Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое инверторный сварочный аппарат, его устройство и работа

Сварочный инвертор: что собой представляет, особенности применения

Инверторные сварочные аппараты – это сварочные агрегаты, удобные и простые в использовании, что позволяет им занимать лидирующие позиции среди всех видов подобных инструментов.

Сварочные аппараты существенно отличаются от сварок других видов особенностями электрической схемы, по которой они создаются. Основой таких приборов являются полупроводниковые диоды, транзисторы и тиристоры.

Принцип работы такого аппарата основан на технологии контролированного сдвига напряжения в сторону определенных показателей.

Работа устройства основана на выполнении таких последовательных процессов:

  1. Преобразование переменного тока, который поступает из обычной бытовой розетки, в постоянный.
    ыполнение такого процесса обеспечивает диодный мост, который является обязательным блоком аппарата.
  2. Далее уже измененный ток направляется на другой инвертор, который в этом конкретном случае выполняет функцию генератора высокочастотных импульсов.
  3. В транзисторной системе происходит обратное преобразование постоянного тока в переменный с повышенными параметрами частоты для обеспечения достаточной мощности прибора.
  4. После этого ток передается на трансформатор небольших размеров, который осуществляет снижение его напряжения и одновременно обеспечивает повышение его силы. Параметры такого важного и обязательного компонента позволяют создавать сварочные аппараты с минимальными габаритами и весом.
  5. Последним этапом преобразования тока является его возвращение в переменный для дальнейшей подачи его на выпрямитель. После этого ток снова преобразовывается в постоянный и подается для непосредственного выполнения сварочных работ.

Такой принцип работы и прохождение преобразовательных этапов гарантируют дугу со стабильными параметрами и равномерное поддержание таких характеристик для нормальной сварки деталей без прожогов металла или залипания электродов.

Несмотря на необходимость проводить большое количество процессов, инверторная сварка потребляет меньше электрической энергии и абсолютно безопасна для сети и бытовой техники.

Безопасно использовать инверторный сварочный аппарат можно с обязательным соблюдением таких простых правил:

  • следить за состоянием и целостностью проводов, которые пропускают ток большой силы;
  • обеспечивать надежную фиксацию клемм на устройстве для предотвращения возможности поражения мастера и других людей током;
  • перед началом работы нужно проверить исправность всех компонентов – если конструкция охлаждается с применением вентилятора, то нужно убедиться, что он работает;
  • проверить обязательное наличие средств индивидуальной защиты для сварщика;
  • организовывать работу нужно только в благоприятных условиях, без превышения уровней допустимого температурного режима или влажности;
  • точно соблюдать рекомендации и правила производителя.

Достоинства применения сварочного инвертора и минусы использования

Положительными характеристиками, которыми обладают такие виды оборудования для сварки металлических компонентов, являются:

  • компактные размеры и небольшой вес, что позволяет удобно, без лишних проблем и трудностей перевозить или хранить прибор;
  • универсальность устройств – можно обеспечивать эффективную работу с разными электродами и качественную обработку металлических поверхностей деталей из разного вида сплавов;
  • при касании электрода к месту шва редко возникают моменты его залипания, что позволяет работать оперативно без лишних затрат времени и сил мастера;
  • высокая эффективность работы с минимальными потерями энергии, и ее точное направление на создание дуги;
  • во время использования устройства наблюдаются минимальные показатели разбрызгивания раскаленных частиц металла, что обеспечивает комфорт и безопасность работы сварщика;
  • возможность создавать аккуратные, красивые швы без брака или недочетов;
  • можно применять специальные электроды для работы с компонентами, которые сложно обрабатывать обычными инструментами – цветными металлами и изделиями с повышенным уровнем устойчивости к возникновению коррозий;
  • удобные способы точно и быстро регулировать параметры тока, которые подаются на устройство для выполнения конкретного вида сварочных работ;
  • наличие деталей регулировки стабильного состояния дуги и другие защитные функции позволяют использовать оборудование такого типа как профессиональными мастерами, так и новичками, у которых нет большого опыта работы с таким инструментом;
  • минимальные показатели воздействия на электросеть, что обеспечивает максимальный уровень безопасности бытовой техники, которая включена во время сварочного процесса.

Негативными моментами, которые могут затруднять применение устройств, могут стать следующие нюансы:

  • недостаточный уровень защиты от пыли и других загрязнений, которые могут негативно сказываться на работе и сроке нормального использования устройства длительное время без необходимости периодически чистить детали конструкции;
  • требования для применения устройств при минимальных показателях минусовых температур внешней среды существенно ограничивают возможность использования сварки зимой на открытой местности;
  • высокие показатели стоимости по сравнению с другими видами сварочных аппаратов.

Несмотря на указанные недочеты, использование таких приборов обеспечивает выполнение качественного и надежного соединения металлических деталей с ровными, аккуратными швами без сложных процессов работы и с возможностью использования как опытными мастерами, так и новичками.

Характеристики приборов, которые необходимо учитывать при выборе

Для того чтобы инверторный сварочный аппарат прослужил многие годы без поломок и смог в полной мере удовлетворить потребности в сварке определенного качества и эффективной обработке деталей, изготовленных из различных металлических сплавов, важно его правильно выбрать.

