Что такое инверторный сварочный аппарат и как он применяется

Сегодня сварочные работы заняли широкое применение. Неразъемные сварочные соединения очень часто используются как при промышленном, так и гражданском строительстве, а также при ремонтных работах. На даче, в частном хозяйстве, гаражах вполне доступно самостоятельно применять сварку.

Сейчас очень часто слышно об использовании для получения таких соединений инверторов. Поэтому многих интересует, что такое инверторный сварочный аппарат (ИСА), каковы его преимущества, как он работает.

Сразу отметим, что речь идет не о каком-то отдельном виде сварки, а об источнике тока для обычной электродуговой сварки.

Сварочный аппарат — это источник энергии для электродуговой сварки. При этом для возникновения электрической дуги применяется низкое напряжение с высокой силой переменного или постоянного тока. Электродуговая сварка с постоянным током позволяет получать намного более качественные швы, при этом сам процесс сварки легко управляется.

Как устроен обычный источник сварочного тока?

Для получения тока большой силы, способного зажечь электрическую дугу, традиционно используются аппараты с понижающим трансформатором. Они питаются от бытовой сети переменного однофазного напряжения в 220 вольт или же от трехфазной сети 380 вольт с частотой импульсов 50 герц. Такое оборудование — это понижающий силовой трансформатор.

На его вторичной обмотке получают переменное напряжение до 60 вольт с силой тока до 160 ампер. При этом его частота остается сетевой, 50 герц. Форма этого тока тоже сохраняется и являет собой синусоиду. Учитывая, что при синусоидальной форме напряжение 50 раз за секунду плавно увеличивается и плавно уменьшается, попеременно изменяя направление, то для его преобразования нужна большая масса стали магнитопровода трансформатора, что увеличивает его объем.

Для получения постоянного тока пониженное трансформатором переменное напряжение инвертируется с помощью мощных диодных мостов, сглаживается конденсаторными фильтрами и дросселями. Поэтому масса таких сварочных аппаратов довольно значительна (иногда достигает нескольких сотен килограммов).

Принцип работы импульсного блока питания

При очень малом времени затухания или возрастания колебаний (до сотых долей секунды) напряжения на первичной обмотке трансформатора, во вторичной обмотке трансформатора происходит всплеск высокого напряжения. На использовании именно этих всплесков и работают импульсные трансформаторы. Достижения современной электроники позволяют создавать высокочастотные импульсы (частота 25-50 кГц). При этом получение нужного значение вольтажа происходит при малых массах трансформаторной стали их магнитопроводов. Поэтому сейчас электроника широко применяет импульсные блоки питания (ИБП), работающие на импульсных трансформаторах, вместо массивных блоков питания с силовыми понижающими трансформаторами.

То же самое используют при изготовлении инверторных устройств.

Принцип получения тока в сварке инверторным аппаратом

Используя принцип работы импульсного трансформатора в ИСА, переменное напряжение сети 220 В преобразуется в постоянное напряжение как по направлению, так и по его величине. Это производится с помощью фильтров и силовых диодных мостов. Далее это постоянное напряжение в силовом модуле инвертируется в переменное высокой частоты. Полученное напряжение подается на импульсный трансформатор, в котором он оптимизируется. На его выходе получаем переменный ток низкого напряжения высокой частоты, которое дальше опять преобразуется в постоянное низкое напряжение с большой силой тока, используемое для сварки. Таким образом, в инверторах есть два каскада преобразования. Весь этот процесс постоянно контролируется блоком управления с электронным микроконтроллером, который подстраивает электрические характеристики выходного тока под необходимые параметры сварки.

Преимущества инверторного сварочного аппарата

Учитывая принцип работы инверторного сварочного аппарата, он обладает такими преимуществами, как:

1. Меньшая масса и габаритные размеры. При отношении силы выходного тока к массе обычного сварочного аппарата 1-1.5 А/кг, такой инверторный сварочный аппарат имеет 4-4.5 А/кг.
2. Больший КПД (80-85% при 50-55 % силового трансформатора).
3. Высокая электробезопасность, обеспечиваемая большим количеством схем защиты (от электрического перенапряжения, перегрузки или перегрева и т.п.).
4. Низкое энергопотребление (меньше в 1,5-3 раза, чем у обычных трансформаторов). Это позволяет пользоваться любой электросетью, даже при напряжении 180 В. Кроме того, такой аппарат создает минимальное количество электромагнитных помех в такую сеть.
5. Легкое и плавное управление силой тока.
6. Достаточно высокое качество сварных швов. Это достигается за счет легкого поджога электрической дуги с ее устойчивым горением. При этом отмечается малое разбрызгивание сварного металла.
7. Возможность применения различных электродов (как на постоянку, так и для переменки).
8. Для быстрого зажигания электрода есть возможность Hot start.

Единственной возможной неисправностью инверторного сварочного аппарата является выход из эксплуатации микропроцессора, обычно обуславливаемое нарушением условий их использования или хранения. При пыльных условиях эксплуатации он требует частой продувки и очистки.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость такого оборудования, потребность часто очищать от пыли. Кроме того, оно не предназначено к работе при низких температурах (ниже 15 градусов по Цельсию). Еще длина кабелей не должна превышать 2,5 м.

Такие характеристики инверторных аппаратов объясняют их широкое применение:

• в качестве обычного сварочного трансформатора для дуговой сварки с постоянным током (как для MMA, так и для TIG-сварки);
• для аргонодуговой сварки неплавкими электродами;
• для полуавтоматической сварки с использование присадочной проволоки;
• для плазменной резки.

Инверторные сварочные аппараты — это результат прогресса науки и техники в сварочном деле.

Поэтому использование таких аппаратов принесет вам, кроме прочных неразъемных сварных соединений, еще и удовольствие от работы с ним.