Устройство сварочного инвертора
До недавнего времени инверторный аппарат был достаточно простым по схеме работы. Со временем инженеры дополнили ее электроникой, что повысило функциональность агрегата. Самое интересное состоит в том, что от этого цена сварочного инвертора не стала выше. Как показывает тенденция продаж, она постепенно снижается, что всех и радует.
Внимание! Термин «инверторный» не относится к процессу сварки. Это не методика. Это источник питания аппарата.
В чем заключается принцип действия сварочного аппарата инверторного типа?
- Работает он от сети переменного тока напряжением 220 или 380 вольт и частотой тока 50 Гц. Включается в обычную розетку, если разговор ведем о бытовом сварочном инверторе.
- Поступивший в инвертор сварочный ток проходит через фильтр, где он сглаживается и становится постоянным.
- Полученная электрическая энергия проходит через блок транзисторов (с большой частотой коммутации), в результате получается опять переменный ток только с большей частотой – 20-50 кГц.
- Далее, напряжение тока преобразуется, оно на выходе инвертора снижается до 70-90 вольт. По закону Ома снижение напряжение дает повышение силы тока. На выходе (на конце электрода) будет сила тока, равная 100-200 ампер. Это и есть сила тока сварки.
Именно высокая частота тока является главным техническим решением в инверторных сварочных аппаратах. Оно позволяет добиться максимальных преимуществ перед другими источниками питания электрической сварочной дуги. В инверторах необходимая для сварки сила тока достигается изменением высокочастотного напряжения. В обычных сварочных трансформаторах этот процесс происходит за счет изменения электродвижущей силы (ЭДС) катушки индукции, которая является основной частью трансформатора.
Именно предварительное преобразование электроэнергии позволяет использовать в инверторах трансформаторные блоки с небольшими размерами. Для сравнения можно привести такой пример. Если необходимо на выходе получить ток силой 160 ампер, то для этого в инверторе потребуется установить трансформатор весом 300 г. Такой же ток на выходе обычных сварочных трансформаторов получится, если в него будет вмонтирован трансформатор с медной проволокой (катушкой) весом 20 кг.
Почему так происходит? Основным элементов сварочного аппарата трансформаторного типа являлся сам силовой трансформатор с катушками первичной и вторичной обмотки. Именно катушка позволяла снижать переменное напряжение и получить на выходе из второй обмотки токи большой величины, пригодные для инверторной сварки металлов. Появляется зависимость от падения напряжения до увеличения силы тока. При этом длина медной проволоки на вторичной обмотке уменьшалась, но увеличивался его диаметр. Отсюда и большие габариты сварочного аппарата, и его большой вес.
Рекомендуемые при пониженном электропитании
Обычные модели сварочных инверторов уверенно работают в диапазоне напряжений от 190 до 240 вольт. Для рынков развивающихся стран и специальных условий эксплуатации ведущие производители оборудования предлагают специально доработанные инверторы, способные работать при пониженном входном напряжении. Какой инвертор лучше? При выборе устройства необходимо обратить внимание на следующие параметры и особенности:
- достаточный для местности использования диапазон входного напряжения;
- широкие возможности настройки рабочего тока;
- стабильность напряжения холостого хода;
- опции «горячий старт» и «антизалипание»;
- диапазон рабочих температур, подходящий к климатическому поясу;
- возможность длительной непрерывной эксплуатации.
Перечисленным условиям отвечают ряд моделей.
Fubag IR 200
Первый агрегат представлен хорошо известно германской компанией с заводами в Китае. Новинка устойчиво работает с электродами диаметром 1,6-5 мм при понижении напряжения до 150 вольт. Диапазон рабочих токов: 5-200 ампер. Устройство снабжено опцией горячего старта и стабилизации дуги. Работоспособность сохраняет от -10 до +40оС.
Сварог ARC -160
Самая простая и надежная модель малой мощности известной марки компактен и обеспечивает стабильную дугу при колебаниях на входе от 160 до 245 вольт. Диапазон регулировки выходного тока – 20-160.
Устройство снабжено горячим стартом и способно работать как с обычными плавкими электродами, таки с неплавкими вольфрамовыми. К недостаткам следует отнести малую продолжительность непрерывной работы: 40% от общего времени.
Интерскол ИСА 160
Третья модель также обладает небольшой мощностью, ток изменяется от 20 до 160 ампер. При тестировании показал устойчивую работу при минимальном питающем напряжение-155 вольт.
Устройство имеет горячий старт, антизалипание и форсированный режим дуги, а также стабильное напряжение холостого хода. Может работать без перерыва благодаря эффективной системе охлаждения.
Aurora PRO Inter 200
Эта новинка выделяется возможностями своего стабилизатора и блока ККМ. Тест подтвердил способность эффективно варить даже от 140 вольт. При этом развивается рабочий ток от 20 до 200ампер. Поддерживает работу со 100-метровым удлинителем, если сечение провода 2,5 мм2 и более. Может работать непрерывно до 60% от общего времени.
Все перечисленные модели отличаются компактностью и скромным весом, не превышающим 8 кг. Разумеется, при работе на нижнем пределе значений питающего напряжения не стоит рассчитывать на максимальный сварочный ток и 5-миллиметровые электроды.
Но 1,6 и 2 миллиметровые будут варить стабильно, без залипаний и досадных прожогов тонких заготовок и мелких частей. При продолжительной работе износ деталей и узлов блока питания устройства будет повышенным.
Важно также учитывать репутацию фирмы-изготовителя. Малоизвестные компании, недавно появившиеся на рынке, часто выставляют свою продукцию за малую по сравнению с известными марками цену. При этом они обещают чудеса, противоречащие закону сохранения энергии, например, работу при входном напряжении 90 вольт. Это может означать только одно: очевидный пример недобросовестной рекламы. Входное напряжение в этом случае будет близко к выходному, и, сколько бы его ни преобразовывали, выдержать требуемые параметры по току никак не получится.
Принципиальная электрическая схема инверторного аппарата
В сварочных аппаратах инверторного типа все наоборот, небольшие размеры и вес. Но как получить высокочастотное напряжение, если его частота в сети всего лишь 50 Гц? На помощь приходит принципиальная инверторная схема прибора, которая состоит из мощных транзисторов. Именно они могут переключаться с частотой напряжение 60-90 кГц.
Но чтобы транзисторы заработали, необходим постоянный ток. Его получают посредством использования выпрямителя. Этот блок представляет собой соединение двух элементов: диодный мост, который выпрямляет переменное напряжение сети, и фильтрующие конденсаторы, с помощью которых происходит сглаживание. На выходе выпрямителя получается постоянно напряжение величиною более 220 вольт. Это первый этап преобразования напряжения и силы тока.
Полученное напряжение является источником питания для работы всей схемы аппарата. А так как мощные ключевые транзисторы подключены к трансформатору (понижающему), то и переключаться они будут с высокой частотой. Соответственно и сам сварочный агрегат будет работать на такой высокой частоте. Чтобы все это работало (преобразовывалось), необходимо в схему установить большое количество дополнительных элементов.
Чтобы разобраться в принципиальной схеме сварочного инвертора, необходимо рассмотреть любую модель.
Дополнительные функции инверторных сварочных аппаратов
Наличие или отсутствие сервисных функций не критично, но сильно облегчает жизнь, особенно новичку. Набор их обычно стандартный:
- «Горячий старт» HOT START — влияет на розжиг дуги. При розжиге подается дополнительный импульс, который позволяет легко начать сварку.
- «Форсаж дуги» — ARC FORCE — при резком приближении электрода к металлу автоматически увеличивается сила сварочного тока. Это не дает электроду залипнуть.
- «Антизалипание» — ANTI STICK — отключает питание при залипании электрода, включает после его отрыва. Удобная функция, особенно она актуальна для начинающих сварщиков.
Есть еще некоторые полезные функции. Например, индикация и автоматическое отключение при перегреве. Это полезное дополнение — не всегда можно уследить за временем, или индикатором перегрева. Автоматическое отключение спасает от перегорания и дорогостоящего ремонта.
Сварочный аппарат для ручной электродуговой сварки позволяет варить почти все металлы, кроме цветных
Обратите внимание на комплектацию: кроме сварочного аппарата обычно идет кабель притания (иногда он съемный, иногда стационарный), два сварочных кабеля — один с зажимом для крепления на деталь, второй — с держателем электрода. Лучше, если кабели легкие, гибкие и длинные. Но такая роскошь есть далеко не всегда. Чаще рабочие кабели имеют длину порядка 2 метров, что не всегда удобно. Рассматривая кабели, обратите внимание на то, как они заделаны, припаяны (лучше) или зажаты/завальцованы.
Обратите внимание на наличие гарантийного срока, а также на то, насколько близко к вашему дому/даче расположен ближайший сервисный центр. Отсутствие сервисной сети — тревожный знак. Это значит, что даже при гарантийной поломке ремонтировать вы его будете сами, за деньги. Не будете же вы отправлять на ремонт аппарат через половину нашей немаленькой страны…
