Как работает инверторный сварочный аппарат

Функции сварочного инвертора

От размера поперечника электрода будет зависеть напряжение в сети. Если сила тока снижается до определенного показателя, тогда сварочный шов инвертором сделать не получится. Однако регулирование силы тока прибором, которую он вырабатывает, возможно и в достаточно широком диапазоне. Аппарат оснащен рядом специальных функций, которые можно с успехом использовать, ведь инвертор способен:

Предотвращать залипание.
Понижать силу сварочного тока в продолжение короткого замыкания для величин низкого уровня.
Создавать розжиг для электродов, которые используются при сварке.

Если производить сварку за счет электродов, которые в поперечнике имеют 3 мм, то значение силы тока будет равно 70 А, при этом сварочный шов не получится. При выборе уровня силы тока сварки в 110 А — сварочный шов возможен при помощи повышенного напряжения в сети.

Неудобством является быстрое сгорание электродов. Выделяются следующие недостатки:

Максимальная длина кабеля не более 2,5 метра.
Температурный режим находится в зависимости от типа инвертора.
В инверторе есть «внутренняя» схема, которая требует постоянной чистки от пыли.
Высокая стоимость прибора, которая превышает цену трансформатора в два раза.

многофункциональность прибора и его удобство при работе

Однако, сделать шов не представится возможным, если потребуется производить сварку с силой тока в 140 А, а это 3,5 кВт, так как электропитание перекроется предохранителем в автоматическом режиме. Именно по этой причине для бытовых сетей не применяется электрод поперечником, который равен 4 мм.

Таким образом, вывод можно сформулировать так. Для начинающего сварщика является приделом использование электрода поперечником 3,2 мм. Для сварки уголка, который имеет размеры 50,6 на 50,6 мм, напряжения в 120 А будет достаточно. Однако такого напряжения не хватит для приваривания петель на дверях ворот или на решетки окна.

Плюсы и минусы инвертора

Этот тип сварочного агрегата имеет множество преимуществ перед другими видами:

Устойчивая сварная дуга, что не требует больших навыков и опыта при работе. Существенно экономит расходные материалы (электроды и т. д. ).
Есть возможность регулировать напряжение и силу тока.
Компактные габариты и небольшой вес.
Малое энергопотребление при высокой производительности.
Система Hot-Start. Обеспечивает легкий розжиг сварной дуги. Это еще один плюс, чем отличаются сварочные аппараты от инверторов. У первых этой системы нет.

При большом количестве положительных качеств, инверторы все же имеют и минусы:

Цена выше по сравнению с другими видами сварных агрегатов.
Высокая стоимость ремонта полуавтоматов. Техническое обслуживание трансформаторных агрегатов существенно ниже.
Плохо переносят пыль и низкие температуры.

Гибридный тип инвертора

Особенность гибридного инвертора состоит в конструктивных особенностях. Внутри установлена схема, позволяющая преобразовывать постоянное напряжение и параллельно работать с источником электричества.

На устройство параллельно подходит напряжение от бытовой сети и солнечной батареи. Приоритет отдается «зеленому» тарифному плану (постоянному току).

Особенности гибридных типов инвертора:

Подача напряжения. Устройство представляет собой емкий АКБ со 100-процентной эффективностью. Лишнее электричество никуда не девается, а продается в общую сеть по «зеленой» тарификации.
Бесперебойность. В случае потери питания от любого из источников происходит перенастройка системы в автономный режим. При этом потребители надежно защищены от изменений напряжения.
Увеличение ограничения сетевой мощности при повышенной нагрузке. Этого удается достичь, благодаря своевременному подключению аккумуляторно-инверторного оборудования.

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома и дачи, 220 и 12 вольт, какой лучше

В случае снижения потребления устройство переводится на подзаряд, чтобы через время снова отдавать напряжение.

Принцип добавления мощности, следующий:

Если мощность потребления ниже максимального лимита, параллельно с питанием электроприемников дома заряжается и АКБ.
При потере питания напряжение берется с аккумуляторной батареи, благодаря преобразованию гибридного инвертора.
Если нагрузка выше максимально доступной мощности, дефицит компенсируется электричеством от солнечной батареи.

Гибридные инверторы поддерживают такой принцип работы, что делает их одним из лучших решений для бесперебойного питания.

Что общего у инвертора и трансформаторного сварочного аппарата

Сходство этих аппаратов в их назначении — образование и поддержание электрической дуги. Но есть ещё некоторые моменты, которые их объединяют:

Рассматриваемые аппараты объединяет наличие трансформатора, но разного размера. За счёт предварительного получения тока высокой частоты, в инверторах нет необходимости в использовании больших трансформаторов. Для получения тока 160 А нужен трансформатор весом 0,25 кг. Для получения такого же тока в индуктивных аппаратов необходим трансформатор весом 18-20 кг.
Возможность плавной регулировки тока. Трансформаторные аппараты имеют такую возможность благодаря изменению величины воздушного зазора в магнитопроводе.
Питание аппаратов осуществляется от бытовой (220В) или промышленной (380В) сети.
У большинства сварочных аппаратов есть защита от короткого замыкания.

Процессы, протекающие в электрической схеме сварочного инвертора

Схема сварочного аппарата инверторного типа позволяет увеличивать частоту тока со стандартных 50 Гц до 60–80 кГц. Благодаря тому, что на выходе такого устройства регулировке подвергается высокочастотный ток, для этого можно эффективно использовать компактные трансформаторы. Увеличение частоты тока происходит в той части электрической схемы инвертора, где расположен контур с мощными силовыми транзисторами. Как известно, на транзисторы подается только постоянный ток, для чего и необходим выпрямитель на входе аппарата.

Принципиальная схема заводского сварочного инвертора «Ресанта» (нажмите, чтобы увеличить)

Схема инвертора от немецкого производителя FUBAG с рядом дополнительных функций (нажмите, чтобы увеличить)

Пример принципиальной электрической схемы сварочного инвертора для самостоятельного изготовления (нажмите, чтобы увеличить)

Принципиальная электрическая схема инверторного устройства состоит из двух основных частей: силового участка и цепи управления. Первым элементом силового участка схемы является диодный мост. Задача такого моста как раз и состоит в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный.

В постоянном токе, преобразованном из переменного в диодном мосту, могут возникать импульсы, которые необходимо сглаживать. Для этого после диодного моста устанавливается фильтр, состоящий из конденсаторов преимущественно электролитического типа

Важно знать, что напряжение, которое выходит из диодного моста, примерно в 1,4 раза больше, чем его значение на входе. Диоды выпрямителя при преобразовании переменного тока в постоянный очень сильно нагреваются, что может серьезно сказаться на их работоспособности

Компоненты сварочного инвертора на примере самодельного аппарата

Чтобы защитить их, а также другие элементы выпрямителя от перегрева, в данной части электрической схемы используют радиаторы. Кроме того, на сам диодный мост устанавливается термопредохранитель, в задачу которого входит отключение электропитания в том случае, если диодный мост нагрелся до температуры, превышающей 80–90 градусов.

Высокочастотные помехи, создаваемые при работе инверторного устройства, могут через его вход попасть в электрическую сеть. Чтобы этого не произошло, перед выпрямительным блоком схемы устанавливается фильтр электромагнитной совместимости. Состоит такой фильтр из дросселя и нескольких конденсаторов.

Блок питания инвертора

Сам инвертор, который преобразует уже постоянный ток в переменный, но обладающий значительно более высокой частотой, собирается из транзисторов по схеме «косой мост». Частота переключения транзисторов, за счет которых и происходит формирование переменного тока, может составлять десятки или сотни килогерц. Полученный таким образом высокочастотный переменный ток имеет амплитуду прямоугольной формы.

Получить на выходе устройства ток достаточной силы для того, чтобы можно было с его помощью эффективно выполнять сварочные работы, позволяет понижающий напряжение трансформатор, установленный за инверторным блоком. Для того чтобы получить с помощью инверторного аппарата постоянный ток, после понижающего трансформатора подключают мощный выпрямитель, также собранный на диодном мосту.

Транзисторы для силового модуля сварочного инвертора

Настройки аппаратов

Настройка сварочного инвертора происходит относительно проще чем у других видов. Самым важным параметром здесь является настойка сварочного тока. Обычно в прилагаемой инструкции по применению производитель указывает таблицу расчета мощности к толщине и виду металла. Но если в руководстве такой информации нет, или оно было утеряно необходимо придерживаться общего правила: чем больше толщина металла, тем больше должна быть сила тока.

Приблизительно можно держать в уме следующие данные:

№	Толщина металла	Сила тока:
1	1—1,5 мм	20—50 А
2	2—3 мм	25—100 А
3	4—5 мм	70—140 А
4	6—8 мм	100—190 А
5	9—10 мм	140—230 А
6	11—15 мм	170—280 А

Точная подстройка проводится во время проведения сварочных работ мастером. Настройка проводится на специальном регуляторе, который в большинстве случаев расположен на лицевой стороне сварочного инвертора. Необходимо также правильно выбрать толщину ниже представлена таблица расчетов этого параметра:

№	Толщина металла	Толщина электрода
1	1—2 мм	1,6 мм
2	2—3 мм	2 мм
3	2—3 мм	2,5 мм
4	3—4 мм	3 мм
5	4—6 мм	4 мм
6	6—8 мм	5 мм
7	10—24 мм	5—6 мм
8	30—60 мм	6—8 мм

В полуавтоматических сварочных инверторах можно регулировать скорость подачи присадочной проволоки.

Лучшие универсальные сварочные инверторы

Для выполнения отдельных операций квалифицированные специалисты применяют соответствующие ручные или автоматизированные технологии. Оптимизация технологического процесса обеспечивает высокое качество сварных соединений с одновременной экономией расходных материалов. Отмеченные преимущества объясняют целесообразность применения универсальной техники. Профессиональные инвертора этой категории выполняют свои функции безупречно при работе в режимах TIG, MIG/MAG и MMA.

1. Fubag IRMIG 180 SYN (TIG, MIG/MAG, MMA)

Особенность этой модели инвертора – микропроцессорное управление. Современное электронно-программное оснащение без вмешательства пользователя оптимальным образом настраивает рабочие функции с учетом применяемого инструмента. Напряжение в цикле холостого хода понижается автоматически до безопасного уровня. При необходимости можно применять обычную или флюсовую проволоку. Допустимо применение двух- или четырехтактного режима горелки. Защитная схема контролирует нагрузку, активизирует быстрое отключение при выходе параметров за границы нормального диапазона.

Плюсы:

лучший в соотношении цена – качество инвертор универсальной категории;
микропроцессорное управление;
плавная точная регулировка сварочного тока;
горелка в стандартной комплектации;
компактные размеры и небольшой вес.

Минусы:

максимальный ток – 180 А.

2. Solaris MULTIMIG-227 (MIG/MMA/TIG) (TIG, MIG/MAG, MMA)

Хороший сварочный инвертор-полуавтомат современного уровня контролирует отдельные рабочие процессы с высокой точностью. Если необходимо создать точечное соединение тонких листов, выбирают специальный режим SPOT. После первичной настройки времени рабочего цикла, следующие действия будут выполняться автоматически (диапазон 0,1-10 секунд). В Solaris MULTIMIG-227 можно установить крупную катушку с проволокой. Для сварки без нейтральной газовой среды переключается полярность. В сварочный аппарат установлена специальная регулировка для выбора оптимальной интенсивности дуги при активизации форсажа.

Плюсы:

точное микропроцессорное управление;
стабильность рабочих параметров во всех режимах (TIG, MIG/MAG и MMA);
возможность работы на низком напряжении;
высокое качество сборки и функциональность на высшем уровне;
широкий диапазон сварочного тока (от 20 до 220 А).

Минусы:

ощутимо шумит;
сравнительно небольшой рабочий цикл при высокой температуре (35%, +40 градусов).

3. Aurora SPEEDWAY 180 (TIG, MIG/MAG, MMA)

Оценить преимущества микропроцессорного управления можно после внимательного изучения особенностей эксплуатации профессионального инвертора Aurora SPEEDWAY 180. Чтобы установить оптимальный режим, пользуются стандартной таблицей настроек. Например, при толщине заготовки 1 мм выбирают 17V. Далее – коррекции оператора не нужны. Стабильность дуги поддерживается автоматически до завершения рабочего цикла. При возникновении короткого замыкания напряжение снижается до безопасного уровня 24V.

Плюсы:

качественное воспроизведение профессиональных технологических операций;
синергетическое управление с простой активизацией;
стабильность рабочих параметров при снижении напряжения на входе до 160V;
функция снижения напряжения до безопасного уровня VRD;
регулировка скорости подачи проволоки (от 3 до 11 м/мин);
цифровой дисплей;
удобен в перемещении;
эффективное охлаждение;
небольшой вес и компактность.

Минусы:

для исключения программных ошибок надо правильно настроить натяжение проволоки.

Появление и развитие сварочных инверторов

Представленные на сайте сварочные аппараты инверторного типа смогли появиться на свет благодаря активному развитию отрасли силовой электроники, в частности, за счет массового внедрения в жизнь таких элементов, как биполярные транзисторы, оснащенные изолированным затвором – первые аппараты такого вида изготавливались именно на их основе.

С годами конструкция приборов претерпевала неоднократные усовершенствования, и сегодня достигла своего идеала – в наши дни поддержание постоянства требуемых характеристик в таком сварочном оборудовании обеспечивается умным микроконтроллером, в случае обнаружения сетевых скачков стабилизирующим выходной ток, путем модификации усиливающих коэффициентов в различных электрических элементарных схемах устройства.

Условия работы

Работать этим видом сварочных аппаратов намного проще чем другими. Компактность и небольшой вес простых инверторов позволяют работать мастеру практически в любых условиях. Главное, чтобы было нужное напряжение в электросети. Недопустимо перегревать сварочный инвертор, это позволит ему прослужить гораздо дольше.

Плохо переносит данный агрегат и чрезмерно низкие температуры. В холоде может повредиться не только обмотка инвертора, но и различные детали элементы. Влага также пагубно сказывается на состоянии сварочного инвертора. Оседающая влага может вызвать короткие замыкания, которые выведут аппарат из строя, или способствуют образованию окиси и ржавчины.

При использовании дополнительного оборудования, например, сварке в защитной газовой среде, необходимо чтобы оно полностью соответствовало приобретенному сварочного инвертора. Всю информацию можно найти в инструкции по применению.

Нужно постоянно прочищать систему охлаждения от пыли и грязи, так как это способствует более быстрому нагреву. Лучше всего постоянно ухаживать за ним, протирать и держать в чистоте, тогда он прослужит долгое время.

Принцип работы сварочных инверторов

оградить прибор от поломок и ремонтов

В инверторах преобразование параметров энергии осуществляется совмещенным способом. Используется силовая полупроводниковая электроника и маломощный трансформатор. Преобразование напряжения происходит в несколько этапов.

Два основных преобразователя напряжения осуществляют работу при очень высоких электрических характеристиках. Их работа управляется с помощью электронного микропроцессора.

Электронное устройство агрегата дает своевременную команду для преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного повышенной частоты. От этого аппарат и получил свое название. Преобразование осуществляется два раза, вначале переменный ток преобразуется в постоянный с напряжением 220В и частотой 50 Гц. В процессе такого преобразования он становится переменным, но с более низким напряжением, высокой частотой и большей силой тока.

Как работает сварочный инвертор можно рассмотреть на примере мощного устройства на 160 ампер. Он отлично подходит для работы с электродами «четверка». Перед тем как включить прибор обязательно нужно проверить напряжение, поскольку в дачных домах или в гаражах часто случаются перепады напряжения. Если так происходит, тогда необходимо использовать инвертор мощней или взять более тонкие электроды для работы, чтобы они не «залипали». Все сварочные работы ведутся так же, как и традиционным аппаратом, только для образования дуги не нужно удерживать четкий зазор между свариваемой поверхностью и электродом.

Критерии выбора инвертора

Чтобы знать, как выбрать инверторный сварочный аппарат, необходимо разобраться в его основных характеристиках:

Рабочий ток;
Напряжение на электродах;
Тип сварки;
Продолжительность включения;
Напряжение сети;
Температурный режим;
Дополнительные возможности.

От того, какой ток выдаёт сварочный инвертор, напрямую зависит толщина свариваемого металла. Напряжение холостого хода на электродах отличается от напряжения при сварке. В первом случае напряжение может быть равно 60-80 В, а сварочная дуга устойчива держится при напряжении 25-35 В. В бытовых условиях используется только ручная дуговая сварка (РДС) или MMA.

Продолжительность включения (ПВ) иногда называют полезным временем или продолжительностью нагрузки (ПН). Этот параметр указывается вместе с током, например, (150А – 80%). Это означает, что на указанном токе 20% времени сварочный аппарат должен остывать.

Для подключения профессиональных сварочных аппаратов с большим током бытовая сеть не подходит, поэтому для питания мощных сварочных инверторов нужно ставить на силовом вводе дополнительный отвод.

Электронные сварочные аппараты достаточно критичны к температурным значениям среды. Большинство из них не предназначено для работы при температуре ниже – 10°C, поэтому при выборе аппарата нужно тщательно ознакомиться с его техническими характеристиками.

Какой сварочный инвертор лучше, можно определить по наличию дополнительных полезных опций:

Активный старт;
Форсаж сварочной дуги;
Антиприлипание.

Часто бывает, что при сварке электрод намертво прикипает к металлу, при этом возникает короткое замыкание. Функция «антиприлипание» в момент короткого замыкания отключает электронную схему, подающую напряжение на электрод. Это позволяет избежать выхода из строя полупроводниковых приборов сварочного инвертора.

Заключение

Чтобы определить, какой инверторный сварочный аппарат лучше для дома или для дачи, следует заранее знать, для чего он будет использоваться. Обычно в условиях загородного дома или приусадебного участка возникает необходимость сварочных работ при изготовлении небольших конструкций из металла.

Это может быть каркас для оранжереи забор из металлоконструкций или гаражный бокс. Для этих целей используется уголок, трубы или листовой прокат толщиной не более 5 мм. От силы тока зависит диаметр применяемого электрода.

При толщине металла до 2-х мм могут использоваться электроды диаметром 2,0-2,5 мм. При этом достаточно сварочного тока 60-80 ампер. Для металла 2-5 мм потребуются электроды диаметром 3-4 мм при силе тока 80-120 ампер. Для сварки металла 5-10 мм применяются электроды 4-6 мм, а величина сварочного тока может быть в интервале 130-230 ампер.

Из приведенных данных можно сделать вывод, что для индивидуального применения на дачном участке подойдёт сварочный аппарат инверторного типа, питающийся от однофазной сети 220 вольт с учётом колебаний напряжения сети 10-15%. Устройство должно обеспечивать сварочный ток до 160 ампер и иметь дополнительные опции.

Кроме того, на вопрос какой сварочный аппарат инвертор лучше, можно ответить однозначно – конечно отечественного производства. Европейские модели стоят дорого, приобретая китайский товар можно получить совсем не те параметры, что написаны в паспорте, а вот с российскими инверторами проблем не будет, поскольку они прекрасно адаптированы под наши электрические сети.

Инвертор или трансформатор- отличия, преимущества и недостатки

Можно сказать, что в недалеком прошлом веке, одним из самых заветных желаний любого мастера, вплотную связанного с ремонтом машин или любой другой металлообработкой, было иметь под рукой сварочный аппарат. Пусть это будет самодельная трансформаторная модель, но это оборудование помимо несказанной пользы, всегда вселяло гордость его владельцу. Сейчас же, при высоком темпе развития технологий, полки магазинов электрооборудования забиты различными моделями сварочных аппаратов, отличающихся назначением, функциями, ну и, конечно же, ценой. И тому, кто сталкивается с выбором сварочного аппарата РДС для бытовых нужд или на производство, наперво встает вопрос «Что выбрать сварочник инвертор или трансформатор?».

Поэтому в этой статье мы представим некоторые плюсы и минусы этих устройств, для того, что бы Вы смогли четко определить, какой из типов устройств Вам необходим- инвертор или трансформатор. Предупреждаем, что в этом материале будет идти разговор исключительно об аппаратах для ручной дуговой сварки.

Отличия процесса сварки инвертора от трансформатора

Давай те рассмотрим сам процесс сварки и отличие в этом вопросе инвертора от трансформатора. И здесь, главный недостаток привычных трансформаторов это недостаточная устойчивость дуги вместе с низкой стабильностью режима, которая полностью зависит от колебаний электро-сети. У сварочных инверторов здесь неоспоримое преимущество, так как инверторные источники обеспечивают стабилизированный постоянный сварочный ток, который не зависит от колебаний входного напряжения и обеспечивает, таким образом, более устойчивую дугу и минимальное разбрызгивание металла при сварке. Более технологически подкованный инвертор, отличает от трансформатора, как минимум наличие плавной регулировки сварочного тока, не говоря уже о наличии специальных функций, присутствующих в арсенале даже у бюджетной модели, таких как Hot-Start, Anti-Sticking, Arc-Force и др.

Помимо всего выше перечисленного, сварочный инвертор потребляет гораздо меньше электроэнергии и может работать от автономных источников питания- бензиновых и дизельных электрогенераторов (на нашем сайте Вы можете ознакомиться с актуальными моделями генераторов ). Для примера, электропотребление инвертора при работе электродом диаметром в 3мм равносильно потреблению двух электрочайников, что вполне укладывается в бытовые нормы. Исходя из всего перечисленного, сваривать инвертором гораздо более выгодно, приятней, а главное проще, чем трансформатором.

Вес и габариты

Немаловажное преимущество сварочного инвертора перед трансформатором – это его малый вес и достаточно небольшие габариты. Все это становится возможным благодаря повышению частоты напряжения: ведь при повышении частоты в 1000 раз, размер трансформатора уменьшается в десять раз

У некоторых моделей инверторов сам трансформатор имеет размеры меньше сигаретной пачки; основную же массу занимает радиатор. Неудивительно, что такой инвертор можно легко повесить на плечо и варить в труднодоступных местах: при массе меньше 4-х килограмм некоторые модели инверторов позволяют легко работать электродами диаметром даже до 3-4 мм (к примеру, инвертор отечественного бренда Сварог ARC 200 Easy). И опять в соперничестве между 2-мя типами оборудования побеждает инвертор, как говорится, 40 килограммовый трансформатор на плече не поносишь.

Денежный вопрос

Не скроем, зачастую трансформаторы по-прежнему в два и более раза дешевле инверторов. Да и ремонт трансформаторов на пост-советском пространстве обычно обходится дешевле. Тем, не менее, из опыта Европейских коллег, можно вынести интересные данные: каждые 1000 Евро стоимости сварочных работ при ручной дуговой сварке могут быть разделены на следующие категории затрат:

35% оплата труда сварщиков
35% стоимость электродов
28% стоимость электроэнергии
И всего 2% оборудование и принадлежности (стоимость св. аппарата, кабелей и пр.)

Как видно, стоимость оборудования для сварки лишь незначительно влияет на общую стоимость сварочных работ. В связи с этим становится выгодно покупать оборудование, использующее новейшие разработки: даже при большей стоимости инвертора уменьшение расходов на электроэнергию в перспективе дает суммарную экономию общей стоимости сварочных работ на 5-8% процентов!

Подведем итоги

Судя по всему, современные сварочные инверторы действительно более практичны, экономичней, а главное более выгодны в использовании в отличие от классических трансформаторов

Тем не менее, важно помнить, что залог качественной сварки в большей степени зависит не от «навороченного» оборудования, а от навыков и подготовки мастера, а именно- человека!