Что такое сварочный инвертор и как он работает. Общие и частные принципы: как работает инверторный сварочный аппарат Подробное объяснение работы сварочного инвертора

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.

Устройство и основные характеристики инверторов

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

Принцип работы инвертора

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:

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.

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:

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.

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.

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

Минусы, которым обладают инверторы

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.

Как выбрать сварочный аппарат для дома и дачи на 220 В

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.

Классификация инверторов

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.

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.

Определяемся с характеристиками

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

Сварочный ток

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

Напряжение холостого хода

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.

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.

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.

Каково устройство сварочного инвертора и что это за оборудование? В наше время без сварочных работ никуда. Сварка применяется везде: в строительных, ремонтных и монтажных работах, при ремонте автомобилей и во многих других областях жизни. Сварочный аппарат сейчас имеют не только профессиональные сварщики, но и любители и просто хозяйственные люди. А появление сварочных аппаратов инверторного типа упростило жизнь всем, кто каким-либо образом связан с этим ремеслом. Однако первое время многие с опаской относились к такому оборудованию, потому что устройство сварочного инвертора для них казалось сложным и ненадежным. Но за годы успешной эксплуатации эти аппараты показали себя только с лучшей стороны.

Преимущества инверторных сварочных аппаратов

По сравнению с обычными трансформаторными сварочными аппаратами, у инверторов есть определенные преимущества:

• малый вес;
• простота в работе;
• универсальность;
• надежность;
• возможность использования в быту и даже в квартире.

Благодаря таким качествам сварочные аппараты инверторного типа приобрели большую популярность. Они очень удобны при выполнении монтажных работ, так как имеют маленькие габариты и весят в основном около 5-6 килограммов. Такой аппарат можно повесить на плечо и выполнять сварку, стоя на лестнице или лесах, без каких-либо проблем. Инвертор отлично подойдет для начинающих сварщиков, потому что электронная составляющая максимально упрощает и сглаживает розжиг и горение дуги. Даже самые качественные трансформаторные аппараты не сравнятся с инверторными по этим показателям.

На выходе подается постоянный ток, что позволяет варить не только черный металл, но и цветные металлы, такие как нержавейка или алюминий.

Наличие постоянного тока позволяет даже использовать специальную горелку для сварки в среде инертного газа. Легкий и высокоточный инверторный сварочный аппарат создает минимальную нагрузку на электрическую сеть. Поэтому его можно подключать даже к обычной бытовой розетке. Большинство из этих сильных сторон обусловлены тем, как устроен инверторный сварочный аппарат.

Вернуться к оглавлению

Секреты устройства инверторных сварочных аппаратов

Традиционные сварочные трансформаторы работали на основе явления электромагнитной индукции. Высокая сила тока возникала за счет изменения напряжения в катушках трансформатора. При этом потери тока были значительными, а коэффициент полезного действия — низким. Такие аппараты очень чувствительны к перепадам напряжения в сети, и поэтому плавность горения дуги была не на высшем уровне. Инверторный сварочный аппарат работает по другим принципам. Здесь входной переменный электрический ток низкой частоты (50 Герц) преобразуется сначала в ток высокой частоты (несколько тысяч Герц).

Для изменения напряжения и силы такого тока требуется уже значительно меньший трансформатор. После того как ток обретает необходимую силу, он выпрямляется и подается на клеммы. Все эти процессы происходят под управлением микропроцессора. Он отслеживает такие данные, как входное напряжение, сила тока на выходе и температура трансформатора и платы. Работа устройства постоянно подстраивается под все эти параметры.Наличие такой тонкой электроники позволяет сделать работу аппарата более плавной и экономной, а сила тока все время поддерживается на заданном уровне.

Современные сварочные инверторные аппараты оснащаются несколькими системами для удобства работы. Например, в момент, когда зажигается дуга, часто можно наблюдать, что электрод прилипает к поверхности металла. Это происходит из-за малой силы тока. Дело в том, что в момент розжига дуги сила тока должна быть несколько выше, чем во время ее горения. В трансформаторных аппаратах эту проблему можно было решить, изменив напряжение и увеличив силу тока, что при сварке часто приводило к прожиганию металла. Сейчас же инверторные аппараты оснащаются функцией антизалипания электрода.