Перед покупкой таких инструментов важно обязательно учитывать такие параметры:

  1. Толщина металлических деталей, которые нужно соединять между собой. Необходимо учитывать для того, чтобы использовать устройство без перегревов и перегрузов в условиях превышения допустимых уровней нагрузки. Важно соблюдать параметры, на которые рассчитан агрегат. Такие требования производитель в обязательном порядке указывает в инструкции к прибору. Для того чтобы не переживать о таких моментах, достаточно обеспечить дополнительный запас мощности.
  2. Параметры напряжения сети. Универсальные сварочные аппараты могут использоваться от обычной бытовой розетки с сетью в 220 В. Устройство оборудовано надежной системой защиты, которая позволяет выдерживать скачки напряжения, которые часто случаются в домашних сетях электрических линий, и создавать условия для нормального выполнения сварочных процессов.
  3. Количество и качество печатных плат в устройстве. Эти детали – основа сварки такого типа. Покупка дешевого устройства приведет к выходу из строя такого компонента, а ремонт зачастую предполагает полную замену этого дорогостоящего элемента. Для того чтобы уточнить подобные характеристики, можно изучить описание устройства на товарных карточках или уточнить такую информацию у продавцов.
  4. Диапазон допустимых температур внешней среды, при которых можно без риска поломки применять прибор. Использование сварочного аппарата в более суровых условиях приведет к выходу из строя электроники устройства.
  5. Процесс ремонта устройств, в случае поломки какой-либо детали, выполнить собственными усилиями будет достаточно сложно.

Выбор и применение сварочного инверторного аппарата необходимо проводить с учетом уровня собственных навыков, цели применения, финансовых возможностей и личных предпочтений каждого мастера.

Сварочный инвертор – это инструмент, который имеет сложную конструкцию и состоит из нескольких блоков, что требует аккуратного использования и точного соблюдения всех требований и рекомендаций производителей. Такой подход обеспечит отличную службу агрегата и выполнение разных этапов обработки металлических конструкций.

Что такое инверторный сварочный аппарат, его устройство и работа

На смену старым и тяжелым сварочным трансформаторам пришли современные аппараты, имеющие небольшие габариты, плавную регулировку параметров. Они используются как профессиональными сварщиками, так и любителями при ремонте различных домашних, дачных конструкций, а также автомобилей. Инверторные сварочные аппараты стали настоящим прорывом в электросварке, значительно облегчая работу.

Что представляет собой инвертор

Для начала необходимо разъяснить, что такое электросварочный инвертор? Это электротехническое изделие, относящееся к электронным аппаратам, технические параметры которого предоставляют возможность выполнять сварочные работы в различных режимах. Они имеют характеристики, схожие с традиционными аппаратами трансформаторного типа, однако дополненные многими полезными функциями. Это значительно повышает их удобство пользования, а также расширяет эксплуатационные возможности. Применяют инверторные аппараты на производстве, при ремонтных работах дома, в гараже или же на даче.

Небольшой вес и малые габариты делают эти изделия удобными в эксплуатации, а также весьма мобильными по сравнению с традиционными электросварочными трансформаторами, генераторами и выпрямителями. Для ознакомления с этими электросварочными устройствами следует посмотреть соответствующее видео.

Типы инверторов

Предлагаемые на рынке сварочные аппараты инверторного типа подразделяются в зависимости от условий эксплуатации и бывают трех разновидностей:

  • профессиональные;
  • бытовые;
  • полупрофессиональные.

Профессиональные

Данная сварочная техника рассчитана на многочасовую работу при ежедневном пользовании. Она имеет усиленную электрическую изоляцию и компоненты, выдерживающие повышенные нагрузки. Все элементы конструкции спроектированы на активную эксплуатацию. Они используются сварщиками на производстве, частными предпринимателями в небольших цехах, при строительстве домов, а также в автомастерских. Инверторный аппарат данного вида имеет высокую стоимость, однако она вполне соответствует его техническим возможностям.

К профессиональной сварочной технике относятся комбинированные приборы. Они способны работать в нескольких режимах, включая стандартную дуговую электросварку. Некоторые экземпляры имеют функцию сварки в среде инертных газов, а также резака. Это предоставляет возможность проводить сварку стали нержавеющего типа, а также тонкого металла. Особенно ценятся эти электросварочные изделия у специалистов, занимающихся ремонтом автомобилей.

Бытовые

Это такие же сварочники, как и профессиональные, однако с менее надежными элементами. Их конструкция просто не выдержит длительного использования, так как будет постоянно перегреваться. Используемые в них электротехнические детали не рассчитаны на интенсивную работу. Эти электроприборы применяются для несложных, кратковременных электросварочных работ. Основным поставщиком данной сварочной продукции является Китай.

