Общие и частные принципы: как работает инверторный сварочный аппарат. Изучаем как работает сварочный инвертор. Традиционные сварочные агрегаты, в конструкцию которых обязательно включены довольно громоздкие трансформаторы, сегодня энергично вытесняют инверторы для сварки. Чтобы понять работу сварочного инвертора, работающего от напряжения 140 вольт, нужно разобраться из каких элементов он состоит, по какой схеме он работает, его функциональные особенности, выявить плюсы и минусы инструмента. Что такое сварочный инвертор и как он работает? Инвертор — современный инструмент, предназначенный для сварочных работ. Приборы данного типа интенсивно вытесняют из автомобильных мастерских, гаражей сварочные приборы, оснащенные трансформаторами, генераторы, выпрямители. Принцип действия такого аппарата аналогично любому другому сварочному оборудованию основывается на выработке максимальной силы тока, необходимого для возбуждения дуги, дальнейшей ее стабильной работы. Как правило, дуга формируется между электродом и свариваемыми металлическими заготовками. В результате этого процесса металл расплавляется и заполняет пустоты между соединяемыми деталями, формируется очень прочный сварной шов, ничем не отличающийся от монолитных изделий.
В традиционных сварочных агрегатах мощный ток вырабатывал стандартный трансформатор, в инверторном оборудовании сила тока увеличивается по иной технологии. Общий принцип работы инверторных устройств. Преобразование тока в инверторных сварочниках в отличие трансформаторных происходит в несколько стадий с помощью трансформатора небольшой мощности, размеры которого практически не превышают пачку сигарет, и электронной схемы. Для инверторного оборудования дополнительно предусмотрена система управления, благодаря которой с инструментом намного проще работать, а сварочный шов получается достаточно высокого качества. Преобразование сетевого напряжения происходит следующим образом: Первостепенно входной ток с параметрами – 220В, 50А пропускается через выпрямитель прибора, реформируется в постоянный, одновременно сглаживается фильтрами. Постоянное напряжение, полученное при помощи модулятора, снова преобразуется в переменное напряжение, но его частота уже составляет практически 100 кГц. Следующий шаг – выпрямление, понижение напряжения до необходимого значения для выполнения сварочных работ. Применение высокочастотного преобразователя предоставило возможность использовать мини-трансформаторы. Благодаря этому инверторы значительно компактнее и имеют малый вес. К примеру, для того, чтоб инвертор выдавал сварочный ток 160А, будет достаточно трансформатора весом 250 гр. Для сравнения: для традиционной сварки, чтобы получить аналогичный сварочный ток, понадобится трансформатор весом 18 кг. Как работает сварочный инвертор? Преобразование в инверторе электроэнергии осуществляется следующим образом: Переменный ток от сети 220В преобразуется в постоянный. Далее ток постоянный снова реформируется в переменный ток посредством электрической схемы аппарата, но уже с достаточно большей частотой. Высокочастотное напряжение понижается, увеличивается сила тока. Полученный ток высокой частоты, пониженным напряжением, высокой силы реформируется в постоянный ток, который непосредственно используется для выполнения сварочных работ. Изобретение современного инверторного оборудования предоставило возможность существенно снизить массу, размеры сварки. В аппаратах данного типа намного эффективнее производится регулировка сварочного тока. Габариты оборудования зависят от частоты тока. Чем она выше, тем размеры инвертора меньше. Главная задача любого инверторного агрегата – повышение частоты сетевого электротока. Возможно это из-за применения транзисторов, переключающихся при частоте 60-80 Гц. Но, как правило, на транзисторы подается лишь постоянный ток, а в стандартной электросети переменный с частотой 50 Гц. Для того чтоб сделать переменный ток постоянным, инверторы оснащены специальными выпрямителями, сделанными на основании диодного моста. Преимущества. Небольшая потребляемая мощность . Для стандартного трансформатора при использовании электродов диаметром 3 мм потребуется мощность электросети порядки 8 кВт, а для инвертора необходимо не более 3 кВт при работе четырехмиллиметровыми электродами. На холостом ходу сварка инверторного типа также потребляет гораздо меньше электрической энергии. Высокий КПД . Минимальные затраты на электромагнитную индукцию, формирующуюся в сварочных трансформаторах стандартного типа, предоставляет возможность достигать КПД инверторного оборудования больше 90 процентов. Энергия, потребляемая сваркой, практически в полном объеме уходит на электрическую дугу. Малая масса, небольшие размеры . Как говорилось выше, применение для преобразования тока высокой частоты предоставило возможность существенно уменьшить размеры трансформатора, предназначенного для снижения напряжения. При выполнении сварочных работ разбрызгивание расплавленного металла минимальное . Это особенно заметно при работе электродами небольшого диаметра. В данном случае дуга зажигается и работает достаточно мягко, в результате практически не образуется шлак, а сварочный шов получается высокого качества. Плавная настройка параметров тока сварки . При эксплуатации сварочного инвертора, работающего от напряжения 140 вольт, уменьшить ток можно до 10A, а сваривание металлических образцов осуществлять электродами Ø1,6мм. Улучшенные показатели дуги . Благодаря постоянному контролю, корректировке параметров дуги сварки, ее показатели значительно улучшились. Минимальная нагрузка на электросеть . Инвертор в процессе сварки не перегружает электрическую сеть, можно даже не отключать бытовые электроприборы, так как риски их выхода из строя минимальны. Оборудование данного типа можно питать даже электрогенератором. Возможность сваривания заготовок из нержавеющей стали, цветных металлов . При использовании специальных электродов инверторами можно сваривать детали из меди, нержавейки. А неплавящимися электродами можно варить алюминиевые образцы в газовой защитной среде. Применение электродов разного типа . Плавная регулировка рабочих параметров агрегата предоставляет возможность применять электроды любого типа в зависимости от свариваемого металла. Также можно менять полярность тока. Удобство, простота эксплуатации . Благодаря дополнительным функциям, к примеру, горячий старт, антизалипание при помощи инверторного оборудования качественно выполнять работы могут даже молодые неопытные сварщики. Недостатки. Сложность конструкции . Использование для инверторного оборудования полупроводниковой электроники делает его менее надежным. Высока цена . По сравнению с традиционной трансформаторной сваркой инверторы стоят намного дороже. Чувствительность к строительной пыли . Инструмент достаточно чувствителен к строительной пыли, предполагает периодическую очистку в процессе работы на достаточно запыленных строительных участках. Необходимость контроля нарушений контактов . Из-за плохих контактов происходит искрение, способное формировать в выходных цепях неконтролируемые автоматикой токовые скачки. Негативное влияние температурных колебаний . Инверторным сварочным аппаратом не рекомендуется пользоваться сразу после резких скачков температуры. Если инструмент находился зимой в не отапливаемом помещении и его занесли для проведения сварочных работ в достаточно теплое помещение, то его не стоит включать на протяжении нескольких часов, так как существует большая вероятность выпадения конденсата. Поэтому перед началом работы нужно дать испариться влаге с электронных плат оборудования. Несмотря на эти незначительные недостатки, при правильной эксплуатации, соблюдении правил безопасности инструмент характеризуется довольно продолжительным сроком службы. Сергей Одинцов. Виды, устройство, принцип работы, выбор сварочных аппаратов для дома и дачи. Выбор сварочного аппарата для ручной электродуговой сварки – это первое, с чем необходимо разобраться начинающему сварщику. Эти приборы делятся по многим критериям даже если выбирать из ряда для бытового применения: сила тока, продолжительность сварки, тип напряжения на выходе и многое другое. И для того, чтобы научиться различать по характеристикам и функционалу сварочные аппараты как выбрать подходящий прибор, нужно вникнуть не только в основы физики, но и конструктивно разобрать содержимое. Это даст понимание о принципе работы и таких характеристиках, как долговечность и надежность сварочного аппарата, к примеру, трансформаторный прибор состоит из пары катушек и конденсатора, там ломаться нечему. Для начала, когда вы придете в строительный магазин, на каждый аппарат будут представлены характеристики: ток сварки; напряжение холостого хода; продолжительность включения; диаметр электрода; тип сварочного тока; тип сварочного аппарата; тип сварки. Ток сварки — параметр, от которого зависит, какой толщины металл он может варить, какой диаметр электродов подойдет. Для простых хозяйственных работ, производимых изредка с небольшой толщиной металла, подойдет и аппарат со 160 Ампер силой сварочного тока. Для среднего ремонта или небольшой стройки рекомендуется 200А, а для ответственных металлоконструкций, со сваркой швеллеров, несущих широкополочных уголков и так далее – вам нужно будет потратиться на 220А прибор. Напряжение холостого хода , по-другому говоря – выходное напряжение, то есть то, которое образуется на участке вторичной цепи и протекает через сварочный электрод и изделие. В простых аппаратах эта характеристика встречается в пределах 20-60 В, редко – до 90 В. Более высокое напряжение применяется для сварки электродами с тугоплавкой обмазкой специфических сплавов. Эта характеристика подбирается в резонанс с током сварки (автоматически или в ручном режиме) и отвечает за лучшее зажигание и горение дуги. Если подобрать напряжение неправильно, то можно получить образование шлака и пор. Продолжительность включения – процентная величина измерения времени, из 10-и минутного цикла, которое аппарат может беспрерывно работать на максимальном токе сварки. То есть, если в характеристиках к аппарату написано 70%, то это значит, что аппарат может работать 7 минут, и 3 должен отдыхать. Его также называют цикл работы, и некоторые производители могут давать не время работы на максимальном токе, а 100% ПВ на определенном, скажем, 140 А из поддерживаемых аппаратом 200 А. Диаметр электрода , на который рассчитан аппарат, опытный сварщик может определить, взглянув на значение тока сварки, но все-таки он указывается в характеристиках. Для того чтобы узнать больше, рекомендуем статью «Виды современных электродов для работы с ручной электродуговой сваркой» — там можно найти таблицу зависимости диаметров электродов от тока сварки и толщины свариваемых деталей. В полуавтоматических сварочных аппаратах, в которых применяется сварочная проволока, указывается ее диаметр. Тип сварочного тока может быть переменным (AC) и постоянным (DC), и от этого зависит в основном, тип свариваемого металла. Постоянным током можно сваривать все виды металлов, цветные включая. Простой бытовой сварочный аппарат с переменным током, как правило, приобретается только для сварки черного металла. В принципе, есть специальные электроды и приемы работы ручной электродуговой сваркой переменного тока по цветным металлам, но при этом возникает уйму сложностей, в том числе сильное разбрызгивание металла, а также сами электроды очень дорогие. Тип сварочного аппарата – трансформаторные или инверторные, нового поколения. Об этом как раз пойдет речь дальше. О современных приборах, которые вмещают в себе электронные элементы управления, в том числе системы контроля перенапряжения, перегрева, поддержания горения дуги и др. Тип сварки в данном случае – ручная электродуговая сварка плавящимися электродами (MMA). Тип сварки полуавтоматическими аппаратами сварочной проволокой в среде инертного газа обозначается как MIG/MAG. Есть еще обозначение ручной сварки неплавящимися (вольфрамовыми, угольными) электродами в защитной газовой среде – TIG. Устройство, особенности и принцип работы трансформаторных сварочных аппаратов. Эти аппараты использовались с самого начала изобретения сварочных работ, и по сей день их «начинка» практически не поменялась. В основе лежит трансформатор, который понижает напряжение с входных 220/380 В на 20-90 В, при этом увеличивая силу тока до 140-220 А. Регулируется напряжение (и сила тока) путем перемещения подвижных частей трансформатора, либо по средствам управляемой реактивной катушки (дросселя), включенного во вторичную цепь, либо вместо него используется блок тиристорного фазорегулятора. Стоит сразу же сказать о преимуществе аппаратов с тиристорным фазорегулятором перед амплитудными (подвижные трансформаторные сердечники или регулируемый дроссель) устройствами. Во-первых, уменьшается время перехода импульса через нулевое значение, благодаря чему сварочная дуга горит стабильнее, меньше вероятность затухания, а также качество сварного шва значительно повышается. Во-вторых, такой сварочный аппарат для дома и дачи, благодаря тиристорному фазорегулятору, не имеет подвижных механических деталей в трансформаторе и отсутствует дроссель с регулятором, благодаря чему цепь упрощается и прибор считается более надежным и долговечным. На схеме выше находится трансформатор (А) с первичной (1) и вторичной (2) обмотками, а также реактивная катушка-дроссель (Б), включенная во вторичную цепь, идущую от обмотки. В данном случае трансформатор не имеет подвижных шунтов/обмоток, которыми регулируют силу тока и напряжение сварки. Эту функцию выполняет дроссель с подвижным регулятором. Кроме того, он нужен, чтобы не использовать трансформатор с увеличенным рассеянием, урезав, таким образом, конструкцию для повышения надежности и упрощения ремонта при надобности. Из данной схемы следует, что переменный ток напряжением 220 В входит в трансформатор с нормальным рассеянием, из первичной катушки преобразуется во вторичной с характеристиками холостого хода (20-90 В). Проходя через регулируемый механически дроссель, приобретаются необходимые для сварки вольт-амперные характеристики (не будем углубляться в физику), а также появляется ограничение тока короткого замыкания. Преимущества трансформаторных сварочных аппаратрв – это дешевизна и долговечность. Также легко проводить ремонт, потому что весь блок содержит всего пару деталей. Стоит отметить высокий КПД, равный 70-90%. На этом пересчет преимуществ окончен. Недостатки более обширны, и основной из них – это частое прерывание горения дуги, которое обусловлено самим свойством переменного тока затухать в момент смены полярности. А также на стабильность сварочной дуги влияют колебания характеристик входного напряжения. Еще имеется проблема – громоздкость прибора, причем, чем больше мощность аппарата, тем массивнее трансформатор, и тем больше проседает напряжение в сети при его работе. Устройство, особенности и принцип работы трансформаторных выпрямительных сварочных аппаратов. Эти устройства практически идентичны трансформаторным, с разницей лишь в том, что имеют выпрямительный блок и блок фильтров (в простейших моделях – фильтровальный конденсатор). Благодаря последним двум, на выходе из аппарата получается не переменный, а постоянный ток с вольт-амперными характеристиками, сформированными тем же трансформатором и реактивной катушкой-дросселем. Однако теперь ток приобретает полярность, которую можно использовать как прямую и обратную, с различными электродами и металлами, что дает расширенный функционал по сравнению с аппаратами переменного тока. Схема представляет собой самый простой трансформаторный выпрямитель сварочного тока. В нем: статичный трансформатор с нормальный рассеянием (А) с основной (1) и вторичной (2) обмотками; выпрямительный блок (Б) на основе диодов (Б1); регулируемая реактивная катушка-дроссель (В); фильтровальный полярный конденсатор постоянного тока (Г). Подача на электрод условна и означает подключение прямой полярности, если поменять местами деталь и электрод, то получится сварка в обратной полярности. В этом случае самый простой трансформатор, который вмещает в себе данное устройство сварочного аппарата, выдает переменный ток со скромными вольт-амперными характеристиками, который, пройдя через выпрямительный блок (Б), еще называемый диодным мостом, становится постоянным. Далее, для корректирования характеристик тока, в цепь вмещен управляемый дроссель (В), с присоединенным параллельно конденсатором, который выполняет функцию фильтра постоянного тока. Преимущества аппаратов постоянного тока трансформаторного типа состоят в большей стабильности горения дуги и меньшем разбрызгивании металла при сварке. Соответственно, сварной шов получается более качественным, ровным и эстетичным. Кроме того, переменным током можно варить практически все металлы и сплавы. Недостатки – из тех, что и у трансформаторных аппаратов переменного тока: влияние перепадов входного напряжения на горение дуги, сильная «просадка» напряжения сети при работе, а также очень большой вес. Дело в том, что диоды прикреплены к большим и увесистым радиаторам, плюс охлаждающихся дополнительным вентилятором – это в придачу к массивному трансформатору. Устройство, особенности и принцип работы инверторных сварочных аппаратов. Сварочные инверторы – это современные высокотехнологичные приборы, которые по качеству сварки в разы превосходят трансформаторные аппараты. Они также имеют целый комплекс защит и контроля горения дуги, которые управляются специальным транзисторным блоком IGBT, который часто является самой дорогой частью прибора. С таким сварочным аппаратом довольно качественный шов может выполнить даже человек, который в первый раз в жизни взялся варить. В отличие от устаревших аппаратов, в которых регулирование параметров тока и напряжения сварки происходит по средствам трансформатора с подвижными механическими частями, реактивной катушки-дросселя или фазного блока управления тиристорами, бытовой сварочный аппарат инверторного типа действует на вольт-амперные характеристики через преобразователь частоты. Этим достигается ряд преимуществ. На блок-схеме показано условное подключение элементов: выпрямитель напряжения (А); фильтр постоянного тока (Б); инвертор – преобразователь частоты (В); блок управления (Г); трансформатор (Д); выпрямитель высокочастотного тока (Е). Блок управления современного образца основан на IGBT транзисторах, время работы которых в разы превосходит прошлое поколение. Принцип действия аппарата далее. Входное переменное напряжение 220 В, бытовой частоты 50 Гц поступает сначала в выпрямитель (А), затем – в фильтр (Б), приобретая характеристики ровного постоянного напряжения. Далее инвертор/преобразователь частоты (В) превращает его обратно в переменное напряжение, но с частотой в десятки килогерц (кГц), после чего трансформатор (Д) производит понижение напряжения до холостого хода (20-90 В) с повышением сварочного тока (140-220 А). После следует выравнивание тока в высокочастотном выпрямителе (Е) и он подается на электрод/свариваемое изделие. Вся «фишка» находится в том самом преобразователе частоты. Ведь для преобразования высокочастотного тока в холостого хода ток сварки, не нужно громоздкого трансформатора: в некоторых случаях, он может весить до килограмма. Преимуществ инверторных сварочных аппаратов целый ряд: небольшой вес (до 10 кг) и размер; исключен нагрев обмоток и перемагничивание сердечника трансформатора; высокий КПД (85-95%); продолжительность включения 80%; потребляемая мощность при сварке одинаковыми электродами у инверторных аппаратов в 1,5-2 раза ниже, чем у трансформаторных источников. Прибор имеет плавную регулировку и большой диапазон значений тока сварки и напряжения холостого хода, что позволяет использовать тончайшие электроды (1,6 мм). Для новичков имеется ряд функций: Hot start (автоматическое увеличение тока сварки в начале сварки для облегчения загорания дуги); Anti stick (предотвращение залипания электрода на поверхности по средствам понижения тока); Arc force (автоматически увеличение тока сварки на мизерный промежуток времени при отделении большой капли металла от электрода для предотвращения различных сложностей, последствий). Недостатки также имеются, и весьма существенные, среди них: стоимость ремонта, требования к хранению и условиям окружающей среды при работе. Если накроется блок управления, а особенно если он на основе транзисторов IGBT, то за ремонт придется отдать даже половину стоимости нового аппарата. Электронная начинка подвержена влиянию различных факторов, поэтому прибор чувствителен к условиям хранения и работы. К примеру, пыль в помещении проникает в устройство и оседает на радиаторах охлаждения тиристоров, из-за чего может происходить перегрев. Виды современных сварочных аппаратов для дома и дачи по степени механизации сварки. Говоря про оборудование для сварки бытовых/хозяйственных нужд, невозможно не упомянуть про то, какие бывают сварочные аппараты по степени механизации. Самые простые – трансформаторные, переменного тока для работы по черному металлу плавящимися электродами с защитной обмазкой (тип сварки MMA) мы рассмотрели. У них только одни способ применение по степени механизации – ручной труд. Суть его сводится к тому, что сварщик вручную осуществляет все рабочие операции на протяжении цикла работ, включая и замену электрода. Можно отнести к сварке ручным способом электродами и остальные виды сварочных аппаратов, но они также могут быть в виде полуавтоматов, работающих с проволокой вместо электродов и подающих ее в автоматическом режиме по мере процесса сварки (тип сварки MIG/MAG). Преимущества таких аппаратов в том, что увеличивается скорость работы и проволока, которая замещает электроды, стоит гораздо дешевле. С другой стороны – аппарат сам по себе громоздкий, так как вмещает в себе устройство подачи проволоки, а также, сварка производится с применением защитного газа, выходящего из сопла сварочного аппарата параллельно с проволокой. Есть вариант уменьшить громоздкость полуавтоматического сварного устройства, исключив баллон с газом: зарядить в устройство подачи так называемую порошковую проволоку, которая имеет в составе примеси, выделяющие при плавлении тот самый защитный газ. Но опять-таки, как выбрать сварочный аппарат для дома, если стоимость такой проволоки очень велика, что оставляет только одно преимущество перед ручной сваркой электродами – скорость сварки. Еще заметим, что полуавтомат может работать и с электродами в режиме ручной сварки. На рисунке выше представлено главное конструкционное отличие полуавтомата – устройство подачи проволоки. Во всех подробностях механизмы и устройство сопла с подачей газа рассматривать не будем в этой статье, так как тема обширная, но необходимо знать, из каких модулей состоит такой аппарат: источник питания (трансформатор с выпрямителем или инвертор), уст-во подачи проволоки, газовый баллон, горелка с газовым диффузором и контактным наконечником. На этом данная статья окончена, рекомендуем также статью «Виды и способы соединений сварных деталей, разделка их швов и кромок» в добавок к статье про виды электродов. Это поможет Вам в большем обьеме узнать о сварке. Сварочный инвертор – простая сварка и компактные размеры. В инверторах необходимая по величине сила тока обеспечивается посредством преобразования токов высокой частоты. Это отличает их от классических трансформаторов для сварки, в которых в катушке индукции происходит преобразование электродвижущей силы, требуемой для выполнения процесса. За счет того, что электротоки преобразовываются перед сварочной операцией, инвертор характеризуется объективно малыми геометрическими размерами. В бытовой электросети применяется переменный ток стандартной частоты 50 Гц напряжением 220 В. Такие его характеристики не годятся для проведения сварки. Инверторное оборудование для того и создается, чтобы придать току и напряжению величины, подходящие для розжига сварочной дуги и поддержания ее в горящем состоянии. Что важно, инверторный агрегат дает возможность преобразовывать эти показатели в широких пределах. В инверторе имеется первичный выпрямитель. На него приходит напряжение в тот момент, когда аппарат подключается к бытовой электрической сети. Выпрямитель изменяет переменный ток в постоянный (напряжение при этом остается прежним). А затем передает его в специальный инверторный блок, где отмечается обратное преобразование тока (в переменный). После всех этих превращений частота тока составляет несколько десятков тысяч герц, а не стандартные 50 (подобные характеристики обеспечиваются набором тиристоров и транзисторов, входящих в конструкцию инверторного оборудования). Напряжение с высокой частотой идет на понижающий трансформатор, который увеличивает силу тока, уменьшая при этом его напряжение. Малые габариты, которые имеет современный инвертор для дачи или профессиональный агрегат, как раз и объясняется наличием трансформатора высокочастотного типа. В стандартных сварочных агрегатах используется низкочастотный. Трансформатор в инверторе был бы тяжелым и крупным по размерам, если бы в аппарате не было предусмотрено инверторного модуля. Здесь также стоит отметить тот факт, что в трансформаторе высокочастотного вида потери тока являются минимальными. Благодаря этому все профессиональные инверторы гарантируют высокий КПД (около 85–90 процентов) и отличаются по-настоящему стабильным функционированием в рекомендованных производителем условиях. Устройство сварочного инвертора предполагает наличие еще одного выпрямителя (вторичного). В нем требуемый по показателю напряжения переменный ток снова становится постоянным. Именно этот ток и идет на электроды, используемые для сварки. Также в конструкции инверторного агрегата имеются многочисленные модули управления, построенные на базе миниатюрных процессоров. Они постоянно следят за величинами напряжения и тока, корректируя эти технические характеристики в тех случаях, когда они отклоняются от оптимальных. По сути, микропроцессоры и обеспечивают работу агрегата без сбоев. Кроме того, они обуславливают возможность выбора характеристик сварочного процесса в широком интервале. В настоящее время выпускается достаточно много разнообразного инверторного оборудования. Его производят и зарубежные компании, и отечественные предприятия. Принцип действия инверторов, описанный нами выше, остается неизменным, а вот конкретные технические характеристики могут быть разными. Они колеблются в следующих пределах: Сварочный ток – от 5 до 200 ампер. Профессиональные агрегаты способны выдавать максимальный ток в обширном интервале, аппараты же для дачи, как правило, рассчитаны на меньший диапазон регулирования данной величины. Продолжительность включения – от 20 до 100 процентов. Это очень важный показатель эффективности использования установки, так как он определяет возможность выполнения сварки на том или ином токе без перерыва. Инверторы для дачи и бытового применения не могут длительно работать без остановки. А вот аппараты, используемые на промышленных объектах, например, российский Сварог ARC 205 или инвертор SSVA 160-2, способны выдавать показатель продолжительности включения до 100 процентов на сравнительно высоких величинах сварочного тока (до 180 ампер). Холостой ход – от 40 до 80 ватт. Напряжение электрической сети – от 140 до 260 вольт. Величина потребляемой мощности сварочного инвертора очень высока. Для промышленных агрегатов она может превышать показатель в 20 киловатт. Понятно, что такие установки нельзя использовать в быту, так как домашние электрические сети просто-напросто не рассчитаны на столь мощные агрегаты. Здесь сразу заметим – стоимость инвертора повышается с увеличением его мощности (также на цену оборудования влияют и другие его технические характеристики). Практически все инверторы, которые реализуются сейчас в специализированных магазинах, способны выполнять далее указанные типы виды сварки: полуавтоматическая сварка, называемая в мировой практике MIG/ MAG (производится в защитных газах при помощи сварочной проволоки); ручная дуговая сварка ММА (используются электроды, процесс ведется на постоянном токе); аргонодуговой процесс TIG (применяется инертный аргон и неплавящиеся электроды). Для повышения эффективности работы в режиме TIG-операции инверторы могут оснащаться рядом функций. Среди них можно выделить такие: плавное уменьшение силы тока на финальной стадии сварочного процесса, бесконтактный розжиг сварочной дуги, сварка в импульсном режиме, регулировка продолжительности обдува поверхности газом, баланс полярности (повышение чистоты шва посредством снижения глубины провара изделия). Ручной электродуговой процесс (его чаще всего используют для дачи и дома) становится более удобным благодаря наличию в инверторах сварочных функций форсажа дуги, розжига ее легким касанием о поверхность свариваемых деталей, антиприлипания (электроды никогда не привариваются к заготовке), а также снижения в авторежиме при простое агрегата величины напряжения, горячего старта (снижение риска получения бракованного шва, брызг при сварке). Инверторы могут иметь и другие функции. Но, как вы понимаете, с ростом “навороченности” аппарата увеличивается и его цена. Отметим и дополнительные функции для инверторов, с помощью которых может выполняться MIG-сварка. К их распространенным видам относят: “Мягкий финиш”: после того, как подача проволоки приостанавливается, она автоматически дожигается; “Синергетика”: технические характеристики оборудования самостоятельно “подстраиваются” под запрограммированные сварщиком показатели непосредственно во время сваривания; “2/4 такта”: проволока подается либо автоматически, либо по требованию пользователя; “Мягкий старт”: при розжиге электродуги аппарат повышает ток; “Индуктивность”: специальная функция (ей оснащаются дорогостоящие установки), обеспечивающая снижение уровня разбрызгивания металла, контроль ширины сварочного соединения и максимальную стабильность дуги. Инверторы дают возможность применять разные электроды для осуществления сварочной операции. При этом следует знать, что для конкретных видов свариваемых поверхностей необходимо использовать определенные стержни. Профессиональные сварщики обычно эксплуатируют электроды марок ОЗС, МР, АНО, УОНИ, которые и стоят относительно недорого, и качество процесса обеспечивают высокое (даже тогда, когда сварку выполняет неопытный человек). Для соединения деталей из углеродистых сталей (они, пожалуй, наиболее распространены) рекомендуется применять электроды УОНИ 13/45, МР-3, ОЗС-4, АНО-21, ЦЛ-11. Чугунные заготовки лучше сваривать стержнями ОЗЧ-2, малоуглеродистые сплавы – изделиями АНО-6 и АНО-4, высоколегированные – стержнями ЦЛ-11. Последние электроды марки ЦЛ также годятся для сварки нержавеющих сталей. Можно работать и с другими сварочными стержнями, которые выпускаются зарубежными производителями. Но они, как правило, существенно дороже российских аналогов. Правильно выбрать электроды для соединения металлических конструкций – это полдела. Требуется, кроме того, позаботиться о том, чтобы грамотно подобрать генератор для сварочного инвертора. Такой выбор осуществляется с учетом следующих характеристик инверторного оборудования: сечение применяемых стержней для сварки; потребляемая мощность агрегата; совместимость инвертора и генератора; сила сварочного тока. Если вы планируете работать с электродами диаметром 4 мм, наименьшая мощность генератора должна составлять 4,5 кВт. Для стержней сечением 3 мм достаточно мощности 3,5 кВт, а для изделий диаметром 2 мм – 2,5 кВт. В паспорте сварочного инверторного агрегата и инструкции к генератору всегда есть сведения об их мощности. В принципе, любой человек может сравнить их и остановить свой выбор на подходящем источнике тока. Но здесь специалисты советуют приобретать генератор с мощностью на 25–30 процентов большей, чем мощность, рекомендованная для инвертора. Подобная предосторожность не будет лишней, так как аппарат для сварки достаточно быстро сломается, если эксплуатировать его на “критических” мощностных показателях. Если же вы планируете эксплуатировать инвертор очень активно, да еще и на большом сварочном токе, нужно еще больше перестраховаться и купить генераторную установку с мощностью в два раза выше той, которая указана в инструкции к инверторному оборудованию. Обратите внимание – начинающие сварщики нередко путают максимальную и номинальную мощности аппаратов, а также не видят особой разницы между единицами их измерения – киловольтами (кВт) и киловаттамперами (кВА). Это их и подводит. Всегда помните, что под кВА понимают активную мощность агрегата (ту, которая тратится на осуществление полезных рабочих действий), а под кВт – потребляемую (полную). Иногда люди становятся владельцами сварочных инверторов без паспортов, что не позволяет им четко узнать рекомендованные характеристики для выбора генератора. Как в таком случае определиться с требуемой мощностью источника питания? Совсем несложно. Существует схема достаточно точного расчета этого показателя. Берете показатель наибольшей силы тока инвертора, умножаете ее на напряжение электрической дуги (на большинстве современных агрегатов для бытового использования она составляет 25 В), а затем делите полученное произведение на коэффициент полезного действия инвертора. КПД, как правило, принимается 0,85 единиц. Полученная в результате этих нехитрых арифметических действия величина и станет вашей рекомендацией в вопросе выбора мощности генератора (не забудьте добавить к ней “запасные” 25–50 %). Отметим, что многие производители сварочных инверторов изначально советуют потребителям те или иные генераторные установки, которые оптимально подходят для их аппаратов. Общие же рекомендации при выборе генератора таковы: если приобретается генератор мощностью свыше 10 киловатт, желательно, чтобы он функционировал на дизтопливе; при мощности станции менее 10 киловатт лучше купить бензиновый агрегат; генераторы с алюминиевыми блоками считаются менее функциональными и надежными, нежели аппараты с гильзами, сделанными из чугуна. Инверторные сварочные аппараты: плюсы и минусы, правила выбора. Традиционные сварочные трансформаторы постепенно уступают место многофункциональным инверторным аппаратам, широко востребованным как для бытового, так и для профессионального применения. Принцип работы сварочных инверторов. Основное отличие этих аппаратов от трансформаторов – многоступенчатое преобразование параметров питающего электрического тока в характеристики, оптимальные для сварочного процесса. Переменный сетевой ток частотой 50 Гц подается на первичный выпрямитель для его трансформации в постоянный. Сглаженный фильтром ток с помощью модулятора на полупроводниковых приборах преобразуется снова в переменный очень высокой частоты – до 50 кГц. На последней стадии происходит формирование тока, параметры которого оптимальны для сварки. С помощью электронной «начинки» инвертора реализуется контроль параметров электрической дуги. Виды инверторных аппаратов. Аппараты для ручной сварки покрытыми электродами, обозначаемой аббревиатурой ММА, разделяются на группы. Бытовые. Агрегаты для нечастого применения и несложных работ, не требующих большой мощности. Полупрофессиональные. Средний класс по цене, мощности и производительности. Профессиональные. Способны выдерживать ежедневные нагрузки, в этом классе присутствуют универсальные агрегаты, которые, помимо ручной дуговой сварки, могут работать в других режимах: в качестве резака или для сварки в среде инертных защитных газов. Как выбрать сварочный инвертор: полезные советы. Перед приобретением сварочного инвертора принимается во внимание комплекс параметров. Толщина свариваемых изделий. Не рекомендуется выбирать аппарат в расчете на использование на максимальном сварочном токе. В характеристиках инвертора указывается время, которое он может работать в максимальном режиме, и время последующего отдыха, период расчета – 10 минут. Например, показатель в 40% означает, что аппарат после 4-х минутной работы в максимальном режиме должен отдыхать 6 минут. На средних и низких токах необходимости в таких перерывах нет. Совет! Рекомендуемый запас по току – 30-50%.Таблица зависимости необходимого сварочного тока от диаметра электродов и толщины свариваемых элементов. Диаметр электродов, мм Толщина свариваемых элементов, мм Сварочный ток, А 1,5 1,5-2,0 30-75 2,0 1,5-3,0 40-100 2,5 1,5-5,0 50-120 3,0 2,0-12,0 100-150 4,0 4,0-20,0 120-200 5,0 10,0-40,0 170-270 Напряжение сети. Большая часть агрегатов рассчитана на работу в бытовых однофазных сетях. Современные модели инверторов обычно предусматривают вероятность скачков напряжения. Показатель возможности отклонения от 220В, равный 20-25%, означает, что такие аппараты могут работать в диапазоне 170-270В. Для домашнего использования в районах с более-менее стабильным напряжением достаточно показателя 10-15%. Чем больше защита от скачков, тем дороже стоит агрегат. Важная составляющая аппарата – печатные платы. Их поломки случаются достаточно часто, а стоимость ремонта очень высока. Наиболее дешевые инверторы – с одной платой, на которой располагается вся электроника. Стоимость платы составляет примерно 80% от цены аппарата. Определить такой агрегат можно по расположению силовых разъемов, которые находятся рядом друг с другом вертикально. Для работы в сложных условиях предпочтительны модели с туннельным расположением плат, для которых характерно разделение на две зоны: «грязную», в которой смонтированы вентилятор, трансформатор и радиаторы, и «чистую» с расположенной в ней электроникой. В паспорте указывается диапазон температур, при которых допустима работа агрегата. Выход за пределы этих параметров приведет к поломке сварочного оборудования. Особенно электроника чувствительна к минусовым температурам. Поэтому, если в инструкции к аппарату четко не указана возможность его эксплуатации при отрицательных температурах, то лучше от этого отказаться. Дополнительные функции, которые могут выполнять инверторы. HOT START – «Горячий старт» – обеспечивает подачу дополнительного импульса, позволяющего быстро начать сварочный процесс. ARC FORCE – «Форсаж дуги» – предназначен для автоматического роста силы тока при резком приближении электрода к месту сварки, служит для предотвращения залипания электрода. ANTI STICK – «Антизалипание» – опция, актуальная для начинающих сварщиков. Обеспечивает отключение тока при залипании электрода и повторное включение при его отрыве. Индикация и автоматическое отключение при перегреве аппарата. Такая функция ослабляет влияние человеческого фактора и снижает вероятность выхода агрегата из строя. Важные мелочи. При покупке обращайте внимание не только на аппарат, но и на комплектующие и другие факторы. В комплекте обычно идет силовой кабель и два сварочных. Один имеет зажим крепления на деталь, второй – с держателем электрода. Предпочтительны легкие и длинные кабели. Оптимальный вариант – чтобы они были припаяны, а не зажаты или завальцованы. Наличие и длительность гарантийного срока. Наличие поблизости сервисного центра. Преимущества и недостатки сварочного инвертора. по сравнению с обычными сварочными трансформаторами – небольшая масса и компактные размеры; возможность использования электродов любого типа (как для постоянного, так и переменного тока), что позволяет работать с разными материалами одним электродом; возможность аргонодуговой сварки (не все модели); достаточно редкие случаи залипания электрода при касании к металлу; высокий КПД (90% и более), благодаря отсутствию значительных потерь на большую индукцию, характерную для традиционных сварочных трансформаторов, практически вся расходуемая агрегатом энергия поступает на дугу; минимальное разбрызгивание металла, что особенно заметно при ведении работ электродами малых диаметров. Дуга зажигается и работает с ними мягко, шов аккуратный, количество шлака небольшое. Возможность понижения силы тока до 10-15А позволяет варить электродами диаметром 1,6 мм; аппарат позволяет работать со специальными электродами для коррозионностойких сталей, цветных металлов, неплавящимися электродами для сварки алюминия в среде инертных защитных газов; возможность плавного регулирования сварочного тока; модели с функциями антизалипания, горячего старта и стабилизации дуги во время залипания значительно облегчают процесс сварки для новичков; минимальные помехи и нагрузка для электросети, что обеспечивает безопасность и избавляет от необходимости отключать бытовую технику на время работы сварочного инвертора. для большинства моделей – слабая защищенность от пыли, негативно влияющей на работоспособность электроники; высокая чувствительность электроники к минусовым температурам. Большинство моделей нельзя использовать уже при температурах окружающего воздуха ниже -3°C; более высокая стоимость, по сравнению с традиционными сварочными трансформаторами. Преимущества и недостатки инверторной сварки. Инверторная сварка, появившаяся сравнительно недавно, значительно облегчила выполнение сварочных работ простотой и легкостью применения. Сварку инверторным аппаратом, имеющим небольшие габариты, легкий вес и несложную систему управления, могут выполнять как опытные сварщики, так и новички. Принцип работы инвертора. Технология сварки инвертором заметно отличается от работы обычного трансформаторного оборудования для дуговой сварки. В последнем случае процесс повышения силы тока в сварочной дуге заключается в преобразовании электродвижущей силы тока в обмотках. Функциональная схема инверторной аппаратуры базируется на совершенно другом принципе. Источник питания инвертора – домашняя электросеть переменного тока, с частотой 50Гц. Переменный ток преобразуется в постоянный выпрямляющей схемой аппарата, далее специальный фильтр окончательно сглаживает его показатели. Основным электрическим узлом устройства, с помощью которого выполняется обратное преобразование постоянного тока в переменный с увеличением частоты до огромных показателей (50-60 кГц), является инвертор. Например: для инверторной сварки при силе тока 160А потребуется трансформатор, обладающий массой порядка 0,250 кг, в то время как для устройств старого образца применяется трансформатор массой около 18 кг. Полученный в процессе преобразования ток высокой частоты понижается до 60-90 В (в бытовом оборудовании), сила тока при этом обладает минимальным показателем в 120-200 А которого достаточно для сварки. Преимущества инвертора. Небольшие габариты и масса делают аппарат очень удобным для применения в домашних условиях. Но оборудование обладает и другими достоинствами, отличающими его от техники старого образца. Электроды для инверторной сварки могут быть как для постоянного, так и для переменного тока. Это существенное преимущество, особенно когда необходимо выполнить соединение чугунных конструкций или деталей из цветных металлов и сплавов. Инверторная сварка обладает возможностью регулировать силу тока в достаточно большом диапазоне. Это делает доступным выполнение аргонодуговой сварки инвертором с помощью неплавящихся вольфрамовых электродов. Инверторная сварка своими руками – процесс менее трудоемкий и сложный, чем сварка аппаратами старого типа, благодаря схеме управления, позволяющей выполнять большое количество функций, направленных на облегчение сварки. Например: облегченный розжиг сварочной дуги, предотвращение залипания электрода при смене режима работы и другие. Недостатки. Несмотря на большое количество достоинств, использование инверторной аппаратуры обладает рядом негативных моментов. Высокая стоимость – это основной недостаток оборудования, влияющий на выбор покупателя. Инвертор в несколько раз дороже обычного оборудования. Поэтому при единичном пользовании его лучше брать в аренду, или обращаться за помощью к специалистам. Аппарат обладает повышенной чувствительностью к пыли, как и все прочие электронные устройства на основе полупроводниковых элементов. Эксплуатация оборудования невозможна без периодической чистки, которую в сезон необходимо производить до 4 раз. Некоторые модели устройств нельзя использовать для сварки в условиях отрицательных температур из-за повышенной чувствительности к холоду. Сварка инвертором для начинающих может показаться неудобной из-за короткого сварочного кабеля, длина которого по установленным нормам не должна превышать 2,5 метра. Отличия бытовых и профессиональных инверторов. Бытовые устройства должны иметь время для остывания через каждые 15-20 минут сварки. При этом длительность остывания в два раза превышает время работы. Профессиональная модель может функционировать в течение 8-9 часов, а промышленное оборудование настроено на круглосуточную работу. Приобретая бытовой агрегат необходимо уточнять показатель напряжения в сети. Стабильные параметры и постоянная величина, соответствующая норме, позволяет покупать оборудование, которое рассчитано на сварочный ток 160 А. При низком напряжении, лучше приобретать модель с показателем 200 А, иначе пострадает качество сварного шва. Особенности инверторной сварки. Основное преимущество аппаратуры заключается в том, что ей может работать даже неопытный сварщик, потому что инвертор, в отличие от сварочных трансформаторов, более легок и удобен в работе. Но все же предварительно следует ознакомиться с тем, как правильно варить инверторной сваркой. Прямая зависимость между входным и входным напряжением, существующая в трансформаторном оборудовании, при существенных перепадах способствует возникновению сложностей во время розжига дуги, заключающихся в прилипании электрода к соединяемым элементам. Устройство инверторного аппарата исключает подобную зависимость, что облегчает процесс зажигания дуги. При сварке трансформаторными аппаратами, которые неспособны удерживать постоянную силу тока, существует возможность возникновения ситуаций, при которых металл не проваривается или наоборот прожигается. Сварка инвертором не имеет подобного недостатка, обладая постоянной величиной сварочного тока. Качество сварного шва, при работе обычным сварочным оборудованием, зависит от поддержания горения сварочной дуги. Не каждый начинающий сварщик сможет обеспечить подобный параметр. Инверторная аппаратура не требует тщательного контроля этой функции из-за постоянства сварочного тока, который обеспечивает высокое качество сварочного шва даже при небольших изменениях дуги. Вертикальный шов гораздо быстрее и качественнее получается при сварке инвертором, чем трансформаторным устройством. Обусловлено это исключением постоянного прилипания электрода к соединяемым деталям, что облегчает выполнение сварки прихватками. Полуавтоматическое оборудование. Существует несколько видов инверторной техники. Одним из них является инвертор-полуавтомат, предназначенный для работы в среде защитных газов. Сварной шов выполняется с помощью присадочной проволоки, подаваемой автоматически в зону горения дуги. Полуавтоматы также обладают небольшими габаритами и весом, применяются на производствах и в быту для соединения деталей из различных металлов и сплавов. Конструкция состоит из сварочного инвертора и аппарата, подающего проволоку. TIG- сварка. Аргонодуговая сварка является разновидностью инверторных устройств. Схема инвертора – стандартная: преобразование напряжения высокой частоты, обеспечивающего стабильность дуги. Это позволяет выполнять соединения различных металлов. Выбор режима, постоянного или переменного тока, в современных установках напрямую зависит от характеристик свариваемых металлов. Аргон защищает сварочное соединение от воздействия воздуха. TIG – сварка инвертором применяется для соединения конструкций их алюминия, нержавейки, титана и других металлов и сплавов. Современный рынок предлагает оборудование, которое поддерживает все перечисленные выше технологии. Универсальные сварочные инверторы могут стать незаменимыми устройствами для частных автосервисов и мастерских.
