Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Выбираем инверторный сварочный аппарат

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.

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

Сварочный трансформатор.

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.

Для чего нужен инвертор солнечных батарей

В нашем мире много систем, потребляющих переменное напряжение в 220 В. В этом случае, необходим инвертор для солнечных батарей для преобразования тока в переменный, иначе его производство становится бессмысленным. Солнечные панели генерируют постоянное электричество с напряжением в 12 В, 24 В и максимальное значение – в 48 В. Именно инвертор делает использование таких батарей пригодным для сети в 220 В.

Конструктивные особенности

Сам инвертор состоит из низкочастотного адаптера (диоды и выпрямитель), варикапа (функционирует за счет триодов проводимостью более 4 мк), динисторов (обеспечивают чувствительность) и обкладки.

Многие модификации таких агрегатов состоят из обязательного элемента – блока-бесперебойника. При отсутствии подачи постоянного тока в случае аварий электросетей, электричество не прекратит поступление в аккумуляторную батарею (заряжается через зарядную установку), далее в инвертор и к месту потребления энергии в электроприборы. В структуру источника бесперебойного питания входит мониторинг уровня напряжения за счет микроконтроллера. Он дает команду к подключению источников питания в случае остановки основной подачи электричества.

Наличие трансформатора в конструкции является необязательным звеном, зачастую утяжеляя ее. Но, при наличии этого элемента, появляется возможность вызвать сигнал на выходе супервысокого качества.

В конструкцию системы может входить вентилятор, функционирующий принудительно и рассчитанный на бесшумную работу с несколькими режимами (в самых дорогих моделях).

Существует возможность объединения нескольких инверторов в трехфазные агрегаты с увеличенной мощностью и расширенным кругом задач, рассчитанные на 380 В (трехфазная сеть).

Принцип работы

Сначала солнечная батарея выступает в роли преобразователя солнечных лучей в электрический ток, затем должным образом происходит заряд аккумуляторной системы током и правильным напряжением, поддержание этого заряда в аккумуляторах, и, за счет подсоединения инверторного аппарата постоянный ток преобразуется в переменный.

Инвертор – устройство полупроводникового типа, то есть золотая середина между электропроводимостью металлов и диэлектриков (одни имеют очень высокую отметку этого показателя, другие не проводят электричество). Для использования энергии в темное время суток, накопление происходит в аккумуляторе.

Важные характеристики

  • во избежание пустой траты энергии, коэффициент полезного действия должен превышать уровень в 90%; среднее значение доходит до 94%, у оптимальных моделей – до 99%;
  • категорическое отсутствие радиопомех;
  • условие: стабилизированное напряжение на выходе (преимущество отдается трапециевидному типу); минимальное напряжение на входе;
  • низкий показатель гармоник;
  • диапазон температурного режима – чем шире, тем лучше (влияет на качество работы прибора);
  • восприимчивость к нагрузкам;
  • защита от перегрузок и перегревов;
  • минимизация потерь при отсутствии напряжения (при холостом ходе);
  • номинальная мощность и максимальный ток на выходе и входе;
  • средне-взвешенная эффективность – коэффициент, показывающий полезность при переменных значениях напряжения;
  • диапазон определения максимально возможного напряжения (точку возможной характеристики мощности сетевого инвертора для солнечных батарей);
  • уровень защиты кода исполнения от внешнего доступа воды и твердых объектов.

Классификация преобразователей частоты

Техническое устройство, преобразующее переменное напряжения  одной частоты на входе, в изменяющееся по определенному закону переменное напряжение, но уже другой частотой на выходе называется преобразователем частоты (ПЧ). Бывают двух типов:

  • Непосредственные
  • Двухзвенные

Непосредственные – это реверсивный тиристорный преобразователь. Главное его достоинство в том, что он подключается напрямую в сеть без дополнительных устройств.

Двухзвенные – представляют собой транзисторный или тиристорный преобразователь. Но главное их отличие от непосредственных преобразователей в том, что для корректной и безопасной работы инвертора необходимо звено постоянного напряжения. Соответственно для подключения их к общепромышленным сетям необходим выпрямитель. Как правило изготавливаются комплектными (инвертор и выпрямитель поставляются вместе и работают от одной системы управления).

Технические параметры

Итак, как работает инверторный сварочный аппарат – понятно. Данный принцип остается неизменным для всех типов таких устройств. Тем не менее на рынке доступно большое количество различных моделей, представленных как отечественным производителем, так и зарубежными компаниями.

Хотя принцип действия инверторных сварочных аппаратов остается неизменным, некоторые характеристики все же отличаются, а именно:

  • величина сварочного тока может варьироваться в широком диапазоне значений: профессиональным устройствам свойственны широкие интервалы, а вот бытовым вариантам более узкие;
  • продолжительность включения, показывающая длительность работы на выбранном токе без перерывов.
  • холостой ход;
  • напряжение электросети.

Таким образом, характеристики будут зависеть от параметров выходного выпрямителя, а также преобразователя частоты тока.

Еще к немаловажным критериям относится мощность прибора. В промышленных агрегатах она может быть очень высокой и достигать двадцати киловатт. Конечно же, использовать подобное оборудование в бытовых целях невозможно. Простая электросеть попросту не рассчитана на подобные нагрузки.


Характеристики сварочного инвертора.

Стоит понимать: стоимость инструмента будет зависеть от мощности. Чем она выше, тем больше придется заплатить.

Практически все современные типы подобных устройств способны осуществлять следующие виды сварки:

  • полуавтоматическая в среде инертных или активных газов, так называемая MIG/MAG;
  • ручная дуговая с применением электродов;
  • аргонодуговая в среде защитного газа.

В случае использования устройств в последнем типе сварки, инверторы могут комплектоваться дополнительными функциями. К таким относится возможность постепенного снижения силы тока, бесконтактное зажигание дуги, сварка в импульсном режиме, регулировка длительности обдува поверхности газом и т.д.

Процесс сварки в ручном режиме становится более простым и комфортным из-за наличия функции форсажа дуги – ее розжига простым касанием поверхности соединяемых металлических частей конструкции.

Работа в среде инертных газов также может быть облегчена некоторыми дополнительными возможностями агрегата.

Среди них:

  • «мягкий финиш» – автоматическое дожигание проволоки после окончания ее подачи;
  • «синергетика» – автоматическое «подстраивание» параметров сварки под значения, заранее заданные мастером;
  • «2/ такта» – возможность переключения подачи проволоки с автоматического режима на ручной и обратно;
  • «индуктивность» – позволяет понизить количество разбрызгиваемого металла, а также контролировать ширину шва и стабильность дуги.

Бытовые инверторы

Бытовой или домашний сварочный инвертор выбирается по нескольким параметрам. Так как он самый простой, то и критериев выбора у него немного.

  • Мощность (номинал сварочного тока).
  • Параметры питающей сети.
  • Цена агрегата.
  • Модель.

Что касается мощности, то тут есть один важный нюанс. Зависимость от условий эксплуатации, примененные к аппарату. Какой толщины металлические заготовки будут им свариваться. Если будет производиться сварка листов толщиною 2-3 мм, то для этого придется использовать электрод диаметром 3 мм. А значит, для этих работ потребуется аппарат с номинальным током 120 ампер. Это ток, при котором прибор не будет перегреваться. Он в данном случае является максимальной величиной. Но придется выбирать этот показатель на 30-50% больше. Фактически он у вас должен быть 160-180 ампер. Почему так поступают?

  • Отечественные линии электропередач не могут обеспечить стабильные параметры сети. Особенно это касается сельской местности и маленьких городов. Поэтому падение напряжения в сети – дело обычное. Упало напряжение, упала мощность сварочного инвертора. Номинальный ток становится ниже, падает качество сварочного шва.
    На падение тока сварки влияет и питающий кабель. Длина больше 15 м и небольшое сечение провода также влияет на этот показатель не в лучшую сторону.
  • Добавим, что не все производители указывают в паспорте изделия точные параметры и технические характеристики. Так что стоит подстраховаться.
  • К тому же отметим, что у всех бытовых сварочных инверторов функциональность одинаковая. Приобретая аппарат мощностью больше, никто не проигрывает.

Параметры сети для бытовых приборов такие: напряжение 220 вольт, просадки в пределах 20-30%. Здесь минимальное значение – 150 В, максимальное – 264 В.

На рынке присутствуют модели инверторов, которые предназначаются для стабильных сетей. В них другие показатели просадки: от 180 до 253 вольт. Такие модели лучше всего использовать в городских условиях эксплуатации

Обратите внимание на то, что эти сварочные агрегаты при снижении или повышении величин напряжения больше указанных выше тут же отключаются. И это спасает их от выхода из строя

Правда, автоматическое выключение стоит не на всех моделях.

Не последнее слово в вопросе, как выбрать сварочный инвертор для дома и дачи, скажет его цена. Здесь, как и во многом другом, цена определяет качество. Хотя на рынке сегодня можно найти хорошие сварочные аппараты с оптимальным соотношением качества и цены. Но самые дешевые – это китайские сварочные приборы. К ним относятся одноплатовые модели. В них основные части и элементы собраны на одном плато. Если при перегрузках оно сгорит, то стоимость ремонта будет равна покупке нового инвертора. Определить эту модель можно по вертикально расположенным силовым разъемам для подключения питающего кабеля.

Дополнительные функции

Сегодня все чаще на рынке появляются сварочные инверторы с дополнительными функциями, упрощающими сам процесс сварки

Это важно для начинающих сварочников (как говорят на Украине).

  1. Функция называется «ARC FORCE» — форсаж (сила) дуги. Она дает возможность электроду не прилипнуть к поверхности свариваемого металла. Увеличивается автоматически номинальный ток сварки.
  2. HOT START – функция, которая упрощает розжиг дуги. Если это делать при помощи обычного сварочного трансформатора, то даже опытные сварщики иногда это делают с трудом. В инверторе на мгновения увеличивается сила тока на электроде, поэтому дуга горит стабильно.
  3. ANTI STICK – необходимая функция. С ее помощью можно избавиться от прилипания электрода к поверхности свариваемых металлических деталей. Аппарат тут же отключается, если электрод залип, ведь так может произойти короткое замыкание.

И еще один критерий выбора. Перед тем как выбрать инверторный сварочный аппарат для дома, необходимо собрать информацию о сервисных центрах в вашем городе, которые при необходимости смогут отремонтировать выбранную вами модель. Если такой центр есть, то смело можно покупать выбранный вами прибор.

Вентиляция в квартире

Схема самодельного антивозвратного короба с клапаном

Монтаж вытяжной вентиляции на кухне практически всегда нарушает штатную вентиляцию квартиры. Зачастую для её установки рекомендуют пробить дополнительное отверстие для отвода воздуха, но это не решит все проблемы. Дело в том, что если увеличить окно вентиляционной шахты, то её сечение останется таким же, поэтому качество воздухообмена не улучшится.

Выход из этой ситуации достаточно прост: это установка дополнительного короба с клапаном-хлопушкой, устройство которого показано на фото.

Как видите, на коробе есть 2 отверстия. Клапан отмечен красным цветом. Когда он закрыт (в горизонтальном положении), воздух спокойно может выходить через окно, осуществляя естественную вентиляцию кухни.

Когда возникает давление при работе вентилятора, клапан меняет свое положение и закрывает первое окно, тем самым осуществляя вентиляцию с помощью вытяжки.

Главный плюс такой схемы подключения – отсутствие обратной тяги и сохранение естественной вентиляции при выключенной вытяжке.

Клапан регулируется с помощью слабой и тонкой пружины. На схеме она показана ломаной линией. Для крышки клапана лучше всего подойдет легкий материал, например, алюминий, или пластик.

Принцип построения инверторов

Преобразование постоянного напряжения первичного источника в переменное достигается с помощью группы ключей, периодически коммутируемых таким образом, чтобы получить знакопеременное напряжение на зажимах нагрузки и обеспечить контролируемый режим циркуляции в цепи реактивной энергии. В таких режимах гарантируется пропорциональность выходного напряжения. В зависимости от конструктивного исполнения модуля переключения (модуля силовых ключей инвертора) и алгоритма формирования управляющих воздействий, таким фактором могут быть относительная длительность импульсов управления ключами или фазовый сдвиг сигналов управления противофазных групп ключей. В случае неконтролируемых режимов циркуляции реактивной энергии реакция потребителя с реактивными составляющими нагрузки влияет на форму напряжения и его выходную величину.

Инверторы напряжения со ступенчатой формой кривой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования формируются однополярные ступенчатые кривые напряжения, приближающиеся по форме к однополярной синусоидальной кривой с периодом, равным половине периода изменения выходного напряжения инвертора. Затем с помощью, как правило, мостового инвертора однополярные ступенчатые кривые напряжения преобразуются в разнополярную кривую выходного напряжения инвертора.

Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования получают напряжение постоянного тока, значение которого близко к амплитудному значению синусоидального выходного напряжения инвертора. Затем это напряжение постоянного тока с помощью, как правило, мостового инвертора преобразуется в переменное напряжение по форме, близкое к синусоидальному, за счет применении соответствующих принципов управления транзисторами этого мостового инвертора (принципы так называемой «многократной широтно-импульсной модуляции»). Идея этой «многократной» ШИМ заключается в том, что на интервале каждого полупериода выходного напряжения инвертора соответствующая пара транзисторов мостового инвертора коммутируется на высокой частоте (многократно) при широтно-импульсном управлении. Причём длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону . Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора..
При использовании однополярного источника постоянного напряжения (доступны уровни 0 и Ud, где Ud — напряжение постоянного тока, питающего инвертор) эффективное значение первой гармоники фазного напряжения

Ueff(1)=0.45Ud{\displaystyle U_{\rm {eff}}^{(1)}=0.45U_{\rm {d}}}
При использовании двуполярного источника постоянного напряжения (доступны уровни 0, -Ud/2 и Ud/2) амплитудное значение первой гармоники фазного напряжения

Um(1)=0.5Ud{\displaystyle U_{\rm {m}}^{(1)}=0.5U_{d}}
соответственно, эффективное значение


Ueff(1)=0.35Ud{\displaystyle U_{\rm {eff}}^{(1)}=0.35U_{\rm {d}}}

Инверторы напряжения с самовозбуждением

Инверторы с самовозбуждением (автогенераторы) относятся к числу простейших устройств преобразования энергии постоянного тока. Относительная простота технических решений при достаточно высокой энергетической эффективности привело к их широкому применению в маломощных источниках питания в системах промышленной автоматики и генерировании сигналов прямоугольной формы, особенно в тех приложениях, где отсутствует необходимость в управлении процессом передачи энергии. В этих инверторах используется положительная обратная связь, обеспечивающая их работу в режиме устойчивых автоколебаний, а переключение транзисторов осуществляется за счет насыщения материала магнитопровода трансформатора. В связи со способом переключения транзисторов, с помощью насыщения материала магнитопровода трансформатора, выделяют недостаток схем инверторов, а именно низкий КПД, что объясняется большими потерями в транзисторах. Поэтому такие инверторы применяются при частотах f{\displaystyle f} не более 10 кГц и выходной мощности до 10 Вт. При существенных перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке в любом из инверторов с самовозбуждением происходит срыв автоколебаний (все транзисторы переходят в закрытое состояние).

Однофазные инверторы

Инвертор автомобильный. Преобразует постоянное напряжение бортовой сети (12 В) в переменное напряжение бытовой электросети (220 В)

Синусоида, снятая в сети 220. Верхушки срезаны из-за большого числа импульсных преобразователей

Модифицированный синус, снятый с ИБП, работающего от аккумулятора

Существуют несколько групп инверторов:

  • Первая группа более дорогих инверторов обеспечивает синусоидальное выходное напряжение.
  • Вторая группа обеспечивает выходное напряжение упрощённой формы, заменяющей синусоиду. Чаще всего используется сигнал в виде трапецеидального синуса

Для подавляющего большинства бытовых приборов не допустимо использовать переменное напряжение с упрощённой формой сигнала. Синусоида важна для приборов, содержащих электродвигатели/трансформаторы и некоторых телекоммуникационных, измерительных, лабораторных приборов, медицинской аппаратуры, а также профессиональной аудио аппаратуры.
Выбор инвертора производится исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц.

Существуют три режима работы инвертора:

  • Режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора.
  • Режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,2-1,5 раза больше номинальной.
  • Режим пусковой. В данном режиме инвертор способен отдавать повышенную моментальную мощность в течение нескольких миллисекунд для обеспечения запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.

В течение нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность в 1,5-2 раза превышающую номинальную. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника.

Инвертора мощностью 150 Вт достаточно, чтобы запитать от бортовой электросети автомобиля практически любой ноутбук. Для питания и зарядки мобильных телефонов, аудио и фотоаппаратуры хватит 7,5 Вт.

Как инверторы разделяются по своим функциям

Схема сварки в среде аргона.

Классификация сварочного оборудования может проводиться по самым разным критериям. Это относится и к инверторам. Функциональность – самый, пожалуй, удобный критерий для разделения огромного числа моделей на понятные группы.

Для быта

Домашний сварочный аппарат должен обладать определенными характеристиками: компактный, недорогой, с широкими функциями. Среди инверторов таких – великое множество

В основном все они китайского производства, к которым нужно относиться осторожно и грамотно. В чем заключается такой подход: покупать в приличных торговых сетях, внимательно читать спецификации

Даже если вы купите китайский инвертор приличного, как вам кажется, качества, будьте готовы к тому, что дешевизна любого устройства ведет к его недолговечности. Это классическое правило распространяется не только на китайские товары.

Профессиональные инверторы

И стоят дороже, и делают больше. Эти аппараты предназначены для операций разной сложности, они мощные, с регулированием характеристик сварочного тока, долговечные и надежные. Все они предназначены для работ в промышленных масштабах.

Специализированные инверторы

Само название говорит за себя. Мы уже упоминали устройства для точечной сварки или лазерной технологии. Их также отличают очень высокие качественные характеристики, и они также предназначены для производственных операций.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации