Основные принципы работы сварочного инвертора, отличия от трансформаторного аппарата

На смену стандартному сварочному оборудованию приходят инверторы — устройства для преобразования электросигнала с увеличением силы тока при минимальном напряжении. Компактные агрегаты, которые не понижают напряжение электросети, используются для домашней сварки и на строительных участках, могут работать от генератора.

Принцип работы сварочного инвертора — ступенчато, поступательно увеличивать силу тока за счет снижения напряжения. На электрод выходит энергия с максимальной силой, необходимой для розжига дуги и качественной сварки.

Из чего состоит

В устройство инверторного сварочного аппарата кроме основных узлов входят блоки электроники, которые увеличивают функциональность агрегата. Главные элементы общей конструкции:

• выпрямители: сетевой, высокочастотный;
• конденсаторы фильтра;
• реле мягкого пуска;
• пусковой датчик;
• кулер;
• фильтр помеховый;
• трансформатор понижающий;
• блок управления;
• радиаторы.

Принцип действия работающих компонентов оборудования независимо от дополнительных электронных схем остается неизменным — преобразовывать входной ток в высокочастотный поток.

Основы работы сварочного инверторного агрегата

Может включаться в обыкновенную квартирную розетку или подключаться к автономным источникам питания. Работает инверторный сварочный аппарат от стандартной электросети с переменным напряжением в 220, 380 В.

Сетевой выпрямитель преобразует входящий переменный поток в постоянный. Это простая схема устройства силового блока. Затем электрическая энергия поступает в блок транзисторов, который выступает как основа агрегата, на выходе образуется переменный поток с увеличенной частотой до 50 кГц.

Следующий этап — проход энергии через преобразователь, где увеличивается показатель силы тока на 150–270 %. На электрод поступит уже ток высокой частоты напряжением 60–90 В при силе до 200 ампер.

В сварочных агрегатах необходимые характеристики для качественной сварки и розжига дуги достигаются через изменение напряжения.

Электронные приборы и датчики позволяют изменять параметры силы выходного тока вручную, определяя необходимое напряжение и силу для сварки.

Блок сварочного инвертора и выпрямители в схеме всегда устанавливаются на радиаторы. Электронный датчик температуры предохраняет блок от перегрева. При достижении температуры блоков 90 °С питание автоматически отключается.

Для установки в инверторные сварочные аппараты используют трансформаторы со следующими характеристиками:

1. Первичная обмотка: до 100 витков ПЭВ толщиной 0,3 мм.
2. Первая вторичная обмотка: 15 оборотов медной проволоки толщиной 1 мм.
3. Вторая и третья вторичная обмотка: 20 витков медного провода диаметром 0,35 мм.
4. Четыре слоя изоляции.

Устройство мягкого пуска представляет собой резистор высокой мощности. Он обеспечивает инвертору плавный запуск и стабилизирует мощный электрический импульс, который поступает на агрегат после включения.

Основные параметры

Технические характеристики инверторных аппаратов позволяют проводить сварку в стабильном режиме. При возможных перепадах напряжения в питающей сети, снижении напряжения во время работы генератора процесс сварки не прерывается. Использования микропроцессора обеспечивает малый вес агрегата. Главные технические характеристики инвертора и его рабочие параметры:

• масса;
• мощность;
• выходной сварочный ток (минимальные и максимальные показатели);
• напряжение питания, тип используемой сети;
• диаметр электрода.

В зависимости от характеристик и параметров использования сварочные инверторы классифицируются:

• полуавтоматические;
• ручной дуговой сварки;
• для плазменной резки металла;
• для аргонодуговой сварки.

Потребляемая мощность

В зависимости от того, для каких работ используется инвертор и к какому типу относится, рассчитывается потребляемая мощность агрегата.

Бытовой сварочный, масса которого не превышает 5 кг, работает от однофазной сети переменного тока в 220 вольт. Аппарат рассчитан на время работы до 20 минут на предельной мощности.

Полуавтоматические и автоматические сварочные инверторы имеют в конструкции усиленный трансформатор, микроблок регулировки, дополнительные радиаторы, конденсаторы. Время непрерывной работы 6–8 часов от сети 220–380 Вольт, как от однофазной, так и от трехфазной.

Все характеристики аппарата — потребляемая мощность, ток на выходе, тип сети — указаны на маркировочной пластине аппарата. Для инвертора, который работает от бытовой сети 220 вольт, ток максимальной нагрузки не должен превышать 160 А.

Если подключить профессиональный инвертор с высокими характеристиками потребляемой мощности в бытовую сеть, произойдет либо автоматическое аварийное отключение агрегата, либо короткое замыкание и выгорание контактов розетки.

Во время эксплуатации необходимо отслеживать показатели индикатора защиты от перегрева, индикатор сети, настраивая аппарат через шкалу регулировки сварочного тока. Кнопка реле устанавливается на корпусе инвертора.

Напряжение холостого хода

Среди всех показателей сварочного инвертора главными остаются:

• напряжение в сети питания;
• диапазон тока на выходе.

После всех преобразований электрические импульсы могут получать силу 10–600 А. Этот показатель силы тока, который будет поступать на электрод, имеет второе название — напряжение холостого хода. Параметр можно регулировать в соответствии с режимом сварки и используемым металлом.

Высокое рабочее напряжение холостого хода позволяет быстро зажечь сварочную дугу, но небезопасно для человека. Автоматические фильтры снижают показатель до безопасного уровня перед работой и восстанавливают во время сварки.

Продолжительность включения

Сварочные аппараты имеют еще одну характеристику: «ПВ» — продолжительность включения. Параметр высчитывается в процентах и показывает зависимость времени работы на максимальном токе и времени охлаждения. Сварщики инверторной сварки имеют различные стандарты продолжительности. Для Европы используются аппараты с показателем 40 %. Это значит, что на максимальном токе инвертор работает 4 минуты и 6 охлаждается.

Для Белоруссии, РФ актуальны цифры 70 %: при температуре 20 °С аппарат должен работать 7 минут и 3 минуты охлаждаться. Что можно вычислить по характеристике «продолжительность включения»:

1. Определяет схему рабочего цикла, в котором инвертор будет работать с максимальной отдачей при полной безопасности.
2. Позволяет выбрать нужный аппарат. При показателе 14 % сварка может затянуться на часы.

Отличия от трансформаторного сварочного оборудования

Принцип работы сварочного аппарата основан на параметрах мощности силового трансформатора — главного элемента конструкции. В катушке индукции проявляется зависимость между напряжением и силой тока: чем выше показатель силы, тем меньше характеристики напряжения. Это изменение и позволяет проводить сварочные работы.

Инвертор отличается тем, что в схеме появилась возможность получить ток высокой частоты через двойное преобразование электропотока. Процесс позволяет установить трансформатор небольшого веса. Стандартный сварочный агрегат с катушкой весом 21 кг подает на электрод ток в 160 ампер, при использовании инвертора аналогичный показатель силы образуется при установке трансформатора весом в 400 г.

Преимущества и недостатки

Сварка с помощью инвертора постепенно вытесняет использование трансформаторных аппаратов. Главные преимущества агрегата:

1. Высокая частота выходного тока формирует сварочный шов высокого качества, без наплывов, при правильной регулировке силы тока не происходит залипания электрода.
2. Инвертор имеет высокую мощность при малом весе и компактных размерах.
3. Минимальный КПД агрегата 85 %.
4. Низкий расход электроэнергии.
5. Благодаря узлу регулировки инвертор можно использовать в широком диапазоне выходных токов.

Простота использования не требует специальной подготовки. Инвертор используют и непрофессионалы для домашнего ремонта и строительства.

Из недостатков инверторов остается высокая цена брендовых аппаратов. При ремонте часто требуется менять мощные транзисторы, стоимость которых составляет до 60 % от цены агрегата.

Особенности эксплуатации

Сварочный инвертор при всей своей востребованности требует тщательного ухода. Агрегат необходимо использовать в хорошо проветриваемом помещении или на улице при температуре 10…25 °С.

1. Не используйте оборудование в помещении с высокой влажностью и при большой концентрации пыли.
2. Проверить отрегулированные параметры лучше на металлических листах до 3 мм.

Брендовые модели не продаются без инструкции и технического паспорта, не следует надеяться на опыт. Правила безопасности для работы со сварочным агрегатом записаны в паспорте конкретной модели и постоянно меняются.