Технические характеристики сварочных инверторов

Таким образом понижающий трансформатор преобразует напряжение повышенной частоты, это обеспечивает возможность снижения габаритов и массы его сердечника, потерь в трансфор­маторе. В целом это ведет к значительному уменьшению массы источника. Сварочные инверторы в 10...20 раз легче сварочных выпрямителей с аналогичными выходными параметрами.

Рис. 9.17. Принципиальная схема выпрямителя с транзисторным инвертором: V 1– V 2 – выпрямительные блоки; L 1– C 1 – низкочастотный фильтр; VT 1, VT 2 – транзисторы; Т – трансформатор; L 2– C 2 – высокочастотный фильтр

Другим важным преимуществом сварочных инверторов являют­ся широкие возможности регулирования характеристик вырабатываемого сварочного тока и напряжения, выполняемого нескольки­ми способами. Например, при увеличении напряжения сетевого выпрямителя возрастают амплитуда высокочастотного напряже­ния и среднее значение выпрямленного напряжения. С этой же целью изменяют ширину импульсов инвертора. Однако более удоб­но варьировать частоту импульсов. В инверторном выпрямителе осуществляют амплитудное, широтное и частотное регулирова­ние режима.

Внешние характеристики инверторного выпрямителя зависят главным образом от конструктивных особенностей инвертора и трансформатора.

Естественная ВВАХ собственно инвертора, почти жесткая, линия 1 (рис. 9.18, а). Но поскольку индуктивное сопротивление трансформатора, пропорциональное частоте инвертирования, велико, даже при небольшом магнитном рассеянии, то характеристика вып­рямителя в целом получается падающей (линия 3). Обычно вне­шние характеристики формируются искусственно с помощью си­стемы управления. Например, для получения крутопадающих ха­рактеристик вводится отрицательная обратная связь по току, при которой с увеличением сварочного тока частота инвертирования снижается, что приводит к уменьшению выпрямленного напря­жения (линия 2).

Для получения жестких характеристик вводится обратная связь по выпрямленному напряжению.

Рис. 9.18. ВВАХ инверторных выпрямителей: а – естественные характеристики инвертора (без управления его работой с по­мощью обратной связи): 1 – жесткая; 2 –вертикальная; 3 – падающая; б – ломаная характеристика при управлении работой инвертора с помощью обрат­ной связи: 1…4 – участки характеристики, отличающиеся видом зависимости U_и = f (I_д)

У инверторного выпрямителя сравнительно просто получить ломаную ВВАХ (рис. 9.18, б), содержащую несколько участков. Крутопадающий участок 1 необходим для задания сравнительно высокого напряжения холостого хода, что полезно при зажига­нии дуги. Пологопадающий основной участок 2 обеспечивает эф­фективное саморегулирование при механизированной сварке в углекислом газе. Вертикальный участок 3 ограничивает свароч­ный ток, что предотвращает прожог тонкого металла. Участок 4 задает силу тока короткого замыкания. Разумеется, положение каждого участка настраивается с помощью отдельных регулято­ров. Так, при сварке в углекислом газе посредством перемещения по верти­кали участка 2 регулируется сварочное напряжение, а при свар­ке покрытыми электродами перемещением участка 3 устанавли­вается сила тока.

Естественные внешние характеристики выпрямителя зависят от конструкций инвертора и трансформатора. Искусственные ха­рактеристики формируются с помощью обратных связей по току и напряжению. Хорошие динамические свойства инверторного выпрямителя проявляются в случае программного управления процессом ручной дуговой сварки. В этом случае легко обеспечи­ваются: «горячий пуск» в начале сварки; быстрый переход от од­ного из заранее настроенных режимов к другому при поперемен­ной сварке нижних и вертикальных швов; сварка пульсирующей дугой с регулируемой формой импульса и т. д.

Достоинства и недостатки инверторного выпрямителя тесно связаны друг с другом. Здесь энергия претерпевает, по крайней мере, четыре ступени преобразования. Тем не менее, такой выпря­митель экономичен и весьма перспективен. Однако, несмотря на это, он доро­же других источников, поэтому его рекомендуют использовать в тех случаях, когда имеют значение малые габариты и масса – при сварке на монтаже, в быту, на ремонтных работах и т.д. В эксплуатации такой источник чрезвычайно экономичен, его ко­эффициент мощности близок к единице, так как он не потребля­ет реактивной мощности. Его кпд не ниже 0,7, а иногда достига­ет 0,9. Недостаток инверторного выпрямителя заключается в чрез­мерной сложности устройства и связанной с этим низкой надеж­ностью и ремонтопригодностью.