Инверторный сварочный аппарат что это
Инверторы: принцип работы устройств и преимущества
Содержание:
Впервые источник питания для сварочного аппарата на основе инверторной технологии появился в 70-х годах прошлого века, и за прошедшее время он был значительно усовершенствован: появился электронный блок, значительно снизилась цена и существенно увеличилась надежность.
На сегодняшний день инверторный сварочный аппарат является самым совершенным среди сварочных «собратьев». В чем же заключается особенность этого источника питания? Рассмотрим подробнее далее.
Устройство и принцип работы инверторов
Вся суть инверторной технологии заключается в выпрямлении сетевого переменного тока в постоянный сварочный ток с промежуточным изменением его частоты. Как же происходит весь процесс преобразования? Рассмотрим поэтапно, в какой узел попадает ток и куда следует далее:
Все эти процессы преобразования энергии тока контролирует микропроцессорный блок управления, который и является самой дорогой частью инверторного сварочного аппарата.
IGBT или MOSFET?
Сегодня инверторные сварочные аппараты производятся по двум разным полупроводниковым технологиями:
Основное различие между ними — в транзисторах, отличающихся током коммутации. Транзисторы MOSFET, по сравнению с IGBT, имеют большие вес и габариты и стоят дешевле, однако их необходимо, соответственно, и большее количество.
Для наглядного сравнения рассмотрим устройство инвертора с силой тока в 200 А. В том случае, если он будет изготовлен по технологии MOSFET, то он будет содержать около 24 транзисторов MOSFET, а элементов IGBT потребуется в несколько раз меньше — около 10.
Другим немаловажным преимуществом технологии IGBT является возможность работы на более высоких частотах (60-85 кГц), что уменьшает вес инвертора.
Значение температуры, при которой включается термозащита, у IGBT также намного выше (она составляет около 90 °С против 60 °С у MOSFET), а это напрямую влияет на продолжительность непрерывной работы аппарата.
Рассмотрим два инвертора, выполненные по этим разным технологиям, со стороны ремонтопригодности. Оба имеют преимущества: IGBT-инвертор имеет меньшее количество элементов и транзисторов, которые в случае выхода из строя нужно будет менять, а транзисторы в MOSFET-инверторе имеют большие габариты и более простое расположение, что также облегчает их замену.
Три полезные функции
При сварке одна из самых непростых задач — это необходимость держать электрод на расстоянии нескольких миллиметров от поверхности. Если Вы все же коснетесь им металла, то электрод сразу прилипнет к детали и во вторичной обмотке произойдет короткое замыкание. Если его с силой не оторвать, то обычный трансформатор перегреется и сразу включится тепловая защита (а если ее нет, то сгорит обмотка).
Такие процессы часто происходят в обычных сварочных аппаратах, однако инвертор упрощает работу: благодаря функции antistick при малейшем касании поверхности детали моментально снижается сила тока, что исключает прилипание электрода к металлу. И любой пользователь без проблем оторвет его от детали.
С зажиганием дуги тоже не возникнет никаких проблем — в момент инициации автоматически повышается значение сварочного тока (функция HOT START).
В случае, если Вы слишком близко поднесли электрод к заготовке, то с помощью функции arc force повышается значение силы тока. В результате деталь и электрод подплавляются, что позволяет восстановить расстояние между ними, исключая прилипание.
Достоинства инверторов
Среди недостатков инверторных сварочных агрегатов можно выделить:
Применение инверторной технологии при производстве сварочных аппаратов стало настоящим прорывом, позволив значительно расширить функциональные возможности «сварочников». На нашем сайте вы найдете широкий ассортимент инверторных сварочных аппаратов, а также расходных материалов и комплектующих деталей. Для получения более подробной информации о конкретных моделях устройств или по оформлению покупки, пожалуйста, звоните по бесплатному номеру телефона 8-800-333-83-28.
Что такое сварочный инвертор: всё о компактных сварочниках
Инвертор, пришедший на смену обычным сварочным трансформаторам, – это современное электронное устройство, характеристики которого позволяют использовать его для выполнения сварочных работ по различным технологиям. Кроме основных характеристик, свойственных сварочным аппаратам трансформаторного типа, инверторы обладают и рядом дополнительных возможностей, что делает их использование более удобным и значительно расширяет их технические возможности. Благодаря этому такое оборудование одинаково успешно может быть использовано как в производственных, так и домашних условиях.
Инвертор сварочный «Сварог» ARC-200
Как работает сварочный аппарат инверторного типа
Инвертор благодаря своим техническим характеристикам может применяться для выполнения сварки электродами различных типов. Отличают такой аппарат компактные размеры, а также легкий вес, что делает его очень мобильным, в отличие от тяжелых и крупногабаритных трансформаторов. Удобно и то, что такой сварочник может вырабатывать как постоянный, так и переменный ток.
Для того чтобы понять, какими преимуществами обладает инвертор, необходимо разобраться в том, как он работает. В основу работы этого аппарата, который начал приобретать массовую популярность только в начале XXI века, заложен совершенно иной принцип в сравнении с функционированием обычного сварочного трансформатора.
Принципиальная схема сварочного инвертора «Дуга-200» (нажмите для увеличения)
Переменный ток, подаваемый на инвертор из обычной электрической сети, сначала выпрямляется, проходя через диодный мост, которым оснащена электрическая схема устройства. После выпрямления уже постоянный ток поступает на силовые транзисторы, которые преобразуют его обратно в переменный, но обладающий повышенной частотой. Чтобы снизить величину напряжения высокочастотного переменного тока и получить сварочный ток требуемой силы, в электрической схеме инвертора используется трансформатор.
Поскольку понижение напряжения высокочастотного тока осуществляется не по такому принципу, как в обычном сварочном аппарате, для этого нет необходимости использовать габаритные трансформаторы, вполне достаточно компактного устройства. После понижения напряжения и увеличения силы тока до требуемой величины его подают на выходной выпрямитель, в котором он преобразуется в постоянный.
Органы управления инвертором на примере аппарата «Форсаж» (нажмите для увеличения)
Использование высокочастотного тока, вырабатываемого инвертором, не только позволяет значительно уменьшить габариты устройства, но и положительно сказывается на процессе горения сварочной дуги, которая отличается высокой стабильностью. Такой сварочный аппарат отличается высоким КПД, так как в нем энергия не расходуется впустую на нагрев трансформаторного железа.
Упрощенная схема работы сварочного инвертора
Таким образом, любое инверторное устройство состоит из таких конструктивных элементов, как:
Технические возможности инверторных аппаратов
Любой инвертор, являясь сварочным аппаратом, служит для того, чтобы обеспечивать розжиг сварочной дуги и поддерживать ее горение в стабильном состоянии. За счет особенностей своей конструкции инверторный аппарат отлично справляется с такой задачей. Кроме основной функции, современные модели инверторов наделены рядом дополнительных опций, делающих их использование максимально удобным и комфортным. Сюда относятся:
Передняя панель сварочного инвертора «БИМАрк-170»
Некоторые модели инверторных аппаратов также оснащены индикаторами перегрева и опцией автоматического отключения в том случае, если перегрев все-таки произошел. Эта полезная функция предохраняет такое дорогостоящее устройство, каким является инвертор, от перегорания и, как следствие, от затратного ремонта.
Дополнительные опции, описанные выше, особенно полезны для начинающих сварщиков, так как позволяют минимизировать влияние уровня квалификации специалиста на качество выполнения сварки.
Виды инверторов на современном рынке
Сварочные инверторы, представленные на современном рынке, можно разделить на два основных типа.
Такое устройство, как бытовой инвертор, предназначено для выполнения периодических сварочных работ. Стоят эти аппараты недорого, но эксплуатировать их можно время от времени, для интенсивной ежедневной работы они не предназначены. Оптимальными такие инверторы являются в том случае, если вам иногда необходимо выполнять несложные и непродолжительные сварочные работы. Большинство подобных устройств производится в Китае.
Такое оборудование предназначено для ежедневного многочасового использования, его конструкция изначально рассчитана на активную эксплуатацию. Стоимость этих инверторов, естественно, достаточно велика, но она адекватна их качественным характеристикам.
