de contrôle, mais leur prise en compte dépasse largement le cadre de l’électronique radio amateur..

Conception de l’onduleur de soudage: 1 – condensateurs de filtre; 2 – redresseur (ensemble de diodes); 3 – transistors IGBT; 4 – ventilateur; 5 – transformateur abaisseur; 6 – tableau de commande; 7 – radiateurs; 8 – starter

Unités évolutives

Le paramètre le plus important de toute machine à souder est la caractéristique volt-ampère (VAC), grâce à laquelle une combustion stable de l’arc est assurée avec ses différentes longueurs. La bonne caractéristique I – V est créée par la commande par microprocesseur: le petit «cerveau» de l’onduleur change le mode de fonctionnement des interrupteurs de puissance à la volée et ajuste instantanément les paramètres du courant de soudage. Malheureusement, il est impossible de reprogrammer l’onduleur économique de quelque manière que ce soit – les microcircuits de commande qu’il contient sont analogiques et le remplacement par de l’électronique numérique nécessite une connaissance extraordinaire des circuits..

Cependant, les «compétences» du circuit de commande sont tout à fait suffisantes pour niveler la «courbure» d’un soudeur débutant, qui n’a pas encore appris à maintenir l’arc de manière stable. Il est beaucoup plus correct de se concentrer sur l’élimination de certaines maladies «infantiles», dont la première est une forte surchauffe des composants électroniques conduisant à la dégradation et à la destruction des touches d’alimentation.

Le deuxième problème est l’utilisation de radioéléments d’une fiabilité douteuse. L’élimination de cet inconvénient réduit considérablement la probabilité de pannes après 2 à 3 ans de fonctionnement de l’appareil. Enfin, même un technicien radio novice sera tout à fait capable de réaliser l’indication du courant de soudage réel pour pouvoir travailler avec des marques spéciales d’électrodes, ainsi que pour effectuer un certain nombre d’autres améliorations mineures..

Amélioration de la dissipation thermique

Le premier inconvénient dont souffre la très grande majorité des dispositifs onduleurs bon marché est un mauvais schéma d’évacuation de la chaleur des commutateurs de puissance et des diodes de redressement. Il vaut mieux commencer le raffinement dans cette direction en augmentant l’intensité du flux d’air forcé. En règle générale, les ventilateurs de boîtier sont installés dans des machines à souder alimentées par des circuits de service avec une tension de 12 V. Dans les modèles « compacts », le refroidissement par air forcé peut être complètement absent, ce qui est certainement absurde pour l’électrotechnique de cette classe.

Il suffit d’augmenter simplement le débit d’air en installant plusieurs de ces ventilateurs en série. Le problème est que le refroidisseur « natif » devra probablement être supprimé. Pour fonctionner efficacement dans un assemblage en série, les ventilateurs doivent avoir une forme et un nombre de pales identiques, ainsi qu’une vitesse de rotation. Il est extrêmement facile d’assembler des refroidisseurs identiques en « pile », il suffit de les assembler avec une paire de longs boulons le long de trous d’angle diamétralement opposés. De plus, ne vous inquiétez pas de la capacité du bloc d’alimentation de service, en règle générale, il suffit d’installer 3-4 ventilateurs..

S’il n’y a pas assez d’espace à l’intérieur de l’onduleur pour accueillir les ventilateurs, un conduit haute performance peut être installé à l’extérieur. Son installation est plus facile car aucune connexion aux circuits internes n’est requise, l’alimentation est coupée aux bornes du bouton d’alimentation. Le ventilateur, bien sûr, doit être installé en face des volets de ventilation, dont certains peuvent être découpés pour réduire la traînée aérodynamique. Direction optimale du flux d’air – vers l’échappement du boîtier.

La deuxième façon d’améliorer la dissipation thermique est de remplacer les radiateurs en aluminium standard par des radiateurs plus efficaces. Un nouveau radiateur doit être choisi avec le plus grand nombre d’ailettes aussi minces que possible, c’est-à-dire avec la plus grande surface de contact avec l’air. Il est optimal d’utiliser des radiateurs pour refroidir les CPU des ordinateurs à cette fin. Le processus de remplacement des radiateurs est assez simple, il suffit de suivre quelques règles simples:

1. Si le radiateur standard est isolé des brides des éléments radio avec des joints en mica ou en caoutchouc, ils doivent être conservés lors du remplacement.
2. Pour améliorer le contact thermique, vous devez utiliser une pâte thermique d’organosilicium.
3. Si le radiateur doit être taillé pour tenir dans le boîtier, les bords coupés doivent être soigneusement traités avec une lime pour éliminer toutes les bavures, sinon la poussière s’accumule abondamment dessus.
4. Le radiateur doit être fermement pressé contre les microcircuits, par conséquent, vous devez d’abord marquer et percer les trous de montage dessus, vous devrez peut-être couper un filetage dans le corps de la semelle en aluminium.

De plus, nous notons qu’il n’a aucun sens de changer les dissipateurs thermiques des touches autonomes, seuls les dissipateurs thermiques des circuits intégrés ou plusieurs transistors haute puissance installés dans une rangée sont remplacés.

Affichage du courant de soudage

Même si un indicateur numérique de réglage du courant est installé sur l’onduleur, il n’affiche pas sa valeur réelle, mais une certaine valeur de service mise à l’échelle pour l’affichage visuel. L’écart par rapport à la valeur réelle du courant peut aller jusqu’à 10%, ce qui est inacceptable lorsque vous utilisez des marques spéciales d’électrodes et que vous travaillez avec des pièces minces. Vous pouvez obtenir la valeur réelle du courant de soudage en installant un ampèremètre.

Un ampèremètre numérique de type SM3D coûtera moins de 1000 roubles, il peut même être parfaitement intégré dans le boîtier de l’onduleur. Le principal problème est qu’une connexion shunt est nécessaire pour mesurer ces courants élevés. Son coût est de l’ordre de 500 à 700 roubles pour des courants de 200 à 300 A. Veuillez noter que le type de shunt doit être conforme aux recommandations du fabricant de l’ampèremètre, en règle générale, il s’agit d’inserts de 75 mV avec une résistance intrinsèque d’environ 250 μOhm pour une limite de mesure de 300 A.

Vous pouvez installer le shunt sur la borne positive ou négative de l’intérieur du boîtier. Habituellement, la taille du bus de connexion est suffisante pour connecter un insert d’une longueur d’environ 12-14 cm.Il est impossible de plier le shunt, donc si la longueur du bus de connexion n’est pas suffisante, il doit être remplacé par une plaque de cuivre, une queue de cochon faite d’un câble monofilaire nettoyé ou un morceau de noyau de soudage.

L’ampèremètre est connecté avec des sorties de mesure aux bornes opposées du shunt. De plus, pour que l’appareil numérique fonctionne, il doit fournir une tension d’alimentation comprise entre 5 et 20 V. Il peut être retiré des fils de connexion du ventilateur ou se trouver sur les points de la carte avec un potentiel pour alimenter des microcircuits de commande. La consommation propre de l’ampèremètre est négligeable.

Augmenter le temps de marche

Le cycle de service dans le contexte des onduleurs de soudage est plus raisonnablement appelé la durée de charge. Il s’agit de la partie de l’intervalle de dix minutes pendant lequel l’onduleur travaille directement, le temps restant pendant lequel il doit rester inactif et refroidir..

Pour la plupart des onduleurs bon marché, le cycle de service réel est de 40 à 45% à 20 ° C. Le remplacement des radiateurs et d’un appareil à flux d’air intensif peut augmenter ce chiffre à 50-60%, mais c’est loin d’être un plafond. Il est possible d’atteindre un PN de l’ordre de 70-75% en remplaçant certains radioéléments:

1. Les condensateurs de la liaison de clé de l’onduleur doivent être remplacés par des éléments de même capacité et type, mais conçus pour une tension plus élevée (600-700 V);
2. Les diodes et les résistances de la liaison de clé doivent être remplacées par des éléments avec une dissipation de puissance plus élevée.
3. Les diodes de redressement (vannes), ainsi que les transistors MOSFET ou IGBT peuvent être remplacés par des transistors similaires, mais plus fiables.

Le remplacement des touches d’alimentation elles-mêmes doit être discuté séparément. Tout d’abord, vous devez réécrire le marquage sur le corps de l’élément et trouver une fiche technique détaillée pour un élément spécifique. Selon les données du passeport, il est assez simple de choisir un élément à remplacer, les paramètres clés sont les limites de la plage de fréquences, la tension de fonctionnement, la présence d’une diode intégrée, le type de boîtier et le courant de limitation à 100 ° C. Il est préférable de calculer ce dernier de vos propres mains (pour le côté haute tension, en tenant compte des pertes sur le transformateur) et d’acheter des radioéléments avec une marge de courant limite d’environ 20%. International Rectifier (IR) ou STMicroelectronics sont considérés comme les fabricants les plus fiables de ce type d’électronique. Malgré le prix plutôt élevé, il est fortement recommandé d’acheter des pièces de ces marques particulières..

Bobinage de self de sortie

L’un des ajouts les plus simples et en même temps les plus utiles pour un onduleur de soudage sera l’enroulement d’une bobine inductive qui atténue l’ondulation CC qui persiste inévitablement pendant le fonctionnement d’un transformateur d’impulsions. La principale spécificité d’une telle entreprise est que le starter est réalisé individuellement pour chaque appareil individuel, et peut également être ajusté au fil du temps lorsque les composants électroniques se dégradent ou lorsque le seuil de puissance change..

Pour fabriquer une self, vous n’aurez besoin de rien du tout: un conducteur en cuivre isolé d’une section jusqu’à 20 mm² et un noyau, de préférence en ferrite. En tant que circuit magnétique, un anneau de ferrite ou un noyau de transformateur blindé est optimal. Si le noyau magnétique est en tôle d’acier, il doit être percé à deux endroits avec un retrait d’environ 20-25 mm et tiré avec des rivets afin de pouvoir couper l’espace sans aucun problème.

Le starter commence à fonctionner, à partir d’un tour complet, mais le résultat réel est visible à partir de 4-5 tours. Lors du test, des tours doivent être ajoutés jusqu’à ce que l’arc commence à s’étirer de manière perceptible, empêchant la séparation. Lorsqu’il devient difficile de cuisiner avec une séparation, il faut jeter un tour de la bobine et connecter une lampe à incandescence 24 V parallèlement au starter.

Le réglage fin de l’accélérateur est effectué à l’aide d’une pince à vis de plomberie, qui peut réduire l’espace dans le noyau, ou d’une cale en bois, ce qui peut augmenter cet espace. Il est nécessaire de s’assurer que la combustion de la lampe lors de l’allumage de l’arc est aussi brillante que possible. Il est recommandé de réaliser plusieurs selfs pour un fonctionnement dans des plages allant jusqu’à 100 A, de 100 à 200 A et plus de 200 A.

Conclusion

Toutes les « pièces jointes », telles qu’un starter ou un ampèremètre, sont mieux montées avec une fixation séparée, qui est connectée à l’espace de l’un quelconque des fils de soudage au moyen d’une fiche à baïonnette. Ainsi, il y a suffisamment d’espace pour la ventilation à l’intérieur du boîtier de l’onduleur, et des dispositifs supplémentaires peuvent être facilement déconnectés car inutiles..

Il faut se rappeler qu’il ne sera pas possible de procéder à une modernisation radicale et profonde, en d’autres termes, «RESANTU» ne peut pas être transformé en KEMPPI par des forces et des moyens raisonnables. Cependant, la fabrication des montages et des modifications mineures de l’équipement est un excellent moyen de mieux apprendre la technologie du soudage à l’arc et d’entrer dans les subtilités professionnelles..

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