Схема сварочного инвертора

Сварочный инвертор представляет собой современное электрическое устройство, обладающее множеством преимуществ по физическим и сварочным параметрам, если сравнивать сварочные приборы классического варианта. Аппараты инверторного типа имеют непревзойденные сварочные характеристиками, их можно использовать для выполнения сварочных соединений любого типа и резки. Рассмотрим устройство и схему сварочного инвертора.

Сварочный инвертер

Источники тока инверторного типа используются в бытовых условиях и производственной промышленности. Многими предприятиями эксплуатируются до сих пор классические трансформаторные сварочные установки, поскольку энергетическая экономичность, большой вес приборов абсолютно не мешают выполнять сварочные работы стационарного типа. В случае возникновения необходимости проведения сварочных работ на высоте или техники для мобильных бригад, то без инверторных аппаратов не обойтись.

Принцип работы инвертора

Образование тока большой величины, с помощью которого формируется электрическая дуга для распайки кромок соединяемых комплектующих и соединительного присадочного материала, является тем, для чего необходимы сварочное оборудование инверторной технологии. Для этой же функции предназначены агрегаты инверторные, позволяющие образовывать сварочный ток, имеющий особый спектр характеристик.

  • Переменный ток, имеющий частоту величиной 50Гц, из электрической сети выходит на преобразователь, в котором производится его трансформация в постоянную величину.
  • После токовыпрямителя постоянной величины ток будет выровнен при помощи фильтра специального предназначения.
  • На инверторный агрегат ток постоянной величины поступает уже из фильтра. Задачей инвертора является преобразование этого тока в переменный формат, однако, уже с большей частотой.
  • После этого происходит понижение напряжения высокочастотного тока при помощи трансформатора, при этом сила тока будет увеличиваться.

Блок-схема сварочного инвертора

Схема сварочного инвертора

Технические характеристики инверторов — общепромышленных трехфазных и однофазных преобразователей частоты

Оборудование инверторного типа можно охарактеризовать разнообразием параметров, которые способны повлиять на опциональные возможности агрегатов.

  • Диапазон мощностей — от 1,5 до 400 кВт
  • Входное напряжение 380В ± 20
  • Частота 0 ~ 600 Гц
  • Не требует высокоточного поддержания скорости (+ 2%)
  • Автоматически регулирует выходное напряжение при колебаниях входного (сетевого) напряжения
  • Оснащен контроллером PLC, интерфейсным модулем RS-485 (поддерживает стандартный протокол Modbus-RTU), ПИД-регулятором

Интерфейс аналоговых и цифровых входов и выходов позволяет осуществлять контроль дискретных сигналов на 8 входов (управление «сухим» контактом), а также задавать частоту стандартным аналоговым сигналом (0… 10 В или 4… 20 мА)

Съемная портативная панель управления с двойным экраном дает возможность не только программировать, но и одновременно проверять любые 2 из 38 возможных параметров (текущий выходной ток, текущую выходную частоту, текущее выходное напряжение, скорость вращение электродвигателя, напряжение шины постоянного тока, температура модуля и т. д.). Панель также позволяет копировать и передавать параметры с одного частотного регулятора оборотов на другой.

IGBT модуль для частотника

Выходные IGBT-транзисторы преобразователей частоты переменного тока имеют эффективное охлаждение, защищены от попадания влаги и обеспечивают долговременную безотказную работу.

Классификация инверторов

Разделение по мощности

Инверторы сварочного типа в зависимости от величины рабочего тока можно разделить на три вида:

  1. Маломощные установки с токовым диапазоном 140-160А. Это инверторные аппараты недорогого сегмента, полностью пригодные для выполнения несложных и непродолжительных работ бытового характера. Они применяются для сваривания и соединения тонких стальных деталей и листов из металла.
  2. Оборудование со средней мощностью с максимальной силой тока до 200А. Такие инверторы для сварочных работ используются в загородных домах, дачных и гаражных условиях. Они больше всего пользуются популярностью, спросом, являются лучшим сочетанием функциональных характеристик и стоимости.
  3. Агрегаты с высокой мощностью с током до 250А. Сварочные установки для выполнения работ профессионального уровня, в бытовых условиях малоприменимы. Они необходимы для сварки толстостенных металлических деталей.

Классификация устройств по типу сварки

Режимы, при которых способно функционировать инверторное оборудование:

  • ММА – агрегаты для дуговой сварки электродами в ручном режиме.
  • MIG/MAG – сварочные модели полуавтоматические.
  • TIG – применяются в процессе сварки металлических изделий с использованием аргона. Сваривание аргонно-дуговой установкой выполняется с использованием электродов из вольфрама, которые контактируют с газом аргоном. Агрегаты типа TIG не применяются в бытовых условиях.
  • CUT – для выполнения резки плазмой. Резки плазменного типа – это многофункциональное оборудование, отличающееся высокой ценой.

Сварочный трансформатор должен удовлетворять следующим требованиям

  • Он должен иметь понижающую статическую вольтамперную характеристику.
  • Чтобы избежать разбрызгивания, скачок сварочного тока во время короткого замыкания должен быть ограничен как можно меньшим, чем нормальный ток дуги.
  • Напряжение разомкнутой цепи обычно не должно превышать 80 вольт и ни в коем случае 100 вольт.
  • Выходной ток должен постоянно контролироваться во всем доступном диапазоне.
  • Напряжение разомкнутой цепи должно быть достаточно высоким, чтобы зажечь дугу, и не должно быть слишком высоким, чтобы снизить экономичность сварки.

Разделение сварочных инверторных устройств

Благодаря своим небольшим размерам, легкому перемещению и разумной цене сварочные инверторы стали распространенным и наиболее эффективным оборудованием. Оно широко используется для повышения эффективности работ и ускорения хода работ.

Неправильная эксплуатация, непринятые защитные меры, несвоевременное испытание и техническое обслуживание приводят ко многим несчастным случаям, пожарам, опасности для жизни, имущества рабочих. Поэтому необходимо рассмотреть принцип работы сварочного аппарата, акцентировать на мерах безопасности при монтаже и эксплуатации, чтобы максимально избежать возникновения поражения электрическим током и возникновения пожара.

Ток переменного типа расходной сети с частотой 50Гц поступает на устройство. Когда сварочный инвертор подключен к источнику питания, вторичная катушка генерирует при помощи специальных транзисторов с очень большой коммутационной частотой ток холостого хода в переменный.

Происходит выпрямление тока при помощи фильтра, после чего полученный постоянный ток трансформируется инвертором, однако уже высокой частоты 20-50кГц. Чтобы добиться легкого зажигания дуги и её горения, напряжение холостого хода должно быть не менее 60В в целях обеспечения безопасности. В сварочной установке инверторного типа силу тока необходимой величины можно достичь методом модификации токов высокой частоты.

При сравнении различных источников питания сварочной дуги выясняется, что частота высокого уровня – это основное техническое решение, позволяющее добиться бесчисленных достоинств инвертора сварочного типа.

Например, если в инверторе необходимо получить сварочный ток 160А вполне хватает трансформатора весом 0.25кг, при этом стандартное трансформаторное устройство потребуется оснастить медным трансформатором, вес которого равен 18 кг.

Бытовые

Для бытовых потребностей идеально подходят установки с силой сварочного тока 160 – 200А. Инверторы, которые достигают величины 250А, относятся уже к полупрофессиональным моделям.

Сварочные инверторы для дома

Аппаратами бытового сегмента выполняются сварочные работы в бытовых условиях, например, в гараже или на даче. При стандартных требованиях качества агрегаты имеют кратковременный режим работы.

Полупрофессиональные

Полупрофессиональные модели благодаря своему невнушительному весу, по сравнению с массивными трансформаторами с тяжелой обмоткой из меди и железным сердечником, способны обеспечить выполнение сварки. Оборудование, относящееся к полупрофессиональному типу, рассчитано на ток 260А max.

Мощность 260w полупрофессиональные аппараты

Надежность высокого уровня параметров электронных компонентов может обеспечить такую мощность. Данные характеристики позволяют проводить сваривание металла с помощью электрода диаметром до 5мм.

Профессиональные

Профессиональные инверторы сварочного типа способны великолепно справляться с нагрузками длительного времени. Мощность их составляет больше 200А, соответственно это влияет на скорость выполнения и качество работ. Вес профессиональных инверторов в зависимости от моделей составляет 5-10 кг. Их отличие от бытовых вариаций – применение на небольших фирмах. Следовательно, уровень качества установки должен быть высоким.

Плюсы и минусы инверторной сварки

Инверторный тип сварки пользуется популярностью. Разработчиками предлагается огромный ассортимент инновационного оборудования.

Достоинства

  • Малый размер, легкий вес, экономия производственных материалов, портативность и простота перемещения

Основными характеристиками инверторного аппарата является высокая частота срабатывания, что дает много преимуществ. Трансформатор, как исходная обмотка, так и вторичная обмотка, его электрический потенциал (E), частота тока (f), плотность магнитного потока (B), площадь сечения железного сердечника (S) и обмотки (W) выглядит следующим образом: Е = 4.44fBSW

Поскольку частота инвертора для сварки намного выше рабочей частоты, то размеры и вес трансформатора будут значительно уменьшены. Аналогичным образом, значительно увеличится рабочая частота, размеры и вес реактора будут резко уменьшены.

  • Гибкое регулирование

Сварочный инвертор применяет электропривод полупроводниковых силовых устройств, он может точно контролировать величину тока в микросекундном диапазоне. Контроль, позволяющий повысить точность, значительно улучшит точность сварки и резки, сможет удовлетворить потребности различных методов сварки. Сварочный ток традиционной сварочной машины регулируется только с помощью ручного регулирования трансформатора.

  • Энергосбережение и высокая эффективность

Трансформаторы и реакторы инверторной сварочной машины значительно уменьшают размеры и вес, соответствующие потери мощности (в основном, потери в магнитопроводе и потребление энергии проводниками) также будут значительно снижены, эффективная выходная мощность до 82% ~ 93%. У традиционного сварочного аппарата эффективная выходная мощность всего от 40% до 60%, это серьезная трата энергоресурсов.

  • Выходное напряжение и стабильность тока

Инверторный аппарат обладает анти-помехами, менее подвержен колебаниям напряжения и изменениям температуры. Традиционные сварочные аппараты подают переменный ток, потому что направление тока и напряжения часто меняются, дуга гасится и повторно зажигается 100 ~ 120 раз в секунду, дуга стабильно сгорает, что увеличивает время нагрева заготовки и уменьшает прочность сварки.

Недостатки

  1. Стоимость сварочных инверторов превышает цену традиционных трансформаторов для сварки на 20-40%.
  2. В случае выхода из строя оборудования его ремонт будет дорогостоящим.
  3. Уязвимой частью считается транзисторы, которые часто выходят из строя. Для их замены придется выложить до 50% стоимости всего оборудования.
  4. По причине сложной принципиальной схемы не советуется применение агрегатов инверторного поколения в мороз, неблагоприятные погодные условия. А для использования его в полевых условиях, потребуется подготовка крытой отапливаемой зоны.
  5. Инвертор в основном связан с большим количеством электронных компонентов, сложной структурой, отладкой производственного процесса, тестированием, затруднительной настройкой параметров.

Дополнительные опции в инверторах

Присутствие дополнительных функций, значительно облегчающих эффективность выполнения работ, дает возможность добиваться постоянного качества создаваемого соединения. К дополнительным функциям инверторов относятся:

«Антизалипание». Если произошло прилипание к поверхности деталей на электрод, то суть данной функции заключается в прекращении подачи тока в автоматическом режиме.

«Форсирование дуги». В случае близкого размещения конца электрода к поверхности соединяемых деталей срабатывает данная опция. Во избежание прилипания электрода к заготовкам, в режиме автомат на него подается ток с большей силой.

«Горячий старт». Подача вспомогательного электрического импульса на электрод для облегчения процесса зажигания дуги для сварки – предназначение данной опции.

 

Заключение

Схема китайского сварочного инвертора

В заключении схема китайского сварочного инвертора, которую можно собрать или починить самостоятельно.

Мы уже рассмотрели принцип работы сварочных инверторов, однако для выполнения качественных работ, опытные сварщики советуют придерживаться некоторых правил:

  • Обязательно придерживаться правил безопасности. Использование масок защитного типа просто необходимо, поскольку один взгляд на искры способен вызвать ожог роговицы.
  • Прежде чем начать выполнение сварочных работ с использованием инвертора, обязательным требованием является изучение инструкции по эксплуатации, после выставление режимов, соответствующих виду детали.
  • Категорически запрещается применение отсыревших электродов. Если это произошло, то просушить их можно в духовке.
  • Необходимо потренироваться на всех видах швов, набить руку на черновых вариантах, и уже потом переходить к полноценному свариванию изделий.
Ссылка на основную публикацию