Микропроцессор увеличивает силу тока на доли секунды для того, чтоб зажечь дугу. После этого ток возвращается на заданный уровень. В случае если электрод по каким-то причинам все-таки начинает прилипать к металлу, электроника значительно снижает ток, чтобы электрод не приклеился к металлу и его было легко отцепить. Особенно приятны эти функции будут начинающим мастерам, у которых могут возникать проблемы со сваркой. Все инверторные аппараты оснащаются тепловой защитой, которая спасает электронику от перегрева. Так что если после длительной работы в жаркую погоду аппарат самостоятельно выключился — не пугайтесь, а просто дайте ему 15 минут, чтобы остыть, и он продолжит работать дальше.

Вернуться к оглавлению

Несколько нюансов при эксплуатации

Мы все привыкли к тому, что электроника чаще всего очень нежная и требует к себе бережного отношения. Именно поэтому многие стараются избегать работы с инверторными сварочными аппаратами. А напрасно. Защита от перегрева никогда не позволит вам спалить обмотки трансформатора или плату. Все аппараты оснащаются защитой от скачков напряжения в сети, поэтому за это тоже можно не переживать. Однако есть все-таки несколько врагов у инверторных аппаратов. Первый из них — пыль. Она скапливается на элементах платы и становится накопителем и источником статического электричества. Впоследствии это может привести к короткому замыканию и выходу из строя отдельных элементов микросхемы.

Усугубляется это порой тем, что вентилятор, который используется для охлаждения, может втягивать пыль внутрь корпуса. Для того чтобы избежать проблем, связанных с пылью, старайтесь раз в год разбирать корпус сварочного аппарата и вычищать оттуда всю пыль. А если работы ведутся на стройке или в других местах с повышенным запылением, то делать это нужно даже чаще.

Второй враг — это влага. Прежде всего стоит обратить внимание на место хранения аппарата: оно должно быть сухим. А о том, чтобы варить под дождем, и речи быть не может: это запрещено техникой безопасности.

Сегодня можно встретить самые разные инверторные сварочные аппараты. Для бытового использования можно приобрести аппарат попроще, без лишних функций и невысокой мощности: в быту вы не будете пользоваться электродами толщиной 5 мм, и даже «четверка» редко понадобится.

Следовательно, и сила тока в 250-300 ампер вам не понадобится. Для промышленных же целей, конечно, лучше взять аппарат мощнее, оборудованный несколькими уровнями защиты и дополнительными функциями.

В любом случае инверторный сварочный аппарат намного практичнее и экономичнее любого трансформаторного, а надежность его уже не вызывает сомнений.

Если следовать нескольким простым советам, эксплуатация инверторного сварочного аппарата принесет вам только положительные эмоции, и вы не пожалеете о его приобретении.

Они удобны в работе, их могут использовать даже начинающие. Для того чтобы выяснить, что это за устройство, нужно рассмотреть конструкции и принцип работы инвертора сварочного.

О конструкции

Аппарат отличается от традиционных и более привычных каждому сварщику трансформаторов.

В инверторе процессы преобразования рабочего тока происходят иначе. Эти процессы протекают поэтапно при помощи небольшого трансформатора, габариты которого чуть больше пачки сигарет. Еще одно отличие - это электронная система управления. Она позволяет облегчить процесс сварки. Благодаря электронной системе формируются качественные швы. Вот как работает инверторный сварочный аппарат. Отзывы об этом оборудовании в большинстве положительные. Многие пользуются им из-за компактности и качества шва.

Общий принцип работы

Вначале входные токи с с переменной частотой протекают через выпрямитель и затем преобразуются в постоянные. Дополнительно ток сглаживается при помощи фильтра. Зачастую в качестве него используется традиционная схема на основе электролитических конденсаторов. Далее постоянное напряжение и ток проходят через полупроводниковый модулятор, где снова превращаются в переменное, но с более высокими частотами. В разных моделях этот показатель отличается, но не превышает 100 кГц. Затем ток снова выпрямляется и напряжение понижается до значения, необходимого для сварки металлов. Принцип работы основан на высокочастотных преобразователях. Наличие этих узлов позволяет использовать небольшие трансформаторы, за счет чего в значительной мере уменьшилась масса агрегата. К примеру, чтобы инверторный сварочный аппарат смог выдавать ток в 160 Ампер, трансформатор должен весить не более 250 грамм. Для достижения такого же результата с применением традиционного аппарата трансформатор имел бы минимальную массу в 18 килограмм. Это очень неудобно.

Управляющий блок - главное преимущество инверторных сварочных аппаратов

Очень важную роль в работе этого оборудования играет электроника. За счет нее осуществляется обратная связь. Это помогает полностью контролировать электрическую дугу, при необходимости регулировать или удерживать ее параметры на нужном уровне.

Малейшее отклонение характеристик дуги мгновенно считывается при помощи микропроцессоров. Такой принцип работы инвертора сварочного аппарата и наличие электронного блока управления гарантируют электрическую дугу с максимально стабильными характеристиками. Это в итоге увеличивает качество сварочных работ.

Принципиальная схема

В выпрямителе переменный ток с частотой 50 Гц и напряжением 220 Вольт проходит через мощный диодный мост. Пульсации тока с переменной частотой сглаживаются благодаря наличию в схеме электролитических конденсаторов. В процессе работы диодный мост подвержен перегреву, поэтому на диоды установлены радиаторы. Кроме того, инвертор оснащается термическим предохранителем. Он срабатывает, если диоды нагрелись до 90 градусов. Термопредохранитель надежно защищает диоды. Рядом с диодным мостом можно увидеть достаточно габаритные мощные конденсаторы. Емкость их может колебаться от 140 до 800 мкФ. Также в схеме обязательно присутствуют фильтры, которые не допускают в процессе работы каких-либо помех. Мы рассмотрели, какой имеет сварочный инвертор принцип работы.

Схема подразумевает еще и другие элементы. Рассмотрим их ниже.

Инвертор: что он собой представляет

Непосредственно сам инвертор построен на двух мосфетах. Это мощные транзисторы. Они имеют свойство сильно нагреваться, поэтому оснащаются радиатором. Такие полупроводниковые элементы решают задачу коммутации токов, проходящих через импульсный трансформатор. Рабочие частоты здесь могут превышать несколько тысяч кГц. В итоге этого генерируется ток с переменной высокой частотой. Транзисторы должны быть стойкими к перепадам напряжения. Производители оснащают устройства специальными защитными цепями. Зачастую они собираются на основе схемы на резисторах и конденсаторах. Дальше в дело вступает вторичная обмотка на понижающем трансформаторе. На ней небольшие напряжения - до 70 Вольт. А вот сила тока может составлять 130-140 Ампер.

Выходной выпрямитель

Для того чтобы на выходе сформировались постоянный ток и напряжение, применяют надежные выходные выпрямители. Данная схема собирается на основе двойных диодов, у которых есть общий катод. Эти элементы отличаются высокой скоростью работы, они мгновенно открываются и быстро закрываются. Время реакции таких диодов составляет около 50 наносекунд. Такая скорость работы очень важна.

Диодам приходится работать с токами высоких частот, обыкновенные полупроводниковые элементы с такой задачей не справляются. У них просто не хватало бы скорости при переключении. В случае ремонта, даже зная устройство сварочного инвертора, принцип действия, диоды эти рекомендуется менять на элементы с такими же характеристиками.

Устройство и работа электронной системы

Она получает питание от стабилизаторов напряжения, рассчитанных на 15 Вольт. Данные элементы установлены на радиаторах. Питающее напряжение для платы поступает от главного выпрямителя. Когда подается напряжение, первым делом заряжаются конденсаторы. Напряжение в этот момент растет. Для защиты диодной сборки использована ограничительная схема с мощным резистором. Когда конденсаторы полностью зарядятся, сварочный аппарат начнет свою работу. Замыкаются контакты реле, а резистор уже не будет участвовать в процессе.