Полупрофессиональные

Если вы уже интересовались тем, что такое инверторный полупрофессиональный преобразователь, то об этом может быть известно. Если же нет, то разъясним. К этому виду относится электроприбор, занимающий промежуточное положение между бытовыми и профессиональными аппаратами. Их характеристики, как и стоимость выше, чем у любительских экземпляров, однако не соответствуют высокопрофессиональной технике. Данные инверторные преобразователи подходят для любителей заниматься домашними ремонтами, а также ценящими хорошую аппаратуру.

Разделение электросварочных изделий инверторного типа весьма условно, так как не отражает полностью их спектр параметров. В каждом магазине продавцы сразу предложат несколько вариантов по каждому классу преобразователей, проведут их краткий обзор и расскажут принцип работы.

Принцип действия

Разберем, что значит инверторный электросварочный аппарат и как он работает. Преобразование электрических параметров в данном типе сварочной техники выполняется комбинированным методом. Для этого используется полупроводниковая силовая электроника в сочетании с трансформатором малой мощности. Для того чтобы разобраться, что такое сварочный инвертор, необходимо понять его принцип действия. Он состоит из нескольких последовательных этапов.

Подаваемый из сети электрический ток переменного типа, проходя через диодный мост, выпрямляется и сглаживается, после чего специальным модулятором преобразуется обратно в переменный, но с повышением частоты (порядка 20 – 100 кГц). Для снижения величины напряжения, а также получения необходимой силы тока подключается трансформатор. На выходе устройства имеется силовой выпрямитель для получения постоянного сварочного тока.

Принцип работы инвертора, основанный на высокочастотном преобразовании, позволяет применять понижающие электрические трансформаторы гораздо меньших габаритов, чем в классическом аппарате индукционного типа. За счет этого выигрывается масса и компактность современных инверторных устройств, а также потребляемая мощность.

Принцип работы аппарата для инверторной сварки показан на схеме:

Упрощенное описание не показывает весь процесс, как работает инвертор, ведь взаимодействие электронных компонентов намного сложнее. Каждый из параметров жестко контролируется микропроцессорами, а также корректируется при отклонениях от оптимальных значений. Это обеспечивает получение разных характеристик и стабильную работу системы при сварке.

Технические характеристики и возможности

Предлагающиеся электросварочные аппараты отличаются не только своей стоимостью, качеством, но и характеристиками. Различные виды инверторов имеют отличающиеся технические параметры. От них напрямую зависит возможность выполнения разнообразных работ. К наиболее важным показателям относится сила сварного тока, которую способны выдавать инверторы. Помимо этого, имеет значение потребление электроэнергии. Это означает, что на выбор устройства влияют несколько ключевых параметров. От этого будет зависеть, какой толщины металл и оборудование могут сваривать устройства. Если планируется периодическая работа с деталями небольшой толщины из черного металл, нет нужды приобретать дорогой инверторный сварочный аппарат.

Читать еще:  Холодная сварка алюминия и меди в электротехнике

Кроме высшего значения силы тока, имеет значение и его минимальная величина. Это необходимо для сваривания тонколистовых металлических изделий. Особо привлекателен сварочный инвертор, имеющий принцип работы с плавной регулировкой параметров. Она, в отличие от ступенчатой, предоставляет возможность более точной настройки необходимых характеристик.

Величина напряжения холостого хода влияет на зажигание сварочной дуги. При высоком значении данного параметра повышается легкость поджига. Кроме того, следует внимательно изучить величину питающего напряжения, так как инверторы предлагаются на бытовые 220 В или же промышленные 380 В.

Возможности данной техники весьма обширны для тех, кто знает, что такое инверторная сварка. Аппарат способен стабильно поддерживать дугу при различных режимах работы. Помимо основной функции, инверторы снабжены дополнительными возможностями, делающими их применения еще более комфортным. «Горячий старт» позволяет ускорить процесс поджига дуги подавая на электрод дополнительный электрический импульс. Для исключения залипания используется «форсаж дуги», при котором сила подаваемого тока зависит от расстояния к свариваемой поверхности. Инверторы с «антизалипанием» имеют функцию остановки подачи электротока при прилипании электрода к детали. Представленный на фото инвертор имеет все характерные черты для этого класса техники.

Особенности эксплуатации

Сварщики, использующие инверторы знают, что такое электросварочное устройство весьма просто в эксплуатации и требует минимального ухода. Основная особенность заключается в правильном соблюдении условий их пользования. Если в технических характеристиках указано ПВ 60, это означает, что работать устройство должно на максимальном токе всего 6 минут из 10, а оставшиеся 4 предназначены для остывания аппарата. Этот принцип заложен для электрических устройств, работающих в бытовой сфере и полупрофессиональных.

Перед началом работы на новом аппарате необходимо изучить, как работает сварочный инвертор и что это такое. Для этого просмотрите видеообзор, где показано устройство и принцип работы преобразователя. Обращайте внимание на величину питающего напряжения сети. В параметрах указаны минимальные и максимальные данные, при которых электросварка будет выполнена нормально. Некоторые экземпляры хорошо варят электродом 3 мм толщиной даже при напряжении сети порядка 150 В!

Преимущества и недостатки

Получившие признание электросварщиков, инверторные устройства имеют широкий спектр достоинств, выгодно их отличающих от классической старой техники:

  • высокая производительность, а также мощность;
  • получаемый сварной шов имеет высокое качество;
  • компактность и малый вес;
  • высокий показатель КПД – до 90 %;
  • плавная регулировка токовых характеристик;
  • экономичный расход потребляемой электроэнергии;
  • возможность использования любителями, а также сварщиками с низкой квалификацией;
  • универсальность и надежность.

К недостаткам инверторных электросварочных аппаратов относится их высокая цена по отношению к старым трансформаторам, а также дороговизну ремонта. Помимо этого, данная электросварочная техника имеет повышенную чувствительность к осадкам, пыли, морозу и прочим внешним факторам. При использовании устройства в полевых условиях требуется заранее позаботиться о размещении под навесом.

Рекомендуем также к прочтению:

Как выбрать сварочный инвертор. Принцип его работы

А что же такое инвертор? И чем он так хорош?
Итак, сварочный инвертор – это не способ сварки, а сварочный полупроводниковый аппарат. Инверторные технологии используются в ММА сварке, в полуавтоматах, аргонно-дуговой, в плазменной резке.
Как и в трансформаторе, в инверторе также преобразуется мощность. Вот только в отличие от трансформатора, в инверторе КПД 80-90%, а это означает, что мощности при преобразовании теряется намного меньше! Но и это еще не все.
В инверторе всеми процессами преобразования управляет процессор. И процессор может менять коэффициент преобразования напряжения. А это уже очень большой плюс. Помните дачу, где лампочка мигает? Так вот: при провалах напряжения процессор сварочного инвертора отслеживает эти провалы и корректирует коэффициент преобразования таким образом, что напряжение на выходе инвертора остается постоянным и работая, вы не чувствуете, как у вас напряжение в питающей сети пляшет.
Но и это еще не все! Помните, как нужно варить? Держа электрод в нескольких миллиметрах от детали, и плавно перемещая его вдоль шва. Как красиво написано! Это в маске, через которую ничего не видно и когда еще летит сноп искр! Если вы не робот, то обязательно коснетесь электродом детали. Что тогда произойдет? Если вы варите трансформатором, то электрод прилипнет к детали, произойдет короткое замыкание во вторичной обмотке и если вы не оторвете электрод с силой, то сварочный трансформатор уйдет в перегрев, сработает тепловая защита, если она есть или начнет гореть обмотка трансформатора.
Если же вы работаете инвертором, то скорей всего и не почувствуете, что коснулись электродом детали. Процессор отследит касание падением напряжения в дуге и моментально увеличит кратковременно ток, сильный ток подплавит электрод и вы сможете спокойно отвести электрод от детали – он не «прилипнет». Если вы специально коснулись и держите электрод у детали, то процессор отключит питание на выходе трансформатора и он не перегреется.
Т.е. инвертор «прощает» нам с вами наш непрофессионализм в работе!
Но и это еще не все!
Функция “HOT START”: автоматическое повышение сварочного тока при начале сварки для облегчённого зажигания дуги позволяет легко зажигать дугу, работая не только рутиловыми, но и основными, и целлюлозными электродами (прочность сварочного шва значительно выше).
И самое главное – вес. Инверторы при равном сварочном токе с трансформаторами весят в 4-5 раз меньше! И намного меньше по габаритам. Благодаря тому, что преобразование мощности у инверторов происходит на частоте 50-60 кГц (в 1000 раз выше, чем у трансформаторов), размер основной детали – преобразующего трансформатора- удалось снизить в несколько раз.

Подытожим: инвертор – полупроводниковый сварочный аппарат, варить которым стало значительно удобней, проще и быстрее. Аппарат, который позволяет новичку получать качество сварки профессионального сварщика.
Неужели нет недостатков у инвертора? Есть! Их два: цена, которая в 2 раза выше трансформатора и возможность выхода аппарата из-за пыли, а вернее из-за сильного загрязнения электронной платы. От второго недостатка достаточно легко избавиться, периодически (по мере загрязнения) продувая электронную плату сжатым воздухом. Конечно, это касается аппаратов, которыми работаю на стройплощадках и в сильнозагрязненных помещениях. Что касается первого недостатка, то цена на инверторы постоянно снижается (для этого есть веские причины) и, уверен, что через несколько лет сварочные инверторы полностью вытеснят трансформаторы.

Итак, вы решили остановить свой выбор на сварочном инверторе. Мы поддерживаем ваш выбор.
Запомните только одно: если вы варите в запыленном помещении, не забывайте продувать электронную плату сжатым воздухом, и аппарат прослужит вам долгие годы.

На что нужно обратить внимание.
На данный момент инверторы ММА выпускаются по двум полупроводниковым технологиям IGBT и MOSFET. Не буду вдаваться в подробности, скажу только что в схемотехнике этих аппаратов используются разные полупроводниковые транзисторы IGBT и MOSFET. Основное различие между этими транзисторами – различный ток коммутации. Чтобы статья не потеряла своей актуальности через полгода-год, не будем указывать марки транзисторов того или другого типов, т.к. все чрезвычайно быстро меняется. Так вот, для инвертора на 160А IGBT транзисторов понадобится 2-3 (в зависимости от рабочего цикла), а MOSFET – 10-12. Вот собственно в чем и отличие.

Тонкость в том, что транзисторы очень сильно греются и их необходимо установить на мощные алюминиевые радиаторы. Чем больше радиатор, тем больше съем тепла с него, а следовательно его охлаждающая способность. На деле схемотехника MOSFET не позволяет создать аппарат на одной плате: те аппараты, которые сейчас есть в продаже собраны в основном на трех платах (IGBT аппараты всегда идут на одной плате). Соединение трех плат, худший теплообмен, каскадный выход транзисторов из строя при неисправности одного транзистора, меньший КПД (относительно IGBT) –вот основные недостатки MOSFET по отношению к аппаратам IGBT. Проще говоря, IGBT более современная технология, чем MOSFET. Хотя сразу оговоримся, что недостатки эти ничтожны, по сравнению с достоинствами сварочного инвертора, скажем, по сравнению со сварочными трансформаторами. Необходимо также отметить, что мощные индустриальные инверторы пока собираются по MOSFET технологии.
Как отличить: Визуально аппараты IGBT отличаются от MOSFET вертикальным расположением силовых разъёмов ( у MOSFET аппаратов выходы обычно расположены горизонтально). Нельзя точно утверждать, что это верно на 100%. Точнее можно сказать, сняв кожух с аппарата.

На что еще можно обратить внимание:
Благодаря электронному контролю за параметрами сварочный дуги, инвертор работает значительно более экономичней, чем трансформатор, поэтому нет особой надобности брать мощность «прозапас». 40-45 А на «мм электрода» вполне разумный выбор. Если вы варите 3мм электродом, то оптимальным выбором будет аппарат на 120-140А.
При выборе инвертора также необходимо помнить о рабочем цикле аппарата. 10% цикл – это работа в течении 1-й минуты из 10 минутного цикла. Если у вас большой объем сварочных работ, то необходимо взять аппарат с большим циклом или на больший рабочий ток (тогда у такого аппарата на том же токе, рабочий цикл будет больше). Например у аппарата 140A — 10% рабочий цикл. А вам нужно, к примеру, варить непрерывно 3,5 минуты. Тогда вы выбираете аппарат на 140А с 35% или берете аппарат на 160А с 10%. Цикл на токе в 140А у аппаратов будет приблизительно одинаков.
Перед покупкой инвертора, рассмотрите приобретение инвертора с возможностью аргонно-дуговой сварки (TIG). Тогда у вас будет, по-сути, два аппарата в одном корпусе. И варить вы сможете практически все металлы и сплавы. Эти аппараты дороже обычных инверторов на стоимость специализированной горелки.

Ну и последняя рекомендация – рекомендуем выбирать аппарат достаточно известных марок, которые представлены широким ассортиментом сварочных аппаратов и аксессуаров на рынке. В аппаратах марок-однодневок могут быть заявлены завышенные мощностные характеристики. Также могут отсутствовать такие полезные для неопытного сварщика функции как «антизалипание», «форсирование дуги», «горячий старт». И тогда разочарования при работе не избежать.

Устройство сварочного инвертора

Принцип работы сварочного инвертора

В настоящее время стали очень популярны и доступны по цене сварочные аппараты инверторного типа.

Несмотря на свои положительные качества, они, как и любое другое электронное устройство, временами выходит из строя.

Чтобы отремонтировать инвертор сварочного аппарата нужно хотя бы поверхностно знать его устройство и основные функциональные блоки.

В первых двух частях будет рассказано об устройстве сварочного аппарата модели TELWIN Tecnica 144-164. В третьей части будет рассмотрен пример реального ремонта сварочного инвертора модели TELWIN Force 165. Информация будет полезна всем тем начинающим радиолюбителям, которые хотели бы научиться самостоятельно ремонтировать сварочные аппараты инверторного типа.

Дальше будет много букв – наберитесь терпения .

Сам инверторный сварочный аппарат представляет не что иное, как довольно мощный блок питания. По принципу действия он очень схож с импульсными блоками питания, например, компьютерными блоками питания AT и ATX. Вы спросите: «Чем они похожи? Это ведь абсолютно разные устройства…». Схожесть заключается в принципе преобразования энергии.

Основные этапы преобразования энергии в инверторном сварочном аппарате:

1. Выпрямление переменного напряжения электросети 220V;

2. Преобразование постоянного напряжения в переменное высокой частоты;

3. Понижение высокочастотного напряжения;

4. Выпрямление пониженного высокочастотного напряжения.

Это кратко, так сказать, на пальцах . Такие же преобразования происходят в импульсных блоках питания для ПК.

Спрашивается, а зачем нужны эти пляски с бубном (несколько ступеней преобразования напряжения и тока)? А дело тут вот в чём.

Читать еще:  Ремонт наиболее типичных неисправностей сварочного инвертора

Ранее основным элементом сварочного аппарата являлся мощный силовой трансформатор. Он понижал переменное напряжение электросети и позволял получать от вторичной обмотки огромные токи (десятки – сотни ампер), необходимых для сварки. Как известно, если понизить напряжение на вторичной обмотке трансформатора, то можно во столько же раз увеличить ток, который может отдать нагрузке вторичная обмотка. При этом уменьшается число витков вторичной обмотки, но и растёт диаметр обмоточного провода.

Из-за своей высокой мощности, трансформаторы, которые работают на частоте 50 Гц (такова частота переменного тока электросети), имеют весьма большие размеры и вес.

Чтобы устранить этот недостаток были разработаны инверторные сварочные аппараты. За счёт увеличения рабочей частоты до 60-80 кГц и более, удалось уменьшить габариты, а, следовательно, и вес трансформатора. За счёт увеличения рабочей частоты преобразования в 4 раза удаётся снизить габариты трансформатора в 2 раза. А это приводит к уменьшению веса сварочного аппарата, а также к экономии меди и других материалов на изготовление трансформатора.

Но где взять эти самые 60-80 кГц, если частота переменного тока электросети всего 50 Гц? Тут на выручку приходит инверторная схема, которая состоит из мощных ключевых транзисторов, которые переключаются с частотой 60-80 кГц. Но чтобы транзисторы работали, необходимо подать на них постоянное напряжение. Его получают от выпрямителя. Напряжение электросети выпрямляется мощным диодным мостом и сглаживается фильтрующими конденсаторами. В результате на выходе выпрямителя и фильтра получается постоянное напряжение величиной более 220 вольт. Это первая ступень преобразования.

Вот это напряжение и служит источником питания для инверторной схемы. Мощные транзисторы инвертора подключены к понижающему трансформатору. Как уже говорилось, транзисторы переключаются с огромной частотой в 60-80 кГц, а, следовательно, трансформатор работает также на этой частоте. Но, как уже говорилось, для работы на высоких частотах требуются менее громоздкие трансформаторы, ведь частота то уже не 50 Гц, а все 65000 Гц! В результате трансформатор «сжимается» до весьма малых размеров, а мощность его такая же, как и у здоровенного собрата, который работает на частоте 50 Гц. Думаю, идея понятна.

Вся эта петрушка с преобразованием привела к тому, что в схемотехнике сварочного аппарата появляется куча всяких дополнительных элементов, служащих для того, чтобы аппарат стабильно работал. Но, хватить теории, перейдём к «мясу», а точнее к реальному железу и тому, как оно устроено.

Устройство сварочного аппарата инверторного типа. Часть 1. Силовой блок.

Разбираться в устройстве сварочного инвертора желательно по схеме конкретного аппарата. К сожалению, схемы на TELWIN Force 165 я не нашёл, поэтому нагло позаимствуем схему из руководства по ремонту другого аппарата – TELWIN Tecnica 144-164. Фотографии аппарата и его начинки будут от TELWIN Force 165, так как именно он оказался в моём распоряжении. Исходя из анализа схемотехники и элементной базы, особых отличий между этими моделями практически нет, если не учитывать мелочи.

Внешний вид платы сварки TELWIN Force 165 с указанием расположения некоторых элементов схемы.

Принципиальная схема сварочного аппарата инверторного типа TELWIN Tecnica 144-164 состоит из двух основных частей: силовой и управляющей.

Сначала разберёмся в схемотехнике силовой части. Вот схема. Картинка кликабельна (нажмите для увеличения – откроется в новом окне).

Сетевой выпрямитель.

Как уже говорилось, сначала переменный ток электросети 220V выпрямляется мощным диодным мостом и фильтруется электролитическими конденсаторами. Это нужно для того, чтобы переменный ток электросети частотой 50 герц стал постоянным. Конденсаторы С21, С22 нужны для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, которые всегда присутствуют после диодного выпрямителя. Выпрямитель реализован по классической схеме диодный мост. Он выполнен на диодной сборке PD1.

Следует знать, что на конденсаторах фильтра напряжение будет больше в 1,41 раза, чем на выходе диодного моста. Таким образом, если после диодного моста мы получим 220V пульсирующего напряжения, то на конденсаторах будет уже 310V постоянного напряжения (220V * 1,41 = 310,2V). Обычно же рабочее напряжение ограничивается отметкой в 250V (напряжение в сети ведь может быть и завышенным). Тогда на выходе фильтра мы получим все 350V. Именно поэтому конденсаторы имеют рабочее напряжение 400V, с запасом.

На печатной плате сварочного аппарата TELWIN Force 165 элементы сетевого выпрямителя занимают довольно большую площадь (см. фото выше). Выпрямительный диодный мост установлен на охлаждающий радиатор. Через диодную сборку протекают большие токи и диоды, естественно, нагреваются. Для защиты диодного моста на радиаторе установлен термопредохранитель, который размыкается при превышении температуры радиатора выше 90С 0 . Это элемент защиты.

В выпрямителе применяются диодные сборки (диодный мост) типа GBPC3508 или аналогичный. Сборка GBPC3508 рассчитана на прямой ток (I) — 35А, обратное напряжение (VR) — 800V.

После диодного моста установлены два электролитических конденсатора (здоровенькие бочонки) ёмкостью 680 микрофарад каждый и рабочим напряжением 400V. Ёмкость конденсаторов зависит от модели аппарата. В модели TELWIN Tecnica 144 – 470 мкф., а в TELWIN Tecnica 164 – 680 мкф. Постоянное напряжение с выпрямителя и фильтра подаётся на инвертор.

Помеховый фильтр.

Для того чтобы высокочастотные помехи, которые возникают из-за работы мощного инвертора, не попадали в электросеть, перед выпрямителем устанавливается фильтр ЭМС – электромагнитной совместимости. На английский манер аббревиатура ЭМС обозначается как EMC (ElectroMagnetic Compatibility). Если взглянуть на схему, то фильтр EMC состоит из элементов С1, C8, C15 и дросселя на кольцевом магнитопроводе T4.

Инвертор.

Схема инвертора собрана по схеме так называемого «косого моста». В нём используется два мощных ключевых транзистора. В сварочном инверторе ключевыми транзисторами могут быть как IGBT-транзисторы, так и MOSFET. Например, в моделях Telwin Tecnica 141-161 и 144-164 используются IGBT-транзисторы (HGTG20N60A4, HGTG30N60A4), а в модели Telwin Force 165 применены высоковольтные MOSFET-транзисторы (FCA47N60F). Оба ключевых транзистора устанавливаются на радиатор для отвода тепла. Фото одного из двух транзисторов MOSFET типа FCA47N60F на плате TELWIN Force 165.

Снова взглянем на принципиальную схему и найдём на ней элементы инвертора.

Постоянное напряжение коммутируется транзисторами Q5 и Q8 через обмотку импульсного трансформатора T3 с частотой гораздо большей, чем частота электросети. Частота переключений может составлять несколько десятков килогерц! По сути, создаётся переменный ток, как и в электросети, но только он имеет частоту в несколько десятков килогерц и прямоугольную форму.

Для защиты транзисторов от опасных выбросов напряжения используются демпфирующие RC-цепи R46C25, R63C30.

Для понижения напряжения используется высокочастотный трансформатор T3. С помощью транзисторов Q5, Q8 через первичную обмотку трансформатора T3 (обмотка 1-2) коммутируется напряжение, которое поступает от сетевого выпрямителя (DC+, DC-). Это то самое постоянное напряжение в 310 – 350V, которое было получено на первом этапе преобразования.

За счёт коммутирующих транзисторов постоянное напряжение преобразуется в переменное. Как известно, трансформаторы постоянный ток не преобразуют. Со вторичной обмотки трансформатора T3 (обмотка 5-6) снимается уже намного меньшее напряжение (около 60-70 вольт), но максимальный ток может достигать 120 – 130 ампер! В этом и заключается основная роль трансформатора T3. Через первичную обмотку течёт небольшой ток, но большого напряжения. Со вторичной обмотки уже снимается малое напряжение, но большой ток.

Размеры этого самого трансформатора невелики.

Его вторичная обмотка выполнена несколькими витками ленточного медного провода в изоляции. Сечение провода внушительное, да и не мудрено, ток в обмотке может достигать 130 ампер!

Далее со вторичной обмотки импульсного трансформатора переменный ток высокой частоты выпрямляется мощными диодными выпрямителями. С выхода выпрямителя (OUT+, OUT-) снимается электрический ток с нужными параметрами. Это и необходимо для проведения сварочных работ.

Выходной выпрямитель.

Выходной выпрямитель собран на базе мощных сдвоенных диодов с общим катодом (D32, D33, D34). Эти диоды обладают высоким быстродействием, т. е. они могут быстро открываться и также быстро закрываться. Время восстановления trr of your page —>

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.
  1. Полуавтоматическим. При использовании этого способа сварки автоматически выполняется только подача сварочной проволоки, которая используется в качестве электрода.
  1. Автоматическим. В этом случае все процессы автоматизированы. Рабочие только подготавливают кромки свариваемых изделий и настраивают сварочный аппарат.

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.

Читать еще:  Соблюдение техники безопасности при сварке оцинкованной стали

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.

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.

Никакой магии или как работает сварочный инвертор

И сварщики профессионалы, и домашние мастера оценили принцип работы сварочного инвертора, поэтому эти приборы постепенно вытесняют с рынка традиционные сварочные трансформаторы и выпрямители. И скоро настанет то время, когда они будут царить на современном рынке сварочного оборудования. Что такое сварочный инвертор, почему они появились недавно? Необходимо отметить, что принцип инвертности, а соответственно и сам сварочный агрегат появились не вчера. Принципиальные схемы аппаратов были разработаны в 70-х годах прошлого века. Но в современном виде сварочные приборы появились недавно.

Устройство сварочного инвертора

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

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

В чем заключается принцип действия сварочного аппарата инверторного типа?

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

Именно высокая частота тока является главным техническим решением в инверторных сварочных аппаратах. Оно позволяет добиться максимальных преимуществ перед другими источниками питания электрической сварочной дуги. В инверторах необходимая для сварки сила тока достигается изменением высокочастотного напряжения. В обычных сварочных трансформаторах этот процесс происходит за счет изменения электродвижущей силы (ЭДС) катушки индукции, которая является основной частью трансформатора.

Именно предварительное преобразование электроэнергии позволяет использовать в инверторах трансформаторные блоки с небольшими размерами. Для сравнения можно привести такой пример. Если необходимо на выходе получить ток силой 160 ампер, то для этого в инверторе потребуется установить трансформатор весом 300 г. Такой же ток на выходе обычных сварочных трансформаторов получится, если в него будет вмонтирован трансформатор с медной проволокой (катушкой) весом 20 кг.

Почему так происходит? Основным элементов сварочного аппарата трансформаторного типа являлся сам силовой трансформатор с катушками первичной и вторичной обмотки. Именно катушка позволяла снижать переменное напряжение и получить на выходе из второй обмотки токи большой величины, пригодные для инверторной сварки металлов. Появляется зависимость от падения напряжения до увеличения силы тока. При этом длина медной проволоки на вторичной обмотке уменьшалась, но увеличивался его диаметр. Отсюда и большие габариты сварочного аппарата, и его большой вес.

Принципиальная электрическая схема инверторного аппарата

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

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

Полученное напряжение является источником питания для работы всей схемы аппарата. А так как мощные ключевые транзисторы подключены к трансформатору (понижающему), то и переключаться они будут с высокой частотой. Соответственно и сам сварочный агрегат будет работать на такой высокой частоте. Чтобы все это работало (преобразовывалось), необходимо в схему установить большое количество дополнительных элементов.

Чтобы разобраться в принципиальной схеме сварочного инвертора, необходимо рассмотреть любую модель.

Силовой блок

Не будем повторяться и рассказывать, как работает инверторный сварочный аппарат. Пройдемся по нюансам и элементам прибора.

    • Сетевой выпрямитель. Его задача – из переменного тока сделать постоянный.
    • Помеховый фильтр. Его устанавливают специально для того, чтобы помехи высокочастотного типа, появляющиеся в процессе работы сварочного инвертора, не попали в питающую сеть.
    • Инвертор (преобразователь). По сути, это блок из мощных ключевых транзисторов, которые чаще всего собираются по принципу косого моста. Обязателен в связке радиатор, с помощью которого отводится тепло от транзисторов. Они подключаются к высокочастотному трансформатору, где через его обмотку происходит коммутация напряжения. Обратите внимание, что в самом трансформаторе преобразование напряжения (постоянное в переменное) не происходит. Эта обязанность возложена на транзисторы. Основное назначение трансформатора – это понижение напряжения до 60-70 вольт. В нем в первичной обмотке течет ток с большим напряжением, но с малой силой тока. Во вторичной, наоборот, с малым напряжением, но с большой силой.
    • Выходной выпрямитель. Это диодный мост, в котором установлены диоды быстрого действия. Они за мгновения могут открыться и закрыться. Свойства очень важное, потому что эти элементы выпрямляют переменный высокочастотный ток. Простые диоды, установленные в инвертор, не успевали бы закрываться и открываться. В результате произошел бы их перегрев, итог – выход из строя.

Внимание! Необходимо знать, что на конденсаторах, установленных в фильтр, напряжение будет больше, чем на выходе диодного моста. Величина – 1,4-1,5 раз. При стабильном напряжении в сети в 220 вольт, на конденсаторах будет напряжение 310 вольт. Если в сети будет скачок, к примеру, до 250 вольт, то внутри аппарата в конденсаторах напряжение поднимется до 350 вольт. Вот почему используются конденсаторы с номинальным напряжением 400 В.

Вот основные элементы силового блока устройства инверторного сварочного аппарата. Есть еще блок управления, но он влияет на удобство работы агрегата и на его настойку (ручная или автоматическая).

Теперь вы знаете, из каких частей состоит инверторный источник сварочного тока. Еще раз повторимся. Это выпрямитель, инвертор, собранный из транзисторов, трансформатор, который понижает напряжение, и установленный на выходе выпрямитель. Для начинающих сварочников эти элементы ни о чем не говорят. И вроде бы знать о них им нет необходимости. Ведь работать с инвертором одно удовольствие.

  • Он легкий (спасибо маленькому трансформатору).
  • Легко варит достаточно толстые металлические детали (спасибо высокому току и низкому напряжению).
  • Электрод не прилипает к поверхности металла (спасибо функции «Arc Force»).
  • Процесс поджига электрода упрощен за счет подачи на его конец в начале работы тока большой силы. Эта функция сварочного инвертора называется Hot Start.
  • Если появляется короткое замыкание при залипании электрода, напряжение в аппарате резко снижается до минимума. Это оберегает его от выхода из строя.

Итак, мы разобрались в устройстве сварочного инвертора, в его принципиальной схеме, и как он работает. Необходимо отметить, что к работающему сварочному инвертору (принцип работы у всех моделей одинаковый) есть несколько требований, два из которых – это длина питающего кабеля не больше 15 м и частота проводимого обслуживания – не реже двух раз в год. В основном его надо почистить от пыли.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector