Сварочные инверторы
Преимущества инверторов
Превосходство сварочных инверторов над классическими преобразователями трансформаторного типа просматривается как в технологическом, так и в экономическом аспекте.
Если вкратце перечислить преимущества, приобретаемые при внедрении инвертора, получится примерно следующее:
· более высокий коэффициент полезного действия, превышающий 90%, что предопределяет само устройство сварочного инвертора, характеризуемое отсутствием магнитных потерь в стальном сердечнике трансформатора, присущим «классике»;
· способность работать в условиях изменения уровня питающего напряжения в широких пределах, не снижая при этом технологических параметров;
· возможность очень точной установки тока сварки с цифровой индикацией его величины и жёстким поддержанием уровня в процессе сварки;
· кардинально сниженные габаритные размеры и вес изделия;
· целый ряд совершенно новых возможностей, присущих только инверторным аппаратам, вот только некоторые из них.
Инверторы благодаря своим техническим характеристикам позволяют выполнять регулировку сварочного тока в широком диапазоне – от 30 до 350 А.
К новым возможностям относится наличие специфических функций, среди которых hot start, anti sticking, arc force, и других, делающих процесс сварки доступным даже новичку. Есть возможность использования электродов, предназначенных для сварки, как переменным, так и постоянным током.
Горячий старт, хот-старт или Hotstart – это дополнительный «наброс» сварочного тока в момент касания заготовки электродом. К примеру, если у нас выставлен сварочный ток – 150А, то в момент касания и поджига электрода, если в сварочном инверторе реализована функция «горячего старта», сварочный ток должен кратковременно увеличиться на определенную величину.
У разных производителей эта величина может отличаться: 5, 10, 15, 30,….100% от выставленного сварочного тока.
У некоторых сварочных инверторов величина тока горячего старта имеет фиксированную величину и не поддается регулировке, иногда ее можно просто отключить (это имеет смысл при сварке тонких металлов во избежание прожигов), есть инверторы, в которых «горячий старт» можно плавно регулировать от 0 до 100%.
Для чего нужен «горячий старт»?
Если по-простому, Hotstart помогает в поджиге плохих электродов, при сварке ржавого металла, при плохом напряжении в сети и во многих других случаях. Лучше всего, когда в сварочном инверторе есть регулируемый горячий старт, и вы сами сможете настроить его в зависимости от потребностей.
Форсаж дуги, арк-форс, Arcforce или Arcforsing –эта функция, то это значит, что в процессе сварки, когда сварочная дуга по каким-либо причинам «рвется» и гаснет, происходит дополнительный «наброс» сварочного тока.
К примеру, если у нас выставлен сварочный ток – 150 Ампер, то при обрыве дуги сварочный инвертор накидывает к этим 150А еще дополнительные, чтобы не дать погаснуть сварочной дуге.
Работа Arcforce (арк-форса) очень похожа на работу «горячего старта», только увеличение сварочного тока происходит не в момент касания электродом металла, а в процессе сварки, когда есть вероятность обрыва сварочной дуги.
Что такое «антиприлипание». Для чего нужна эта функция?
Вопреки распространенному мнению о том, что функция антиприлипание или анти-стик, Antistick, препятствует залипанию электрода во время сварки – это не так. Залипанию электрода препятствует как раз функция Arcforce (арк-форс), о ней мы говорили выше.
Когда происходит залипание (прикипание) электрода к металлу, то через электрод начинает проходить сварочный ток гораздо больше номинального (т. е. практически возникает режим «короткого замыкания»), в результате электрод раскаляется, и его потом невозможно оторвать от заготовки, а о дальнейшей сварке этим электродом не может идти и речь, т.к. вся обмазка с него осыпается.
Если в сварочном аппарате реализована опция «Антизалипание», то когда электрод «залипает», сварочный ток и напряжение сбрасывается до «0» и электрод легко можно оторвать от заготовки и с комфортом продолжать сварочные работы, используя этот же электрод. В некоторых сварочных аппаратах «антизалипанием» можно управлять, регулируя его по времени или вообще отключая.
Принцип работы инвертора
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 инверторе:
- Переменный ток с напряжением 220В, 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.
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).
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.
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.
Широкое применение сварочных инверторов объясняется целым рядом весомых преимуществ, которыми они обладают:
- Устройства данного типа отличаются высокой мощностью и производительностью.
- Сварной шов характеризуется высоким качеством, эстетичностью 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.
- Незначительное разбрызгивание металла, что ведет к экономии расходных материалов.
- Возможность плавной и точной регулировки сварочного тока.
- За счет 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.
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.