Преимущества и недостатки аппаратов переменного тока для сварки

Конструкция инвертора

Инверторы иногда называют сварочными аппаратами постоянного тока, поскольку при их работе на первом этапе происходит преобразование переменного напряжения в постоянное.

Инверторы активно вытесняют аппараты на трансформаторах благодаря небольшому весу, компактным размерам и высокой производительности.

Сварочный инвертор состоит из высоковольтного выпрямительного диодного моста и фильтра низких частот, генератора частоты в пределах 30-70 кГц, силовых высоковольтных ключей, разделительного конденсатора и понижающего трансформатора. Он выполняет функцию преобразователя низкочастотного переменного тока в высокочастотный.

Напряжение 220 В 50 Гц подается на выпрямительный мост, где происходит его выпрямление, фильтр снижает пульсации и поступает на электронные ключи выполненные на биполярных транзисторах с изолированным затвором или полевых транзисторах.

На выходе ключей, благодаря блоку управления на основе генератора частоты, получается сигнал частотой 30-70 кГц. Проходя через разделительный конденсатор, электроток избавляется от постоянной составляющей и поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора.

На выходе вторичной обмотки получается высокочастотный переменный ток, который используется для сварки. По сути, сварочные инверторы переменного тока выполняются, как импульсные источники питания без выпрямительного блока на выходе.

Из-за быстрого перехода через ноль сварочные инверторные аппараты переменного тока имеют устойчивую, равномерную дугу, что положительно сказывается на качестве шва.

Использование инвертора позволяет получить малогабаритный аппарат большой мощности. Недостатком инвертора можно считать высокую чувствительность к скачкам напряжения.

Что представляет собой «инвертор»?

«Инвертор» относится к инновационным устройствам для сварки. Принцип его работы заключается в способности преобразовывать электрический ток, поставляемый по переменным сетям (самым распространенным), в выпрямленный постоянный, а после — и переменный с нужной частотой, а также силой, достаточной для осуществления качественной сварки. Для этого используется встроенный выпрямитель «инвертора».

Исследуем более подробно принципы работы инверторного агрегата.

После выпрямления ток сглаживается специальным фильтром, который присутствует в конструкции рассматриваемого аппарата. После — посредством особых транзисторов вновь преобразуется в переменный, но с очень высокой частотой — в несколько десятков кГц. Для сравнения: по сетям электрический ток распространяется с частотой в 50 Гц. Напряжение высокочастотного тока в «инверторе» снижается примерно до 70-90 В, в то время как сила тока увеличивается — примерно до 100-200 А.

Подобная технология позволяет формировать ток для сварки посредством аппаратов с небольшими габаритами, и притом потребляющих относительно немного электроэнергии.

Современные инверторные аппараты, как правило, обеспечивают существенно более высококачественную сварку, чем агрегаты многих других типов. Более того, как считают некоторые эксперты, «инверторы» более удобны в пользовании, чем аналоги. Данные агрегаты хорошо подходят начинающим, имеющим небольшой опыт, сварщикам. Хотя, конечно, применение соответствующих аппаратов требует достаточно высокого уровня профессиональной подготовки работника.

В руки сварщика попадает агрегат с относительно небольшими габаритами и весом — порядка 4 кг. Его удобно переносить с одного места на другое, осуществлять сварку в труднодоступных участках зданий.

В числе наиболее примечательных свойств сварочных аппаратов, о которых идет речь, — способность функционировать даже при не самой стабильной сети, а при необходимости — питаться от автономных домашних электростанций.

«Инверторы» обеспечивают наиболее стабильную подачу сварочного тока. Тот факт, что на входе могут быть колебания напряжения, не играет роли. В результате формируется в достаточной мере устойчивая сварочная дуга. Кроме того, подобная технология сварки значительно уменьшает разбрасывание капель расплавленного металла.

В числе недостатков «инверторов»:

• высокая цена;
• возможность отказов в работе при температуре ниже минус 15 градусов.

Кроме того, особенностью многих инверторных сварочных агрегатов является необходимость задействовать кабель питания, длина которого не превышает 2,5 метров.

Принцип работы тиристора

Детали регулятора подключены как параллельно, так и встречно друг другу. Они постепенно открываются импульсами тока, которые образуются транзисторами vt2 и vt1. При запуске прибора оба тиристора закрыты, С1 и С2 это конденсаторы, они будут заряжаться через резистор r7. В тот момент, когда напряжение любого из конденсаторов достигнет напряжения лавинной пробивки транзистора, то открывается, и через него и идет ток разряда, общего с ним конденсатора. После открытия транзистора открывается соответствующий ему тиристор, он подключит нагрузку в сеть. Затем начинается противоположный по признакам полупериод переменного напряжения, предусматривает закрытие тиристора, затем следует новый цикл подзарядки конденсатора, уже в противоположной полярности. Далее открывается следующий транзистор, но опять подключит нагрузку в сеть.

Меры предосторожности при использовании оборудования

Изолирование токопроводящей части прибора.
Подключение сварочного аппарата создается путем использования кабеля, который способен выдерживать напряжение до трех тысяч ватт в минуту. Стоит отметить, что кабель имеет двойную изоляцию, что делает его устойчивым к замыканию.
Внутри прибора узлы закреплены намертво и находятся на изоляторах

Важно знать, что изоляторы нельзя загрязнять, особенно металлической стружкой.

Сварочный аппарат «Ресанта 220», в отличие от своих аналогов, наиболее прост и понятен в использовании. Он также обладает защитными свойствами и специальной системой охлаждения, что на долгий срок продлевает его работоспособность. Оборудование имеет хорошие отзывы среди профессионалов сварочного дела, что говорит о его безупречном качестве.

Трансформатор или инвертор: что лучше?

Итак, теперь вы знаете, что такое трансформатор и инвертор, и каковы их отличия. На этом этапе у вас наверняка возник вопрос: «А какая сварка лучше инвертор или трансформатор?». Мы вас огорчим, но короткого ответа не существует. Поскольку есть множество нюансов. Но, обо всем по порядку.

Прежде всего, трансформатор и инвертор — это два совершенно разных аппарата. У них разное устройство, разный принцип действия, разный способ настройки. Различаются даже габариты и вес.

Инверторы более дружелюбны к начинающим, поскольку снабжаются дополнительными функциями, упрощающими сварку. Но при этом они менее надежны и недостаточно мощные. Трансформаторы сложны в освоении и здесь качество шва напрямую зависит от выбранных настроек и мастерства самого сварщика. Зато они гораздо мощнее и предоставляют вам больше возможностей в будущем.

Отсюда следует простой вывод: трансформаторы необходимы тем, кто всерьез хочет освоить сварочное дело, но не готов тратить большие деньги на мощный инвертор. Трансформатор за сравнительно небольшую цену даст вам гораздо больше возможностей, чем бытовой инвертор. Но вам придется потратить немало времени на изучение теории по настройке такого аппарата.

А вот инвертор понравится всем дачникам и гаражным умельцам, которым нужно пару раз в году что-то подварить. Они не хотят долго разбираться с настройками и возиться с транспортировкой аппарата. Но чтобы получить более мощный аппарат, им придется купить дорогой профессиональный инвертор либо тот же трансформатор.

А как же выпрямители?

Опытные мастера наверняка заметили, что в этой статье мы не рассказали про еще один интересный тип сварочного оборудования. Речь идет о выпрямителях. Многие новички даже не слышали о таких аппаратах, хотя выпрямитель может стать идеальным вариантом при выборе первого сварочника.

Выпрямитель во многом схож с трансформатором. Он такой же громоздкий и мощный. Но есть одно ключевое отличие. Дело в том, что трансформаторный аппарат осуществляет сварку на переменном токе. Отсюда и множество трудностей с поджигом дуги и ведением шва. Выпрямитель лишен этого недостатка. Он, как и инвертор, осуществляет сварку на постоянном токе. Поэтому новичку проще поджечь дугу и в целом управляться с аппаратом.

Большинство выпрямителей заточены так же под ручную дуговую сварку, так что с этим у вас не будет проблем. Выпрямитель так же надежен, как и трансформатор, поскольку в нем редко встречаются электронные компоненты. Ни один дешевый бытовой инвертор не сравнится по надежности с выпрямителем или трансформатором.

Именно поэтому, задавая вопрос «Что лучше: сварочный трансформатор или инвертор?» вспомните про выпрямитель. Это отличный аппарат как для новичка, так и для практикующего мастера.

Общая информация

Что такое трансформатор?

Трансформатор — это наиболее классический представитель сварочных аппаратов. Трансформаторные аппараты повсеместно использовались на протяжении всего 20 века и лишь в начале 21 века начали вытесняться инверторами.

Все современные и старые трансформаторы приспособлены, прежде всего, для ручной дуговой сварки с использованием плавящегося электрода. Такая технология сварки так же является классической и используется до сих пор. Она наиболее проста и понятна даже для новичка.

Сварочный трансформатор осуществляет сварку на переменном токе, этим он существенно отличается от инвертора, который варит на постоянном токе.  Что это значит для вас, как для сварщика? Прежде всего, сварка на переменном токе сложнее. Дуга неохотно поджигается, горит нестабильно. Соответственно швы формировать очень сложно, если у вас нет мастерства в этом деле.

Также применение трансформатора связано с другими трудностями. Зачастую для регулировки силы тока необходимо менять величину индуктивного сопротивления, либо менять величину вторичного напряжения холостого хода. У инвертора есть одна простая «крутилка» для настройки силы тока, а вот с трансформатором придется дольше обучаться.

Зато, трансформаторы мощнее и отлично подходят для сварки любых металлов, даже толстых. Они дешевле, неприхотливы к условиям хранения, чинятся быстро и дешево. Обратная сторона медали — большие габариты. Трансформатор может весить несравнимо много. Вес бытовых моделей достигает 100 кг.

Наверняка, многие новички уже решили, что выбрать: трансформатор или инвертор. Не спешите. Далее мы расскажем об инверторах и вы, возможно, измените свое мнение.

Что такое инвертор?

Инвертор или инверторный аппарат — это современная версия классического сварочного аппарата. Его ключевые достоинства — это компактность (вес зачастую не превышает 10 кг), функциональность (есть встроенные функции, упрощающие поджиг дуги и предотвращающие образованию дефектов), и большой выбор аппаратов. На данный момент, инвертор — это самый популярный тип сварочного оборудования во всем мире. И большая часть покупателей — новички.

Существует небольшая путаница в названиях, с которой может столкнуться начинающий сварщик. Инверторное оборудование — это целый класс, состоящий из разных аппаратов, к ним так же относится полуавтомат.  Но в кругу сварщиков инверторами принято называть компактные сварочные аппараты инверторного типа, предназначенные ТОЛЬКО для ручной дуговой сварки. Если инверторный аппарат может выполнять сварку в среде защитного газа, например, то его принято называть полуавтоматом, а не инвертором.

Запомнили? Инвертор – это инверторный аппарат для ручной дуговой сварки. Все остальные инверторные аппараты (выполняющие TIG, MIG/MAG, FLUX сварку) — это полуавтоматы. Поэтому вопрос «Что лучше: сварочный полуавтомат или обычный инвертор?» является темой для отдельной статьи. Здесь мы об этом не будем говорить.

Вернемся к особенностям инвертора. В отличие от трансформатора, в основе инвертора лежит блок электрических микросхем. Проще говоря, это «мозги» любого инвертора. Благодаря такой особенности даже самый маленький и легкий аппарат весом в 5 кг может быть оснащен дополнительными функциями. Чаще всего встречаются функции типа форсажа дуги или антизалипания. Они упрощают работу и помогают избежать проблем при формировании шва.

Далее мы расскажем, что лучше сварочный трансформатор или сварочный инвертор. Здесь не все так очевидно, как кажется многим начинающим мастерам.

Чем отличается инвертор от сварочного аппарата, и какие характеристики важны?

Говоря об отличиях инвертора и сварочного аппарата необходимо выделить несколько их характеристик.

1. Объем и масса сварочного трансформатора значительно больше, нежели у инвертора.В промышленных конструкциях их масса иногда достигает и 100 кг.
2. Сварочные инверторы отличаются от трансформаторов и принципом действия.Первичный выпрямитель изменяет переменный ток в регулярный, после чего опять переводит его в переменный с высокой частотой и снова делает оборот уже на вторичном выпрямителе. В трансформаторной сварке ток меняется благодаря изменению в положении магнитных проводов, иными словами от положения сердечника, снижающего оборудование либо включает в цепь различное количество витков.
3. У инверторов есть устойчивая дуга, что дает стабильный сварочный ток, воздействующий на качество шва.
4. Инвертор отличается конструкцией.У него конструкция более трудоёмкая, зачастую имеет дополнительные функции, такие как: изменение значения тока, чтобы улучшить поджигание сварочной дуги либо усиление тока, чтобы ускорить работу плавки и не дать объекту слипнуться – функция называется форсированием дуги, либо уменьшение силы тока, чтоб увеличить время отрыва электрода и дополнительной защиты от перегрева.
5. Отличие также заключается в процессе обучения в работе с трансформатором и инвертором.С трансформатором работать труднее, но поработав с ним, инвертор трудностей не составит.
6. Сварочные аппараты имеют обширный диапазон при перемене тока.
7. Инверторный сварочный аппарат отличается от обычного способностью применять электроды, необходимые в любом типе тока.
8. При инверторе действует регулярный ток, а сварочный аппарат применяет переменный ток, имеющий 50 Гц частоты.
9. Самая большая мощность из всех оборудований для сварки у инвертора, однако, у трансформаторов большой КПД.
10. Одним из главных отличий инверторного и трансформаторного оборудования является значение коэффициента прерывистой функциональности.В последнем случае показатель не важен, но инвертор нуждается в периодическом охлаждении, чтобы не перегреться и дальше исправно выполнять своё предназначение.

На сегодня рынок обладает обширным ассортиментом различных сварочных оборудований от разнообразных изготовителей. Сварочный трансформатор рекомендуется выбирать из поставленных целей и главного предназначения, для которого его приобретают.

Не всем понятно, в чём разница между инвертором и аппаратом для сварки. Разных характеристик у них предостаточно, если более подробно изучить каждую конструкцию, но обычному человеку они, скорее всего, покажутся идентичными.

Людям, применяющим сварку в различных ситуациях и которым важно качество шва, сварочное трансформаторное оборудование окажется лучшим вариантом. Когда сваривать необходимо в большом количестве, используя высокую мощность, то трансформатор станет более выгодным вариантом, поскольку перегрев ему не грозит

В этом и заключается основная отличающаяся черта инвертора от сварочного аппарата

Когда сваривать необходимо в большом количестве, используя высокую мощность, то трансформатор станет более выгодным вариантом, поскольку перегрев ему не грозит. В этом и заключается основная отличающаяся черта инвертора от сварочного аппарата.

Инверторы

Данные типы сварочных аппаратов являются оборудованием, обеспечивающим надежное и качественное соединение металлов. Инверторы — достаточно востребованные агрегаты, как среди профессионалов, так и среди домашних мастеров благодаря небольшой массе, компактным размерам, высокому качеству сварки и доступной цене.

Отличительные особенности

Отличительной особенностью инверторов является то, что ток, начиная от входа в аппарат и заканчивая выходом из него, подвергается нескольким преобразованиям:

• переменный ток, поступающий из электросети или генератора, попадает на первичный выпрямитель, где он преобразуется в постоянный;
• далее, постоянный ток, проходя через инверторный блок, состоящий из группы транзисторов, становится снова переменным, но уже с повышенной частотой колебаний (десятки килогерц);
• высокочастотный ток попадает на понижающий трансформатор, где одновременно с понижением напряжения в разы возрастает сила тока;
• ток попадает на вторичный выпрямитель, установленный уже на выходе агрегата, где он преобразуется снова в постоянный, после чего направляется на электрод.

Аппараты оснащаются тепловой защитой, защитой от скачков сетевого напряжения, функцией “горячего старта” и защитой от прилипания электрода.

Сфера применения

Сварочные инверторы применяются как для электродуговой сварки (ММА) штучными электродами, так и для сварки методами TIG, MIG и MAG в составе полуавтоматических станций. Такая возможность появляется, если подсоединить к нему механизм протяжки проволоки (с блоком управления), который можно купить в Китае. Но чаще всего инверторы используются как переносные ММА-агрегаты на стройке, при проведении ремонтных и монтажных работ, для сварки проводов, а также в бытовой сфере для соединения металлов.

Плюсы и минусы

Инверторы являются универсальными в своем использовании агрегатами, применяемыми как для стыковой сварки, так и для соединения деталей внахлест, и имеют следующие положительные характеристики:

• повышенный КПД (до 95%);
• компактные размеры и небольшая масса (4-10 кг), позволяющие без труда транспортировать аппарат;
• высокое качество сварки благодаря большому количеству настроек;
• устойчивость электрической дуги;
• можно использовать в качестве сварочника для медных проводов;
• с данным оборудованием могут работать новички;
• с аппаратом можно использовать все типы электродов;
• ПН у инверторов достигает 80%.

Недостатки инверторов, тем не менее, довольно ощутимы.

• Высокая цена на агрегат.
• Дорогой ремонт. Ремонт вышедшего из строя блока IGBT обойдется в половину стоимости нового инвертора.
• Чувствительность к запыленности помещения. Пыль, оседая на радиаторы транзисторов, значительно уменьшает теплоотдачу, вследствие чего они перегреваются.
• При низких температурах на электронных платах образуется конденсат, из-за которого они могут перегореть.

Что такое сварочный инвертор

Принцип работы инвертора тоже основан на методе индукции, по сути, это тоже трансформаторный преобразователь, только оснащенный электроникой. Основное отличие инверторного сварочного аппарата от трансформаторного – наличие полупроводников. Инверторный преобразователь – аппарат нового поколения, современная версия классического оборудования. За счет применения силовой электроники размеры преобразователя удалось значительно уменьшить.

Для стабильной работы полупроводниковых элементов в устройстве имеется вентилятор. При встроенной вентиляции туннельного типа удается защищать микросхемы от грязи и пыли. На базе инверторных преобразователей создан целый класс оборудования для сварки. Инвертором принято называть сварочник только для ручной дуговой сварки, аппараты, работающие в режиме TIG, MIG/MAG, FLUX-сварке считаются полуавтоматами.

Компоновка сварочного инвертора

Преимущества и недостатки инверторов

Аппарат удобен. Не возникает проблем с розжигом дуги благодаря фикции «легкий старт». Электроника поддерживает стабильное горение при скачках напряжения, ток легко регулировать. Разница в настройке между инвертором и трансформатором значительная. При низком энергопотреблении удается получать высокочастотный переменный или высокоамперный постоянный ток, необходимый для формирования ровного шва.

Итак, основные плюсы инвертора:

• небольшой вес;
• компактность, этим во многом объясняется популярность инверторных источников питания;
• дополнительный функционал, улучшающий качество сварных швов;
• легкость настройки;
• возможность подключения к стандартной сети (только профессиональные модели имеют дополнительный вход для запитки от трехфазной сети 380 В).

Теперь о недостатках, они тоже имеются:

• большая цена;
• чувствительность к перегреву, инвертор периодически приходится отключать,чтобы не перегрелся полупроводниковый блок;
• повышенные требования к условиям эксплуатации: оборудование следует оберегать от высокой влажности, повышенной запыленности, низких температур (профессиональные модели делают в защитном корпусе);
• низкая механическая прочность, обращаться с инвертором нужно бережно.

При всех минусах инверторное оборудование постепенно вытесняет традиционные трансформаторы.

Чем отличаются инверторный и трансформаторный источник электрической дуги

1. Габариты и вес сварочного аппарата трансформаторного типа больше, чем у инвертора. Промышленные образцы могут весить более ста килограммов.
2. Принцип действия. В инверторе переменный ток сети преобразуется первичным выпрямителем в постоянный, затем снова в переменный ток высокой частоты и далее снова происходит изменение на постоянный на вторичном выпрямителе. У сварочных аппаратов трансформаторного типа сила тока изменяется за счёт изменения положения магнитопровода, то есть сердечника понижающего трансформатора или включения в цепь разного количества витков обмоток.
3. Инвертор имеет более устойчивую дугу, благодаря стабильности сварочного тока, что влияет на качество шва.
4. Разница в конструкции. Инвертор более сложный и может оснащаться следующими дополнительными функциями: HOT START – увеличение начального тока для улучшения поджига сварочной дуги. ARC FORCE — увеличение сварочного тока для ускорения процесса плавления и препятствия залипанию, то есть происходит форсирование дуги. ANTI-STICK – снижение тока при залипании электрода для увеличения времени на его отрыв и защиты от перегрузки.
5. Процесс обучения работе на трансформаторе более сложный и трудоёмкий. Однако, освоив эти навыки, без труда можно работать на инверторе.
6. Инвертор выдаёт постоянный ток, трансформатор работает на переменном с частотой бытовой электросети 50 Гц.
7. Коэффициент мощности инвертора наибольший из всего сварочного оборудования, а КПД превышает трансформаторные аналоги на 20-30%.
8. Широкий диапазон изменения тока сварки.
9. Инвертор имеет такой показатель как коэффициент прерывистости работы (КП). Он определяет время непрерывной работы на максимальном сварочном токе. То есть, если КП равен 50%, то после 10 минут работы ему требуется 5 минут на охлаждение. К трансформаторному сварочному аппарату такие требования не предъявляются.
10. Возможность использования электродов, предназначенных как для постоянного, так и для переменного тока.

На сегодняшний день на рынке довольно широкий выбор оборудования для сварки различных производителей. Выбор сварочного аппарата следует производить исходя из задач, которые с его помощью предстоит выполнять.

Инверторы с чистым синусом

Инверторы с чистым синусом позволяют подключать любые устройства, так как имеют на выходе правильную форму напряжения, что позволяет без риска выхода из строя подключать любое оборудование и устройства, поэтому чаще всего именно эти инверторы и используются в домах для организации резервного питания. К ним можно подключать насосы, энергозависимые котлы отопления с электроникой, современные холодильники и другую бытовую технику. Не оказывая негативного влияния на ее работу. Часто эти устройства совмещают в себе функции источника бесперебойного питания (ИБП) и инвертора. Т.е. при отключении центральной электросети, автоматически за доли секунд переводят работу подключенных к нему устройств на питание от аккумуляторных батарей. Не прерывая при этом работу подключенных устройств.