Принцип действия инверторного сварочного аппарата: Принцип работы сварочного инвертора – Моссом.ру в Москве
alexxlab | 06.05.2023 | 0 | Разное
Сварочный инвертор, принцип его работы
Инверторный источник сварочного тока — один из современных видов источника питания сварочной дуги.
Сварщики-профессионалы, да и просто те, кому нравиться дома при помощи сварки делать что-либо, относительно недавно получили возможность значительно облегчить себе работу. В продаже появились сварочные инверторы, которые позволяют совершить качественный скачок в электросварке.
Достаточно вспомнить просто неподъемные сварочные трансформаторы и выпрямители, выпускавшиеся ранее. При прочих равных вес сварочного инвертора на порядок меньше, чем у любого другого сварочного аппарата, а это заметно повышает производительность сварки.
Сварочные инверторы – это самые современные сварочные аппараты, которые в настоящее время почти полностью вытесняют на второй план классические сварочные трансформаторы, выпрямители и генераторы.
Принцип действия сварочного инвертора
Переменный ток от потребительской сети, частотой 50 Гц, поступает на выпрямитель.
Выпрямленный ток сглаживается фильтром, затем полученный постоянный ток преобразуется инвертором с помощью специальных транзисторов с очень большой частотой коммутаций в переменный, но уже высокой частоты 20-50 кГц.
Затем переменное напряжение высокой частоты понижается до 70-90 В, а сила тока соответственно повышается до необходимых для сварки 100-200 А.
Высокая частота является основным техническим решением, которое позволяет добиться колоссальных преимуществ сварочного инвертора, если сравнивать с другими источниками питания сварочной дуги.
Устройство сварочного инвертора
В инверторном сварочном аппарате сила сварочного тока нужной величины достигается путем преобразования высокочастотных токов, а не путем преобразования ЭДС в катушке индукции как это происходит в трансформаторных аппаратах. Предварительные преобразования электрических токов позволяют использовать трансформатор с очень малыми габаритами.
К примеру, чтобы получить в инверторе сварочный ток 160А достаточно трансформатора вес, которого 250 г, а на обычных сварочных аппаратах необходим медный трансформатор с весом 18 кг.
Как устроен и работает сварочный инвертор на видео:
Преимущества и недостатки сварочных инверторов
Главным достоинством инвертора является минимальный вес. Кроме того возможность применять для сварки электроды как переменного, так и постоянного тока. Что важно при сварке цветных металлов и чугуна.
Инверторный сварочный аппарат имеет широкий диапазон регулировки сварочного тока. Это дает возможность для применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.
Помимо этого в каждом инверторе есть функции: «Hot start» (горячий старт) для поджига электрода подаются максимальная величина тока, «Anti-Sticking» при коротком замыкании сварочный ток снижается до минимума, что не позволяет электроду залипать при соприкосновении с деталью, «Arc Force» – для предотвращения залипания в момент отрыва капли металла ток возрастает до оптимального значения.
Из недостатков сварочных инверторов можно назвать высокую стоимость (в 2 – 3 раза больше, чем у трансформаторов). Как и любая электроника, инверторы боятся пыли, поэтому производители рекомендуют хотя бы раза два в год вскрывать аппарат и удалять пыль. Если он работает на стройке или производстве, то чаще, по мере загрязнения. И как любая электроника сварочные инверторы не любят мороза.
Так при температуре ниже -15оС эксплуатация инвертора возможна не во всех случаях, в зависимости от того, какие детали использовал производитель. Поэтому в таких условиях, нужно смотреть на технические характеристики, заявленные заводом-изготовителем.
И еще одно, длина каждого из сварочных кабелей при подключении сварочного аппарата не должна превышать 2,5 метра, но к этому нужно просто привыкнуть.
Передняя панель сварочного инвертора
Сварочные инверторы – качество и удобство сварочных работ
Дуговая сварка – ответственная работа.
Для её проведения сварщик должен обладать достаточным практическим опытом и знанием теории. Сварочные инверторы упростили процесс и решили многие возникавшие вопросы.
Первая решённая проблема – это поджигание дуги. У прежних сварочных трансформаторов выходное напряжение пропорционально зависит от входного. Низкое напряжение, распространённое в наших сетях, не даёт возможности поджечь дугу, электрод начинает «залипать».
При добавлении тока трансформатора, наоборот, металл «пережигается». Устройство сварочных инверторов таково, что напряжение на выходе не зависит от напряжения на входе, а установленный сварочный ток держится неизменным независимо от сетевого напряжения. Инверторы предотвращают «залипание» электродов и легко создают устойчивую дугу.