На рынке также представлены полупрофессиональные инверторные устройства, находящиеся по своим техническим характеристикам и стоимости между бытовым и профессиональным оборудованием. Кроме вышеперечисленных типов, существуют универсальные устройства, которые также называют комбинированными. Универсальность их состоит в том, что с их помощью можно выполнять сварку по различным технологиям. Такое инверторное оборудование из-за своей широкой функциональности также относится к категории профессионального.
Технические характеристики инверторных устройств
Выбирая инвертор, в первую очередь ориентируются не на его стоимость, а на его технические характеристики. От того, насколько правильно они будут подобраны, зависит, сможете ли вы использовать такое устройство для выполнения тех работ, для которых оно приобретается.
Важнейшей характеристикой любого сварочного аппарата (и инвертор не является исключением) считается сила тока, которую позволяет получить такое оборудование. Данный параметр оказывает влияние на то, какой толщины детали вы сможете варить при помощи инверторного устройства. Нет смысла переплачивать за мощный аппарат, если использовать его вы планируете только для сварки нетолстых деталей из черного металла.
Зависимость сварочного тока и используемых электородов от толщины металла
Важным параметром является не только максимальное значение сварочного тока, но и его минимальное значение. На минимальной силе тока выполняют сварку тонколистового металла. Необходимо также учитывать и то, каким образом регулируется сварочный ток – по ступенчатой или плавной схеме. Регулировка тока по плавной схеме, естественно, является более удобной.
На легкость зажигания сварочной дуги оказывает ключевое влияние такой параметр, как напряжение холостого хода. Чем оно выше, тем легче будет зажигаться дуга.
Тип электрического тока, которым питается инверторное устройство, – еще один параметр, который следует обязательно учитывать. На современном рынке представлены инверторы, которые могут работать от сети электрического тока с напряжением 220 и 380 В. Естественно, что для бытового использования целесообразнее выбирать оборудование, работающее от сети с напряжением 220 В.
Достоинства и недостатки инверторов
Высокая популярность инверторов объясняется целым рядом достоинств, которыми они обладают.
Есть у инверторов и недостатки, к наиболее значимым из которых относятся следующие.
В целом, если взвешивать все за и против использования инверторов для выполнения сварки, преимуществ будет значительно больше. Конструкция оборудования обеспечивает быстрое зажигание сварочной дуги и ее стабильное горение в процессе выполнения работ, а благодаря своим техническим возможностям инверторы позволяют получать качественные, надежные и аккуратные соединения с электродами любого типа.
Что стоит знать при выборе инверторной сварки
Сварочные инверторы для MMA, MIG/MAG, TIG и CUT сварки. Поговорим об устройстве, характеристиках инверторной сварки. Какой инверторный аппарат лучше, на что обратить внимание при выборе. Обзор компактных устройств.
Сварочный инвертор – это устоявшееся обиходное название сварочных аппаратов, использующих в качестве источника тока инверторный преобразователь. Такие устройства применяют для различных технологий электродуговой сварки: MMA (ручная покрытыми электродами), TIG (аргонодуговая) и MIG/MAG (в инертной или активной газовой среде). Как правило, все сварочные инверторы MIG/MAG и TIG также могут выполнять сварку MMA. Кроме того, ведущие производители выпускают комбинированные установки, в которых объединены все три типа.
Все эти технологии были разработаны для разных видов сварочных работ и соединения разнообразных металлов и их сплавов. Прежде чем приступить к выбору сварочного аппарата, нужно ответить на два вопроса: какие виды сварки предполагается выполнять и в каких условиях он будет работать. Сейчас на рынке предлагается огромное количество моделей как бытового, так и производственного сварочного оборудования с самым широким диапазоном технических характеристик. Понять, какая из них лучше и какой фирме-производителю отдать предпочтение, очень непросто. Единственный выход в такой ситуации — самостоятельно разобраться с основами сварочных технологий и принципами работы современного оборудования.
Особенности и принцип работы сварочного инвертора
В последние десятилетия инверторная сварка все уверенней вытесняет традиционные трансформаторы и выпрямители, причем не только в промышленном производстве, но и в сфере бытового применения. Это стало возможным благодаря созданию надежной элементной базы для частотных преобразователей, а также значительному удешевлению силовых электронных компонентов. Свою роль также сыграли рост стоимости энергоносителей и меди, которой в инверторах используется на порядки меньше, чем в других сварочных аппаратах.
Принцип работы современного сварочного инвертора основан на преобразовании низкочастотного сетевого тока в импульсы высокой частоты с последующим формированием различных видов сварочных токов с регулируемыми параметрами (см. рис. ниже).
Количество витков первичной обмотки обратно пропорционально частоте тока, поэтому в высокочастотных трансформаторах меди на порядки меньше, чем в обычных. Эта зависимость является нелинейной: при частоте 10 кГц масса и размер уменьшаются в 3 раза, а при частоте 50 кГц — примерно в 15 раз (см. трансформатор на рис. ниже).
Виды инверторов
Кроме того, инверторы нередко классифицируют по различным эксплуатационным характеристикам: классу защиты, предельному уровню наклона, возможности работы при пониженном входном напряжении и пр.
Характеристики и критерии выбора инвертора
| Толщина металла (мм) | 1÷2 | 2÷3 | 2÷3 | 3÷4 | 4÷6 | 6÷8 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Диаметр электрода (мм) | 1,6 | 2 | 2,5 | 3 | 4 | 5 |
| Сварочный ток (А) | 25÷50 | 40÷80 | 60÷100 | 80÷160 | 120÷200 | 180÷250 |
Основные характеристики сварочного инвертора, которые указывают в своих каталогах все производители данного оборудования:
При приобретении сварочного инвертора надо учитывать, что он, как и любое производственное оборудование, не вечен. Даже при условии качественного изготовления и надежных комплектующих срок службы такого аппарата до полного списания составляет 7–10 лет, а время наработки на отказ — несколько тысяч часов.
Входное напряжение
Но приобретение сварочного инвертора, потребляемый ток которого соответствует нормативам электросети, вовсе не гарантирует того, что при его работе не возникнет проблем с питающим напряжением. Мощности источников таких объектов, как гаражные и дачные кооперативы, ограничены возможностями их подстанций, поэтому при коллективном включении высокой нагрузки напряжение может «проседать» до 150÷180 В. В этом случае необходимо выбирать аппарат с возможностью работы на пониженном напряжении.
Сварочный ток
Для исключения перегрева сварку тонкого листового проката, а также ряда металлов и сплавов требуется выполнять на небольших токах. Поэтому, если предполагаются работы с такими материалами, необходимо обратить внимание на величину минимального сварочного тока. Еще один важный показатель технологических качеств инвертора — это кратность регулирования тока сварки (соотношение значений max/min). Для режима MMA этот параметр обычно лежит в интервале 3÷5. Чем выше его значение, тем шире возможности при выполнении сварки.
Напряжение холостого хода
При повышении напряжения холостого хода значительно облегчается процесс поджига дуги, а сама она становится эластичнее и стабильнее. Однако при этом растут габариты оборудования и понижается коэффициент мощности. Еще одно негативное последствие такого варианта — возрастание риска поражения электрическим током.
С уменьшением сварочного тока дуга становится нестабильной, поэтому в современных инверторах предусмотрено автоматическое повышение напряжения холостого хода на малых токах и понижение его при приближении к максимальным значениям. Оптимальным для сварки MMA является значение 60÷85 В (в зависимости от величины максимального тока).
Режим работы на максимальном токе
В паспортах всех инверторов в качестве одной из основных характеристик всегда указывается режим эксплуатации, который выражен в виде нормативного отношения времени выполнения сварки к общей длительности технологической операции. При этом производители используют разные названия этого параметра: продолжительность нагружения (ПН) и продолжительность включения (ПВ). Отличие ПВ от ПН в том, что в первом случае подразумевается полное отключение инвертора от сети во время паузы между операциями сварки, а во втором — что инвертор продолжает выдавать напряжение холостого хода.
Чаще всего все-таки приводится ПВ, которое равно отношению времени работы на номинальном токе к общей продолжительности сварочного цикла. По международным стандартам, циклом считается интервал в 10 минут, т. е. если ПВ=40%, то через каждые 4 минуты сварки инвертор должен 6 минут находиться на холостом ходу. Некоторые производители в паспортах оборудования указывают ПВ для нескольких значений нагрузки. Вот один из таких примеров для инвертора с максимальным током 160 А: 40% — 160 А, 60% — 135 А, 100% — 105 А. На первый взгляд может показаться, что 40% — это очень маленькое значение. Но на самом деле технологический процесс, кроме самой сварки, включает в себя ряд подготовительно-заключительных и вспомогательных операций, которые как раз и занимают большую часть времени сварочного цикла.
Полезные дополнительные функции
Вершиной функционального развития инверторных технологий является система синергического управления, которая способна самостоятельно выбирать нужную программу по заданным параметрам и адаптивно управлять сварочным процессом в течение всего производственного цикла.
Какой инвертор выбрать для домашнего пользования
Для того чтобы качественно сваривать уголки, швеллеры, полосы и трубы толщиной до 5 мм, теоретически достаточно сварочного инвертора со следующими характеристиками:
Но на практике эксплуатация инвертора, скорее всего, будет происходить в условиях, отличных от нормативных. Поэтому почти наверняка придется скорректировать выбранные характеристики. В первую очередь следует проанализировать качество и стабильность напряжения питания. Обычно сварочные инверторы предназначены для работы в условиях колебаний входного напряжения ±10÷15%, поэтому при подключении к электросети с такими параметрами они будут работать без каких-либо проблем. Если же отклонение достигает 30% (что нередко случается на дачах, в гаражах и сельской местности), то следует выбирать модель инвертора с возможностью работы при пониженном напряжении.
Домашний инвертор должен быть легким, чтобы было удобно его переносить, и компактным, чтобы помещался в багажник автомобиля. Желательно подобрать инвертор с ударопрочным и влагозащищенным корпусом, а также с прозрачной защитной крышкой панели управления. Наличие цифрового индикатора желательно, но необязательно, т. к. на недорогих моделях они нередко работают с большими погрешностями.
Практически все современные инверторы (даже в ценовой категории до 10 тыс. руб.) стандартно оснащены функциями Arc Force, Anti stick и Hot start. Но при выборе конкретной модели все же следует удостовериться в наличии этих режимов.
Технические требования для выбора лучшего домашнего сварочного инвертора в нашем варианте будут выглядеть примерно так:
При выборе конкретной модели следует ориентироваться на известные торговые марки, которые присутствуют на рынке не менее десяти лет. Также необходимо обратить внимание на близость сервисного центра и гарантийный срок, который у производителей инверторов лежит в интервале от одного до пяти лет.
Популярные инверторы для дуговой сварки
В интернете можно найти множество обзоров сварочных инверторов и отзывов о конкретных моделях и их производителях. Вся эта продукция характеризуется высоким качеством и удовлетворяет самому широкому диапазону потребностей. Поэтому неудивительно, что в различных обзорах в стиле «Тор лучших» приводятся совершенно разные модели. Это же касается рейтингов брендов и производителей. Далее будет представлен краткий обзор тех, кто, по нашему мнению, заслуживает особого внимания или же редко упоминается в статьях о сварочной технике.
Aurora
Популярное в России сварочное оборудование Aurora PRO производится известной китайской компанией Riland Power Source Technology. Инверторы этой фирмы имеют международные сертификаты качества и награды международных выставок. Под маркой Aurora PRO выпускаются все виды сварочного оборудования (MMA, MIG/MAG, TIG и CUT) промышленного, профессионального и бытового назначения. По отзывам пользователей, инверторы Aurora PRO надежны и оптимальны по соотношению цены и качества.
BlueWeld
«Форсаж»
Сварочные инверторы «Форсаж» производятся рязанским приборостроительным заводом. Эти аппараты не отличаются выдающимся дизайном, но всеми признаны их высокая надежность и отменные технические характеристики. Аппараты «Форсаж» представлены в вариантах для трех- и однофазной сети, а их модельный ряд перекрывает диапазон сварочных токов от 160 до 500 ампер. Особенностью этой техники является трехлетний гарантийный срок.
«Ресанта»
Латвийское предприятие S.I.A. Resanta, выпускающее электротехническую продукцию, стабилизаторы напряжения и силовое оборудование, работает на российском рынке с середины девяностых годов прошлого века. Линейка сварочных инверторов этой фирмы представлена двенадцатью моделями с максимальными токами от 140 до 315 ампер, в ценовом диапазоне от 4.8 до 31 тыс. рублей. Эта продукция пользуется популярностью в России, а подавляющее большинство отзывов о ней положительное.
Patriot
Владельцем знаменитого американского бренда Patriot является международная корпорация, специализирующаяся на выпуске электроинструмента, силового оборудования, садовой и строительной техники. Patriot производится на семидесяти предприятиях, которые расположены в России, Китае, Италии, Беларуси и Корее. Сварочные инверторы Patriot предназначены для бытового применения и небольших производств. Для сварки MMA предлагается двенадцать моделей с диапазоном токов от 150 до 250 ампер, а для аргонодуговой сварки — четыре модели.
«Интерскол»
«Интерскол» является одним из лидеров российского рынка электроинструмента, станков и силового оборудования. Компания имеет собственное производство, которое находится в г. Химки. «Интерскол» выпускает только недорогие сварочные инверторы для ручной сварки штучными электродами, а его модельный ряд представлен семью аппаратами с максимальными токами от 160 до 250 ампер и ценой от 5.2 до 10.5 тыс. рублей.
Fubag
Торговая марка Fubag принадлежит известному производителю сварочного оборудования из Германии Fubag GmbH. Техника этого бренда производится в различных странах мира по единым стандартам, а в Россию она поставляется из Китая и Франции. Модельный ряд инверторов Fubag включает в себя три линейки: для профессионального применения (индекс IN, семь моделей), для использования в малых производствах и быту (индекс IR, шесть моделей) и малогабаритные мобильные (индекс IQ, три модели).
Elitech
Международный бренд Elitech принадлежит российской группе компаний «ЛИТ Трейдинг», поставляющей на российский рынок электро— и ручной инструмент, станки, силовую технику, а также садовый инвентарь. Сварочные инверторы этой марки производятся в Китае и Беларуси. Производственная линейка включает в себя десятки моделей аппаратов для всех видов сварки и областей применения. Все производства этой торговой марки сертифицированы по стандарту ISO 9001. Elitech имеет более ста сервисных центров и по этому показателю входит в число лидеров российского рынка.
Daewoo
Корейские сварочные инверторы марки Daewoo привлекают пользователей невысокой ценой, европейским качеством и авторитетом производителя. В Россию поставляются аппараты для ручной сварки двенадцати разновидностей с диапазоном максимальных токов от 150 до 260 А. У всех инверторов Daewoo предусмотрена работа на пониженном напряжении, а показатель ПВ составляет 60÷80%. Эти аппараты имеют небольшой вес и оснащены всеми стандартными инверторными функциями.
Популярные универсальные инверторы
Универсальными инверторами называют аппараты, объединяющие в себе несколько сварочных технологий. Обычно в этот набор входят ручная сварка на переменном и постоянном токе (MMA), полуавтоматическая сварка в газовой среде (MIG/MAG) и аргонодуговая сварка вольфрамовыми электродами (TIG). Комбинированные устройства всегда сложнее в эксплуатации, более требовательны к качеству изготовления и значительно дороже обычных. При приобретении такого аппарата перед пользователем всегда встает вопрос выбора золотой середины между ценой и качеством. Поэтому на рынке самыми популярными являются не лучшие модели мировых лидеров, а аппараты производителей с хорошими традициями и устоявшейся репутацией. Среди инверторов такого типа одни из самых популярных:
На сайтах продавцов сварочной техники универсальные инверторы обычно обозначаются словом «комби» или сочетанием аббревиатур «MIG/MAG/MMA/TIG».
На профильных форумах нередко пишут, что в универсальных сварочных инверторах технология TIG (аргонодуговая сварка) реализована только для постоянного тока (TIG DC). В то время как для сваривания алюминия и его сплавов необходимо иметь TIG AC/DC (переменный/постоянный) с осциллятором. Поэтому некоторые специалисты советуют не покупать комби, а приобрести два аппарата: MIGMAGMMA и TIG AC/DC. А что вы думаете по этому поводу? Мы будем очень признательны, если вы выскажете свое мнение в комментариях к данной статье.