Como reparar um inversor de soldadura com as suas próprias mãos

Os mestres soldadores estão a optar cada vez mais por máquinas de soldar com inversor devido ao seu tamanho compacto, construção leve e preços acessíveis. No entanto, como qualquer outro equipamento, estas máquinas podem apresentar falhas, quer devido a uma utilização incorrecta, quer devido a falhas na sua conceção. Embora existam alguns problemas que podem ser resolvidos estudando o dispositivo do inversor e efectuando reparações de forma independente, existem também avarias que só podem ser reparadas por um centro de assistência profissional.

O dispositivo do inversor de soldadura

Os inversores de soldadura, consoante os modelos, podem funcionar tanto na rede eléctrica doméstica normal (220 V) como numa rede trifásica (380 V). O fator crucial a ter em conta ao ligar o aparelho à rede doméstica é o seu consumo de energia. Se o consumo exceder as capacidades da cablagem eléctrica, a unidade não poderá funcionar eficazmente. Por conseguinte, a máquina de soldar com inversor é composta pelos seguintes módulos essenciais.

1. A unidade rectificadora primária é um componente essencial de todo o circuito elétrico do aparelho. É constituído por uma ponte de díodos e está localizado na entrada. O aparelho recebe a tensão alternada da rede eléctrica. Para evitar o sobreaquecimento, é ligado um radiador ao retificador, que é depois arrefecido por uma ventoinha interna. Além disso, a ponte de díodos está equipada com proteção contra o sobreaquecimento. Esta proteção é implementada através de um sensor de temperatura que interrompe o circuito quando os díodos atingem uma temperatura de 90 graus Celsius.
2. A interferência electromagnética é um problema comum que surge durante a conversão de corrente nos inversores. Esta interferência pode causar perturbações noutros aparelhos ligados na rede eléctrica. Para resolver este problema, é instalado um filtro de supressão de interferências antes do retificador.
3. O inversor é responsável pela conversão da tensão CA em tensão CC. Existem dois tipos de inversores normalmente utilizados: os inversores de dois ciclos em meia ponte e os inversores de ponte completa. O diagrama abaixo mostra um conversor de meia-ponte, que inclui 2 chaves de transístor (normalmente dispositivos MOSFET ou IGBT), comummente encontrados em inversores de preço médio. Both diodes and transistors are equipped with heat sinks to enhance heat dissipation. Additionally, an RC filter is installed before the transistor unit to protect it from voltage spikes.
4. A high frequency transformer is placed after the inverter to lower the high frequency voltage to 60-70 V. Incorporating a ferrite magnetic core in its design allows for decreased weight and size, as well as reduced power losses and increased overall equipment efficiency. For instance, a transformer with an iron magnetic core that can handle a current of 160 A would weigh approximately 18 kg. However, a transformer with a ferrite magnetic core and identical current capabilities would only weigh around 0.3 kg.
5. A secondary output rectifier is used in the system. It incorporates a unique bridge featuring diodes that are specifically designed to handle high-frequency current with exceptional speed (approximately 50 nanoseconds for opening, closing, and recovery), a capability beyond standard diodes. Heat sinks are attached to the bridge to prevent overheating. Additionally, the rectifier includes protection against voltage spikes, which is achieved through the implementation of an RC filter. To ensure a dependable connection between the power cable and earth cable, two copper terminals are positioned at the module’s output.
6. A microprocessor is responsible for controlling all operations of the inverter. It receives information from various sensors located throughout the unit and monitors its operation. The microprocessor ensures that the ideal current parameters for welding different types of metals are selected. Additionally, it helps save energy by supplying precisely calculated and dosed loads.
7. In order to prevent the rectifier diodes from burning out during the start-up of the inverter, a soft-start relay is employed. This relay gradually introduces the high current from the charged capacitors, protecting the diodes from damage.

Here is an illustration that clearly demonstrates the working principle of the welding inverter.

Assim, o funcionamento deste módulo de máquina de soldar pode ser descrito da seguinte forma. O retificador inicial do inversor recebe a tensão da rede eléctrica doméstica ou de geradores a gasolina ou a gasóleo. A corrente de entrada é de natureza alternada, mas quando passa pelo bloco de díodos, torna-se uma corrente contínua estável. Esta corrente rectificada passa depois para o inversor, onde é convertida novamente em corrente alternada, mas com características de frequência modificadas, ou seja, passa a ser uma corrente de alta frequência. Em seguida, esta tensão de alta frequência é reduzida pelo transformador para cerca de 60-70 V, enquanto a corrente é simultaneamente aumentada. Na fase seguinte, a corrente passa novamente pelo retificador, onde é transformada novamente em corrente contínua, e depois é fornecida aos terminais de saída do módulo. Todo o processo de conversão de corrente é supervisionado pela unidade de controlo do microprocessador.

Causas de avarias do inversor

Os sistemas de inversores modernos, particularmente os que utilizam módulos IGBT, têm elevadas exigências para um funcionamento eficaz. Isto pode ser atribuído ao facto de estes módulos internos gerarem quantidades significativas de calor durante o funcionamento. Embora sejam implementadas medidas como radiadores e ventiladores para dissipar o calor dos componentes de potência e das placas electrónicas, estas medidas podem revelar-se inadequadas em unidades mais acessíveis. Como resultado, é vital seguir diligentemente as directrizes descritas no manual de instruções da unidade, que incluem desligar periodicamente a unidade para permitir um arrefecimento adequado.

Esta diretriz é normalmente conhecida como "On Time" (OT), e é medida em percentagem. O não cumprimento da OT especificada pode resultar no sobreaquecimento dos principais componentes da unidade e, por fim, na sua avaria. Caso isto ocorra com uma unidade nova, as reparações ao abrigo da garantia não serão aplicáveis.

No entanto, é mais comum que os inversores apresentem falhas quando estão a funcionar a baixas temperaturas. A falha é normalmente causada pela formação de condensação na placa de controlo aquecida, o que resulta num curto-circuito entre os vários componentes deste módulo eletrónico.

Características da reparação

Uma caraterística distintiva dos inversores é a inclusão de uma placa eletrónica de controlo, o que torna essencial que apenas um perito qualificado possa diagnosticar e corrigir eventuais anomalias neste componente. Além disso, várias outras partes do circuito elétrico, como pontes de díodos, blocos de transístores, transformadores, etc., podem apresentar falhas. Para efetuar o diagnóstico de forma independente, é necessário possuir os conhecimentos e as competências necessárias para trabalhar com instrumentos de medição, como um osciloscópio e um multímetro.

Com base nos pontos acima mencionados, torna-se evidente que não é recomendável tentar reparar o dispositivo, em particular os seus componentes electrónicos, sem as competências e os conhecimentos necessários. Caso contrário, toda a unidade pode ficar inoperacional e o custo de reparação do inversor de soldadura pode ascender a metade do preço de um novo.

Os principais defeitos do aparelho e o seu diagnóstico

Como mencionado anteriormente, os inversores podem falhar devido à influência de factores externos nos componentes cruciais do dispositivo. Além disso, os problemas com os inversores de soldadura podem resultar de uma utilização incorrecta ou de erros nas definições do equipamento. As falhas ou interrupções mais frequentes no funcionamento dos inversores são as seguintes.

É frequente que este mau funcionamento resulte de um defeito no cabo principal do aparelho. Assim, o passo inicial seria remover a tampa da unidade e examinar cada fio do cabo utilizando um aparelho de teste. No entanto, se o cabo parecer estar em boas condições, será necessário efetuar uma avaliação mais aprofundada do inversor. O problema pode ser atribuído à fonte de alimentação em espera da unidade. Pode encontrar uma demonstração da reparação do "standby" A demonstração do funcionamento do inversor Resanta encontra-se no seguinte vídeo.

Instabilidade do arco de soldadura ou salpicos de metal

Este problema pode ocorrer se a intensidade da corrente para um determinado diâmetro de elétrodo for definida incorretamente.

Dica: Se a corrente recomendada não estiver incluída na embalagem do elétrodo, pode ser determinada utilizando a seguinte fórmula: por cada milímetro do elétrodo, a corrente de soldadura deve situar-se entre 20-40 A.

É igualmente importante ter em conta a velocidade de soldadura. Quanto mais lenta for a velocidade, mais baixo deve ser o valor de amperagem definido no painel de controlo da máquina. Adicionalmente, a tabela abaixo pode ser usada para alinhar a corrente com o diâmetro do aditivo.

A corrente de soldadura não é regulada

Se a corrente de soldadura não estiver a ser controlada, isso pode dever-se a um mau funcionamento do regulador ou a ligações de fios danificadas. Para solucionar o problema, é necessário remover a tampa da unidade e inspecionar as ligações dos fios, certificando-se de que estão seguras. Além disso, pode ser necessário testar o regulador com um multímetro. Se todas as ligações estiverem bem e o regulador estiver a funcionar corretamente, o problema pode estar num curto-circuito no estrangulador ou num transformador secundário defeituoso. Para determinar a causa, utilize um multímetro para testar estes componentes. Se for identificada uma avaria, terá de substituir as peças danificadas ou procurar assistência de um profissional para rebobinar.

Um consumo excessivo de energia, mesmo quando o aparelho está inativo, conduz frequentemente a um curto-circuito acidental num dos transformadores. Nestas situações, não é possível repará-los por si próprio. O transformador deve ser levado a um profissional para ser rebobinado.

O elétrodo está preso ao metal

Se houver uma diminuição da tensão na rede, o elétrodo pode ficar colado às peças a soldar. Para evitar isto, é importante selecionar e ajustar corretamente o modo de soldadura de acordo com as instruções da máquina. Outra causa potencial de queda de tensão é a utilização de um cabo de extensão com uma secção transversal de fio pequena (menos de 2.5 mm²).

Em alguns casos, pode ocorrer a colagem de eléctrodos quando se utiliza uma tomada eléctrica demasiado longa. Para resolver este problema, recomenda-se a ligação do inversor a um gerador.

A luz de sobreaquecimento está acesa

Se a luz indicadora estiver acesa, significa que os módulos principais da unidade estão a sofrer um sobreaquecimento. Além disso, a unidade pode desligar-se inesperadamente, o que indica que a proteção térmica foi activada. Para evitar que estas interrupções ocorram no futuro, é importante respeitar o tempo de funcionamento correto (OT). Por exemplo, se o SP estiver definido para 70%, a unidade deve ser operada da seguinte forma: coloque a unidade a funcionar durante 7 minutos e, em seguida, deixe-a arrefecer durante 3 minutos.

Na realidade, existem inúmeras falhas possíveis e razões que as podem causar, e é um desafio enumerá-las todas. Por isso, é aconselhável compreender imediatamente o algoritmo de diagnóstico utilizado para identificar as falhas no inversor de soldadura. Pode aprender a diagnosticar o aparelho assistindo ao vídeo tutorial fornecido abaixo.