При работе с обычными аппаратами возможно «пережечь» или «недожечь» металл. Это обусловлено тем, что они плохо держат требуемую величину тока сварки. Ведь она меняется и зависит от напряжения сети.
Когда металл «пережжён», сварочный шов ослабляется, в нём образуются отверстия и раковины. При «недожоге» также происходит ослабление шва. У сварочного инвертора ток устанавливается потенциометром согласно шкале сварочного тока и остаётся неизменным.
Начинающему сварщику трудно научиться удерживать дугу. После образования дуги электроду даётся наклон примерно в 15 градусов и его нужно перемещать относительно стыка деталей. Наклон может быть как в сторону движения электрода, так и в противоположную. Наряду с продольным движением его необходимо перемещать перпендикулярно шву. С этим связана длина дуги.
Основные виды электродов предусмотрены для работы короткой дугой. Поэтому нужно постоянно двигать электрод в перпендикулярном направлении таким образом, чтобы от электрода до свариваемых деталей был промежуток примерно в два его диаметра.
Сварочные инверторы способны строго поддерживать выбранный ток и к тому же он постоянный. Эти факторы позволяют не особо критично относиться к длине дуги, что облегчает работу сварщика, особенно начинающего, причём качество шва в данном случае с длиной дуги уже не связано.
Когда нет возможности расположить детали горизонтально, нужно помнить, что расплавленный металл подвергается земному притяжению так же, как и капля воды.
При работе с потолочными и вертикальными швами нужно своевременно остановиться и выждать, когда расплавленная капля внутри шва слегка остынет, и сразу же «поджигать» рядом следующую дугу, двигаясь выше и выше вдоль шва. Такую сварку называют «прихватками». Применяя сварочный инвертор, овладеть «прихватками» не составляет труда даже новичку.
Опыт показывает, сварочный инверторы облегчают «поджиг», контролируют дугу, устраняют «залипание», не требуют специальных навыков для обращения с собой. Всё это делает инверторы выгодными для применения и в сфере профессионального строительства, и домашнего ремонта.
Сварочный аппарат инверторного типа
Сколько электроэнергии потребляет сварочный инвертор в различных режимах работы? Смотрите на видео:
Как выбрать сварочный инвертор
В зависимости от того, где будет работать сварочный аппарат нужно покупать бытовой, или профессиональный инвертор.
Разница между ними в продолжительности времени работы.
Профессиональный сварочный инвертор рассчитан на 8-ми часовой рабочий день, бытовой же потребует после 20 – 30 минут работы, перерыва минут 30 – 60, поэтому бытовые дешевле. Есть еще промышленные инверторные сварочные аппараты, которые предназначены для работы продолжительное время в тяжелых условиях.
Для дома достаточно сварочного инвертора с максимальным сварочным током 160 А. Но это при напряжении в сети хотя бы 210 В. При низком сетевом напряжении лучше купить инвертор на 200 А.
Ранее ЭлектроВести писали, что SMA и Infineon совместно разработали инверторы на основе карбида кремния в качестве полупроводников, что позволило не только снизить вес, но и отказаться от использования некоторых комплектующих.
По материалам: electrik.info.
Описание и принцип действия инверторного сварочного аппарата
Инверторы отличаются весьма скромными габаритами
Инверторные сварочные аппараты на данный момент имеют достаточно низкую цену и неплохое качество.
И для домашнего использования вполне возможно купить хороший дешевый сварочный инверторный аппарат, который по ряду характеристик (в первую очередь – по массе и габаритам) будет превосходить аналогичное устройство на базе трансформатора.
Однако отличие инвертора от сварочного аппарата трансформаторного типа заключается не только в весе и размерах, но и в принципе действия. Вместо изменения ЭДС в индукционной катушке применяется принцип преобразования высокочастотного тока.
Теоретические аспекты вопроса
Большая масса, сложный процесс сварки и низкое ее качество – главные недостатки трансформаторных сварочных аппаратов. Причиной является низкая частота (50 Гц) используемого тока. Из-за нее основная сила тока, необходимая для сварки, достигается с помощью большого количества витков вторичной обмотки.
У трансформаторных сварочных аппаратов есть и другие недостатки по сравнению с инверторами. Например, отсутствие «антизалипания» и «хотстарта».
Те, кому приходится работать на высоте, оценят преимущества инвертора
Без изменения схемы питания единственным вариантом является понижение и уменьшение количества витков вторичной обмотки. Это привело бы к кратному увеличению силы тока (плюс), но одновременно и к повышению диаметра провода (минус).
Поэтому был разработан совершенно другой блок питания, основанный на четырехэтапном преобразовании переменного тока электросети с частотой 50 Гц и напряжением 220 В в высокочастотный ток (от 60 до 80 тысяч Гц).
Все инверторные сварочные аппараты, начиная от простых и заканчивая самыми лучшими и надежными моделями, используют одну и ту же схему работу. Процесс контролируется встроенными микросхемами. Различие между моделями разных производителей заключается лишь в конечных цифрах частоты, напряжения и силы тока.
Как это реализовано на практике?
1. На первом этапе аппарат получает переменное напряжение в 220 В и 50 Гц из электросети.
Оно поступает на выпрямитель, а затем на сглаживающий фильтр. В результате получается постоянное напряжение.
2. Полученное постоянное напряжение поступает на мощные транзисторы инвертора. На выходе – переменное напряжение с повышенной до 20-80 кГц частотой.
3. Дальше переменное напряжение понижается до необходимого значения (обычно – до 70-90 В).
4. На последнем этапе напряжение выпрямляется, а сила тока достигает нужного значения (100-200 А).
По сути, в основе инверторного аппарата лежит тот же самый трансформатор. Но, как мы помним, размер трансформатора можно уменьшить при увеличении частоты тока, что и реализовано в инверторе.
Главной особенностью описания инверторного сварочного аппарата будет использование высокочастотного тока.
Выбор аппарата
Какой инверторный сварочный аппарат купить – тема для целой отдельной статьи. Тут есть ряд сложностей при выборе.
Во-первых, цена. Она может быть весьма немаленькой, особенно если вы планируете использовать устройство регулярно. Во-вторых, нестабильность аппарата в различных условиях. При идеальных характеристиках напряжения и средней силе тока (150-160 А) инверторы могут справляться с электродом-четверкой, но при меньшем напряжении (190 В) могут быть проблемы. Например, устройство не включится. Или электрод будет «залипать».
В случае «залипания» электрода его можно заменить на более тонкий или же взять инвертор с большей мощностью.
Конечно, все эти проблемы в большей степени актуальны для домашнего использования. Профессионалы ценят инверторы за их небольшую массу и надежность. К тому же, они часто работают в условиях, близких к идеальным, и проблем с включением и функционированием устройства у них не возникает.
Российские инверторные сварочные аппараты традиционно проигрывают зарубежным, поэтому советуем вам обратить внимание на продукцию «Ресанта» (Латвия), EWM и Fubag (Германия).
Принцип работы сварочного инвертора: описание, схема и устройство
Традиционные сварочные аппараты с постоянными трансформаторами огромных размеров постепенно уходят в прошлое. Вместо этого теперь у них есть компактные сварочные инверторы. Они просты в использовании, даже новички могут их использовать. Для того чтобы узнать, что это за устройство, необходимо рассмотреть устройство и работу сварочного инвертора.
О конструкции
Устройство отличается от традиционных и более привычных каждому сварщику трансформаторов. В инверторе процессы преобразования рабочего тока происходят иначе. Эти процессы протекают поэтапно с помощью небольшого трансформатора, размер которого чуть больше пачки сигарет. Еще одно отличие – электронная система управления. Это облегчает сварку. Благодаря электронной системе формируются качественные швы. Вот как работает инверторный сварочный аппарат. Отзывы об этом оборудовании в основном положительные. Многие используют его из-за компактности и качества шва.
Общий принцип работы
Первоначально входные токи напряжением 220 вольт с переменной частотой протекают через выпрямитель и затем преобразуются в постоянные. Кроме того, ток сглаживается с помощью фильтра. Часто используется как традиционная схема на основе электролитических конденсаторов. Далее постоянные напряжение и ток проходят через полупроводниковый модулятор, где снова становятся переменными, но с более высокими частотами. В разных моделях этот показатель отличается, но не превышает 100 кГц. Затем ток снова выпрямляется, а напряжение снижается до значения, необходимого для сварки металлов. Принцип работы сварочного инвертора основан на высокочастотных преобразователях. Наличие этих узлов позволяет использовать небольшие трансформаторы, за счет чего в значительной степени уменьшилась масса агрегата. Например, чтобы сделать инверторный сварочный аппарат способным отдавать ток силой 160 ампер, трансформатор должен весить не более 250 грамм. Чтобы добиться того же результата с помощью традиционного аппарата, трансформатор должен иметь минимальную массу 18 кг.
Это очень неудобно.
Блок управления – главное достоинство инверторных сварочных аппаратов
Электроника играет очень важную роль в работе данного оборудования. Благодаря ему обеспечивается обратная связь. Это помогает полностью контролировать электрическую дугу, при необходимости регулировать или поддерживать ее параметры на нужном уровне. Малейшее отклонение характеристик дуги мгновенно считывается микропроцессором. Такой принцип работы инвертора сварочного аппарата и наличие электронного блока управления гарантируют получение электрической дуги с максимально стабильными характеристиками. Это в итоге повышает качество сварочных работ.
Схема принципиальная
В выпрямителе переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 вольт проходит через мощный диодный мост. Пульсации тока с переменной частотой сглаживаются наличием в цепи электролитических конденсаторов. В процессе эксплуатации диодный мост подвержен перегреву, поэтому на диоды устанавливаются радиаторы.
Кроме того, инвертор оснащен тепловым предохранителем. Работает, если диоды нагреты до 90 градусов. Термопредохранитель надежно защищает диоды. Возле диодного моста можно увидеть достаточно большие конденсаторы. Их емкость может составлять от 140 до 800 мкФ. Также в схеме обязательно присутствуют фильтры, не допускающие никаких помех при работе. Мы рассмотрели принцип сварки сварочного инвертора. Схема подразумевает и другие элементы. Рассмотрим их ниже.
Инвертор: что это такое
Непосредственно сам инвертор построен на двух швабрах. Это мощные транзисторы. Они имеют свойство сильно нагреваться, поэтому оснащены радиатором. Такие полупроводниковые элементы решают проблему коммутации токов, проходящих через импульсный трансформатор. Рабочие частоты здесь могут превышать несколько тысяч кГц. В результате генерируется ток высокой переменной частоты. Транзисторы должны быть устойчивы к перепадам напряжения. Производители оснащают устройства специальными защитными схемами.
Часто их собирают по схеме на резисторах и конденсаторах. Далее в корпус идет вторичная обмотка на понижающем трансформаторе. Имеет небольшие напряжения – до 70 вольт. А вот ток может быть 130-140 Ампер.
Выходной выпрямитель
Для обеспечения постоянного тока и напряжения на выходе используются надежные выходные выпрямители. Эта схема собрана на основе двойных диодов, которые имеют общий катод. Эти элементы отличаются высокой скоростью работы, они моментально открываются и быстро закрываются. Время реакции таких диодов составляет около 50 наносекунд. Эта скорость очень важна. Диодам приходится работать с токами высокой частоты, обычные полупроводниковые элементы с такой задачей не справляются. Им просто не хватало скорости при переключении. В случае ремонта, даже зная устройство сварочного инвертора, принцип работы, эти диоды рекомендуется менять на элементы с такими же характеристиками.
Устройство и работа электронной системы
Питается от стабилизаторов напряжения на 15 вольт.
Эти элементы устанавливаются на радиаторы. Напряжение питания для платы поступает от основного выпрямителя. При подаче напряжения сначала заряжаются конденсаторы. Напряжение в этот момент нарастает. Для защиты диодной сборки используется ограничительная цепь с мощным резистором. Когда конденсаторы полностью зарядятся, сварочный аппарат начнет свою работу. Контакты реле замыкаются, и резистор уже не будет участвовать в процессе.
Дополнительные узлы и системы
Устройство и принцип работы сварочного инвертора предполагает наличие других систем и узлов, обеспечивающих столь высокую производительность устройства. Итак, можно выделить систему управления, а также драйвера. Основным элементом здесь является микросхема ШИМ-контроллера. Он обеспечивает управление действием мощных транзисторов. Также в устройстве имеются различные схемы управления, а также регулировочные цепи. При этом основным элементом является трансформатор. Он нужен для контроля мощности и других характеристик тока после выходного трансформатора.
Принцип работы сварочного инвертора также подразумевает наличие системы контроля напряжения и характеристик токов на выходе в питающей сети. Этот блок состоит из операционного усилителя на базе микросхемы. Основное назначение системы – запуск режима аварийной защиты в случае острой необходимости. Он также предназначен для контроля за работой и исправностью электронного блока.
СВАРОЧНЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ВИГ СВАРКИ
Сварка металлов в среде инертных газов на сегодняшний день является одним из самых популярных способов ручной сварки. Работа с применением аргона обеспечивает высокое качество швов за счет полной изоляции ванны. При этом можно работать с любыми металлами, даже с алюминием, магнием, титаном и их сплавами. Принцип работы сварочного инвертора с аргоном ничем не отличается от обычного инвертора. Основное отличие состоит в том, что в процессе используется не только источник сварочного тока, но и специальная горелка. Сварка TIG предполагает постоянный нагрев рабочей зоны с помощью электрической дуги, которая создается с помощью тугоплавкого вольфрамового электрода.
Многим интересно узнать, как работает инверторный сварочный аппарат такого типа. Давай выясним.
Конструкция аппарата для сварки ВИГ
Устройство для аргонно-дуговой сварки представляет собой источник тока и специальную горелку. Первый нужен для генерации электрической дуги, а также для поддержания ее величины в нормальных параметрах. Огромное количество металлов и сплавов, с которыми можно работать таким образом, подразумевает множество корректировок. Сегодня для этой цели используются полупроводниковые инверторные блоки. Это сварочный инвертор TIG. Принцип работы не отличается от обычного инвертора, но выход у такого устройства комбинированный. Постоянный ток применяют для работы с нержавеющими сталями, медными сплавами. Переменная также подходит для магния, алюминия и других подобных сплавов. Режим работы, когда применяются прерывистые токи, применяется для сварки тонких деталей. Также в конструкции присутствует горелка. Что это такое? Это специальное устройство, в которое вмонтирован вольфрамовый электрод.
Он имеет сопло, через которое подается аргон. В отличие от традиционных сварочных полуавтоматов, подача газа в сварочную горелку TIG начинается до зажигания дуги. 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 устройством, можно даже заработать. Сегодня аргонная сварка пользуется большим спросом. Вы можете купить недорого отечественный сварочный инвертор ТИГ-180 с. Принцип работы данного аппарата позволяет использовать его в ручном режиме сварки. Это универсальное решение. Стоимость его от 13 до 15 тысяч рублей. Самые дешевые китайские модели можно приобрести по цене от 6 тысяч рублей. Профессиональные устройства стоят около 50 тысяч рублей.
Как работает сварочный аппарат?
Электросварочный аппарат в полной мере использует высокотемпературную дугу, возникающую при мгновенном коротком замыкании положительного и отрицательного полюсов, чтобы расплавить припой на сварочном стержне и свариваемом материале, так что контактирующие объекты объединяются.
Принцип работы
Сварочный аппарат представляет собой специальный трансформатор. Отличие его от трансформатора напряжения в том, что при подключении трансформатора к нагрузке падение напряжения мало, а при подключении сварочного аппарата к нагрузке падение напряжения велико. В основном это достигается регулировкой индуктивности магнитного потока и последовательной индуктивности. Хотя цепь замкнута, именно благодаря этому ток везде одинаков во всей замкнутой цепи.
Следует отметить, что покрытие на внешнем слое сварочного электрода играет очень важную роль. Сварочный пруток, используемый при ручной дуговой сварке, состоит из двух частей: покрытия и сердечника. При сварке в качестве электрода сварочный стержень играет роль проводника тока и зажигания дуги, так что между сварочным стержнем и основным металлом образуется непрерывная и стабильная дуга для обеспечения необходимого тепла для сварки плавлением. С другой стороны, сварочный пруток добавляется в сварной шов в качестве присадочного металла, становясь, таким образом, основным компонентом металла сварного шва.
Следовательно, состав сварочного прутка и качество сварочного прутка будут напрямую влиять на химический состав, механические свойства и физические свойства металла шва. Кроме того, сварочная проволока оказывает большое влияние на стабильность процесса сварки, качество внешнего вида сварного шва и производительность сварки.
Сварочный сердечник относится к металлическому сердечнику сварочного стержня. Для обеспечения качества сварного шва существуют строгие нормы содержания в сварочном стержне различных металлических элементов, особенно вредных примесей, таких как сера и фосфор. Качество основного металла должно быть лучше, чем основного металла.
Полированный стержневой электрод без покрытия нельзя использовать для дуговой сварки, так как в этом случае стабильность дуги очень плохая, разбрызгивание большое, сварной шов плохо сформирован. После длительной практики постепенно было обнаружено, что некоторые минеральные материалы (например, покрытие электрода) могут быть нанесены на внешнюю сторону сварочного стержня, что значительно улучшает характеристики сварочного электрода.