Как работает сварочный инвертор

Как работает сварочный инвертор?

Появление на рынке электрифицированного инструмента сварочных инверторов произвело своеобразную технологическую революцию. Благодаря им, операция соединения металлов путем использования свойств электрической дуги стала доступна не только профессиональным сварщикам, но и любому домашнему мастеру. Сегодня мы расскажем вам о том, на чем основан принцип действия инвертора и на что стоит обратить внимание при покупке этого инструмента.

Высокая частота – ключ решения проблемы

Первым, кто сумел применить на практике эффект разогрева металлов дугой электрического разряда и перенос ею его молекул, был русский инженер-электротехник Николай Бернандос. Было это в 1882 году. В его установке использовался неплавящийся угольный электрод, а соединение металлов происходило при внесении в зону горения дуги посредника – расплавляемого металлического прутка.

Фактически она являлась прообразом современной сварки TIG. Через шесть лет инженер Николай Славянов создал установку, в которой электрод, провоцировавший возникновение электрической дуги, одновременно играл и роль расплавляемого присадочного прутка. Так возникла ММА – сварка с плавящимся электродом.

Общим в этих электроустановках является природа возникновения электрической дуги. Она зажигается в результате пробоя газовой среды – промежутка между двумя проводниками. Чтобы поставить ее под контроль, инженерам требовалось устройство, обладающее электрической инерцией, поскольку лавинообразное нарастание тока способно уничтожить все на своем пути.

Таковым является трансформатор переменного тока, состоящий из двух обмоток, размещенных на металлическом сердечнике. Магнитный поток в нем имеет силу, прямо пропорциональную породившему его току, но направлен противоположно ему.

Трансформатор же решает и другую задачу – снижает напряжение относительно входа, благодаря чему увеличивается ток, являющийся первопричиной пробоя среды и возникновения электрической дуги.

Чем он выше, тем сильнее ее разогрев и тем большее количество молекул металла она может перенести.

Чтобы трансформатор мог работать в режиме короткого замыкания, его обмотки должны эффективно противодействовать силе тока, разрушающей их. Для этого сечение провода делают очень большим, а сердечник максимально массивным.

Инженерами-электротехниками был обнаружен эффект, заключающийся в том, что физическое воздействие потока электронов на проводник тем сильнее, чем ниже частота его колебаний. Например, если по медному проводу сечением 1 мм2 пропустить ток частотой 50 Гц и силой 50 ампер, то он расплавится. Но если при тех же количествах ампер его частота будет равна 20-30 кГц, то он останется холодным.

Главным недостатком токов высокой частоты является невозможность передачи электроэнергии на большие расстояния. Поэтому частота промышленного тока равна 50 (в некоторых странах 60) Гц. Это оптимальное значение, позволяющее получить удовлетворительный уровень потерь и не делать электроустановки слишком массивными.

Сварочные аппараты, на обмотки трансформаторов которых подается ток промышленной частоты 50 Гц, имеют большую массу и габариты из-за того, они должны работать в режиме короткого замыкания и не разрушаться при этом.

Они вызывают чрезмерные перегрузки в электросети, что существенно затрудняет их применение в быту. Возможность воплотить в жизнь идею использования высокочастотных колебаний при сварочных работах появилась лишь в конце XX века, когда на основе полупроводниковых приборов сконструировали источники высокочастотных незатухающих колебаний.

Сварочные инверторы

Схема, когда ток промышленной частоты 50 Гц преобразуется в высокочастотный, получила название инверторной от английского слова inversion – преобразование, изменение. Принцип работы инвертора любого типа заключается в следующем:

1. Переменный ток промышленной частоты 50 Гц выпрямляется. Для этого его сначала подают на понижающий трансформатор переменного тока. А потом на так называемый диодный мост, состоящий из четырех элементов с односторонней проводимостью. На его выходе получается пульсирующее напряжение, которое сглаживается конденсатором. Это первая стадия инверсии.
2. Постоянное напряжение используется для питания полупроводникового генератора незатухающих колебаний, представляющих собой бесконечную последовательность прямоугольных импульсов разной полярности. Ее принято называть квазисинусоидой из-за схожести с эпюрой напряжения генератора переменного тока. Это вторая стадия инверсии – получение переменного тока высокой частоты.

Устройство сварочного инвертора значительно отличается от электроустановок, построенных по этому принципу. Например, от частотного преобразователя, использующегося для управления скоростью вращения асинхронных электродвигателей.

В первую очередь тем, что частота колебаний в нем повышается до десятков килогерц (у частотников она не выше 60 Гц). Это позволяет сделать трансформатор, который работает в режиме короткого замыкания, компактным. 

При этом величина выходного напряжения трансформатором уменьшается, а не увеличивается, как в том же частотнике. На вход прибора подается питание 220 вольт, а с разъемов для подключения проводов снимается от 40 до 80 вольт. Это делается не только с целью получения сварочного тока более 50 ампер, что является основным условием возникновения электрической дуги, но и для того, чтобы обезопасить сварщика от поражения электрическим током.

Принцип работы сварочного инвертора отличается еще и тем, что в нем производится двойная инверсия – для зажигания дуги и переноса металла в ней используется постоянный ток, получаемый выпрямлением высокочастотных колебаний.

Это усложняет схему и приводит к удорожанию прибора, но конструкторы идут на такие ухищрения по той причине, что они создавали устройство для массового и непрофессионального использования.

Дело в том, что дуга постоянного тока горит более устойчиво, поэтому можно получить качественный шов даже при минимальных навыках. Кроме того, температуру ее горения легче регулировать, что позволяет сваривать не только массивные конструкции, но и листовые металлы.

Бытовое применение такого прибора облегчается еще и тем, что сварка инвертором не вызывает перегрузки сети (при использовании промышленного оборудования 50 Гц падение напряжения заметно по ослаблению силы свечения ламп накаливания). А происходит это по той причине, что генератор высокочастотных импульсов играет роль гальванической развязки.

Выбор сварочного инвертора

Зная то, как работает оборудование сварочного инверторного аппарата, вы можете сделать правильный выбор при его покупке. Надо обращать внимание на следующие параметры:

• Потребляемая мощность. Эта величина влияет на то, как долго может сварочник работать под нагрузкой без критического нагрева элементов схемы. Для рядового потребителя она может быть не слишком понятна, поэтому в технических характеристиках указывается еще и продолжительность включения на максимальном токе (ПВ) в процентах. Например, если ПВ равно 60%, то рабочий цикл состоит из шести минут работы под нагрузкой и четырех на холостом ходу для остывания. Любительские модели мощностью до 2 кВт имеют ПВ, равным 30%. А у профессиональных устройств (от 4 кВт и выше) ПВ всегда выше 50%.
• Диапазон рабочих токов. Обычно он делается в пределах от 16 до 220 ампер. Для бытового применения достаточно 110-120 ампер. Двести двадцать необходимо для сваривания фасонного металлопроката большого сечения и массы.
• Холостой ход. Напряжение на выходных контактах инвертора без нагрузки. Для сварщика напряжение холостого хода сварочного инвертора является фактором, влияющим на легкость поджигания дуги. Чем оно больше, тем проще. Однако большой ХХ ведет к тому, что шов становится пористым и забивается шлаком, что ослабляет его. Для работ с чистым металлом достаточно, чтобы ХХ был равен 40 вольтам. Для грубой сварки из ржавых труб и профилей необходимо 70-80 вольт.
• Опции. Hotstart – увеличение сварочного тока в момент касания электродом поверхности. Она помогает при работе со ржавым металлом или низком уровнем напряжения на входе инвертора. Arcforce – форсаж дуги, который не дает ей погаснуть во время работы, если, например, встретился толстый слой окислов. Antistick – сброс сварочного тока до нуля при прилипании электрода. Позволяет легко оторвать его от шва без осыпания слоя флюса. Экономит расходный материал. Начинающим сварщикам они помогут быстро освоить азы профессии и уберегут от неизбежного брака в работе.

Сварочный инвертор необходим каждому домашнему мастеру. Он дает реальную свободу действий при ремонте и монтаже металлических конструкций.

Источник: https://electriktop.ru/instrument/kak-rabotaet-svarochnyj-invertor.html

Сварочный инвертор

Один из способов создания неразъемных соединений из металла – это электродуговая сварка. В течение множества лет для выполнения этой операции применяли генераторы трансформаторного типа. Главный их недостаток – габаритно-весовые характеристики. Например, агрегат марки ВД 306 весит порядка 150 кг.

С развитием полупроводникового оборудования и появление таких элементов, как тиристоры привело к созданию устройств, которые обладают всеми характеристиками, как и трансформаторы, но весят в разы меньше, всего несколько килограмм, например, Ресанта САИ 250 весит всего 5 кг, — сварочного инвертора или инверторного сварочного аппарата.

Электродуговая сварка

Устройство и основные характеристики инверторов

Инверторные устройства имеют совершенно другую электрическую схему, основанную на использовании полупроводниковых приборов диодов, тиристоров, транзисторов.

Как уже отмечалось, инверторы вошли в практику сварных работ не так давно, на исходе ХХ столетия. В основе работы аппаратов этого типа лежит принцип сдвига напряжения. Такое решение позволяет поднять силу и частоту тока. Надо отметить, что устройство инвертора, применяемого для работ – содержит довольно сложную схему, внутри которой реализуются нижеприведенные процессы:

Инверторные сварочные аппараты

1. Переменный ток, подаваемый на инвертор, преобразуют в постоянный. Изменение параметров тока происходит в устройстве, который собирают с применением диодного моста.
2. Полученный ток передается на инвертор, который играет роль генератора высокочастотных импульсов. В транзисторном блоке, происходит обратное преобразование постоянного тока в переменный. Но получаемый ток, обладает существенно большей частотой, чем тот, который поступает из сети питания.
3. Ток высокой частоты поступает на трансформатор. Это устройство снижает напряжение и одновременно повышает силу тока. Так как трансформатор, который используют для работы с токами высокой частоты, имеет небольшие габариты, все это сказывается на габаритно-весовых характеристиках инвертора.
4. После прохождения трансформатора, переменный ток, с новыми параметрами поступает на выпрямитель, где он снова трансформируется в постоянный, который и используют для сварки.

Сварка инвертором для начинающих

Надо отметить, что инверторные устройства, в отличие от устройств трансформаторного типа потребляет в два раза меньшее количество энергии. Кроме этого, параметры тока, который поступает из устройства, гарантируют то, что сварочная дуга будет иметь стабильный розжиг и горение во время сварки.

Технические параметры устройств

Сварочные инверторы имеют ряд определенных характеристик, по которым можно судить о его технологических свойствах. К ним относят следующие параметры:

Конструкция сварочного инвертора

1. Вид тока, который формируется на выходе из выпрямителя.
2. Размер напряжения, которое используется для электроснабжения. Производители выпускают изделия, которые работают от 380 и от 220 в. Первые применяют для профессиональной сварки, вторые для работы в домашних условиях.
3. Размер тока, этот параметр оказывает прямое влияние на размер электрода, который будет использоваться для выполнения сварки.

Технические параметры сварочного инвертора

1. Мощность агрегата, этот параметр дает информацию о том, ток, какой силы будет формировать сварочную дугу.
2. Напряжение на холостом ходу, этот параметр показывает, как быстро будет получена сварочная дуга.
3. Диапазон размеров электродов, которые будут использованы для производства сварки.
4. Габаритно-весовые характеристики инверторного сварочного аппарата и размер сварочного тока на выходе. Чем ниже последний показатель, тем меньше аппарат, но и соответственно такое устройство обладает меньшими эксплуатационными характеристиками.

Плюсы и минусы инверторной сварки

Инверторные устройства показывают КПД в пределах 85 – 95%, надо сказать, что это высокий показатель среди электронной аппаратуры. Используемая схема позволяет выполнять регулировку уровня сварочного тока от нескольких ампер, до сотен, а то и тысяч.

Например, инвертор марки ММА, он составляет 20 – 220 А. Инверторы могут работать длительное время. Управление источником питания можно выполнять дистанционно. К несомненным преимуществам инверторов можно отнести их малые габаритно-весовые характеристики, позволяющие перемещать устройство на месте выполнения сварки. В конструкции аппаратов использована двойная изоляция, обеспечивающая электрическую безопасность.

Технологические достоинства

Применение инверторов позволяет использовать электроды любой марки, которые работают и с постоянным и переменным током. Устройства этого типа могут быть использованы для сварки с неплавящимся электродом в среде защитного газа. Кроме того, конструкция этого оборудования позволяет легко автоматизировать сварочные процессы.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сваркиЭлектроды для контактной сварки

Сварка может быть выполнена с применением короткой дуги, таким образом, снижаются энергопотери и повышается качество сварного шва, в частности, на поверхности свариваемых деталей практически не образуются брызги от выполнения сварки. Кстати, применение инверторов позволяет получать швы в любой пространственной конфигурации.

Микропроцессор

В управлении современными сварочными инверторами применяют микропроцессоры, и это обеспечивает стабильную связь между напряжением, током.

Инверторы ремонтировать несколько сложнее, чем традиционные трансформаторные агрегаты. Если из строя выйдут некоторые элементы управления, размещенные на плате, то ремонт может встать примерно в треть от стоимости нового сварочного инвертора.

Инверторы, в отличие от оборудованиях других типов, очень боится пыли. То есть такие аппараты должны чаще обслуживаться. Работа инверторным сварочным аппаратом ограничена и низкими температурами. Кроме того, существуют некоторые ограничения на хранение инвертора при минусовых температурах. Это чревато образованием конденсата, который может привести к короткому замыканию на плате.

При подборе сварочного оборудования потребитель должен определиться для решения, каких задач он будет необходим.

Если он будет использоваться для ремонта кузовных деталей, то у него должны быть одни параметры, а если для работы по изготовлению металлоконструкций то другими. Но в любом случае, устройства должны отвечать ряду требований, в частности, в домашнем аппарате должны быть реализованы такие функции, как горячий старт, антизалипание и некоторые другие. Именно этим инверторы отличаются от традиционных аппаратов.

В конструкции аппарата этого типа должен быть установлен вентилятор. Кроме того, схема должны быть защищена от скачков напряжения в питающей сети. В принципе устройство, обладающее такими параметрами, могут работать и в условиях домашней мастерской, и в условиях промышленного производства.

Какой сварочный аппарат лучше

Выбор аппарата – это по большей части дело сугубо индивидуальное. И каждый выбирает аппарат по своим потребностям, но, можно сказать, что устройства с диапазоном сварочного тока в пределах 200 – 250 А, позволяет выполнять самые сложны работы и обрабатывать детали разной толщины.

Сварочные инверторы можно классифицировать по размеру сварочного тока. Производители выпускают три типа устройств:

• 100-160 А – маломощные;
• 160-200 А — средние;
• 200-250 А — мощные.

Существует зависимость, между размером силы тока и габаритами аппарата. При выборе аппарата для использования в домашних условиях следует руководствоваться теми задачами, которые предстоит им решать.

Самые слабые аппараты можно отнести к устройствам самого низкого уровня, многие их используют для получения навыков работы. Аппараты, которые относят к среднему классу относят к самым популярным и позволяют выполнять самые разнообразные работы начиная от сборки забора и изготовления довольно сложных металлоконструкций. Самые мощные аппараты по большей части применяют в производственных целях. Их применяют для работы с металлопрокатом большой толщины.

Электроды для ручной дуговой сварки

Большая часть инверторов предназначена для работы с электродами, покрытыми обмазкой. Но их можно использовать и для работы со сварочной проволокой. Для этого, на устройство устанавливают приспособление которое подает проволоку в сварочную зону. Проволока подается через сварочный пистолет, через него же подается и газовая смесь, защищающая рабочую зону от воздействия атмосферного воздуха.

Дополнительные функции в инверторах

В современных инверторных устройствах реализованы некоторые опции, которые заметно облегчают работу сварщика:

1. Горячий старт – зачастую у начинающих сварщиков, да и не только у них, возникают сложности с розжигом и поддержанием дуги в рабочем состоянии. В момент розжига, ток вырастает до необходимого уровня и сразу после розжига возвращается к рабочим параметрам. Процесс изменения тока происходит полностью автоматически, без участия сварщика.
2. Еще одна проблема, которая преследует новичков – залипание электрода. Причин тому несколько, но решение у нее одно – снижение уровня сварочного тока. Эта операция так же выполняется автоматически.

1. Форсаж дуги позволяет выполнять швы в разных пространственных положениях.
2. Снижение напряжения холостого хода до безопасного для рабочего и его окружающих людей уровня.

Как и любое техническое оборудование, сварочные инверторы обладают рядом технических параметров, которые определяют их возможности.

Инверторные сварочные аппараты обеспечивают генерацию сварочного тока в диапазонах от 100 до 250 А.

После преобразования тока, подаваемого из электрической сети в 220 В, на выходе из аппарата получается ток с напряжением в 50 – 90 В и рабочей частотой в 20 – 50 кГц. Для розжига дуги необходимо использовать максимальное напряжение, но оно создает угрозу безопасности сварщика и окружающих людей. Поэтому после окончания работы, напряжение падает до безопасного уровня.

Режим работы на максимальном токе

Важный показатель работы любого сварочного аппарата это показатель длительности работы. Его могут называть ПН или ПВ. Этот показатель говорит о том, какое количество времени будет работать аппарат при десятиминутном сварочном цикле, до отключения.

Другими словами, если ПВ составляет 50% — это значит что время эффективной работы, составит 5 минут, если показатель составляет 70%, то время составит 7 минут. Этот показатель должен быть отражен в технической документации, входящей в состав поставки сварочного аппарата.

Рекомендации по эксплуатации бытовых инверторов

Инвертор, предназначенный для сварки – это сложное инженерное устройство, которое оснащено множеством уровней защиты.

Аппаратура этого класса показывает стабильность в работе и между тем требует к себе бережного отношения и своевременного обслуживания.

Перед приобретением аппарата целесообразно тщательно изучить руководство по эксплуатации.

Инструкция сварочного инвертора

При работе с инвертором необходимо соблюдать несколько простых правил безопасности:

1. Все токопроводящие рукава не должны иметь повреждений, клеммы для подключения должны надежно фиксироваться в аппарате.
2. Если в конструкции аппарата предусмотрен вентилятор и во время включения он не вращается, эксплуатация такого устройства недопустима.
3. При работе с аппаратом необходимо использовать средства индивидуальной защиты.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/svarka/svarochnyjj-invertor.html

Как работает сварочный инвертор – Конструкция и особенности

Сегодня на рынке, с развитием электросварки, появилось огромное множество предложений по оборудованию, особой популярностью среди которого пользуются сварочные инверторы. На волне своей популярности в интернете гуляет очень много информации от фирм относительно своих аппаратов и их преимуществ.

Очень часто покупателю тяжело разобраться в актуальности и корректности относительно оборудования, перед покупкой сварочного инвертора.

Именно поэтому, мы попробуем простыми словами донести что же собой являет аппарат инверторного типа и как он работает, чтобы выбирая инвертор для себя, вы могли понимать на что обратить внимание

Сварочный инвертор по сути является преобразователем тока, который пропуская его через себя, несколько раз изменяет его показатели, добиваясь характеристик, пригодных для возбуждения сварочной дуги, в процессе которой происходит расплавление металла на обрабатываемой поверхности и электроде (как пример) с последующим плавным переносом его в сварочный шов.

Наиболее распространенными и применяемым в широкой области выступают сварочные аппараты для работы с электродами, большинство пользователей ассоциирует само понятие сварочного инвертора именно с такими аппаратами, хотя все инверторы имеют похожий принцип работы.

 В статье мы будем придерживаться такой же линии, хотя по большому счету она не совсем верна, ведь сварочным инвертором можно назвать любой аппарат, который в своей конструкции имеет диоды и силовые транзисторы.

Таким образом по инверторной технологии могут работать не только сварочники для работы с электродами (ручная дуговая сварка, или РДС, ММА), но и полуавтоматы (MIG, MAG) или аппараты для работы с неплавящимся электродом (TIG, TAG).

Итак, первое что нужно понимать — Сварочный инвертор — это тип устройства, конструкции аппарата, которая преобразовывает ток, но никак не вид аппарата по назначению.

Принцип работы сварочного инвертора

Перед тем как понять, что же делает инвертор с током, необходимо вспомнить некоторые характеристики, которые свойственны току.

Зависимо от частоты, ток бывает переменным или постоянным.

Переменный ток имеет высокую частоту, в стандартной розетке 50 Герц (это количество раз которое частицы переносящие заряд в потоке за 1 секунду меняют направление движения). Поток образует постоянное колебание, волнение, которое выглядит как синусоида

Постоянный ток – это когда в потоке заряженные частицы движутся строго в одном направлении, без колебаний, его график стремиться к ровной линии, направление движения не меняется, а соответственно частота стремиться к 0.

Ключевым фактором здесь выступает частота тока (именно она и определяет каким будет ток)

Можно выделить 4 основных момента в процессе трансформации тока аппаратом

• Из сети электропитания переменный ток (с частотой 50-60 Гц) попадая в инвертор (на сетевой выпрямитель) преобразуется в постоянный, другими словами его частота выравнивается (задается строгое направление движения частицам в потоке, и убираются их колебания). 
• Затем ток попадает на транзисторы, которые получая постоянный ток, снова задают хаотичное движение, только теперь значительно увеличивая его частоту, вплоть до 50 кГц (это в тысячу раз больше чем частота изначального переменного тока из розетки). Это ключевой элемент, который в последующем позволяет избежать применения громоздких и тяжелых элементов в устройстве сварочного оборудования.
• Далее на трансформаторе понижается напряжение высокочастотного тока с 220 Вольт из розетки до 60-70 Вольт (в 6 раз ниже) что значительно увеличивает его силу. Так как транзисторы до этого задали току высокую частоту, в сварочном инверторе нет необходимости применять большую катушку, поэтому трансформатор здесь используется маленький, что значительно уменьшает массу и размеры устройства.
• Теперь, ток с низким напряжением, высокой силой и частотой отправляется на выходной выпрямитель, где снова преобразуется в постоянный, подходящий для сварки с высокой силой и низким напряжением. Что позволяет концентрировано плавить металл, плавно и мягко не разбрызгивая его, вести сварочный шов аккуратно и просто, добиваясь отличного результата, даже не имея большого опыта сварщика.

Помимо указанных этапов, параллельно протекает и множество других процессов, связанных с контролем и управлением процессом внутри сварочного инвертора, обеспечивающих изменение и корректировку показателей, чтобы вы могли настроить аппарат под необходимые условия сварки, и получить комфортные характеристики тока.

Отличия в ключевых деталях сварочных инверторов

Сегодня прогресс шагает очень быстро и уже внутри инверторных технологий произошел ряд модификаций. Так первое на что можно обратить внимание в сварочном инверторе это тип силовых транзисторов:

• MOSFET – простые силовые ключи (их называют полевые). В виду своей простой структуры, требуют больший блок для управления, чем следующий вид, а соответственно сварочный инвертор становиться несколько массивней, да и самих транзисторов, как правило, требуется больше в таком аппарате.
• IGBT – более новый, сложный и совершенный по структуре тип транзисторов, они требуют меньше управления, являясь более самостоятельными, что позволяет снизить вес и размер сварочного инвертора.

В последнее время нововведения появились и в способе компоновки деталей на плату сварочного инвертора. Можно выделить такие варианты монтажа:

Пайка обычных выводных элементов

Такой вид внутренней компоновки в сварочном инверторе часто предполагает ручную сборку, даже если на заводе процесс автоматизирован, то некоторые детали часто все равно паяют мастера. По итогу качество и надежность работы инвертороного сварочника во многом зависит от качества сборки.

SMT или поверхностный монтаж

Компоненты, используемые в таком сварочном инверторе называются SMD, – они выглядят как небольшие, почти плоские прямоугольники, которые в разы меньше обычных деталей.

Такие элементы впечатываются в плату на заводе, как правило процесс полностью автоматизирован, такой способ обеспечивает лучший контакт и более эффективную передачу сигналов, с меньшими потерями, по сравнению с обычными деталями.

Исключается вероятность брака что положительно сказывается на точности работы всего сварочного инвертора, исключая вероятность брака.

Размер SMD деталей в несколько раз меньше, при этом сварочный инвертор становиться еще компактней, вместе с IGBT транзисторами, производители добиваются размеров сопоставимых с тостером.

К недостаткам такой технологии можно отнести сложность обратной пайки без  специализированного оборудования. Другими словами, не каждый мастер сможет заменить детали на такой плате, что сужает круг мастерских, которые занимаются ремонтом подобных сварочных инверторов.

В нашем интернет магазине представлен широкий выбор аппаратов, и если вы надумаете купить сварочный инвертор, мы поможем подобрать модель, которая будет соответствовать вашим требованиям и задачам, которые необходимо решать.

Если у вас остались вопросы про устройство или отличия сварочных инверторов, пишите в комментариях к этой статье и мы с удовольствием дополним материал, интересующей информацией.

Источник: https://takida.com.ua/novosti/kak-rabotaet-svarochnyi-invertor-konstruktsiia-i-osobennosti

Схема управления и драйвер

Мозгом устройства можно считать микросхему ШИМ-контроллера. Именно она управляет работой мощных транзисторов и, так сказать, задаёт темп работы преобразователя. В зависимости от модели аппарата могут использоваться микросхемы ШИМ-контроллера типа UC3845AD (Tecnica 144-164) или VIPer20A (Tecnica 141-161, 150, 152, 170, 168GE). Микросхему ШИМ-контроллера легко найти на принципиальной схеме. Ну, а что в железе?

Далее на фото показана часть платы инвертора Telwin Force 165.

Схема управления выполнена в основном из поверхностно-монтируемых элементов (SMD). Как видно на фото поверхность платы покрыта слоем защитного лака и это затрудняет считывание маркировки с микросхем и некоторых элементов. Но, несмотря на это, можно предположительно определить, что микросхема в 14-ти выводном корпусе – это микросхема LM324. Неподалёку смонтирована микросхема в 8-ми выводном планарном корпусе. Это ШИМ-контроллер (UC3845AD).

Обратимся к схеме.

По схеме микросхема ШИМ-контроллера U1 управляет работой полевого N-канального MOSFET транзистора IRFD110 (Q4). Корпус у этого полевого транзистора довольно нестандартный (HEXDIP) – внешне похож на оптопару.

С вывода стока (D) транзистора Q4 на первичную обмотку разделителного трансформатора T1 поступают прямоугольные импульсы частотой около 65 кГц. У трансформатора T1 имеется 2 вторичные обмотки (3-4 и 5-6), с которых снимаются сигналы для управления мощными ключевыми транзисторами Q5, Q8 (см. схему силовой части).

Схема на транзисторах Q6, Q7 и «обвязка» этих транзисторов нужна для правильной работы ключевых транзисторов Q5, Q8. Транзисторы Q6, Q7 в основном помогают транзисторам Q5, Q8 закрываться. Как мы уже знаем из первой части, в качестве транзисторов Q5, Q8 используются либо IGBT-транзисторы, либо MOSFET.

А это накладывает некоторые требования на процесс управления ими.

Стабилитроны D16, D17, D29, D30 (на 18V) защищают IGBT-транзисторы от превышения допустимого напряжения между затвором (G) и эмиттером (E).

Цепи регулировки и контроля

На печатной плате сварочного инвертора TELWIN Force 165 можно обнаружить занятную деталь – трансформатор тока T2.

Эта деталь участвует в работе анализатора-ограничителя тока. По принципиальной схеме видно, что трансформатор тока включен в цепь первичной обмотки трансформатора T3. За счёт индукции электромагнитного поля в трансформаторе тока T2 наводится переменное напряжение.

Далее это напряжение выпрямляется и ограничивается схемой на элементах D2, D4, R49, R25,R15, R9, R3, R20, R10.

За счёт этой схемы контролируется сила тока в первичной обмотке трансформатора T3, а сигналы, полученные от неё, участвуют в работе «задатчика» сварочного тока и генератора импульсов на микросхеме U1.

Схема контроля напряжения сети и выходного напряжения

Для контроля напряжения в электросети, а также выходного напряжения (OUT+, OUT-) сварочного аппарата используется схема, состоящая из элементов операционного усилителя (ОУ) на микросхеме LM324: U2A и U2B.

Элементы делителя R1, R5, R14, R19, R24, R29, R36 и R38 подключены к входному сетевому выпрямителю и служат для обнаружения завышенного или заниженного напряжения в электросети.

На элементе U2C операционного усилителя LM324 выполнен суммирующий блок. Он складывает сигналы защиты по напряжению и току. Результирующий сигнал подаётся на задающий генератор импульсов – ШИМ контроллер (UC3845AD). При аварии, схема защиты и контроля подаёт сигнал на суммирующий блок. Он в свою очередь блокирует работу генератора, а, следовательно, и всей схемы.

Выходное напряжение снимается с выходов OUT+, OUT- и через элемент гальванической развязки – оптрон ISO1 (H11817B), поступает в схему контроля (U2A, U2B). Так осуществляется отслеживание параметров выходного напряжения.

В случае если напряжение в электросети завышено или занижено, сработает компаратор на элементе U2A и подаст сигнал на транзистор Q1 (BC807) через делитель на резисторах R12, R11. Транзистор Q1 откроется и закоротит на корпус (общий провод) вход 10 элемента U2C. Это приведёт к блокировке работы микросхемы U1 – генератора задающих импульсов. Схема выключится.

Одновременно с этим, за счёт подачи напряжения с выхода 1 компаратора U2A засветится жёлтый светодиод D12 (Giallo – «жёлтый»), указывающий на то, что в схеме неисправность или есть проблемы с сетевым питанием. Светодиод D12 показан на силовой части схемы и подключен к CN1-1.

Таким же образом сработает схема, если на выходе выпрямителя (OUT+, OUT-) параметры выйдут за рамки установленных.

Такое может произойти, например, при неисправностях выпрямительных диодов или если выйдут из строя детали узла контроля – оптрон ISO1 или элементы его «обвязки», полупроводниковый диод D25, стабилитрон D15, резисторы R57, R52, R51, R50 и электролитический конденсатор C29.

О других элементах схемы.

Биполярный транзистор Q9 подаёт напряжение питания на микросхему ШИМ-контроллера U1 (UC3845AD). Этот транзистор управляется элементом операционного усилителя U2B. На вывод 6 U2B подаётся напряжение с делителя на резисторах R64, R39 (см. схему силовой части).

Если напряжение с делителя поступает, то U2B подаёт сигнал на транзистор Q9, который открывается и подаёт напряжение на микросхему U1.

Можно сказать, что эта схема участвует в запуске мощного инвертора, так как именно она подаёт питание на управляющий инвертором ШИМ-контроллер.

Ручная установка сварочного тока осуществляется переменным резистором R23.

Ручка резистора выводится на панель управления аппарата.

Также в цепи регулировки задействованы резисторы R73, R74, R21, R66, R68, R13 и конденсатор C14. Напряжение с цепи ручной регулировки поступает на 10 вывод элемента U2C суммирующего блока.

Как уже говорилось, сварочный инвертор имеет в своём составе множество регулирующих, контролирующих и защитных цепей. Все они нужны для штатной работы аппарата, а также защищают силовые элементы инвертора в случае аварийного режима.

Теперь, когда мы разобрались в работе сварочного инвертора пора рассказать о реальном примере ремонта сварочного инвертора TELWIN Force 165. Об этом читайте здесь.

» Мастерская » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Источник: https://go-radio.ru/kak-rabotaet-svarochniy-invertor.html

Что такое сварочный инвертор и как он работает?

Без сварочных аппаратов немыслимо существование большинства областей промышленности и строительства. Помимо этого, они все чаще используются и в бытовых целях. Наглядным подтверждением такой тенденции является огромное количество моделей сварочной техники от различных производителей, не предназначенной для промышленного использования. Среди оборудования подобного назначения все большую популярность приобретают инверторные устройства.

Виды сварки

Сварка представляет собой наиболее эффективный способ соединения изделий из металла. Существует много различных ее видов. Их можно разделить на две группы:

1. К первой относится сварка плавлением. В этом случае кромки соединяемых деталей разогреваются до жидкого состояния, образуют общую сварочную ванну и смешиваются в ней, формируя сварочный шов при остывании. В качестве источника нагрева может использоваться электрическая дуга, плазма, газовая горелка и даже лазерный или электронный луч.
2. Ко второй группе относится сварка давлением. В этом случае кромки соединяемых изделий настолько сближаются друг с другом, что между их атомами начинают работать силы притяжения. По такому принципу выполняется, например, сварка взрывом или ультразвуком.

Следует сразу отметить, что наибольшее распространение получила электродуговая сварка. Она относится к первой группе и с ее помощью выполняется около 65 % всех работ, связанных с изготовлением различных металлоконструкций.

Интересным способом соединения металлов является микроплазменная сварка. Она впервые была разработана и применена в Швейцарии в 1965 году. С ее помощью можно работать с элементами из золота, толщина которых всего 0,03 мм.

Разновидности электродуговой сварки

В случае электродуговой сварки плавление кромок соединяемых элементов выполняется за счет электрической дуги. Она зажигается между поверхностью металла и электродом. Этот способ соединения металлов может реализовываться тремя способами:

1. Ручным. Как понятно из названия, в этом случае все операции выполняются вручную.

Ручная дуговая сварка

1. Полуавтоматическим. При использовании этого способа сварки автоматически выполняется только подача сварочной проволоки, которая используется в качестве электрода.

Полуавтоматическая сварка

1. Автоматическим. В этом случае все процессы автоматизированы. Рабочие только подготавливают кромки свариваемых изделий и настраивают сварочный аппарат.

Автоматическая сварка

По виду применяемого электрода электродуговая сварка делится еще на два вида:

1. В первом случае используется плавящийся электрод. Он переходит в жидкое состояние вместе с кромками соединяемых изделий и участвует в формировании сварочного шва.
2. Во втором случае применяется неплавящийся электрод. Он участвует только в создании электрической дуги. Для формирования шва применяется присадочная проволока, не включающаяся в электрическую цепь. Наиболее ярким примером такого способа соединения металлов является аргонодуговая сварка.

Инверторные сварочные аппараты

Инверторные аппараты для выполнения ручной дуговой сварки становятся все более востребованным видом техники. Они кардинально отличаются от привычных трансформаторных устройств.

Устройство и работа трансформаторных аппаратов

Классические трансформаторные аппараты являются электротехническими устройствами и работают на частоте 50 Гц. Параметры электрического тока из бытовой сети напряжением в 220 В не подходят для проведения сварочных работ. Они преобразовываются с помощью трансформатора.

Для этого электроток подается на первичную обмотку и намагничивает ее составной сердечник. В результате возникает переменное магнитное поле, в свою очередь создающее переменный ток во вторичной обмотке.

Его параметры отличаются от начальных: напряжение составляет 50-90 В, а сила тока – 100-200 А.

Следует сразу отметить, что второй параметр не ограничивается указанными пределами. В подобных аппаратах сила сварочного тока регулируется механически и зависит от количества витков во вторичной обмотке трансформатора. Устройства этого вида имеют простую конструкцию. Они надежные и недорогие, но при этом отличаются высоким энергопотреблением, большим весом и габаритами. С их помощью сложно обеспечить хорошее качество швов.

Трансформаторный сварочный аппарат

Устройство и работа инверторных аппаратов

Инверторные сварочные аппараты являются уже не электротехническими, а электронными устройствами и их работа организована по другим принципам. Переменный ток сначала попадает в предварительный или первичный выпрямитель, где с помощью диодного моста превращается в постоянный с напряжением в 220 В. Затем он подается в инверторный блок. Здесь силовые транзисторы и тиристоры снова преобразуют ток в переменный, но теперь его частота достигает 100 кГц.

На следующем этапе ток попадает в высокочастотный трансформатор. Здесь понижается напряжение и повышается его сила. Высокочастотный трансформатор отличается от классического не только конструкцией, но и размерами. К тому же в нем практически отсутствуют потери энергии на нагрев. На последнем этапе ток проходит через выпрямитель, где преобразуется в постоянный с требуемыми для проведения сварки параметрами.

В электронной схеме сварочных инверторов используются управляющие блоки на основе микропроцессоров. Они обеспечивают стабильную работу всех остальных узлов устройств. Управляющие блоки мгновенно реагируют на малейшие отклонения параметров сварочного тока от заданных и корректируют их. Это обеспечивает стабильное горение дуги и хорошее качество сварных швов даже при минимальном опыте работы сварщика.

В дополнение к этому инверторные аппараты имеют очень широкий диапазон регулирования сварочного тока, обеспечивают низкое разбрызгивание металла и позволяют использовать любой тип электродов. Кроме того, они легкие, компактные и максимально удобные в эксплуатации. Все аппараты оснащаются несколькими системами защиты, отключающими их в случае перегрева или перегрузки, а сварочные работы с их помощью можно вести в любых пространственных положениях.

В современных инверторах реализуется несколько вспомогательных функций:

• Hotstart (горячий старт) позволяет легко зажигать дугу, кратковременно повышая силу сварочного тока.
• Arcforce (форсаж дуги) выполняет аналогичную задачу, но уже в процессе сварки. Она существенно уменьшает возможность залипания электрода.
• Antistick (антизалипание) срабатывает при залипании электрода. На него автоматически перестает подаваться электрический ток. Он начинает поступать только тогда, когда электрод оторван от металла.

Эти функции существенно облегчают использование устройств.

Помимо достоинств следует отметить и недостатки такой техники. Она однозначно дороже классических трансформаторных аналогов. Кроме того, сварочные инверторы чувствительны к строительной пыли (особенно содержащей металлические включения) и влаге. При использовании устройств этого типа необходимо придерживаться правил эксплуатации, указанных в паспорте. Их нарушение может привести к поломкам и дорогостоящему ремонту.

Инверторный сварочный аппарат

Сварочные инверторы для бытовых целей

Все представленные на рынке сварочные инверторы можно разделить на две большие группы: бытовые и профессиональные. Первые запитываются от обычной бытовой сети с напряжением в 220 В и имеют максимальный сварочный ток не более 200 А. Они предназначены для эксплуатации с невысокой загрузкой. Профессиональные инверторы чаще всего подключаются к трехфазной сети с напряжением в 380 В. Как правило, они имеют большее значение максимального сварочного тока – до 500 А.

Задача выбора инвертора для бытовых целей существенно осложняется обилием производителей и моделей подобной техники. По ценовому критерию наиболее приемлемы аппараты китайского и российского производства. Из китайской техники следует выделить бренд Fubag.

Его собственником является одноименная немецкая компания и изначально инверторы выпускались только в Германии. Позже выпуск продукции был налажен на 19 предприятиях, в том числе и в Китае (китайская аппаратура и попадает на российский рынок).

Это удобная и надежная техника, которая стоит дешевле европейских аналогов, но практически не уступает им по качеству.

Из российских производителей наибольшего внимания заслуживает Государственный Рязанский приборный завод. Он выпускает инверторы под маркой «ФОРСАЖ». По сравнению с Fubag, ее ассортимент достаточно невелик, но эта техника не менее удобная и надежная.

Производитель активно работает над ее усовершенствованием и можно предположить, что уже в ближайшем будущем она будет успешно конкурировать с лучшими европейскими аналогами. Помимо техники «ФОРСАЖ» следует отметить инверторы NEON, выпускаемые компанией «Электро Интел».

Это еще один удачный пример сочетания приемлемой цены и хорошего качества.

Поделитесь с друзьями:

Источник: https://vistek-weld.ru/reviews-articles/chto-takoe-svarochnyy-invertor-i-kak-on-rabotaet/

Изучаем как работает сварочный инвертор

Традиционные сварочные агрегаты, в конструкцию которых обязательно включены довольно громоздкие трансформаторы, сегодня энергично вытесняют инверторы для сварки. Чтобы понять работу сварочного инвертора, работающего от напряжения 140 вольт, нужно разобраться из каких элементов он состоит, по какой схеме он работает, его функциональные особенности, выявить плюсы и минусы инструмента.

Что такое сварочный инвертор и как он работает?

Инвертор — современный инструмент, предназначенный для сварочных работ. Приборы данного типа интенсивно вытесняют из автомобильных мастерских, гаражей сварочные приборы, оснащенные трансформаторами, генераторы, выпрямители.

Принцип действия такого аппарата аналогично любому другому сварочному оборудованию основывается на выработке максимальной силы тока, необходимого для возбуждения дуги, дальнейшей ее стабильной работы. Как правило, дуга формируется между электродом и свариваемыми металлическими заготовками.

В результате этого процесса металл расплавляется и заполняет пустоты между соединяемыми деталями, формируется очень прочный сварной шов, ничем не отличающийся от монолитных изделий.

В традиционных сварочных агрегатах мощный ток вырабатывал стандартный трансформатор, в инверторном оборудовании сила тока увеличивается по иной технологии.

Общий принцип работы инверторных устройств

Преобразование тока в инверторных сварочниках в отличие трансформаторных происходит в несколько стадий с помощью трансформатора небольшой мощности, размеры которого практически не превышают пачку сигарет, и электронной схемы.

Для инверторного оборудования дополнительно предусмотрена система управления, благодаря которой с инструментом намного проще работать, а сварочный шов получается достаточно высокого качества.

Преобразование сетевого напряжения происходит следующим образом:

• Первостепенно входной ток с параметрами – 220В, 50А пропускается через выпрямитель прибора, реформируется в постоянный, одновременно сглаживается фильтрами.
• Постоянное напряжение, полученное при помощи модулятора, снова преобразуется в переменное напряжение, но его частота уже составляет практически 100 кГц.
• Следующий шаг – выпрямление, понижение напряжения до необходимого значения для выполнения сварочных работ.

Применение высокочастотного преобразователя предоставило возможность использовать мини-трансформаторы. Благодаря этому инверторы значительно компактнее и имеют малый вес. К примеру, для того, чтоб инвертор выдавал сварочный ток 160А, будет достаточно трансформатора весом 250 гр. Для сравнения: для традиционной сварки, чтобы получить аналогичный сварочный ток, понадобится трансформатор весом 18 кг.

Как работает сварочный инвертор?

Преобразование в инверторе электроэнергии осуществляется следующим образом:

• Переменный ток от сети 220В преобразуется в постоянный.
• Далее ток постоянный снова реформируется в переменный ток посредством электрической схемы аппарата, но уже с достаточно большей частотой.
• Высокочастотное напряжение понижается, увеличивается сила тока.
• Полученный ток высокой частоты, пониженным напряжением, высокой силы реформируется в постоянный ток, который непосредственно используется для выполнения сварочных работ.

Изобретение современного инверторного оборудования предоставило возможность существенно снизить массу, размеры сварки. В аппаратах данного типа намного эффективнее производится регулировка сварочного тока. Габариты оборудования зависят от частоты тока. Чем она выше, тем размеры инвертора меньше.

задача любого инверторного агрегата – повышение частоты сетевого электротока. Возможно это из-за применения транзисторов, переключающихся при частоте 60-80 Гц. Но, как правило, на транзисторы подается лишь постоянный ток, а в стандартной электросети переменный с частотой 50 Гц. Для того чтоб сделать переменный ток постоянным, инверторы оснащены специальными выпрямителями, сделанными на основании диодного моста.

Преимущества

• Небольшая потребляемая мощность. Для стандартного трансформатора при использовании электродов диаметром 3 мм потребуется мощность электросети порядки 8 кВт, а для инвертора необходимо не более 3 кВт при работе четырехмиллиметровыми электродами. На холостом ходу сварка инверторного типа также потребляет гораздо меньше электрической энергии.
• Высокий КПД. Минимальные затраты на электромагнитную индукцию, формирующуюся в сварочных трансформаторах стандартного типа, предоставляет возможность достигать КПД инверторного оборудования больше 90 процентов. Энергия, потребляемая сваркой, практически в полном объеме уходит на электрическую дугу.
• Малая масса, небольшие размеры. Как говорилось выше, применение для преобразования тока высокой частоты предоставило возможность существенно уменьшить размеры трансформатора, предназначенного для снижения напряжения.
• При выполнении сварочных работ разбрызгивание расплавленного металла минимальное. Это особенно заметно при работе электродами небольшого диаметра. В данном случае дуга зажигается и работает достаточно мягко, в результате практически не образуется шлак, а сварочный шов получается высокого качества.
• Плавная настройка параметров тока сварки. При эксплуатации сварочного инвертора, работающего от напряжения 140 вольт, уменьшить ток можно до 10A, а сваривание металлических образцов осуществлять электродами Ø1,6мм.
• Улучшенные показатели дуги. Благодаря постоянному контролю, корректировке параметров дуги сварки, ее показатели значительно улучшились.
• Минимальная нагрузка на электросеть. Инвертор в процессе сварки не перегружает электрическую сеть, можно даже не отключать бытовые электроприборы, так как риски их выхода из строя минимальны. Оборудование данного типа можно питать даже электрогенератором.
• Возможность сваривания заготовок из нержавеющей стали, цветных металлов. При использовании специальных электродов инверторами можно сваривать детали из меди, нержавейки. А неплавящимися электродами можно варить алюминиевые образцы в газовой защитной среде.
• Применение электродов разного типа. Плавная регулировка рабочих параметров агрегата предоставляет возможность применять электроды любого типа в зависимости от свариваемого металла. Также можно менять полярность тока.
• Удобство, простота эксплуатации. Благодаря дополнительным функциям, к примеру, горячий старт, антизалипание при помощи инверторного оборудования качественно выполнять работы могут даже молодые неопытные сварщики.

Недостатки

• Сложность конструкции. Использование для инверторного оборудования полупроводниковой электроники делает его менее надежным.
• Высока цена. По сравнению с традиционной трансформаторной сваркой инверторы стоят намного дороже.
• Чувствительность к строительной пыли. Инструмент достаточно чувствителен к строительной пыли, предполагает периодическую очистку в процессе работы на достаточно запыленных строительных участках.
• Необходимость контроля нарушений контактов. Из-за плохих контактов происходит искрение, способное формировать в выходных цепях неконтролируемые автоматикой токовые скачки.
• Негативное влияние температурных колебаний. Инверторным сварочным аппаратом не рекомендуется пользоваться сразу после резких скачков температуры. Если инструмент находился зимой в не отапливаемом помещении и его занесли для проведения сварочных работ в достаточно теплое помещение, то его не стоит включать на протяжении нескольких часов, так как существует большая вероятность выпадения конденсата. Поэтому перед началом работы нужно дать испариться влаге с электронных плат оборудования.

Итог

Несмотря на эти незначительные недостатки, при правильной эксплуатации, соблюдении правил безопасности инструмент характеризуется довольно продолжительным сроком службы.

Источник: https://electrod.biz/hobbi/rabota-svarochnogo-invertora.html

Основные характеристики сварочного инвертора

По своей сути – та же характеристика диапазона рабочего тока. Иногда по неграмотности или злонамеренно указывается диаметр электрода, которым заявленным максимальным током варить не получится. Иногда наоборот: указан максимальный диаметр электрода, явно не дотягивающий до значения заявленного сварочного тока.

Последний вариант изредка является проблеском совести поставщиков-обманщиков. В качестве максимального тока они указывают ток короткого замыкания. А максимальный рабочий диаметр электрода указывают все-таки честно.

Тип сварочного тока: постоянный (DC) или переменный (AC)

Варить постоянным (иначе прямым, по-английски – DC) током проще: легче удерживать дугу. Поэтому 99,9% современных инверторных аппаратов ММА выдают постоянный сварочный ток.

А вот среди трансформаторов раньше большинство составляли как раз аппараты переменного тока.

Переменный ток (по-английски – AC) используется для сварки цветных металлов. Но не аппаратами ММА, а аппаратами TIG. Поэтому сварочный инвертор ММА, выдающий переменный ток, — большая редкость.

Напряжение без нагрузки

После включения аппарата, до момента поджига дуги напряжение на кончике электрода существенно выше, чем во время работы. И чем оно выше, тем легче поджечь дугу. Но стандарты запрещают уровень напряжения холостого хода на аппаратах, выдающих прямой ток, свыше 100В.

Для еще большего сокращения рисков используют т.н. блоки VRD. Аппарат, снабженный VRD, имеет на кончике электрода до начала поджига дуги всего несколько вольт. И лишь при прикосновении к металлу напряжение холостого хода восстанавливается до уровня, необходимого для поджига дуги.

На всех электродах всегда указывается полярность подключения, тип сварочного тока (постоянный или переменный) и минимально требуемый для поджига уровень напряжения холостого хода. Для абсолютного большинства широко распространенных электродов он не превышает 60В.

Напряжение холостого хода, также как и сварочный ток, зависит от уровня входного напряжения. Чем ниже напряжение в источнике питания, тем ниже напряжение холостого хода. Поэтому по мере снижения напряжения питания поджиг электрода становится все сложнее.

Рабочий цикл, он же ПВ (период включения), он же ПН (полезная нагрузка)

ПВ указывается двумя цифрами. Первая – сила тока. Вторая – процент времени. Например, «130А-50%» означает, что данный аппарат током 130А может варить половину времени. А столько же будет простаивать в ожидании охлаждения до рабочей температуры.

Если измерения проводятся на максимальном токе аппарата, первую цифру опускают, оставляя только показатель в процентах.

Например, если аппарат с номиналом 160А имеет напротив «ПВ» запись «30%», это означает, что током 160 ампер он может работать 30% времени, а 70% будет остывать.

Все верно. Остается только добавить, что отечественный ГОСТ Р МЭК 60974-1-2004 не устанавливает единой обязательной методики измерения показателя ПН для аппаратов ММА. «Стандарт не распространяется на источники питания для ручной дуговой сварки с ограниченным режимом эксплуатации, которые проектируются преимущественно для эксплуатации непрофессионалами».

Европейская методика, изложенная в стандарте EN60974-1, предлагает измерение на нагрузочном стенде при температуре окружающей среды 40С только до первого отключения ввиду перегрева. Полученный результат относят к 10-минутному промежутку. Получается, сработала термозащита через 3 минуты, цикл аппарата на данном токе – 30%.

Методика концерна TELWIN. К настоящему времени ее используют большинство китайских производителей (тех, которые вообще проводят такие испытания своих машин). Сам итальянский концерн при замерах ПВ своих аппаратов по собственной методике после показателя скромно указывает «TELWIN». Абсолютное большинство китайских производителей этого не делает.

Наконец, существует российская, она же советская, методика. По своей сути она ближе к методике TELWIN: суммируются все промежутки за контрольный период, когда аппарат работал. Но отрезок берется не 10, а 5 минут. И – самое главное – аппарат сначала вводится в режим срабатывания защиты от перегрева, после чего начинаются измерения.

В итоге один и тот же аппарат по всем 3 методикам выдает совершенно различный процент! Естественно, самые скромные «циферки» получаются по европейской методике, а самые впечатляющие – до 2 раз и более – по методике Telwin.

Исполнение: класс защиты IP

Класс защиты IP указывает на исполнение электротехнических приборов в отношении твердых объектов (первая цифра) и жидкостей (вторая цифра).

Определить степень защиты аппарата можно визуально. Если у аппарата с IP21 все вентиляционные щели полностью открыты, то у IP22 они уже прикрыты сверху выступающими козырьками. А у аппарата с IP23 эти козырьки почти полностью закрывают щели.

Степень защиты IP24 и выше технически затруднена и не имеет смысла.

Исполнение: класс изоляции (по нагревостойкости)

Многие материалы при нагреве выше определенной температуры утрачивают свои рабочие свойства. Для стандартизации материалов по данному признаку введена классификация изоляции по нагревостойкости. Почти все сварочные инверторы на транзисторах IGBT имеют класс изоляции H, что соответствует предельной температуре нагрева 180С. Предыдущая «ступенька» — класс F – означает предел нагрева 155С. Выше класса F – только класс С, указывающий на возможную температуру нагрева свыше 180С.

Температура эксплуатации

Как и внутренний нагрев, внешний нагрев и особенно охлаждение накладывают на эксплуатацию определенные ограничения. Большинство инверторных сварочных аппаратов пригодны для работы в диапазоне от 0С до +40С. Если аппарат пригоден для эксплуатации на морозе, обязательно указывается его предельное значение: минус 20С или минус 40С.

Автор текста: Ю.Шкляревский.

Источник: https://www.kuvalda.ru/blog/articles/raznoe/osnovnye-harakteristiki-svarochnogo-apparata-mma_2.html

Принцип работы и устройство сварочного инвертора

Чтобы правильно выбрать оборудование для выполнения сварочных работ, необходимо знать устройство конструкции и принцип работы сварочного инвертора. Если хорошо разбираться в таких вопросах, можно не только эффективно использовать, но и самостоятельно ремонтировать инверторные устройства.

Инверторные сварочные аппараты производства Италии

На современном рынке предлагается множество моделей инверторов, что позволяет мастерам подобрать оборудование в соответствии со своими потребностями и финансовыми возможностями. При желании сэкономить можно изготовить инверторный сварочный аппарат своими руками.

Как работает инверторный сварочный аппарат

Принцип действия инверторного аппарата во многом схож с работой импульсного блока питания. И в инверторе, и в импульсном блоке питания энергия трансформируется похожим образом.

Процесс преобразования электрической энергии в сварочном аппарате инверторного типа можно описать так.

• Переменный ток с напряжением 220 Вольт, протекающий в обычной электрической сети, преобразуется в постоянный.
• Полученный постоянный ток при помощи специального блока электрической схемы инвертора опять преобразуется в переменный, но обладающий очень высокой частотой.
• Понижается напряжение высокочастотного переменного тока, что значительно увеличивает его силу.
• Сформированный электрический ток, обладающий высокой частотой, значительной силой и низким напряжением, преобразуется в постоянный, на котором и выполняется сварка.

Принцип работы сварочного инвертора

Основным типом сварочных аппаратов, которые использовались ранее, были трансформаторные устройства, повышавшие сварочный ток за счет уменьшения значения напряжения. Самыми серьезными недостатками такого оборудования, которое активно используется и сегодня, являются низкий КПД (так как в них большое количество потребляемой электрической энергии тратится на нагрев железа), большие габариты и вес.

Изобретение инверторов, в которых сила сварочного тока регулируется совершенно по иному принципу, позволило значительно уменьшить размеры сварочных аппаратов, а также снизить их вес. Эффективно регулировать сварочный ток в таких аппаратах становится возможным благодаря его высокой частоте. Чем выше частота тока, который формирует инвертор, тем меньшими могут быть габариты оборудования.

Одна из основных задач, которую решает любой инвертор, – это увеличение частоты стандартного электрического тока. Возможно это благодаря использованию транзисторов, которые переключаются с частотой 60–80 Гц.

Однако, как известно, на транзисторы можно подавать только постоянный ток, в то время как в обычной электрической сети он переменный и имеет частоту 50 Гц.

Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, в инверторных аппаратах устанавливают выпрямитель, собранный на основе диодного моста.

После транзисторного блока, в котором формируется переменный ток с высокой частотой, в сварочных инверторах расположен трансформатор, который понижает напряжение и, соответственно, увеличивает силу тока. Для регулировки напряжения и тока, имеющих высокую частоту, требуются менее габаритные трансформаторы (при этом по своей мощности они не уступают более крупным аналогам).

Сварочный инвертор без защитного кожуха

Элементы электрической схемы инверторных устройств

Устройство сварочного инвертора составляют следующие базовые элементы:

• выпрямитель переменного тока, поступающего из обычной электрической сети;
• инверторный блок, собранный на основе высокочастотных транзисторов (такой блок и является генератором высокочастотных импульсов);
• трансформатор, который понижает высокочастотное напряжение и увеличивает высокочастотный ток;
• выпрямитель переменного высокочастотного тока;
• рабочий шунт;
• электронный блок, отвечающий за управление инвертором.

Какими бы характеристиками ни обладала определенная модель инверторного аппарата, принцип его действия, основанный на использовании высокочастотного импульсного преобразователя, остается неизменным.

Пример принципиальной схемы инвертора (нажмите для увеличения)

Выпрямительный и инверторный блоки оборудования в процессе своей работы сильно нагреваются, поэтому их устанавливают на радиаторы, активно отводящие тепло. Кроме того, для защиты выпрямительного блока от перегрева используется специальный термодатчик, отключающий его электропитание при достижении им температуры 90 градусов.

Инверторный блок, являющийся, по сути, генератором высокочастотных импульсов большой мощности, собирается на основе транзисторов, соединяемых по типу «косого моста». Высокочастотные электрические импульсы, формирующиеся в таком генераторе, поступают на трансформатор, необходимый для того, чтобы понизить значение их напряжения.

Наиболее распространенными трансформаторами, используемыми для оснащения сварочных инверторов, являются устройства со следующими характеристиками: первичная обмотка – 100 витков провода марки ПЭВ (толщина 0,3 мм); 1-я вторичная обмотка – 15 витков из медной проволоки диаметром 1 мм; 2-я и 3-я вторичные обмотки – 20 витков медного провода диаметром 0,35 мм. Все обмотки тщательно изолируются друг от друга, а места их выхода защищаются и запаиваются.

Внутреннее устройство сварочного инвертора

На выходной выпрямитель сварочного инвертора поступает ток, обладающий высокой частотой. С преобразованием такого тока в постоянный простые диоды не справятся. Именно поэтому основу выпрямителя составляют мощные диоды, обладающие большой скоростью открывания и закрывания. Чтобы предотвратить перегревание диодного блока, его размещают на специальном радиаторе.

Обязательным элементом любого сварочного инвертора является резистор высокой мощности, обеспечивающий устройству мягкий пуск.

Необходимость использования такого резистора объясняется тем, что при включении питания на оборудование подается мощный электрический импульс, который может стать причиной выхода из строя диодов выпрямительного блока.

Чтобы этого не произошло, ток подается через резистор на электролитические конденсаторы, которые начинают заряжаться. При достижении конденсаторами полного заряда и перехода устройства в штатный режим работы замыкаются контакты электромагнитного реле и ток начинает поступать на диоды выпрямителя, уже минуя резистор.

Выходные дроссели на плате сварочного инвертора

Инверторы благодаря своим техническим характеристикам позволяют выполнять регулировку сварочного тока в широком диапазоне – от 30 до 200 А.

Работой всех элементов такого сварочного аппарата, отличающегося компактными габаритами, небольшим весом и высокой мощностью, управляет специальный ШИМ-контроллер.

Электрические сигналы поступают на контроллер от операционного усилителя, питающегося выходным током самого инвертора.

На основе характеристик этих сигналов котроллер формирует корректирующие выходные сигналы, которые могут подаваться на диоды выпрямителя и транзисторы инверторного блока – генератора высокочастотных электрических импульсов.

Кроме основных, современные сварочные инверторы обладают еще целым перечнем полезных дополнительных опций. К таким характеристикам, которые значительно облегчают работу с устройством и дают возможность получать качественные, надежные и красивые сварные соединения, следует отнести форсирование сварочной дуги (быстрый розжиг), антизалипание электрода, плавную регулировку сварочного тока, наличие системы защиты от возникающих перегрузок.

Монтажная плата с основными элементами инвертора

Целесообразность использования инверторов и их основные недостатки

Широкое применение сварочных инверторов объясняется целым рядом весомых преимуществ, которыми они обладают.

• Устройства данного типа отличаются высокой мощностью и производительностью.
• Сварной шов, формируемый с использованием инверторов, характеризуется высоким качеством и надежностью.
• Наряду с высокой мощностью, устройства данного типа отличаются компактными размерами и небольшим весом, что дает возможность легко переносить их в то место, где будут выполняться сварочные работы.
• Сварочные инверторы обладают большим КПД (порядка 90%), потребляемая электрическая энергия используется в них эффективнее, чем в трансформаторах.
• Благодаря высокому КПД такие аппараты отличаются экономичным расходованием потребляемой электроэнергии.
• В процессе выполнения сварочных работ с помощью инвертора расплавленный металл разбрызгивается незначительно, что отражается на более рациональном потреблении расходных материалов.
• Инверторы обеспечивают возможность плавной регулировки сварочного тока.
• Благодаря наличию в таких устройствах дополнительных опций уровень квалификации сварщика почти не влияет на качество выполнения работ.
• Широкая универсальность инверторов упраздняет вопрос о том, какой аппарат выбрать для выполнения сварки по различным технологиям.

Инверторные устройства выбирают в том случае, когда нужен аппарат, характеристики которого обеспечивают высокую стабильность горения сварочной дуги в любой ситуации. При использовании инверторов не возникает вопрос и о том, какой электрод выбрать для выполнения сварочных работ, так как с помощью этого оборудования можно варить металл электродами любого типа.

Конечно, недостатки у инверторов тоже есть, но их не так много. Сюда следует отнести достаточно высокую стоимость таких устройств, по сравнению с обычными сварочными трансформаторами. Дороги такие устройства и в ремонте, который чаще всего связан с необходимостью замены мощных транзисторов (их стоимость может составлять до 60% цены всего аппарата).

Очень чувствительны инверторы к негативным внешним факторам – пыли, грязи, осадкам и морозу. Если для работ в полевых условиях вам нужен именно инвертор, придется сооружать для него закрытую и отапливаемую площадку.

Источник: http://met-all.org/oborudovanie/svarochnye/printsip-raboty-ustrojstvo-svarochnogo-invertora.html

Что такое сварочный инвертор: принцип работы, схемы

Современное оборудование для электросварки предлагает множество современных решений для продуктивной и производительной роботы, в том числе новое поколение аппаратов для сварки – инверторы. Что это такое и как устроен сварочный инвертор?

Что такое сварочный инвертор

Инвертор современного типа представляет собой сравнительно небольшой агрегат в пластиковом корпусе общим весом 5-10 кг (в зависимости от вида и типа модели).

Большинство моделей имеют прочную текстильную ленту, позволяющую сварщику удерживать агрегат на себе в процессе работы и носить его с собой при перемещении по объекту.

На фронтальной части корпуса находится плата управления сварочного инвертора – регуляторы напряжения и других параметров, делающие возможной гибкую настройку мощности во время работы.

Современные аппараты для сварки классифицируются на бытовые, полупрофессиональные и профессиональные, которые отличаются потребляемой мощностью, диапазоном настроек, производительностью работы и другими характеристиками. На рынке популярностью у покупателей пользуются модели российских и зарубежных производителей. В рейтинг наиболее востребованных входят КЕДР ММА-160, Ресанта САИ-160, ASEA-160D, ТОРУС-165, FUBAG IN 163, Rivcen Arc 160 и другие модели.

 Как работает сварочный инвертор

Инвертор отличается другим принципом действия и эксплуатационными характеристиками в сравнении с трансформаторными источниками питания . Такое устройство и принцип действия сварочного инверторного аппарата позволяет использовать трансформаторы меньших размеров, нежели сетевые трансформаторы. Современные инверторы для сварки оснащены панелью управления, позволяющей контролировать процессы преобразования тока.

Детально принцип работы сварочного инвертора можно описать по этапам преобразования энергии тока:

1.  Выпрямление переменного сетевого тока 220 В частоты 50 Гц;
2.  Преобразование постоянного тока в переменный частотой до 100 кГц;
3.  Снижение напряжения высокочастотного тока до 70-90 В;
4.  Выпрямление пониженного напряжения с возможностью регулировки тока  на электрической дуге.

Рекомендуем!   Принцип работы сварочного трансформатора

Предлагаем посмотреть видео, и закрепить знания по устройству и принципу работы сварочного инвертора

Потребляемая мощность инверторов

Важным показателем работы вида оборудования является потребляемая мощность сварочного инвертора. Она зависит от категории оборудования. Например, бытовые инверторы предназначены для работы от однофазной сети переменного тока 220 В. Полупрофессиональные и профессиональные аппараты обычно потребляют энергию от трехфазной сети переменного тока до 380 В.

Следует помнить, что в бытовой электросети максимальная нагрузка тока не должна превышать 160 А, и вся фурнитура, включая силовые автоматы, штепсели и розетки не рассчитаны на показатели выше этой цифры.

При подключении аппарата более высокой мощности может вызвать срабатывание автоматов защиты, выгорание выходных контактов на вилке или выгорание электрической проводки.

Напряжение холостого хода инверторного аппарата

Напряжение холостого хода сварочного инвертора – второй важный показатель работы устройства данного типа.

Напряжение холостого хода – это напряжение между положительными и отрицательными выходными контактами при отсутствии дуги, которое возникает в процессе преобразования тока питающей сети на двух последовательных преобразователях.

Стандартный показатель холостого хода должен находиться в пределах 40-90В, что является залогом безопасности работы и обеспечивает легкое зажигание дуги инвертора.

Продолжительность включения сварочного инвертора

Другим важным классифицирующим показателем работы аппаратов для инверторной сварки является его продолжительность включения (ПВ), то есть максимальное время непрерывной работы прибора.

Дело в том, что при продолжительной работе под высоким напряжением, а также в зависимости от температуры окружающей среды, агрегат может перегреваться и выключаться через разный промежуток времени. Продолжительность включения обозначается производителями в процентах.

Например, 30% продолжительность включения означает способность оборудования работать непрерывно на максимальном токе 3 минуты из 10. Уменьшение частоты тока позволяет продлить продолжительность включения. Разные производители указывают разную ПВ, в зависимости от принятых стандартов работы с аппаратом.

Рекомендуем!   Выбор сварочного полуавтомата

В чем отличия от сварочных аппаратов предыдущих поколений

Раньше для сварки использовались различные виды агрегатов, с помощью которого получали выходной ток нужной частоты для возбуждения дуги. Различного вида трансформаторы, генераторы и другое оборудование имели ограничения в эксплуатации, в большей мере из-за своих больших внешних характеристик.

Большинство аппаратов предыдущего поколения работали только вместе с громоздкими трансформаторами, которые преобразовывали сетевой переменный ток в высокие токи на вторичной обмотке, делая возможным возбуждение сварочной дуги. Главным недостатком трансформаторов были их большие габариты и вес.

Принцип действия инвертора (увеличение выходной частоты тока ) позволил уменьшить размеры установки, а также получить большую гибкость в настройках работы аппарата.

Достоинства и основные характеристики инверторных аппаратов

К достоинствам, делающих инверторный источник сварочного тока наиболее популярным видом сварочных аппаратов, можно причислить:

• высокий КПД – до 95% при сравнительно низком потреблении электричества;
•  высокая продолжительность включения – до 80%;
•  защита от перепадов напряжения;
•  дополнительное увеличение мощности при разрыве дуги (т.н. форсаж дуги);
•  небольшие габариты, компактность, позволяющая удобно переносить и хранить агрегат;
•  сравнительно высокий уровень безопасности работы, хорошая электроизоляция;
•  лучший результат сварки – аккуратный качественный шов;
•  возможность работы с трудносовместимыми металлами и сплавами;
•  возможность использования любых типов электродов;
•  возможность регулирования основных параметров при работе инвертора.

Главные недостатки:

•  более высокая цена в сравнении с другими типами сварочных аппаратов;
•  дорогостоящий ремонт.

Отдельно следует упомянуть о еще одной особенности данной разновидности сварочных аппаратов. Инверторный аппарат является очень чувствительным к влаге, пыли и другим мелким частицам. При попадании внутрь пыли, особенно металлической, прибор может выйти из строя.

То же самое касается влаги. Хотя производители оснащают современные инверторы защитой от попадания влаги и пыли, следовать правилам и мерам предосторожности при работе с ними все же стоит: не работать с прибором во влажной среде, возле работающей «болгарки» и т.д.

Рекомендуем!   надежности инверторного оборудования

Низкие температуры – еще один «пунктик» всех инверторов. На морозе прибор может не включиться из-за сработавшего датчика перегрузки. При низких температурах также может образоваться конденсат, что может повредить внутренние электросхемы и вывести аппарат из строя. Поэтому, при регулярной эксплуатации инвертора необходимо регулярно «продувать» его от пыли, защищать от влаги и не работать при низких температурах.

Источник: https://svarkagid.ru/instrumenty-i-oborudovanie/printsip-raboty-invertornogo-svarochnogo-apparata.html