Дополнительные узлы и системы

Устройство и принцип работы сварочного инвертора подразумевают наличие прочих систем и узлов, которые обеспечивают устройству такие высокие эксплуатационные качества. Так, можно выделить систему управления, а также драйверы. Основным элементом здесь выступает микросхема ШИМ-контроллера. Она обеспечивает управление действием мощных транзисторов. Также в устройстве есть различные контрольные, а также регулировочные цепи. В этом случае главным элементом является трансформатор. Он нужен для контроля силы и других характеристик тока после выходного трансформатора.

Принцип действия инвертора сварочного также подразумевает наличие системы для контроля напряжения и характеристик токов на выходе в питающей сети. Данный блок состоит из операционного усилителя на базе микросхемы. Главное назначение системы - запуск режима аварийной защиты в случае острой необходимости. Также она призвана следить за работой и исправностью электронного блока.

Сварочные аппараты для сварки аргоном TIG

Сварка металлов в среде инертных газов - это один их самых популярных методов ручной сварки на сегодня. Работа с применением аргона обеспечивает высокое качество швов за счет полной изоляции ванны. Таким образом можно работать с любыми металлами, даже с алюминием, магнием, титаном и их сплавами. Принцип работы инвертора сварочного с аргоном ничем особенным от обыкновенного инвертора не отличается. Главная разница в том, что в процессе используется не только источник сварочного тока, но и специальная горелка. TIG-сварка подразумевает постоянный прогрев рабочего участка при помощи электрической дуги, которая создается посредством тугоплавкого вольфрамового электрода. Многим интересно узнать, как работает инверторный сварочный аппарат такого типа. Давайте узнаем.

Конструкция сварочного TIG-аппарата

Устройство для аргонодуговой сварки представляет собой источник тока и специальную горелку.

Первый нужен для генерации электрической дуги, а также поддержания ее величины в нормальных параметрах. Огромное количество металлов и сплавов, с которыми можно работать таким образом, подразумевает множество регулировок. Сегодня для этого применяют полупроводниковые инверторные агрегаты. Это сварочный инвертор TIG. Принцип работы не отличается от обычного инвертора, но выход такого устройства комбинированный. Постоянный ток применяют для работы с нержавеющими сталями, медными сплавами. Переменный же подойдет для магния, алюминия и других подобных сплавов. Режим работы, когда подаются прерывистые токи, используется для сварки тонких деталей. Также в конструкции имеется горелка. Что она собой представляет?

Это специальное устройство, в котором устанавливают вольфрамовый электрод. Оно имеет сопло, через которое осуществляется подача аргона. В отличие от традиционных в горелку для сварки TIG подача газа начинается до того, как разожжется дуга. Это позволяет избежать выгорания металлов.

Заключение

Доступная стоимость такого оборудования позволяет всерьез задуматься о приобретении такого агрегата для домашнего хозяйства. Если научиться уверенно пользоваться таким аппаратом, можно даже заработать. На сварку аргоном сегодня очень большой спрос. Можно приобрести недорогой отечественный сварочный инвертор TIG-180 s. Принцип работы данного аппарата позволяет использовать его и в режиме ручной сварки. Это универсальное решение. Стоимость его составляет от 13 до 15 тысяч рублей. Наиболее дешевые китайские модели можно приобрести по цене от 6 тысяч рублей. Профессиональные устройства стоят порядка 50 тысяч рублей.

Традиционный сварочный аппарат, в состав которого входит в обязательном порядке громоздкий трансформатор, в последнее время активно вытесняется инверторами. Чтобы понять, как работает сварочный инвертор, необходимо разобраться с его конструкцией, принципом действия, эксплуатационными особенностями, что определяет достоинства и выявляет минусы данного устройства.

Инверторный сварочный аппарат используется для сварки различных деталей из металла.

Общие принципы работы инвертора

В отличие от более привычных сварочных трансформаторов, в этом устройстве преобразование электрического напряжения в сварной ток происходит в несколько этапов: посредством маломощного трансформатора, по габаритам почти соизмеримого с пачкой сигарет, и электронной схемы. Также инверторный аппарат имеет систему (блок) управления, которая значительно облегчает процесс сваривания и позволяет формировать качественный шов. Как же работает инверторный сварочный аппарат?

Сначала входной ток в 220 В частотой 50 А проходит через выпрямитель сварочного аппарата, преобразуется в постоянный и попутно сглаживается фильтрами (обычно в виде электролитических конденсаторов). Полученное постоянное напряжение посредством модулятора, собранного на полупроводниках, преобразуется опять в переменное, но уже с более высокой частотой (до 100 кГц). Далее производится выпрямление и понижение напряжения до значения, нужного для сваривания металла.

Использование высокочастотного преобразователя позволило применить трансформатор относительно небольших размеров, в результате чего габариты и масса инверторного аппарата значительно уменьшились. Например, чтобы получить в инверторе сварочный ток в 160 ампер, понадобится трансформатор весом примерно в 0,25 кг: чтобы достичь аналогичного результата на традиционном сварочном агрегате, придется использовать трансформатор весом не менее 18 кг. При работе инверторного сварочного аппарата важную роль играет электроника: она осуществляет обратную связь с электрической дугой, что позволяет жестко регулировать и поддерживать на нужном уровне ее параметры. Их малейшее отклонение тут же «пресекается» микропроцессорами. Все эти «дополнения» гарантируют стабильную дугу, которая гарантирует высокое качество работ при использовании сварочного аппарата инверторного типа.

Вернуться к оглавлению

Как работает основная электронная схема?

В сетевом выпрямителе электрический ток (220 В) выпрямляется при помощи сильного диодного моста (обычно это диодная сборка), сглаживание пульсаций переменного тока производится за счет электролитических конденсаторов. Т.к. диодный мост при работе сильно нагревается, то его устанавливают на охлаждающие радиаторы. Плюс имеется термопредохранитель, срабатывающий при нагреве диодов более +90°С и защищающий недешевую диодную сборку. Рядом с выпрямительным мостом выделяются своими габаритами электролитические конденсаторы (круглые «бочонки»), емкость которых колеблется в пределах 140-800 мкФ. Дополнительно в сварочный аппарат ставят фильтр, который не допускает возникновения радиопомех.

В схему самого инвертора входят 2 мощных транзистора (чаще MOSFET или IGBT), также устанавливаемые на радиаторы. Эти полупроводники коммутируют ток, проходящий через импульсный трансформатор: при этом частота переключений достигает десятков кГц. В итоге формируется переменный ток большой частоты. Чтобы защитить дорогие транзисторы от выбросов напряжения, применяют защитные цепи, включающие в себя резисторы и конденсаторы небольшой емкости. После того как транзисторы свое «отработали», со вторичной обмотки понижающего трансформатора снимается меньшее напряжение (до 70 В), но ток при этом может быть равен 130-140 и выше ампер.

Чтобы на выходе получить постоянное напряжение, используется надежный выходной выпрямитель. Обычно это устройство собирают на основе сдвоенных диодов, имеющих общий катод. Эти приборы отличаются максимальным быстродействием, т.е. быстро открываются и закрываются, при этом время восстановления не превышает 50 наносекунд. Последнее качество очень важно, т.к. эти диоды выпрямляют ток очень высокой частоты: обычные полупроводники с подобной задачей не справились бы, они не успевали бы переключаться. Поэтому при ремонте важно заменять эти диоды на такие же высокочастотные (наиболее распространены приборы типа VS 60CPH03, STTH6003CW, FFH30US30DN), которые должны быть рассчитаны на обратное напряжение 300 В и ток 30 А.

Вернуться к оглавлению

Работа платы управления

Для питания элементов платы применяется стабилизатор напряжения, рассчитанный на 15 В и установленный на теплоотводящий радиатор. Напряжение питания поступает из основного выпрямителя. Одна из функций стабилизатора питания — подача напряжения на реле, обеспечивающее «плавный пуск» устройства. При подаче напряжения начинают заряжаться конденсаторы: при этом напряжение возрастает и, чтобы защитить диодную сборку, применяется схема ограничения, в которую входит мощный (на 8 Вт) резистор. Как только конденсаторы зарядятся, инвертор заработает, реле замкнет свои контакты, и резистор в дальнейшей работе участвовать не будет.

Помимо стабилизатора напряжения, в электронной схеме инвертора есть множество других систем, обеспечивающих высокие эксплуатационные качества устройства. Основными из этих электронных блоков является:

1. Система управления и драйверы: здесь главный элемент — микросхема ШИМ-контроллера, которая «занимается» управлением работы мощных транзисторов;
2. Регулировочные и контрольные цепи: основной элемент — трансформатор тока, чья задача заключается в контролировании силы тока выходного трансформатора;
3. Система контроля напряжения питающей сети и тока на выходе: состоит из ОУ (операционного усилителя), собранного на микросхеме (например, LM324). Назначение системы — при необходимости включать аварийную защиту, отслеживать работу и исправность основных элементов электронного блока.

Трудно недооценить необходимость сварочных аппаратов в домашнем или дачном хозяйстве. Простота конструкции устройства позволяет производить их сборку самостоятельно.

Однако качество выполняемых работ зависит не только от умений, но и внутреннего устройства изделия. Данная статья посвящена устройству и принципам работы этих аппаратов.

Назначение

Сварочный аппарат относится к классу электрических устройств, предназначенных для формирования напряжения питания сварочной дуги. Принцип работы сварочного аппарата основан на преобразовании напряжения сети в сварочную дугу. Поскольку в дуге присутствуют большие токи (до 250 А), то чтобы их получить используют подход понижения напряжения питания дуги. Основная задача конструкции обеспечить устойчивую дугу, температура горения которой может доходить до нескольких тысяч градусов.

Типы сварочных аппаратов

Существует большое количество классификационных признаков, но в конструктивном плане электрические сварочные аппараты подразделяются на:

• трансформаторные;
• выпрямительные;
• инверторные.

Устройство и принцип работы инверторной сварки

Устройство и принцип работы сварочного аппарата трансформаторного типа предполагают, что поддержание стабильности дуги при сварке происходит путём изменения индуктивного сопротивления вторичной (нагрузочной) обмотки. Это достигается введением реактивной катушки, а в мощных версиях – специальными магнитными шунтами.

Популярное решение состоит в раздвижении катушек, что приводит к изменению магнитного потока, в, свою очередь, к регулированию тока. Выпрямительная схема – самая простая. Регулировку выходного тока организуют с помощью тиристоров. Лучшими нагрузочными характеристиками обладает трёхфазная схема выпрямления.

Именно эту операцию реализует инвертор. Используя широтно-импульсное модулирование (ШИМ) происходит регулирование выходного тока. Этот принцип регулирования основан на изменении длительности выходных импульсов.

Этот агрегат вмещает:

• питание силовой части;
• непосредственно силовую часть;
• ШИМ-регулятор;
• питание слаботочной части;
• управление, защита, индикация.

Достоинства

Инверторный тип сварки обладает рядом преимуществ, благодаря которым он заслужил доверие пользователей и популярность. Вот они:

• малые габариты и масса конечного изделия за счёт отсутствия силового трансформатора;
• плавность регулировки выходного тока, реализованная на основе ШИМ-контроллера, позволяет делать ровный шов;
• возможность запоминания часто используемых режимов из-за наличия устройств памяти;
• широкий спектр нагрузочных характеристик вплоть до плазменной резки.

Недостатками изделия считаютсясложность и стоимость конструкции.

Таким образом, учитывая все достоинства и недостатки сварочника выполнение "тонких" сварочных работ следует доверить аппаратам инверторного типа. Но, как всегда, главный выбор за пользователем.

Видео: