Принцип работы сварочного аппарата

Обновлено: 20.09.2024

Сварочный аппарат представляет собой электрическое устройство, с помощью которого осуществляется сварка. Этот процесс обеспечивает прочное и надежное крепление металлических деталей. Благодаря сварке выполняется множество работ в различных областях, от микроэлектроники до создания многотонных конструкций.

Среди основных преимуществ электросварки надежное и быстрое соединение материалов отличается минимальными затратами. При необходимости с помощью этого устройства можно даже резать металл. В последние десятилетия они создаются с использованием электронных компонентов. Благодаря этому их масса и габариты значительно снизились, что позволило расширить применение.

Сварочное оборудование характеризуется широким разнообразием, связанным с постоянным развитием сварочного производства, разработкой новых методов и приемов сварки. Исходя из конструктивных особенностей, в том числе принципа работы, можно выделить следующие виды аппаратов:

Сварочный выпрямитель.

Полупроводник снабжен блоком диодов, в результате чего ток переходит от переменного тока к постоянному. Основные преимущества- минимальное напыление, качественная сварка швов. Используется для сварки черных и цветных металлов, чугуна, алюминия, стали.

Сварочный трансформатор.

Работает благодаря переменному току. Существует несколько видов- увеличенное и стандартное магнитное рассеяние. Из-за большого веса с ним процесс сварки занимает очень много времени.

1. Принцип работы сварочного трансформатора

Сварочные аппараты этого типа работают с переменным током, сила которого регулируется изменением напряжения с помощью понижающего трансформатора. В результате обеспечивается надежная мощность сварочной дуги, температура которой может составлять несколько тысяч градусов.

Во многих конструкциях снижение напряжения до уровня, требуемого для поддержания стабильности сварочной дуги, достигается перемещением одной из обмоток вдоль магнитопровода–сердечника. Полученное рабочее напряжение, как правило, не превышает 80В при начальных уровнях 220– 380В. Индуктивное сопротивление обмоток изменяется, и таким образом регулируется величина сварочного тока.

Кроме того, используются также конструкции с подвижным магнитным шунтом или тиристором.

2. Принцип работы сварочного инвертора

Сварочный инвертор преобразует напряжение и обычный переменный ток (частота 50 Гц, напряжение сети 220 В) В значения, необходимые для формирования и поддержания сварочного электрода.

Схематично это происходит так:

Сначала переменный ток преобразуется в постоянный ток с помощью первичного выпрямителя. Для снижения напряжения с 220В до необходимого уровня служит инверторный блок, в котором постоянный ток снова переменный, но высокочастотный, как и напряжение.

Полученное в трансформаторе высокочастотное напряжение понижается до оптимального значения. В результате этих преобразований ток значительно увеличивается. После оптимизации напряжения высокочастотный переменный ток преобразуется во второй раз в постоянный. Далее его сила регулируется до необходимых величин.

Таким образом, в сварочном инверторе четко контролируется ток и напряжение. Это позволяет равномерно регулировать их уровни и выполнять широкий спектр сварочных работ для соединения деталей, даже огнеупорных металлов и сплавов.

Частично принцип работы сварочного автомата.

Колодки здесь не нужны. Потому что в сварочном полуавтомате используется специальная сварочная проволока, которая растворяется в газовой среде.

Чтобы было легче понять, что такое сварочный полуавтомат, достаточно знать, что это агрегат, в состав которого входит:

источник питания, который может быть сварочным инвертором или сварочным выпрямителем;
сварочная горелка;
система управления;
соединительные кабели и шланги.

Сварочная проволока поступает через специальное устройство в плоскую и правильную сварочную горелку. В место сварки также подается чистый углекислый газ или его аргоновая смесь.

Так, к вышеперечисленным компонентам агрегата логично подключить специальные емкости с газом, а также катушки с намотанной сварочной проволокой.

Надеемся, что информация о том, на чем основан принцип работы сварочного аппарата в зависимости от его типа, поможет лучше понять потребительские характеристики этого оборудования, которые необходимы в повседневной жизни, и сделать лучший выбор.

Сварочный аппарат.

Аппарат для аргонодуговой сварки.

Сварочное оборудование для плавки основного металла может выполнять следующие операции:

Плавкая сварка
Дуговая сварка и прокладка
Газовая сварка.
Электрошлаковая сварка и плавка.
Электронно-лучевая сварка.
Облицовка и резка.
Специальные виды сварки.

По степени механизации сварочные аппараты могут быть:

вручную
полуавтоматические
автоматическое.

Следующая классификация сварочных аппаратов следующая:

Бытовые. Они отличаются меньшей производительностью, не приспособлены к длительной эксплуатации. Однако сфера их применения достаточно широка, такие агрегаты используются для сварки арок, котлов, труб и т.д.;
Профессиональные. Они отличаются большим весом и габаритами, работают от сети 220 или 380 Вт. Большинство из этих моделей оснащены специальными колесами для облегчения движения. Они используются во многих отраслях строительства, в мастерских, при монтаже газопроводов, на заводах и т.д.

3. Сварочный аппарат устройство

Устройство каждой инверторной модели может иметь ряд особенностей,но большинство технических узлов дублируются. Панель приборов в основном включает в себя следующие элементы:

Каждый сварочный аппарат является преобразователем энергии. Устройство получает электрический ток от сети, а затем уменьшает его напряжение, увеличивая силу тока до необходимого значения. В этом случае частота тока изменяется, или постоянный ток возникает из переменного тока. Исключение составляют устройства, электрическая дуга которых генерируется энергией генераторов или батарей с двигателем внутреннего сгорания.

Сварочный полуавтомат имеет следующее устройство:

Газовый баллон (аргон или углекислый газ)
Шланг подачи газа
Проводная кассета
Механизм подачи проволоки
Проволочная подающая труба
Источник тока
Нагреватель газа
Газовая аппаратура
Блок управления
Схема управления.

Рассмотрим сварочный инвертор. Вся суть инверторной технологии заключается в корректировке переменного тока сети на постоянный сварочный ток с изменением промежуточной частоты.

Выпрямитель-это простой диодный мост. Этот блок получает переменный ток с промышленной частотой 50 Гц.

Фильтр выполнен из конденсатора и дроссельной заслонки. Выпрямленный ток подается в фильтр, где он сглаживается. В результате возникает постоянный ток, инвертор преобразует его в переменную с частотой 20-50кГц. В настоящее время существуют технологии получения тока частотой 100 кГц.

Силовой трансформатор обеспечивает снижение высокочастотного переменного напряжения до 25–40В. Кроме того, этот элемент увеличивает значение тока на ток, необходимый для сварки. Преобразуя высокочастотные токи, сварочный ток достигает необходимой силы. Благодаря многоступенчатому преобразованию тока можно использовать малогабаритный трансформатор. Так, для получения тока 160А в сварочном агрегате необходимо поставить медный трансформатор массой 18кг. В инвертор достаточно поставить трансформатор весом 0,25 кг.

Высокочастотный выпрямитель обеспечивает выравнивание переменного тока. Затем он передается на высокочастотный фильтр, что позволяет получить постоянный сварочный ток.

Указанные процессы преобразования энергии контролируются микропроцессорным блоком управления. Эта часть сварочных аппаратов является самым дорогим элементом.

Инверторные сварочные устройства сегодня выпускаются по двум различным полупроводниковым технологиям:

Основное их отличие-в транзисторах, которые отличаются током коммутации. Транзисторы MOSFET, если сравнивать с IGBT, отличаются большими размерами и весом, но имеют низкую стоимость. Кроме того, им понадобится больше, чтобы обеспечить одинаковую производительность.

Сварочный аппарат полуавтоматическим методом работает следующим образом:

Защитный газ направляется в область электрической дуги, что позволяет защитить металл от окисления воздуха и азота. В этом случае защитный газ может быть инертным в виде углекислого газа или гелия и аргона. Работа с металлом в среде инертного газа называется MIG. Работа с металлом в активной газовой среде называется MAG.
Через электродвигатель, редуктор, а также подающие ролики в зону сварки подается сварочная проволока.
Неразъемное соединение получают плавлением электродного провода, поступающего в горелку под действием электрической дуги в газовой среде. Необходимые поверхности склеиваются с помощью расплавленного металла, созданного тепловой энергией. В результате получается прочный, долговечный шов.

Так называемый полуавтоматический способ сварки, так как проволока подается автоматически, а контроль подачи, а также процесс сварки выполняется сварщиком вручную. Наконечник действует как сварочный контакт, на который подается питание от основного блока. Ток подбирается в соответствии с характеристиками обрабатываемого материала. Скорость передачи устанавливается через редуктор или коробку передач.

4. Преимущества и недостатки сварочных аппаратов

Широко используется сварочный аппарат. Его часто используют в быту, а также в профессиональной деятельности. Без такого аппарата невозможно обойтись во многих отраслях производства, отраслях и специализированных мастерских, например, по ремонту автомобилей. Эти устройства используются для надежной сварки металлических каркасов и других важных конструкций в строительстве. Без применения профессионального сварочного оборудования установка нефтепроводов и газопроводов невозможна.

Что такое сварочный инвертор: всё о компактных сварочниках

Инвертор, пришедший на смену обычным сварочным трансформаторам, – это современное электронное устройство, характеристики которого позволяют использовать его для выполнения сварочных работ по различным технологиям. Кроме основных характеристик, свойственных сварочным аппаратам трансформаторного типа, инверторы обладают и рядом дополнительных возможностей, что делает их использование более удобным и значительно расширяет их технические возможности. Благодаря этому такое оборудование одинаково успешно может быть использовано как в производственных, так и домашних условиях.

Инвертор сварочный «Сварог» ARC-200

Как работает сварочный аппарат инверторного типа

Инвертор благодаря своим техническим характеристикам может применяться для выполнения сварки электродами различных типов. Отличают такой аппарат компактные размеры, а также легкий вес, что делает его очень мобильным, в отличие от тяжелых и крупногабаритных трансформаторов. Удобно и то, что такой сварочник может вырабатывать как постоянный, так и переменный ток.

Для того чтобы понять, какими преимуществами обладает инвертор, необходимо разобраться в том, как он работает. В основу работы этого аппарата, который начал приобретать массовую популярность только в начале XXI века, заложен совершенно иной принцип в сравнении с функционированием обычного сварочного трансформатора.

Принципиальная схема сварочного инвертора «Дуга-200» (нажмите для увеличения)

Переменный ток, подаваемый на инвертор из обычной электрической сети, сначала выпрямляется, проходя через диодный мост, которым оснащена электрическая схема устройства. После выпрямления уже постоянный ток поступает на силовые транзисторы, которые преобразуют его обратно в переменный, но обладающий повышенной частотой. Чтобы снизить величину напряжения высокочастотного переменного тока и получить сварочный ток требуемой силы, в электрической схеме инвертора используется трансформатор.

Поскольку понижение напряжения высокочастотного тока осуществляется не по такому принципу, как в обычном сварочном аппарате, для этого нет необходимости использовать габаритные трансформаторы, вполне достаточно компактного устройства. После понижения напряжения и увеличения силы тока до требуемой величины его подают на выходной выпрямитель, в котором он преобразуется в постоянный.

Органы управления инвертором на примере аппарата «Форсаж» (нажмите для увеличения)

Использование высокочастотного тока, вырабатываемого инвертором, не только позволяет значительно уменьшить габариты устройства, но и положительно сказывается на процессе горения сварочной дуги, которая отличается высокой стабильностью. Такой сварочный аппарат отличается высоким КПД, так как в нем энергия не расходуется впустую на нагрев трансформаторного железа.

Упрощенная схема работы сварочного инвертора

Таким образом, любое инверторное устройство состоит из таких конструктивных элементов, как:

выпрямитель, собранный на основе диодного моста (данный блок электрической схемы отвечает за выпрямление переменного тока, поступающего из электрической сети);
сам инвертор, являющийся генератором высокочастотных электрических импульсов (основу данного блока составляют транзисторы, открывающиеся и закрывающиеся с высокой частотой);
понижающий трансформатор, который решает задачу понижения высокочастотного напряжения и, соответственно, увеличения силы сварочного тока;
выпрямитель выходного тока, обладающего высокой частотой (такой выпрямитель, как и входной блок, собран на основе диодного моста);
специальный электронный блок, предусмотренный для управления режимами работы инверторного аппарата.

Технические возможности инверторных аппаратов

Любой инвертор, являясь сварочным аппаратом, служит для того, чтобы обеспечивать розжиг сварочной дуги и поддерживать ее горение в стабильном состоянии. За счет особенностей своей конструкции инверторный аппарат отлично справляется с такой задачей. Кроме основной функции, современные модели инверторов наделены рядом дополнительных опций, делающих их использование максимально удобным и комфортным. Сюда относятся:

«Горячий старт» (данная опция позволяет быстрее зажигать сварочную дугу, что осуществляется за счет подачи на электрод дополнительного электрического импульса);
«Форсаж дуги» (эта функция предполагает, что при резком приближении электрода к поверхности свариваемых деталей автоматически возрастает сила сварочного тока, что препятствует залипанию электрода в такой ситуации);
«Антизалипание» (данная опция работает следующим образом: при залипании электрода к нему перестает подаваться электрический ток; начинает он поступать только тогда, когда электрод оторван от поверхности соединяемых деталей).

Передняя панель сварочного инвертора «БИМАрк-170»

Некоторые модели инверторных аппаратов также оснащены индикаторами перегрева и опцией автоматического отключения в том случае, если перегрев все-таки произошел. Эта полезная функция предохраняет такое дорогостоящее устройство, каким является инвертор, от перегорания и, как следствие, от затратного ремонта.

Дополнительные опции, описанные выше, особенно полезны для начинающих сварщиков, так как позволяют минимизировать влияние уровня квалификации специалиста на качество выполнения сварки.

Виды инверторов на современном рынке

Сварочные инверторы, представленные на современном рынке, можно разделить на два основных типа.

Такое устройство, как бытовой инвертор, предназначено для выполнения периодических сварочных работ. Стоят эти аппараты недорого, но эксплуатировать их можно время от времени, для интенсивной ежедневной работы они не предназначены. Оптимальными такие инверторы являются в том случае, если вам иногда необходимо выполнять несложные и непродолжительные сварочные работы. Большинство подобных устройств производится в Китае.

Такое оборудование предназначено для ежедневного многочасового использования, его конструкция изначально рассчитана на активную эксплуатацию. Стоимость этих инверторов, естественно, достаточно велика, но она адекватна их качественным характеристикам.

На рынке также представлены полупрофессиональные инверторные устройства, находящиеся по своим техническим характеристикам и стоимости между бытовым и профессиональным оборудованием. Кроме вышеперечисленных типов, существуют универсальные устройства, которые также называют комбинированными. Универсальность их состоит в том, что с их помощью можно выполнять сварку по различным технологиям. Такое инверторное оборудование из-за своей широкой функциональности также относится к категории профессионального.

Технические характеристики инверторных устройств

Выбирая инвертор, в первую очередь ориентируются не на его стоимость, а на его технические характеристики. От того, насколько правильно они будут подобраны, зависит, сможете ли вы использовать такое устройство для выполнения тех работ, для которых оно приобретается.

Важнейшей характеристикой любого сварочного аппарата (и инвертор не является исключением) считается сила тока, которую позволяет получить такое оборудование. Данный параметр оказывает влияние на то, какой толщины детали вы сможете варить при помощи инверторного устройства. Нет смысла переплачивать за мощный аппарат, если использовать его вы планируете только для сварки нетолстых деталей из черного металла.

Зависимость сварочного тока и используемых электородов от толщины металла

Важным параметром является не только максимальное значение сварочного тока, но и его минимальное значение. На минимальной силе тока выполняют сварку тонколистового металла. Необходимо также учитывать и то, каким образом регулируется сварочный ток – по ступенчатой или плавной схеме. Регулировка тока по плавной схеме, естественно, является более удобной.

На легкость зажигания сварочной дуги оказывает ключевое влияние такой параметр, как напряжение холостого хода. Чем оно выше, тем легче будет зажигаться дуга.

Тип электрического тока, которым питается инверторное устройство, – еще один параметр, который следует обязательно учитывать. На современном рынке представлены инверторы, которые могут работать от сети электрического тока с напряжением 220 и 380 В. Естественно, что для бытового использования целесообразнее выбирать оборудование, работающее от сети с напряжением 220 В.

Достоинства и недостатки инверторов

Высокая популярность инверторов объясняется целым рядом достоинств, которыми они обладают.

Инверторы отличаются высокой мощностью и широким диапазоном регулирования сварочного тока.
— Даже при выполнении работ специалистом не слишком высокой квалификации инверторные устройства позволяют получать сварные швы высокого качества, надежности и привлекательного внешнего вида.
Инверторы отличаются компактными размерами и незначительным весом.
— Устройства данного типа имеют высокий КПД и, как следствие, экономно потребляют электрическую энергию.
Расплавленный металл в процессе выполнения сварки инвертором разбрызгивается очень незначительно, что способствует экономии расходных материалов и формированию аккуратных сварных швов.
Неоспорима универсальность инверторных аппаратов, благодаря чему их можно использовать для выполнения сварки по разным технологиям.

Есть у инверторов и недостатки, к наиболее значимым из которых относятся следующие.

Инверторы стоят довольно дорого, если сравнивать их с обычными сварочными трансформаторами.
В случае выхода из строя инверторные устройства очень дороги в обслуживании.
Инверторы, основу конструкции которых составляют сложные электронные схемы, очень критично реагируют на пыль, повышенную влажность и низкие температуры. Именно поэтому область использования таких устройств достаточно сильно ограничена. Для их безаварийной работы необходимо создавать специальные условия и уделять их техническому обслуживанию достаточно много времени (чистка от пыли и др.).
В комплекте с инверторными устройствами могут быть использованы провода, длина которых не превышает 2,5 метров. Такие короткие провода также относятся к факторам, серьезно ограничивающим область применения инверторов.

В целом, если взвешивать все за и против использования инверторов для выполнения сварки, преимуществ будет значительно больше. Конструкция оборудования обеспечивает быстрое зажигание сварочной дуги и ее стабильное горение в процессе выполнения работ, а благодаря своим техническим возможностям инверторы позволяют получать качественные, надежные и аккуратные соединения с электродами любого типа.

Принцип работы и устройство сварочного инвертора

Чтобы правильно выбрать оборудование для выполнения сварочных работ, необходимо знать устройство конструкции и принцип работы сварочного инвертора. Если хорошо разбираться в таких вопросах, можно не только эффективно использовать, но и самостоятельно ремонтировать инверторные устройства.

Инверторные сварочные аппараты производства Италии

На современном рынке предлагается множество моделей инверторов, что позволяет мастерам подобрать оборудование в соответствии со своими потребностями и финансовыми возможностями. При желании сэкономить можно изготовить инверторный сварочный аппарат своими руками.

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

Элементы электрической схемы инверторных устройств

Устройство сварочного инвертора составляют следующие базовые элементы:

выпрямитель переменного тока, поступающего из обычной электрической сети;
инверторный блок, собранный на основе высокочастотных транзисторов (такой блок и является генератором высокочастотных импульсов);
трансформатор, который понижает высокочастотное напряжение и увеличивает высокочастотный ток;
выпрямитель переменного высокочастотного тока;
рабочий шунт;
электронный блок, отвечающий за управление инвертором.

Какими бы характеристиками ни обладала определенная модель инверторного аппарата, принцип его действия, основанный на использовании высокочастотного импульсного преобразователя, остается неизменным.

Пример принципиальной схемы инвертора (нажмите для увеличения)

Выпрямительный и инверторный блоки оборудования в процессе своей работы сильно нагреваются, поэтому их устанавливают на радиаторы, активно отводящие тепло. Кроме того, для защиты выпрямительного блока от перегрева используется специальный термодатчик, отключающий его электропитание при достижении им температуры 90 градусов.

Инверторный блок, являющийся, по сути, генератором высокочастотных импульсов большой мощности, собирается на основе транзисторов, соединяемых по типу «косого моста». Высокочастотные электрические импульсы, формирующиеся в таком генераторе, поступают на трансформатор, необходимый для того, чтобы понизить значение их напряжения.

Наиболее распространенными трансформаторами, используемыми для оснащения сварочных инверторов, являются устройства со следующими характеристиками: первичная обмотка – 100 витков провода марки ПЭВ (толщина 0,3 мм); 1-я вторичная обмотка – 15 витков из медной проволоки диаметром 1 мм; 2-я и 3-я вторичные обмотки – 20 витков медного провода диаметром 0,35 мм. Все обмотки тщательно изолируются друг от друга, а места их выхода защищаются и запаиваются.

Внутреннее устройство сварочного инвертора

На выходной выпрямитель сварочного инвертора поступает ток, обладающий высокой частотой. С преобразованием такого тока в постоянный простые диоды не справятся. Именно поэтому основу выпрямителя составляют мощные диоды, обладающие большой скоростью открывания и закрывания. Чтобы предотвратить перегревание диодного блока, его размещают на специальном радиаторе.

Обязательным элементом любого сварочного инвертора является резистор высокой мощности, обеспечивающий устройству мягкий пуск. Необходимость использования такого резистора объясняется тем, что при включении питания на оборудование подается мощный электрический импульс, который может стать причиной выхода из строя диодов выпрямительного блока. Чтобы этого не произошло, ток подается через резистор на электролитические конденсаторы, которые начинают заряжаться. При достижении конденсаторами полного заряда и перехода устройства в штатный режим работы замыкаются контакты электромагнитного реле и ток начинает поступать на диоды выпрямителя, уже минуя резистор.

Выходные дроссели на плате сварочного инвертора

Инверторы благодаря своим техническим характеристикам позволяют выполнять регулировку сварочного тока в широком диапазоне – от 30 до 200 А.

Работой всех элементов такого сварочного аппарата, отличающегося компактными габаритами, небольшим весом и высокой мощностью, управляет специальный ШИМ-контроллер. Электрические сигналы поступают на контроллер от операционного усилителя, питающегося выходным током самого инвертора. На основе характеристик этих сигналов котроллер формирует корректирующие выходные сигналы, которые могут подаваться на диоды выпрямителя и транзисторы инверторного блока – генератора высокочастотных электрических импульсов.

Кроме основных, современные сварочные инверторы обладают еще целым перечнем полезных дополнительных опций. К таким характеристикам, которые значительно облегчают работу с устройством и дают возможность получать качественные, надежные и красивые сварные соединения, следует отнести форсирование сварочной дуги (быстрый розжиг), антизалипание электрода, плавную регулировку сварочного тока, наличие системы защиты от возникающих перегрузок.

Монтажная плата с основными элементами инвертора

Целесообразность использования инверторов и их основные недостатки

Широкое применение сварочных инверторов объясняется целым рядом весомых преимуществ, которыми они обладают.

Устройства данного типа отличаются высокой мощностью и производительностью.
Сварной шов, формируемый с использованием инверторов, характеризуется высоким качеством и надежностью.
Наряду с высокой мощностью, устройства данного типа отличаются компактными размерами и небольшим весом, что дает возможность легко переносить их в то место, где будут выполняться сварочные работы.
Сварочные инверторы обладают большим КПД (порядка 90%), потребляемая электрическая энергия используется в них эффективнее, чем в трансформаторах.
Благодаря высокому КПД такие аппараты отличаются экономичным расходованием потребляемой электроэнергии.
В процессе выполнения сварочных работ с помощью инвертора расплавленный металл разбрызгивается незначительно, что отражается на более рациональном потреблении расходных материалов.
Инверторы обеспечивают возможность плавной регулировки сварочного тока.
Благодаря наличию в таких устройствах дополнительных опций уровень квалификации сварщика почти не влияет на качество выполнения работ.
Широкая универсальность инверторов упраздняет вопрос о том, какой аппарат выбрать для выполнения сварки по различным технологиям.

Инверторные устройства выбирают в том случае, когда нужен аппарат, характеристики которого обеспечивают высокую стабильность горения сварочной дуги в любой ситуации. При использовании инверторов не возникает вопрос и о том, какой электрод выбрать для выполнения сварочных работ, так как с помощью этого оборудования можно варить металл электродами любого типа.

Конечно, недостатки у инверторов тоже есть, но их не так много. Сюда следует отнести достаточно высокую стоимость таких устройств, по сравнению с обычными сварочными трансформаторами. Дороги такие устройства и в ремонте, который чаще всего связан с необходимостью замены мощных транзисторов (их стоимость может составлять до 60% цены всего аппарата).

Очень чувствительны инверторы к негативным внешним факторам – пыли, грязи, осадкам и морозу. Если для работ в полевых условиях вам нужен именно инвертор, придется сооружать для него закрытую и отапливаемую площадку.

Виды и характеристики сварочных инверторов

Сварка, как известно, является наиболее эффективным способом соединения деталей, изготовленных из металла. Применяя для этого сварочный инвертор, можно создавать надежные и долговечные металлические конструкции не только в производственных, но и в домашних условиях.

Сварочные инверторы различных модификаций

Использовать для работ в частной мастерской именно инверторные устройства целесообразнее не только из-за их компактных размеров и небольшой массы. Эти аппараты также отличаются широкими функциональными возможностями. Для того чтобы правильно подобрать инверторный сварочный аппарат для оснащения домашней мастерской или производственного цеха, необходимо разбираться в разновидностях и технических характеристиках этого оборудования.

Виды сварочного оборудования

Учитывая тот факт, что любое сварочное оборудование стоит достаточно дорого, важно правильно подходить к его выбору. В первую очередь, необходимо определиться с тем, какие виды работ вы собираетесь выполнять при помощи такого устройства и с какой интенсивностью оно будет эксплуатироваться. Назначение и основное место использования сварочного аппарата определяют не только его предпочтительный тип, но и технические характеристики, которыми он должен обладать.

На современном рынке предлагается сварочное оборудование следующих типов:

сварочные аппараты трансформаторного типа;
сварочные выпрямители;
инверторные сварочные устройства.

Учитывая универсальность оборудования, а также удобство и простоту его использования, потребители чаще всего выбирают инвертор. Компактные размеры, легкий вес, возможность регулирования рабочих режимов в широких пределах – это лишь часть достоинств, которыми обладают сварочные устройства инверторного типа.

Принцип работы сварочного инвертора

Сварочный инвертор был изобретен относительно недавно – в конце XX века. Широкую популярность такое оборудование стало завоевывать в начале нынешнего столетия. В основу функционирования аппаратов подобного типа положен принцип фазового сдвига напряжения, что позволяет увеличивать силу и частоту сварочного тока по каскадному типу.

Сварочный инвертор – это достаточно сложное электронное устройство, в котором происходят следующие рабочие процессы.

Переменный ток, поступающий на вход инвертора из обычной электрической сети, преобразуется в постоянный посредством выпрямителя, собранного на основе диодного моста.
Постоянный ток, получаемый на выходе выпрямителя, поступает на инверторный блок, служащий генератором высокочастотных электрических импульсов. За счет блока силовых транзисторов, открывающихся и закрывающихся с высокой частотой, постоянный ток опять преобразуется в переменный, но обладающий значительно большей частотой, чем поступающий из электрической сети.
Высокочастотный переменный ток подается на трансформатор, где понижается его напряжение и, соответственно, увеличивается его сила. За счет того, что на таком трансформаторе регулируют параметры высокочастотного тока, данное устройство имеет небольшие габариты, что оказывает влияние на массу всего инвертора.
После трансформатора переменный ток с отрегулированными параметрами подается на выпрямитель, где его опять преобразуют в постоянный, который и используют для осуществления сварочных работ.

По сравнению со сварочными устройствами трансформаторного типа, инвертор потребляет почти в два раза меньше электроэнергии, так как она не расходуется впустую на нагрев большого объема металла. Кроме того, характеристики сварочного тока, который поступает от инвертора, обеспечивают быстрое зажигание электрической дуги и ее стабильное горение в процессе выполнения работ.

Инверторные аппараты для выполнения сварки по различным технологиям

В зависимости от того, по какой технологии осуществляется инверторная сварка, подбирают оборудование определенного типа. Так, это могут быть инверторы для выполнения:

сварки в ручном режиме (MMA);
полуавтоматической сварки (MIG/MAG);
сварки в среде защитного газа (TIG); (CUT).

Функциональность современного сварочного инвертора средней ценовой категории

Для оснащения домашней мастерской выбирают сварочный инвертор, предназначенный для ручной сварки, выполняемой при помощи покрытых электродов. Устройства данного типа отличаются небольшим весом, компактными размерами, они просты в работе и обслуживании, позволяют получать качественные, надежные и аккуратные сварные соединения. Технических возможностей таких инверторов вполне достаточно для того, чтобы выполнять с их помощью несложные сварочные работы в условиях домашней мастерской и небольшого производственного участка.

Инверторные устройства для осуществления сварки полуавтоматического типа – это более сложное оборудование, отличающееся высокой мощностью и, соответственно, большими габаритами и весом. Такие инверторы применяются только в производственных условиях, так как реализовать данную технологию в домашней мастерской достаточно сложно. Сварка при использовании оборудования данного типа выполняется за счет проволоки, подаваемой в зону формирования соединения при помощи специального устройства.

Инвертор Prestige-222 в комплекте с набором для сварки TIG

Инверторы для выполнения сварки в среде защитного газа – еще более сложные устройства, которые также используются только в производственных условиях. Приобретать такие аппараты для домашнего использования нецелесообразно, учитывая их высокую стоимость. Кроме того, для реализации этой технологии потребуется дополнительное оборудование и специальные расходные материалы. Выполняться сварка в среде защитного газа может как плавящимся, так и неплавящимся электродом. В качестве последнего используется вольфрамовый стержень.

Несмотря на то, что инверторы для плазменной резки работают по тому же принципу, что и аппараты для сварки, использовать их для проведения сварочных работ нельзя. Оборудование данного типа, применяемое преимущественно в производственных условиях, позволяет с высокой производительностью, точностью и эффективностью выполнять резку металлических заготовок даже очень значительной толщины.

Функциональные типы инверторных устройств

На современном рынке представлено большое разнообразие типов и моделей инверторов, которые в зависимости от своих функций подразделяются на следующие виды.

Оборудование для бытового использования

Это самые недорогие устройства, обладающие достаточно скромными характеристиками, но тем не менее позволяющие успешно выполнять несложные сварочные работы в условиях домашней мастерской. Из бытовых моделей инверторов самыми доступными по стоимости (но и самыми недолговечными) являются устройства китайского производства. Обозначенные на маркировке параметры китайских моделей часто могут не совпадать с реальными показателями. Даже само слово «инвертор» на них может быть написано с ошибкой («инвентор»), что тоже является косвенным показателем их невысокого качества.

Устройства профессионального назначения

Такие модели стоят значительно больше, чем бытовые инверторы, поскольку позволяют выполнять сварочные работы различной степени сложности с использованием электродов различных типов. Отличаются эти аппараты повышенной мощностью, широким диапазоном регулирования сварочного тока, универсальностью и высочайшей надежностью. Естественно, что приобретаются такие инверторы для производственных предприятий.

Эти инверторы также отличаются высокими качественными характеристиками. Предназначены они для выполнения сварочных работ по определенным технологиям.

Основные характеристики сварочных инверторов

Инвертор любого типа характеризуется рядом параметров, по которым можно судить о его функциональных возможностях. Сюда относятся следующие характеристики:

тип тока, формируемого на выходе устройства;
величина напряжения, используемого для питания аппарата (на современном рынке представлены инверторы, которые могут работать от напряжения 220 или 380 В; для бытового использования, естественно, выбирают аппараты, работающие от стандартной электрической сети с напряжением 220 В);
величина стартового тока (от этого параметра зависит диаметр электродов, которые можно использовать при выполнении сварочных работ на инверторе);
показатель мощности устройства (по данному параметру можно судить о том, какой силы ток будет подаваться на сварочную дугу);
напряжение холостого хода (от величины данного параметра зависит то, насколько легко будет зажигаться сварочная дуга);
интервал диаметров электродов, которые можно использовать для выполнения сварочных работ;
минимальное и максимальное значение силы тока, который позволяет получать оборудование определенной модели (ширина интервала регулирования сварочного тока во многом определяет функциональные возможности инвертора);
размеры устройства и его масса (чем меньше размеры инвертора, тем ниже будет сила сварочного тока, который он формирует, поэтому не стоит выбирать небольшое устройство, если вас интересует функциональный сварочный аппарат).

Одинаковые с первого взгляда модели инверторов могут существенно различаться по ключевым параметрам

Очень важным параметром является наличие у инвертора дополнительных опций, которые значительно облегчают и делают более эффективным процесс выполнения работ и позволяют добиваться стабильного качества формируемого соединения. К таким опциям, которыми наделено большинство моделей современных инверторных устройств, относятся:

«Горячий старт» (эта функция предполагает подачу на электрод дополнительного электрического импульса, облегчающего процесс зажигания сварочной дуги);
«Форсаж дуги» (данная функция включается в тот момент, когда конец электрода оказывается слишком близко от поверхности соединяемых деталей; чтобы в такой ситуации электрод не прилип к заготовкам, на него автоматически подается ток большой силы);
«Антизалипание» (суть данной опции состоит в том, что на электрод автоматически прекращается подача сварочного тока, если прилипание к поверхности деталей все же произошло).

Наличие перечисленных опций, кроме всего прочего, минимизирует влияние невысокой квалификации сварщика на качество формируемого соединения.

Распространенные неисправности инверторов и причины их возникновения

Несмотря на то, что современные инверторы отличаются высокой надежностью в эксплуатации, в их работе не исключены неисправности, которые могут выражаться в следующем:

нарушении стабильности горения сварочной дуги;
сильном разбрызгивании расплавленного металла;
прилипании электрода к поверхности соединяемых деталей;
отсутствии сварочной дуги;
самопроизвольном отключении питания сварочного аппарата;
чрезмерном нагревании инвертора.

Причины, которые приводят к возникновению таких неисправностей, могут заключаться в следующем.

Стабильность горения сварочной дуги нарушается в том случае, если диаметр используемого электрода не соответствует силе сварочного тока.
Сильное разбрызгивание расплавленного металла происходит в том случае, если для сварки используется сварочный ток слишком большой силы. Чтобы свести к минимуму разбрызгивание металла, достаточно уменьшить величину сварочного тока и использовать для выполнения сварки электроды меньшего диаметра.
Электрод к поверхности соединяемых деталей может прилипать, если напряжение в сети слишком мало, если для подключения инвертора используются слишком длинные провода, которые в итоге начинают перегреваться. Чтобы избежать проблем, связанных с проводами, следует выбирать их с сечением, которое составляет не меньше 2,5 мм2.
Сварочная дуга отсутствует в том случае, если по кабелю не поступает электрический ток. Причиной такой неисправности может быть обрыв кабеля или некачественный контакт между зажимным устройством и электродом.
Самопроизвольное отключение питания сварочного инвертора может возникать в том случае, если вышел из строя сетевой выключатель, который достаточно просто заменить.
Перегрев устройства – достаточно распространенная проблема, часто возникающая из-за того, что инвертор длительное время проработал без перерыва. Если же аппарат проработал короткий промежуток времени, но перегрелся, причиной может быть изношенная обмотка, которую необходимо заменить.

Знание принципа работы и основных технических характеристик инверторов позволяет подобрать аппарат в соответствии с теми задачами, для решения которых он приобретается.

Типы сварочных аппаратов, принцип работы устройства

Сварка представляет собой способ соединения и разъединения металлов посредством электротока и основывается на образовании дуги между участком обработки — первый электрод, и подводимой к участку рукоятки — второй электрод, соединенный с соответствующим полюсом электротока. Таким способом выполняется соединение частей, разъединение металлов или разрезание их, сверление и проделывание полостей и отверстий, наплавление слоями.

Дуговая сварка широко применяется, ведь благодаря этой технологии появилась возможность делать неразъемное соединение металлических деталей, а прочность шва при этом такая же, как и у массива материала. Это обстоятельство обусловлено непрерывностью образованных структур и молекулярными сцеплениями между деталями.

Электрическая дуга

Температуру в тысячи градусов Цельсия обеспечивает электрическая дуга, по сути являющаяся коротким замыканием между двумя электродами, расположенными достаточно близко друг от друга. Напряжение, которое подается на электроды, увеличивается, пока не будет пробоя воздуха, являющегося изолятором.

Пробой — эмиссия электронов катода. Разогреваемые током электроны выходят и направляются к ионизированным атомам анода. Затем появляется разряд, ионизируется воздух зазора, образовывается плазма, снижается сопротивление воздушной прослойки, ток усиливается, дуга разогревается, и став проводником замыкает цепь. Процесс получил название «розжиг» дуги. Стабилизируется дуга путем установления требуемого расстояния между электродами и поддержанием характеристик энергоснабжения.

Сваривание металлов

Выбор хорошего электрода и способа сварки крайне важен, так как от него зависит, будут ли его механические свойства аналогичны свойствам основного металла.

Сварочная ванна должна быть защищенной от воздействия воздуха для исключения окисления металла. С этой целью в рабочей зоне создается особая среда, что достигается двумя способами:

Технология MIG-MAG, когда аргон, гелий или CO2 подается из специального баллона.
Сжигание обмазки электрода и образование при этом защитного шлакового или шлакогазового «купола».

В процессе горения электродные покрытия связывают и выводят из шва кислород. Вдобавок вещества, содержащиеся в них, помогают ионизировать дугу, рафинируют и легируют металл шва.

В плане стабильности электроснабжения сварка — процесс довольно капризный, ведь требуемый температурный режим находится в прямой зависимости от параметров тока. Должна быть обеспечена устойчивость электрической дуги. Лишь стабильная дуга предотвратит появления дефектов шва, особенно при розжиге и затухании.

Чем свариваемые детали массивнее, тем более глубоким должно быть плавление, большего диаметра применяется электрод, больше силы и мощности требуется для работы. Определить силу тока оператор зачастую может лишь опытным путем, порой ее регулируют в процессе сварки, а иногда жестко фиксируют. Горение дуги от источника постоянного тока стабильнее, без прерываний.

При потреблении постоянного тока отсутствует полярность, образуется меньшее количество брызг металла, а шов получается качественнее. Сварка с переменным током несколько сложнее, потому что для поддержания дуги рабочий должен иметь серьезные навыки, высокого качества сварки в этом случае добиться сложно. Переменным током рекомендуется варить алюминий и его сплавы.

Разные виды аппаратов для сварки имеют разные технические особенности, свои плюсы и минусы.

Инверторы: минусы и плюсы

Это самые молодые сварочные аппараты, их серийное производство было налажено лишь в 1980-х годах. Выпрямители с транзисторным инвертором. В этих источниках электричество многократно меняет характеристики. Когда ток пропускается через полупроводник, то выпрямляется, а потом специальный фильтр сглаживает его. Постоянный стандартной сетевой частоты 50 Гц преобразуется в переменный опять, но уже с частотой в десятки килогерц.

После частотного инвертирования ток идет на миниатюрный трансформатор, где уменьшается его напряжение и увеличивается сила. Затем свою работу начинает выполнять высокочастотный фильтр и выпрямитель — постоянный ток подается на электроды для образования дуги.

Увеличение частоты тока — главное достижение инвертора. К плюсам относится также:

Высокий КПД (85—95%).
Возможность питания от обычной розетки.
Большой период непрерывной работы.
Широкий диапазон значений силы тока.
Плавная регулировка тока и напряжения.
Режим работы контролируется микропроцессорами и управляющими схемами.
Защита от перепадов напряжения.
Качественный сварной шов.
Возможность соединения материалов, с трудом поддающихся сварке.
Повышенная электрическая безопасность.

Недостатки инверторов:

Высокая стоимость.
Плохая реакция на проникновение пыли в корпус.
Электроника чувствительна к влаге и холоду, что может привести к появлению конденсата.
Вероятность появления в основной сети помех.

Сварочные трансформаторы

На сегодня это самые распространенные сварочные аппараты, относительно недорогие и простые по конструкции, надежные. Преобразование электроэнергии осуществляется силовым трансформатором стандартной частоты 50 Гц. Ток настраивается механической регулировкой магнитного потока в составном сердечнике. От сети питается первичная обмотка, намагничивается сердечник, и на вторичной обмотке индуцируется переменный ток меньшего напряжения (50—90 В) и большей силы (100—200 А), он формирует дугу. Чем меньше витков на катушках вторичной обмотки, тем меньше напряжение и больше сила тока.

Достоинства:

Низкая стоимость (в два-три раза дешевле инверторов).
Простота конструкции.
Ремонтопригодность.
Надежность.

Недостатки:

Большой вес и габариты.
Из-за переменного тока сложно получить высококачественный шов.
Трудность удерживания дуги.
Сравнительно невысокий КПД (не более 80%).
Невозможность подключения к внутридомовой сети.

Сварочные выпрямители

Сетевой ток в этих аппаратах не меняет частоты и индуцируется на обмотках с понижением напряжения. После преобразования проходит еще через блок селеновых или кремниевых выпрямителей. На электроды идет постоянный ток. Благодаря этому электрическая дуга очень устойчива, без существенных прерываний и скачков.

В большинстве случаев требуется охлаждение вентиляторами. Часто устройства имеют дополнительные дроссели, позволяющие улучшить характеристики исходящего тока, который сглаживается и фильтруется. В комплекте с выпрямителями может быть защитная, измерительная и пускорегулирующая аппаратура. Тут важна стабильность температуры и тока, поэтому устанавливаются ветровые реле, термостаты, плавкие предохранители, автоматы. Наиболее распространены выпрямители на три фазы.

Достоинства сварочных выпрямителей:

Высококачественный шов.
Легкость поддержания дуги.
Минимальное разбрызгивание материала присадки.
Большая глубина плавления.
Меньшие габариты и вес в сравнении с трансформаторами переменного тока.
Возможность сваривания чугуна, цветных металлов, теплоустойчивой стали.

Высокая стоимость.
Необходимость внимательного наблюдения за состоянием системы охлаждения.
Отсутствие в большинстве случаев возможности питания от бытовой сети.
КПД меньше, чем у инвертора.
Относительно сложная конструкция.

Полуавтоматы: характеристика

Сварочная проволока при помощи специального механизма подается в рабочую зону, где в активном газе расплавляется и направляется в сварочную ванну. Газ вытесняет воздух около сварочной ванны, защищает шов от кислорода. Применяется с этой целью углекислый газ, аргон, гелий, комбинации этих газов. С использованием флюсовой проволоки газ можно не подавать в рабочую зону.

Плюсы:

Легкость сваривания тонколистовых деталей.
Качество шва, возможность получения «короткого шва».
Широкий спектр свариваемых материалов.
Высокая производительность.
Большой разброс настроек и регулировок.

Минусы:

Высокая цена.
Высокая стоимость расходных материалов.
Необходимо применения баллонов или подключения к специальной сети.
Трудность работы на улице, где газовую среду нужно защищать от сдувания.

Выбор модели

Напряжение сети. Бывает одно- или трехфазным. Для непромышленного применения рекомендуется аппарат на 220 В или универсальная машина «220/380». Большинство аппаратов могут выйти из строя или перестать варить из-за перепадов напряжения. В связи с этим инверторы комплектуются защитой от скачков напряжения. У бытовых агрегатов диапазон шире на 10—15%, а профессиональным моделям нужно напряжение 165—270 В.

Напряжение холостого хода. Эта характеристика определяет способность аппарата разжигать электрическую дугу и поддерживать ее горение. Чтобы дуга возбудилась, напряжение должно быть примерно в 1,5—2,5 раза больше напряжения стабильного горения электрической дуги.

Мощность. В паспортах часто указывается максимальная мощность источника питания сварочного аппарата, соответствующая максимальным нагрузкам на сеть. Если единицы измерения кВт, значит, говорится об активной мощности, если кВА — о полной мощности, которая обычно выше из-за поправочного коэффициента.

Реальная мощность определяется силой тока, которую способен выдать аппарат. Этот показатель и определяет толщину свариваемого металла и максимальный диаметр электрода.

Класс защиты. В паспорте должен быть 2-циферный код I. P. Индекс среднестатистических источников питания для сварки — IP21-IP23. Двойка говорит, что внутрь корпуса не проникнут предметы толщиной больше 12 мм. Вторая цифра говорит о защите от влаги — 1 — означает, что капли воды, вертикально падающие на кожух, вреда не нанесут; 3 означает, что даже под углом 60 ° вода в корпус аппарата не проникнет. Но варить под дождем запрещено!

Диапазон температур. Согласно ГОСТ, ручная сварка может осуществляться при температуре -40—40 ° C. Однако не все сварочные аппараты удается пустить в работу при температуре ниже нуля градусов. Чаще всего проблемы появляются с инверторами, в которых при минусовой температуре просто загорается сигнализатор перегрузки, и сварочный аппарат выключается.

Работа от генератора. Эта функция пригождается для работы в полевых условиях. Не все аппараты могут питаться от бытовых генераторов с ДВС.

Многие источники питания облегчают удержание дуги: «Антиприлипание на выключении», «Горячий старт», «Форсирование дуги», «Розжиг на подъёме». Полезно обратить внимание на индикацию параметров, функциональность, широту рабочих регулировок, защиту от перегрузок, качество маркировки, электробезопасность, комплектность, эргономику, ремонтопригодность. Рекомендуется приобрести аппарат с максимумом технических характеристик в паспорте, а паспорт рекомендуется купить на русском языке.

Читайте также: