Сварочный инвертор

Схемы сварочного аппарата

При рассмотрении сварочного оборудования изучается электрическая и принципиальная схема. Если обратиться к понятиям, заметно, что они несут разные посылы. Учитывается информативность и модель построения. Электросхема представляет собой документ, который сообщает о важных частях оборудования. Основная задача — показать путь прохождения электрической энергии по оборудованию.

Вам это будет интересно Особенности пресс-клещей

Электросхема

Компоненты взаимодействуют между собой и на схеме можно это проследить. Используются специальные обозначения для каждого отдельного компонента. При составлении электрических схем учитывается структура, а также функциональность.

Важно! Все стандарты прописаны в ГОСТе 2.702-75. Принципиальная схема также относится к электрическому типу, однако имеет другие задачи

Документ представляет собой чертеж, на котором также отображены компоненты агрегата. Разница заключается в том, что в принципиальной электрической схеме отображаются электромагнитные связи. По факту, они выглядят не такими детальными, как функциональные электрические схемы. Если посмотреть на чертеж, отображаются лишь основные узлы

Принципиальная схема также относится к электрическому типу, однако имеет другие задачи. Документ представляет собой чертеж, на котором также отображены компоненты агрегата. Разница заключается в том, что в принципиальной электрической схеме отображаются электромагнитные связи. По факту, они выглядят не такими детальными, как функциональные электрические схемы. Если посмотреть на чертеж, отображаются лишь основные узлы.

Принципиальная схема

Электрическая

Стандартная электрическая схема инверторного сварочного аппарата включает в себя мощные транзисторы с частотой 50 Герц. Они действуют в цепи постоянного тока. Подача энергии происходит на выпрямитель для обеспечения стабильного выходного напряжения.

Выпрямитель на схеме

Важная информация! Чтобы частота не прыгала, используется диодный мост. Элемент работает на пару с фильтрующим конденсатором.

Мосты отличаются по мощности и вырабатывают высокую температуру. С целью их охлаждения применяются вентиляторы, радиаторы. Для фильтрующих конденсаторов необходим предохранитель, который убережет компонент в случае замыкания цепи.

Замыкания цепи

Также на схеме обозначен электромагнитный фильтр, который отвечает за совместимость тока. Напряжение подаётся от выпрямителя, представленный блок отвечает за высокочастотные помехи. В случае с трансформаторами проблема является актуальной. Есть схемы аппарата, включающие два мощных транзистора, которые применяются с отдельными радиаторами.

Трансформатор установлен высокой частоты, он обеспечивает быстрое преобразование напряжения. Его коммутация происходит на обмотке, поэтому максимальное напряжение в устройствах подобного плана доходит до 340 вольт. Чтобы при большом напряжении создать низкий уровень тока, необходима первичная обмотка. У инверторов параметр составляет 120 ампер.

Коммутация на обмотке

Интересно! Быстродействующие диоды, которые установлены с катодом, можно только предполагать о связи с выпрямителями.

По конструкции элементы просты, способны включаться по команде. Они отвечают за открытие и закрытие моста. Основная функция опять же связана с защитой агрегата. Сразу после подключения цепи к источнику питания по схеме задействуются конденсаторы. Они начинают заряжаться, уровень тока возрастает до максимума. Основная нагрузка подаётся на мосты, поэтому уровень заряда ограничивается.

Вам это будет интересно Особенности приборов для замера емкости аккумулятора

Конденсаторы на схеме

Принципиальная

Принципиальная схема выстроена таким образом, что напряжение идёт от выпрямителя к инвертору и подается на трансформатор. Далее ток проходит через вторичный выпрямитель, выходит через дроссель непосредственно к электроду.

Вторичный выпрямитель

Плюс ко всему, от вторичного выпрямителя ток поступает по принципиальной схеме на блок обратной связи. Он взаимосвязан с блоком управления. От блока обратной связи сигнал может поступить непосредственно на инвертор.

Выше рассмотрена электрическая, принципиальная схема сварочного инвертора. Изучен принцип работы, особенности моделей. При оценке агрегатов учитываются технические характеристики, достоинства, недостатки, назначение и сфера использования.

Плюсы и минусы инверторной сварки

Устройство инверторного сварочного аппарата обладает рядом несомненных преимуществ. Благодаря им данный тип оборудования получил широкое распространение как в промышленности, так и в домашнем использовании.

Как известно, все, что необходимо от сварщика – это плавное перемещение электрода над линией соединения без соприкосновения с поверхностью детали. Электрод должен находиться на расстоянии в несколько миллиметров от изделия.

На первый взгляд кажется, что подобная операция достаточно легка. На деле же этот простой процесс превращается в невероятно тяжелую процедуру. Это связано с особенностями работы в маске, в которую постоянно летят искры, не дающий контролировать процесс соединения с высокой точностью.

Применения простого трансформатора сопровождено некоторыми рисками, описанными ниже.

Таблица силы тока для сварки инвертором.

Так, например, касание электрода поверхности изделия приведет к короткому замыканию. Если подобное произойдет, то оторвать его будет достаточно тяжело. Придется приложить приличные усилия, в противном случае сработает теплозащита или, что еще хуже, загорится обмотка трансформатора.

В инверторе такой недостаток попросту отсутствует. Случайное прикосновение электрода к поверхности не повлечет за собой катастрофических последствий. Микропроцессор практически мгновенно отреагирует на падение напряжения и подплавит электрод. В результате оторвать его от детали не составит труда.

Если же соприкосновения не происходит, но электрод находится достаточно близка к поверхности конструкции, процессор распознает такой сценарий действий и прекратит поступление выходного напряжения. Это позволит избежать перегрева трансформатора.

Технологические достоинства

Устройство и принцип работы сварочного инвертора обладает рядом преимуществ по сравнению со своими традиционными аналогами, работающими по трансформаторной схеме, а именно:

• достаточно большая мощность, соизмеримая с низкочастотными трансформаторами;
• маленький вес и габариты, позволяющие без труда перемещать оборудование по цеху, мастерской или дому;
• широкие возможности по настройке параметров сварки;
• низкий расход электродов;
• высокая эффективность;
• возможность осуществления сварочного процесс в различных пространственных положениях;
• совместимость с разными типами электродов.

В любом случае повышенный комфорт сварки и возможность выполнения более качественной работы по достоинству оценит любой сварщик.

https://www.youtube.com/watch?v=5RmnsgUOL14

Недостатки

Как показано выше, принцип работы сварочных инверторов обладает множеством положительных моментов. В таком случае возникает вопрос: почему же многие сварщики до сих пор используют традиционные трансформаторные приборы?

Параметры сварочных инверторов.

Главной причиной такого положения вещей является высокая стоимость оборудования. Инверторы минимум в два раза дороже. Данный факт относится к ключевым при ответе не поставленный вопрос.

Еще одним недостатком сварочного инвертора является высокий процент выхода устройств из строя. Достаточно лишь загрязниться электронике – и аппарат может сломаться.

В связи с отмеченной проблемой возникает необходимость в постоянной чистке «внутренностей» с применением сжатого воздуха.

Маленькие размеры инструмента также не относятся только к плюсам. Есть и обратная сторона медали. Наличие большого количества электронных систем ограничивает возможность работы с устройством на открытой местности во время дождя или при повышенной влажности.

Плохая погода может попросту поломать прибор, а ряд дешевых устройств и вовсе не будет функционировать при отрицательных температурах. Работа в пыльных условиях также сопряжена с риском поломки.

Со сваркой тоже не все так гладко, как может показаться на первый взгляд. В первую очередь это относится к резке толстого металла. Если напряжение на выходе сварочного аппарата будет нестабильным, что связано с перепадами в сети, характерными для сельской местности, то преобразующий узел выйдет из строя.

Подобные агрегаты сильно востребованы в сельской местности, где постоянно появляются задачи, связанные с соединением тех или иных металлических изделий.

Высокая мобильность позволяет без труда использовать их во дворе, перенося устройство с одного места на другое. Однако отсутствие сервисных центров станет большой проблемой в случае выхода аппарата из строя.

Технические параметры устройств

Сварочные инверторы имеют ряд определенных характеристик, по которым можно судить о его технологических свойствах. К ним относят следующие параметры:

Конструкция сварочного инвертора

1. Вид тока, который формируется на выходе из выпрямителя.
2. Размер напряжения, которое используется для электроснабжения. Производители выпускают изделия, которые работают от 380 и от 220 в. Первые применяют для профессиональной сварки, вторые для работы в домашних условиях.
3. Размер тока, этот параметр оказывает прямое влияние на размер электрода, который будет использоваться для выполнения сварки.

Технические параметры сварочного инвертора

1. Мощность агрегата, этот параметр дает информацию о том, ток, какой силы будет формировать сварочную дугу.
2. Напряжение на холостом ходу, этот параметр показывает, как быстро будет получена сварочная дуга.
3. Диапазон размеров электродов, которые будут использованы для производства сварки.
4. Габаритно-весовые характеристики инверторного сварочного аппарата и размер сварочного тока на выходе. Чем ниже последний показатель, тем меньше аппарат, но и соответственно такое устройство обладает меньшими эксплуатационными характеристиками.

Общие сведения о приборе

Величайшее открытие Николы Теслы сегодня используется человечеством повсюду. Большинство приспособлений в каждом доме предназначены для работы от источника постоянного тока, но от розеток идет переменный. Именно поэтому почти всегда требуется специальное устройство или выпрямитель, который будет преобразовывать AC в DC.

Инвертор же выполняет совершенно противоположную функцию. Можно рассмотреть его работу на примере обычного фонарика. Прибор небольшой и питается от встроенного аккумулятора, который становится источником постоянного тока. Если извлечь его из приспособления, перевернуть другим полюсом и снова установить, разницы в работе или в качестве освещения не будет заметно. Однако электричество будет протекать по-другому.

Такой процесс можно сравнить с механическим преобразователем, когда человеческие руки поворачивают аккумулятор со скоростью 50−60 раз в секунду. Конечно, приборы, которые можно приобрести в специализированных магазинах, работают несколько иначе. Для постоянного изменения направления движения электронов используются магнитные переключатели. Однако такая конструкция только у приспособлений механического типа.

Электронные инверторы меняют направление плавно, исключая резкие перепады напряжения. Второй тип считается более предпочтительным вариантом, поскольку постоянные скачки напряжения отрицательно отражаются на функционировании некоторых электроприборов. Конструкция таких инверторов оснащена специальными индукторами и конденсаторами. Эти детали смягчают поток энергии на входе и выходе, за счет чего и образуется плавный источник питания для электроприборов.

В некоторых случаях инверторы применяются для трансформаторов с целью преобразования источника переменного тока на более высокую или низкую частоту в зависимости от нужд конкретного потребителя. Стоит отметить, что выходная мощность всегда меньше входной. Это необходимо для нормального функционирования устройств. Любой трансформатор или инвертор не может выделять больше энергии, чем потребляет, поскольку некоторая ее часть теряется.

Как работает инверторный сварочный аппарат

Принцип действия инверторного аппарата во многом схож с работой импульсного блока питания. И в инверторе, и в импульсном блоке питания энергия трансформируется похожим образом.

Процесс преобразования электрической энергии в сварочном аппарате инверторного типа можно описать так.

• Переменный ток с напряжением 220 Вольт, протекающий в обычной электрической сети, преобразуется в постоянный.
• Полученный постоянный ток при помощи специального блока электрической схемы инвертора опять преобразуется в переменный, но обладающий очень высокой частотой.
• Понижается напряжение высокочастотного переменного тока, что значительно увеличивает его силу.
• Сформированный электрический ток, обладающий высокой частотой, значительной силой и низким напряжением, преобразуется в постоянный, на котором и выполняется сварка.

Принцип работы сварочного инвертора

Основным типом сварочных аппаратов, которые использовались ранее, были трансформаторные устройства, повышавшие сварочный ток за счет уменьшения значения напряжения. Самыми серьезными недостатками такого оборудования, которое активно используется и сегодня, являются низкий КПД (так как в них большое количество потребляемой электрической энергии тратится на нагрев железа), большие габариты и вес.

Изобретение инверторов, в которых сила сварочного тока регулируется совершенно по иному принципу, позволило значительно уменьшить размеры сварочных аппаратов, а также снизить их вес. Эффективно регулировать сварочный ток в таких аппаратах становится возможным благодаря его высокой частоте. Чем выше частота тока, который формирует инвертор, тем меньшими могут быть габариты оборудования.

Одна из основных задач, которую решает любой инвертор, – это увеличение частоты стандартного электрического тока. Возможно это благодаря использованию транзисторов, которые переключаются с частотой 60–80 Гц. Однако, как известно, на транзисторы можно подавать только постоянный ток, в то время как в обычной электрической сети он переменный и имеет частоту 50 Гц. Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, в инверторных аппаратах устанавливают выпрямитель, собранный на основе диодного моста.

После транзисторного блока, в котором формируется переменный ток с высокой частотой, в сварочных инверторах расположен трансформатор, который понижает напряжение и, соответственно, увеличивает силу тока. Для регулировки напряжения и тока, имеющих высокую частоту, требуются менее габаритные трансформаторы (при этом по своей мощности они не уступают более крупным аналогам).

Сварочный инвертор без защитного кожуха

Работа платы управления

Для питания элементов платы применяется стабилизатор напряжения, рассчитанный на 15 В и установленный на теплоотводящий радиатор. Напряжение питания поступает из основного выпрямителя. Одна из функций стабилизатора питания – подача напряжения на реле, обеспечивающее «плавный пуск» устройства. При подаче напряжения начинают заряжаться конденсаторы: при этом напряжение возрастает и, чтобы защитить диодную сборку, применяется схема ограничения, в которую входит мощный (на 8 Вт) резистор. Как только конденсаторы зарядятся, инвертор заработает, реле замкнет свои контакты, и резистор в дальнейшей работе участвовать не будет.

Управление сварочным аппаратом.

Помимо стабилизатора напряжения, в электронной схеме инвертора есть множество других систем, обеспечивающих высокие эксплуатационные качества устройства. Основными из этих электронных блоков является:

1. Система управления и драйверы: здесь главный элемент – микросхема ШИМ-контроллера, которая «занимается» управлением работы мощных транзисторов;
2. Регулировочные и контрольные цепи: основной элемент – трансформатор тока, чья задача заключается в контролировании силы тока выходного трансформатора;
3. Система контроля напряжения питающей сети и тока на выходе: состоит из ОУ (операционного усилителя), собранного на микросхеме (например, LM324). Назначение системы – при необходимости включать аварийную защиту, отслеживать работу и исправность основных элементов электронного блока.

Принцип работы устройства

Принцип работы сварочного аппарата с инвертором основан на преобразовании токов высокой частоты до необходимой величины. Это и есть основное отличие от традиционного трансформаторного устройства.

В следствие того, что токи преобразуются непосредственно перед процедурой сварки, подобные устройства отличаются относительно малыми габаритами и весом.

Всем известно, в бытовой электросети величина напряжения составляет 220 вольт, а частота переменного тока – 50 Гц. Такие значения не подходят для проведения сварочных работ.

Важным моментом является возможность инверторной схемы обеспечивать указанные величины питания в широком диапазоне значений, что позволяет сваривать металлы в различных условиях.

Принцип работы инвертора для сварки.

Внутреннее устройство прибора предполагает наличие выпрямителя. Он запитывается от обычной бытовой электросети. Его главная задача: преобразование переменного тока в постоянный. Во время данного процесса напряжение не изменяется. Далее блок устройства выполняет обратное преобразование.

В результате указанных операций, частота тока значительно увеличивается. Вместо стандартного значения в 50, оно повышается до нескольких десятков тысяч герц. Такие большие величины достигаются благодаря использованию тиристоров и транзисторов.

В результате, на трансформатор поступает напряжение с высокой частотой. Далее происходит увеличение силы тока за счет снижения напряжения. Трансформаторы, позволяющие осуществить такой переход, отличаются незначительным весом и размерами.

В результате сварочные аппараты стали более мобильными. Такие устройства проще использовать в бытовых целях, например, в маленькой мастерской, на даче или даже дома.

Стоит отметить, что современные устройства отличаются высоким коэффициентом полезного действия, вплоть до 90 процентов.

Раньше данные приборы имели более простое устройство, очень близкое к описанному выше. Однако современные конструкции предусматривают наличие дополнительной электроники, повышающей функциональность инструмента.

Достаточно часто используются различные электронные узлы, на основе микропроцессоров. В результате осуществляется контроль напряжения и тока. Если их значения отклоняются от оптимальных, тогда они корректируются.

Таким образом, оборудование может функционировать без сбоев, а также повышается диапазон выбора параметров сварки.

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.

Лучшие недорогие сварочные инверторы

Для сравнительно редкого использования техники значительные инвестиции экономически нецелесообразны. Однако хороший инвертор можно приобрести по демократичной цене. Приведенные в этом разделе ТОП 4 модели сварочных аппаратов наглядно демонстрируют преимущества современных производственных технологий. Ответственная сборка и применение качественных комплектующих обеспечивают надежность, длительное сохранение стабильных рабочих параметров.

1. KRÜGER WIK-300A

Сварочный инвертор Kruger WIK-300A поставляется в удобном пластиковом кейсе. Мощность мотора составляет 5000 Вт, поэтому аппарат обладает высокой производительностью. На основании установлены прорезиненные ножки, за счет которых инструмент устойчиво стоит на любых поверхностях. Сварочный аппарат Крюгер выполняет сварку электродами 1,6-6 мм, имеет уровень защиты IP21S и подходит для применения как в помещении, так и на улице. Вес инструмента – всего 3,6 кг, поэтому проблем с транспортировкой не возникнет. Предусмотрены усиленная кабельная вилка и панельная розетка, поддерживающие сечение жилы кабеля от 35 до 50 мм/к.

Достоинства:

• легкий вес;
• мощная вентиляция, предотвращающая перегрев;
• защита от перегрева;
• плавная регулировка тока;
• приемлемая цена от 6990 рублей.

2. ELITECH ИС 200Н (TIG, MMA)

При весе 2,8 кг обращение с аппаратом не сопровождается чрезмерными усилиями. Широкий ремень уверенно фиксирует инвертор на плече при перемещении. При максимальном токе вполне допустимо выполнять ручную сварку толстыми электродами (до 5 мм). Широкий диапазон входного напряжения (140-250V) подразумевает отсутствие существенных ограничений при выборе подходящего источника питания. Пользователи отмечают эффективность штатной системы охлаждения. При высокой температуре воздуха инвертор сохраняет работоспособность даже в интенсивном режиме эксплуатации.

Плюсы:

• лучшая бюджетная модель инвертора с учетом суммарной оценки потребительских параметров;
• пригоден для воспроизведения технологии сварки в нейтральной газовой среде (TIG);
• легкая компактная модель;
• эффективное охлаждение.

Минусы:

• короткие провода;
• работа вентилятора не регулируется (средний уровень шума).

3. РЕСАНТА САИ-190 (MMA)

Эта популярная модель инвертора получила много положительных оценок. Пользователи отмечают простоту выполнения рабочих операций при отсутствии опыта. Автоматика предотвращает «прилипание», своевременно активизирует форсаж. Гибкие кабели не затрудняют манипуляции с электродами в сложных условиях доступа к зоне сварного соединения. Удобное размещение регулировок упрощает настройку.

Плюсы:

• ровная дуга, хорошее качество шва;
• надежная защита от перегрева;
• построен на базе современных транзисторов IGBT;
• простота настройки;
• отличный сварочный инвертор для гаража или дома;
• длительный рабочий цикл (70%);
• сохранение работоспособности в широком диапазоне напряжения источника питания (140-260V).

Минусы:

короткие соединительные провода.

4. Сварог REAL ARC 200 (Z238N) (MMA)

При работе с электродами 3-4 мм определенный запас по току позволяет создавать ровный длинный шов без перерыва. Специалисты отмечают пригодность инвертора для профессиональной деятельности. Надежный стальной корпус предотвращает случайные повреждения. Частные пользователи отмечают удобство управления инвертором, стабильность дуги при значительном падении напряжения в сети. Производитель предоставляет на Сварог REAL ARC 200 увеличенную до 5 лет официальную гарантию.

Плюсы:

• лучшая модель сварочного аппарата для ручной дуговой сварки в сложных условиях эксплуатации;
• надежность;
• сохранение функциональности при минимальном напряжении 160V;
• стабильность тока;
• продолжительная гарантия;
• не перегревается при максимальной длительности рабочих циклов.

Минусы:

• жесткие сварочные кабели;
• отсутствие ремня в стандартной комплектации.

5. Fubag IR 200 (MMA)

Расширенный диапазон регулятора позволяет установить сварочный ток от 5 до 200 А с достаточно высокой точностью. Эта особенность инвертора Fubag IR 200 пригодится для оптимальной настройки рабочего режима. Аппарат обеспечивает создание дуги при легком однократном касании заготовки

Специалисты советуют обратить внимание на ровность шва, сопоставимую с параметрами автоматических аналогов

Плюсы:

• безупречная функциональность инвертора по доступной цене;
• точная настройка тока в широком диапазоне;
• корректное поддержание стабильности дуги;
• минимальный уровень шума системы охлаждения;
• неплохой запас по мощности;
• удобный широкий ремень.

Минусы:

небольшая продолжительность рабочей части цикла (40%) в режиме максимальной мощности.