Принцип работы инверторного сварочного аппарата: Принцип работы сварочного инвертора: устройство и характеристики

Содержание

Страница не найдена

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено. Пожалуйста, убедитесь, что запрос введен корректно или переформулируйте его.

Пожалуйста, введите более двух символов

Все результаты поиска

схема, назначение, принцип работы, плюсы и минусы

Один из способов создания неразъемных соединений из металла – это электродуговая сварка. В течение множества лет для выполнения этой операции применяли генераторы трансформаторного типа. Главный их недостаток – габаритно-весовые характеристики. Например, агрегат марки ВД 306 весит порядка 150 кг.
С развитием полупроводникового оборудования и появление таких элементов, как тиристоры привело к созданию устройств, которые обладают всеми характеристиками, как и трансформаторы, но весят в разы меньше, всего несколько килограмм, например, Ресанта САИ 250 весит всего 5 кг, — сварочного инвертора или инверторного сварочного аппарата.

Электродуговая сварка

Устройство и основные характеристики инверторов

Инверторные устройства имеют совершенно другую электрическую схему, основанную на использовании полупроводниковых приборов диодов, тиристоров, транзисторов.

Принцип работы инвертора

Как уже отмечалось, инверторы вошли в практику сварных работ не так давно, на исходе ХХ столетия. В основе работы аппаратов этого типа лежит принцип сдвига напряжения. Такое решение позволяет поднять силу и частоту тока. Надо отметить, что устройство инвертора, применяемого для работ – содержит довольно сложную схему, внутри которой реализуются нижеприведенные процессы:

Инверторные сварочные аппараты

  1. Переменный ток, подаваемый на инвертор, преобразуют в постоянный. Изменение параметров тока происходит в устройстве, который собирают с применением диодного моста.
  2. Полученный ток передается на инвертор, который играет роль генератора высокочастотных импульсов. В транзисторном блоке, происходит обратное преобразование постоянного тока в переменный. Но получаемый ток, обладает существенно большей частотой, чем тот, который поступает из сети питания.
  3. Ток высокой частоты поступает на трансформатор. Это устройство снижает напряжение и одновременно повышает силу тока. Так как трансформатор, который используют для работы с токами высокой частоты, имеет небольшие габариты, все это сказывается на габаритно-весовых характеристиках инвертора.
  4. После прохождения трансформатора, переменный ток, с новыми параметрами поступает на выпрямитель, где он снова трансформируется в постоянный, который и используют для сварки.

Сварка инвертором для начинающих

Надо отметить, что инверторные устройства, в отличие от устройств трансформаторного типа потребляет в два раза меньшее количество энергии. Кроме этого, параметры тока, который поступает из устройства, гарантируют то, что сварочная дуга будет иметь стабильный розжиг и горение во время сварки.

Технические параметры устройств

Сварочные инверторы имеют ряд определенных характеристик, по которым можно судить о его технологических свойствах. К ним относят следующие параметры:

Конструкция сварочного инвертора

  1. Вид тока, который формируется на выходе из выпрямителя.
  2. Размер напряжения, которое используется для электроснабжения. Производители выпускают изделия, которые работают от 380 и от 220 в. Первые применяют для профессиональной сварки, вторые для работы в домашних условиях.
  3. Размер тока, этот параметр оказывает прямое влияние на размер электрода, который будет использоваться для выполнения сварки.

Технические параметры сварочного инвертора

  1. Мощность агрегата, этот параметр дает информацию о том, ток, какой силы будет формировать сварочную дугу.
  2. Напряжение на холостом ходу, этот параметр показывает, как быстро будет получена сварочная дуга.
  3. Диапазон размеров электродов, которые будут использованы для производства сварки.
  4. Габаритно-весовые характеристики инверторного сварочного аппарата и размер сварочного тока на выходе. Чем ниже последний показатель, тем меньше аппарат, но и соответственно такое устройство обладает меньшими эксплуатационными характеристиками.

Плюсы и минусы инверторной сварки

Инверторные устройства показывают КПД в пределах 85 – 95%, надо сказать, что это высокий показатель среди электронной аппаратуры. Используемая схема позволяет выполнять регулировку уровня сварочного тока от нескольких ампер, до сотен, а то и тысяч.

Например, инвертор марки ММА, он составляет 20 – 220 А. Инверторы могут работать длительное время. Управление источником питания можно выполнять дистанционно. К несомненным преимуществам инверторов можно отнести их малые габаритно-весовые характеристики, позволяющие перемещать устройство на месте выполнения сварки. В конструкции аппаратов использована двойная изоляция, обеспечивающая электрическую безопасность.

Технологические достоинства

Применение инверторов позволяет использовать электроды любой марки, которые работают и с постоянным и переменным током. Устройства этого типа могут быть использованы для сварки с неплавящимся электродом в среде защитного газа. Кроме того, конструкция этого оборудования позволяет легко автоматизировать сварочные процессы.

Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки
Электроды для контактной сварки

Сварка может быть выполнена с применением короткой дуги, таким образом, снижаются энергопотери и повышается качество сварного шва, в частности, на поверхности свариваемых деталей практически не образуются брызги от выполнения сварки. Кстати, применение инверторов позволяет получать швы в любой пространственной конфигурации.

Микропроцессор

В управлении современными сварочными инверторами применяют микропроцессоры, и это обеспечивает стабильную связь между напряжением, током.

Минусы, которым обладают инверторы

Инверторы ремонтировать несколько сложнее, чем традиционные трансформаторные агрегаты. Если из строя выйдут некоторые элементы управления, размещенные на плате, то ремонт может встать примерно в треть от стоимости нового сварочного инвертора.

Инверторы, в отличие от оборудованиях других типов, очень боится пыли. То есть такие аппараты должны чаще обслуживаться. Работа инверторным сварочным аппаратом ограничена и низкими температурами. Кроме того, существуют некоторые ограничения на хранение инвертора при минусовых температурах. Это чревато образованием конденсата, который может привести к короткому замыканию на плате.

Как выбрать сварочный аппарат для дома и дачи на 220 В

При подборе сварочного оборудования потребитель должен определиться для решения, каких задач он будет необходим.

Если он будет использоваться для ремонта кузовных деталей, то у него должны быть одни параметры, а если для работы по изготовлению металлоконструкций то другими. Но в любом случае, устройства должны отвечать ряду требований, в частности, в домашнем аппарате должны быть реализованы такие функции, как горячий старт, антизалипание и некоторые другие. Именно этим инверторы отличаются от традиционных аппаратов.

В конструкции аппарата этого типа должен быть установлен вентилятор. Кроме того, схема должны быть защищена от скачков напряжения в питающей сети. В принципе устройство, обладающее такими параметрами, могут работать и в условиях домашней мастерской, и в условиях промышленного производства.

Какой сварочный аппарат лучше

Выбор аппарата – это по большей части дело сугубо индивидуальное. И каждый выбирает аппарат по своим потребностям, но, можно сказать, что устройства с диапазоном сварочного тока в пределах 200 – 250 А, позволяет выполнять самые сложны работы и обрабатывать детали разной толщины.

Классификация инверторов

Сварочные инверторы можно классифицировать по размеру сварочного тока. Производители выпускают три типа устройств:

  • 100-160 А – маломощные;
  • 160-200 А — средние;
  • 200-250 А — мощные.

Существует зависимость, между размером силы тока и габаритами аппарата. При выборе аппарата для использования в домашних условиях следует руководствоваться теми задачами, которые предстоит им решать.

Самые слабые аппараты можно отнести к устройствам самого низкого уровня, многие их используют для получения навыков работы. Аппараты, которые относят к среднему классу относят к самым популярным и позволяют выполнять самые разнообразные работы начиная от сборки забора и изготовления довольно сложных металлоконструкций. Самые мощные аппараты по большей части применяют в производственных целях. Их применяют для работы с металлопрокатом большой толщины.

Электроды для ручной дуговой сварки

Большая часть инверторов предназначена для работы с электродами, покрытыми обмазкой. Но их можно использовать и для работы со сварочной проволокой. Для этого, на устройство устанавливают приспособление которое подает проволоку в сварочную зону. Проволока подается через сварочный пистолет, через него же подается и газовая смесь, защищающая рабочую зону от воздействия атмосферного воздуха.

Дополнительные функции в инверторах

В современных инверторных устройствах реализованы некоторые опции, которые заметно облегчают работу сварщика:

  1. Горячий старт – зачастую у начинающих сварщиков, да и не только у них, возникают сложности с розжигом и поддержанием дуги в рабочем состоянии. В момент розжига, ток вырастает до необходимого уровня и сразу после розжига возвращается к рабочим параметрам. Процесс изменения тока происходит полностью автоматически, без участия сварщика.
  2. Еще одна проблема, которая преследует новичков – залипание электрода. Причин тому несколько, но решение у нее одно – снижение уровня сварочного тока. Эта операция так же выполняется автоматически.

  1. Форсаж дуги позволяет выполнять швы в разных пространственных положениях.
  2. Снижение напряжения холостого хода до безопасного для рабочего и его окружающих людей уровня.

Определяемся с характеристиками

Как и любое техническое оборудование, сварочные инверторы обладают рядом технических параметров, которые определяют их возможности.

Сварочный ток

Инверторные сварочные аппараты обеспечивают генерацию сварочного тока в диапазонах от 100 до 250 А.

Напряжение холостого хода

После преобразования тока, подаваемого из электрической сети в 220 В, на выходе из аппарата получается ток с напряжением в 50 – 90 В и рабочей частотой в 20 – 50 кГц. Для розжига дуги необходимо использовать максимальное напряжение, но оно создает угрозу безопасности сварщика и окружающих людей. Поэтому после окончания работы, напряжение падает до безопасного уровня.

Режим работы на максимальном токе

Важный показатель работы любого сварочного аппарата это показатель длительности работы. Его могут называть ПН или ПВ. Этот показатель говорит о том, какое количество времени будет работать аппарат при десятиминутном сварочном цикле, до отключения.

Другими словами, если ПВ составляет 50% — это значит что время эффективной работы, составит 5 минут, если показатель составляет 70%, то время составит 7 минут. Этот показатель должен быть отражен в технической документации, входящей в состав поставки сварочного аппарата.

Рекомендации по эксплуатации бытовых инверторов

Инвертор, предназначенный для сварки – это сложное инженерное устройство, которое оснащено множеством уровней защиты.

Аппаратура этого класса показывает стабильность в работе и между тем требует к себе бережного отношения и своевременного обслуживания.

Перед приобретением аппарата целесообразно тщательно изучить руководство по эксплуатации.

Инструкция сварочного инвертора

При работе с инвертором необходимо соблюдать несколько простых правил безопасности:

  1. Все токопроводящие рукава не должны иметь повреждений, клеммы для подключения должны надежно фиксироваться в аппарате.
  2. Если в конструкции аппарата предусмотрен вентилятор и во время включения он не вращается, эксплуатация такого устройства недопустима.
  3. При работе с аппаратом необходимо использовать средства индивидуальной защиты.

Устройство сварочного инвертора.

Принцип работы сварочного инвертора

В настоящее время стали очень популярны и доступны по цене сварочные аппараты инверторного типа.

Несмотря на свои положительные качества, они, как и любое другое электронное устройство, временами выходит из строя.

Чтобы отремонтировать инвертор сварочного аппарата нужно хотя бы поверхностно знать его устройство и основные функциональные блоки.

В первых двух частях будет рассказано об устройстве сварочного аппарата модели TELWIN Tecnica 144-164. В третьей части будет рассмотрен пример реального ремонта сварочного инвертора модели TELWIN Force 165. Информация будет полезна всем тем начинающим радиолюбителям, которые хотели бы научиться самостоятельно ремонтировать сварочные аппараты инверторного типа.

Дальше будет много букв – наберитесь терпения .

Сам инверторный сварочный аппарат представляет не что иное, как довольно мощный блок питания. По принципу действия он очень схож с импульсными блоками питания, например, компьютерными блоками питания AT и ATX. Вы спросите: «Чем они похожи? Это ведь абсолютно разные устройства…». Схожесть заключается в принципе преобразования энергии.

Основные этапы преобразования энергии в инверторном сварочном аппарате:

  • 1. Выпрямление переменного напряжения электросети 220V;

  • 2. Преобразование постоянного напряжения в переменное высокой частоты;

  • 3. Понижение высокочастотного напряжения;

  • 4. Выпрямление пониженного высокочастотного напряжения.

Это кратко, так сказать, на пальцах . Такие же преобразования происходят в импульсных блоках питания для ПК.

Спрашивается, а зачем нужны эти пляски с бубном (несколько ступеней преобразования напряжения и тока)? А дело тут вот в чём.

Ранее основным элементом сварочного аппарата являлся мощный силовой трансформатор. Он понижал переменное напряжение электросети и позволял получать от вторичной обмотки огромные токи (десятки – сотни ампер), необходимых для сварки. Как известно, если понизить напряжение на вторичной обмотке трансформатора, то можно во столько же раз увеличить ток, который может отдать нагрузке вторичная обмотка. При этом уменьшается число витков вторичной обмотки, но и растёт диаметр обмоточного провода.

Из-за своей высокой мощности, трансформаторы, которые работают на частоте 50 Гц (такова частота переменного тока электросети), имеют весьма большие размеры и вес.

Чтобы устранить этот недостаток были разработаны инверторные сварочные аппараты. За счёт увеличения рабочей частоты до 60-80 кГц и более, удалось уменьшить габариты, а, следовательно, и вес трансформатора. За счёт увеличения рабочей частоты преобразования в 4 раза удаётся снизить габариты трансформатора в 2 раза. А это приводит к уменьшению веса сварочного аппарата, а также к экономии меди и других материалов на изготовление трансформатора.

Но где взять эти самые 60-80 кГц, если частота переменного тока электросети всего 50 Гц? Тут на выручку приходит инверторная схема, которая состоит из мощных ключевых транзисторов, которые переключаются с частотой 60-80 кГц. Но чтобы транзисторы работали, необходимо подать на них постоянное напряжение. Его получают от выпрямителя. Напряжение электросети выпрямляется мощным диодным мостом и сглаживается фильтрующими конденсаторами. В результате на выходе выпрямителя и фильтра получается постоянное напряжение величиной более 220 вольт. Это первая ступень преобразования.

Вот это напряжение и служит источником питания для инверторной схемы. Мощные транзисторы инвертора подключены к понижающему трансформатору. Как уже говорилось, транзисторы переключаются с огромной частотой в 60-80 кГц, а, следовательно, трансформатор работает также на этой частоте. Но, как уже говорилось, для работы на высоких частотах требуются менее громоздкие трансформаторы, ведь частота то уже не 50 Гц, а все 65000 Гц! В результате трансформатор «сжимается» до весьма малых размеров, а мощность его такая же, как и у здоровенного собрата, который работает на частоте 50 Гц. Думаю, идея понятна.

Вся эта петрушка с преобразованием привела к тому, что в схемотехнике сварочного аппарата появляется куча всяких дополнительных элементов, служащих для того, чтобы аппарат стабильно работал. Но, хватить теории, перейдём к «мясу», а точнее к реальному железу и тому, как оно устроено.

Устройство сварочного аппарата инверторного типа.

Часть 1. Силовой блок.

Разбираться в устройстве сварочного инвертора желательно по схеме конкретного аппарата. К сожалению, схемы на TELWIN Force 165 я не нашёл, поэтому нагло позаимствуем схему из руководства по ремонту другого аппарата – TELWIN Tecnica 144-164. Фотографии аппарата и его начинки будут от TELWIN Force 165, так как именно он оказался в моём распоряжении. Исходя из анализа схемотехники и элементной базы, особых отличий между этими моделями практически нет, если не учитывать мелочи.

Внешний вид платы сварки TELWIN Force 165 с указанием расположения некоторых элементов схемы.

Принципиальная схема сварочного аппарата инверторного типа TELWIN Tecnica 144-164 состоит из двух основных частей: силовой и управляющей.

Сначала разберёмся в схемотехнике силовой части. Вот схема. Картинка кликабельна (нажмите для увеличения – откроется в новом окне).

Сетевой выпрямитель.

Как уже говорилось, сначала переменный ток электросети 220V выпрямляется мощным диодным мостом и фильтруется электролитическими конденсаторами. Это нужно для того, чтобы переменный ток электросети частотой 50 герц стал постоянным. Конденсаторы С21, С22 нужны для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, которые всегда присутствуют после диодного выпрямителя. Выпрямитель реализован по классической схеме диодный мост. Он выполнен на диодной сборке PD1.

Следует знать, что на конденсаторах фильтра напряжение будет больше в 1,41 раза, чем на выходе диодного моста. Таким образом, если после диодного моста мы получим 220V пульсирующего напряжения, то на конденсаторах будет уже 310V постоянного напряжения (220V * 1,41 = 310,2V). Обычно же рабочее напряжение ограничивается отметкой в 250V (напряжение в сети ведь может быть и завышенным). Тогда на выходе фильтра мы получим все 350V. Именно поэтому конденсаторы имеют рабочее напряжение 400V, с запасом.

А что в железе?

На печатной плате сварочного аппарата TELWIN Force 165 элементы сетевого выпрямителя занимают довольно большую площадь (см. фото выше). Выпрямительный диодный мост установлен на охлаждающий радиатор. Через диодную сборку протекают большие токи и диоды, естественно, нагреваются. Для защиты диодного моста на радиаторе установлен термопредохранитель, который размыкается при превышении температуры радиатора выше 90С

0. Это элемент защиты.

В выпрямителе применяются диодные сборки (диодный мост) типа GBPC3508 или аналогичный. Сборка GBPC3508 рассчитана на прямой ток (I0) — 35А, обратное напряжение (VR) — 800V.

После диодного моста установлены два электролитических конденсатора (здоровенькие бочонки) ёмкостью 680 микрофарад каждый и рабочим напряжением 400V. Ёмкость конденсаторов зависит от модели аппарата. В модели TELWIN Tecnica 144 – 470 мкф., а в TELWIN Tecnica 164 – 680 мкф. Постоянное напряжение с выпрямителя и фильтра подаётся на инвертор.

Помеховый фильтр.

Для того чтобы высокочастотные помехи, которые возникают из-за работы мощного инвертора, не попадали в электросеть, перед выпрямителем устанавливается фильтр ЭМС – электромагнитной совместимости. На английский манер аббревиатура ЭМС обозначается как EMC (ElectroMagnetic Compatibility). Если взглянуть на схему, то фильтр EMC состоит из элементов С1, C8, C15 и дросселя на кольцевом магнитопроводе T4.

Инвертор.

Схема инвертора собрана по схеме так называемого «косого моста». В нём используется два мощных ключевых транзистора. В сварочном инверторе ключевыми транзисторами могут быть как IGBT-транзисторы, так и MOSFET. Например, в моделях Telwin Tecnica 141-161 и 144-164 используются IGBT-транзисторы (HGTG20N60A4, HGTG30N60A4), а в модели Telwin Force 165 применены высоковольтные MOSFET-транзисторы (FCA47N60F). Оба ключевых транзистора устанавливаются на радиатор для отвода тепла. Фото одного из двух транзисторов MOSFET типа FCA47N60F на плате TELWIN Force 165.

Снова взглянем на принципиальную схему и найдём на ней элементы инвертора.

Постоянное напряжение коммутируется транзисторами Q5 и Q8 через обмотку импульсного трансформатора T3 с частотой гораздо большей, чем частота электросети. Частота переключений может составлять несколько десятков килогерц! По сути, создаётся переменный ток, как и в электросети, но только он имеет частоту в несколько десятков килогерц и прямоугольную форму.

Для защиты транзисторов от опасных выбросов напряжения используются демпфирующие RC-цепи R46C25, R63C30.

Для понижения напряжения используется высокочастотный трансформатор T3. С помощью транзисторов Q5, Q8 через первичную обмотку трансформатора T3 (обмотка 1-2) коммутируется напряжение, которое поступает от сетевого выпрямителя (DC+, DC-). Это то самое постоянное напряжение в 310 – 350V, которое было получено на первом этапе преобразования.

За счёт коммутирующих транзисторов постоянное напряжение преобразуется в переменное. Как известно, трансформаторы постоянный ток не преобразуют. Со вторичной обмотки трансформатора T3 (обмотка 5-6) снимается уже намного меньшее напряжение (около 60-70 вольт), но максимальный ток может достигать 120 – 130 ампер! В этом и заключается основная роль трансформатора T3. Через первичную обмотку течёт небольшой ток, но большого напряжения. Со вторичной обмотки уже снимается малое напряжение, но большой ток.

Размеры этого самого трансформатора невелики.

Его вторичная обмотка выполнена несколькими витками ленточного медного провода в изоляции. Сечение провода внушительное, да и не мудрено, ток в обмотке может достигать 130 ампер! 

Далее со вторичной обмотки импульсного трансформатора переменный ток высокой частоты выпрямляется мощными диодными выпрямителями. С выхода выпрямителя (OUT+, OUT-) снимается электрический ток с нужными параметрами. Это и необходимо для проведения сварочных работ.

Выходной выпрямитель.

Выходной выпрямитель собран на базе мощных сдвоенных диодов с общим катодом (D32, D33, D34). Эти диоды обладают высоким быстродействием, т. е. они могут быстро открываться и также быстро закрываться. Время восстановления trr < 50 ns (50 наносекунд).

Это свойство очень важно, поскольку они выпрямляют переменный ток высокой частоты (десятки килогерц). Обычные выпрямительные диоды с такой задачей бы не справились – они бы просто не успевали открываться и закрываться, нагревались и выходили бы из строя. Поэтому в случае ремонта заменять диоды в выходном выпрямителе следует именно быстродействующими.

В выпрямителе используются сдвоенные диоды марок STTH6003CW, FFh40US30DN, VS-60CPH03 (с ними мы ещё встретимся ). Все эти диоды являются аналогами, рассчитаны на прямой ток 30 ампер на один диод (60 ампер на оба) и обратное напряжение 300 вольт. Устанавливаются на радиатор.

Для защиты диодов выпрямителя используется демпфирующая RC-цепочка R60C32 (см. схему силовой части).

Схема запуска и реализация «мягкого пуска».

Для питания микросхем и элементов, которые расположены на плате управления, используется интегральный стабилизатор на 15 вольт – LM7815A. Он установлен на радиатор. Напряжение питания на стабилизатор поступает с основного выпрямителя PD1 через два последовательно включенных резистора R18, R35 (6,8 кОм 5W). Эти резисторы понижают напряжение и участвуют при запуске схемы.

Напряжение +15 со стабилизатора U3 (LM7815A) поступает на управляющую схему. Далее, когда схема управления и драйвер «раскачали» мощную схему инвертора, то на дополнительной вторичной обмотке трансформатора T3 (обмотка 3-4) появляется напряжение, которое выпрямляется диодом D11.

Через диод D9 напряжение питания поступает на интегральный стабилизатор LM7815A и теперь схема «запитывает» как бы сама себя. Вот такой вот хитрый «приём».

Выпрямленное напряжение после диода D11 также служит для питания реле RL1, охлаждающего вентилятора V1 и индикаторного светодиода D10 (Verde – «Зелёный»). Резисторы R40, R41, R65, R37 гасят излишки напряжения. Для стабилизации напряжения питания вентилятора V1 (12V) применяется 5-ти ваттный стабилитрон D36 на 12V.

Реле RL1 обеспечивает плавный запуск инвертора («мягкий пуск»). Разберёмся с этим подробнее.

В момент включения сварочного аппарата начинается заряд электролитических конденсаторов. В самом начале зарядный ток очень велик и может вызвать перегрев и выход из строя диодов выпрямителя. Чтобы уберечь диодную сборку от повреждения зарядным током применяется схема ограничения заряда (или «мягкого пуска»). Взглянем на схему.

Основным элементом схемы «мягкого пуска» служит резистор R4, мощность которого 8W (8 ватт). Сопротивление резистора – 47 ом. Именно на него возложена роль ограничения зарядного тока в первые моменты после включения.

После того, как заряд конденсаторов закончился, а инвертор начал работу в штатном режиме, электромагнитного реле RL1 замыкает контакты. Контакты реле шунтируют резистор R4, и в дальнейшем он не участвует в работе схемы, так как весь ток проходит через контакты реле. Таким образом реализован плавный запуск.

На плате инвертора TELWIN Force 165 также можно найти элементы схемы «мягкого пуска». В качестве реле RL1 выступает электромагнитное реле модели Finder на рабочее напряжение 24V (параметры контактов реле – 16A 250V~).

Итак, мы узнали о том, что сварочный инвертор состоит из сетевого выпрямителя 220V, мощного инвертора на транзисторах, понижающего трансформатора и выходного выпрямителя. Это силовые части схемы. Через них протекают огромные токи. Но где же «мозги» этого устройства? Кто управляет работой инвертора?

Об этом мы узнаем из следующей части нашего повествования. Читать далее.

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Принцип работы инверторного сварочного аппарата

Благодаря снижению цены, в настоящее время стали очень популярны сварочные аппараты инверторного типа. Лёгкие и надёжные, они широко используются и на производстве, и во время дачно-гаражных поделок. Мы на сайте уже знакомили вас (в статье про ремонт инверторов), в общих чертах, с устройством этих сварочников. Здесь подробно объясним принцип работы сварочного инвертора.

«Изюминки» сварочного инвертора

Сварочным инвертором принято называть блок питания сварочного аппарата, оснащённый инвертором. Сам по себе инвертор – это устройство, преобразующее постоянное напряжение в высокочастотное переменное.

В двух словах, происходит следующее:

  • входной выпрямитель получает напряжение из электросети (220 В, 50 Гц) и постоянным током питает «косой мост» на ключевых транзисторах;
  • «косой мост» формирует прямоугольные импульсы высокой частоты (до 50 КГц). Преобразование позволяет применить в схеме высокочастотный импульсный понижающий трансформатор. Этот узел, благодаря материалу сердечника, весит на порядок меньше своего 50-герцового «собрата», что положительно сказывается на общей массе девайса. А это приводит к уменьшению веса всего сварочного аппарата. Кроме того, экономится медь и другие дорогостоящие материалы, из которых изготавливается оборудование. Импульсный трансформатор понижает высокочастотное напряжение до необходимого рабочего.

Схемотехническое решение и применение в инверторе специальных компонентов, позволили сконструировать устройство, не критичное, в широких пределах, к колебаниям напряжения питающей электросети. При понижении его ниже допустимого предела – происходит отключение генератора и загорается жёлтая лампочка «авария».

В этом и заключаются две «изюминки»: малый вес и некритичность в широком диапазоне к колебаниям напряжения источника питания;

  • выходной выпрямитель преобразует напряжение (уже имеющее необходимую амплитуду) в постоянное рабочее.

Внедрение указанных выше преобразований привело к тому, что в схемотехнике источника питания появилось большое количество всяких дополнительных элементов, обеспечивающих его стабильную работу.

Теперь рассмотрим принцип работы сварочного инвертора подробно.

Как работает сварочный инвертор

В качестве примера рассмотрим устройство сварочного инвертора бренда «TELWIN» (рисунки к указанному бренду отношения не имеют). Внешний вид платы с указанием расположения элементов схемы приведён на рисунке.

Вариант компоновки деталей сварочного инвертора.

Схема сварочного инвертора состоит из двух основных частей: силовой и управляющей.

Силовая схема сварочного инвертора

Принципиальная схема приведена на рисунке (рисунки в статье кликабельные: для увеличения и удобства просмотра нажмите на него и он откроется в новом окне).

Силовая часть схемы сварочного инвертора.

Электронный силовой блок состоит из следующих узлов:

  • сетевой выпрямитель;
  • помехозащитный фильтр;
  • инвертор;
  • выходной выпрямитель.

Сетевой выпрямитель

Выпрямитель состоит из:

  • двухполупериодного диодного моста;
  • сглаживающего фильтра из двух параллельных электролитических конденсаторов.

Через диодный мост протекают большие токи, и он нагревается. Для рассеяния тепла его устанавливают на охлаждающий радиатор. С целью предотвращения перегрева и выхода из строя диодного моста, на радиаторе установлен элемент защиты – термопредохранитель. Он отключает питание при превышении температуры радиатора выше 90 °С. Постоянное напряжение после выпрямителя и фильтра подаётся на инвертор.

Помехозащитный фильтр

Мощный инвертор в процессе работы создаёт высокочастотные помехи. Что бы исключить их попадание в электросеть, перед выпрямителем устанавливается фильтр ЭМС (электромагнитной совместимости). Фильтр состоит из конденсаторов и дросселя (в приведённой схеме – на тороидальном магнитопроводе).

Помехозащитный фильтр (на тороиде).

Инвертор

Инвертор собран по схеме «косого моста» на двух мощных ключевых полупроводниковых приборах. В качестве последних могут быть транзисторы типов «IGBT» и «MOSFET». Оба ключевых транзистора монтируются на радиаторы для охлаждения.

На первичную обмотку импульсного понижающего трансформатора поступает напряжение со входного выпрямителя, прошедшее преобразование на ключевых транзисторах и ставшее высокочастотным. С одной из вторичных обмоток снимается уже значительно меньшее по амплитуде напряжение (рабочее значение, необходимое для сварки). Эта обмотка выполнена несколькими витками ленточного медного провода в изоляции, что позволяет производить сварку током 120…130 А.

Понижающий импульсный трансформатор (от него отходят шины).

Выходной выпрямитель

С вторичной обмотки импульсного трансформатора переменный ток высокой частоты поступает на высокочастотные мощные диодные выпрямители. Они собираются на базе сдвоенных диодов по схеме с общим катодом. Диоды обладают высоким быстродействием (время восстановления trr < 50 ns). С выхода этого выпрямителя снимается электрический ток с нужными для сварки параметрами.

А теперь рассмотрим управляющую часть схемы сварочного инвертора.

Управляющая схема сварочного инвертора

Принципиальная схема приведена на рисунке (напоминаем о кликабельности рисунка).

Управляющая часть схемы сварочного инвертора.

Электронный управляющий блок состоит из следующих узлов:

  • ШИМ-контроллер;
  • цепи регулировки и контроля:
  • блоки контроля напряжения сети и выходного напряжения.

ШИМ-контроллер

Схема управления имеет оригинальное решение. Поэтому, она будет рассматриваться подробнее силовой части.

«Мозгом» сварочного инвертора является микросхема ШИМ-контроллера (здесь и далее – обозначения по схеме: U1). Она, управляя работой мощных ключевых транзисторов, задаёт «ритм» работы всего преобразователя. Микросхема ШИМ-контроллера, посредством полевого N-канального MOSFET транзистора (Q4), передаёт на первичную обмотку разделительного трансформатора (T1) прямоугольные импульсы с высокой частотой – до 50 КГц. С вторичной его обмотки снимаются сигналы для управления работой ключевых транзисторов.

Защиту от возможного, в процессе управления, превышения допустимого напряжения между затвором и эмиттером ключевых транзисторов осуществляют стабилитроны (D16, D17, D29, D30).

Цепи регулировки и контроля

К цепям регулировки и контроля относятся:

  • трансформатор тока (Т2). Этот узел является основой анализатора-ограничителя тока. Снимаемое с него напряжение, после выпрямления и ограничения, участвует в работе схемы, формирующей сварочный ток, и генератора импульсов на ШИМ-контроллере;

Трансформатор тока (в центре).

  • узел контроля напряжения сети. Он состоит из элементов операционного усилителя, собранного на двух микросхемах (U2A и U2B). На резисторных делителях, установленных в цепях входного выпрямителя, выделяется напряжение электросети (завышенное или заниженное) и поступает на сумматор операционного усилителя. Последний вырабатывает результирующий сигнал и выдаёт его на задающий генератор импульсов – ШИМ-контроллер. При обнаружении напряжения ниже допустимого, он блокирует генератор, а, следовательно, и всю схему;
  • схема контроля выходного напряжения. Последнее снимается с выходов «OUT+», «OUT-» и через оптрон (ISO1), поступает в схему контроля (U2A и U2B). Таким образом, выполняется отслеживание параметров выходного напряжения.

Одновременно с отключением инвертора включается жёлтый светодиод (D12), который указывает на то, что в схеме неисправность или есть проблемы с сетевым питанием (отсутствует или ниже нижнего предела).

Раздел сварочных аппаратов инверторного типа

Смотрите также:


Принцип работы инверторного сварочного аппарата

Сварочные аппараты, обладающие громоздкой конструкцией, постепенно уходят в прошлое. Сегодня вместо огромных трансформаторных устройств, которые к тому же значительно понижали напряжение в электрической сети, можно приобрести сварочный инвертор небольших размеров для работы от генератора. Им будет весьма удобно пользоваться там, где нет свободного доступа к обычной электросети.

Использовать данное оборудование будет легко даже начинающим сварщикам. Однако для того, чтобы полностью разобраться в подобной конструкции, следует тщательно изучить принцип работы сварочного аппарата.

Основные сведения, касающиеся устройства изделия

Прежде всего необходимо учитывать, что в инверторном сварочном аппарате электрический ток преобразуется несколько иначе по сравнению с трансформаторной конструкцией. Если в последней все напряжение подается сразу на трансформатор довольно крупных размеров, то здесь ток меняется в ходе нескольких основных этапов.

В роли ключевого преобразователя все равно выступает трансформатор, однако его габариты значительно меньше – по величине он не больше сигаретной пачки.

Еще одним существенным отличием является система управления электронного типа. Благодаря ее использованию удается сделать сам сварочный процесс значительно легче, а швы получаются ровными и аккуратными. За счет этих двух ключевых характеристик инвертор получает положительные отзывы.

Основы функционирования инверторного аппарата для сварки

Принцип работы сварочного инвертора заключается в следующем: входное электрическое напряжение 220 В с частотой порядка 25 Гц поступает в устройство и проходит через выпрямитель, становясь из переменного постоянным. Амплитуда тока одновременно с этим сглаживается за счет установки специального фильтра.

В некоторых случаях его не устанавливают, а вместо него пользуются стандартной схемой на базе конденсаторов из электролитов. Когда электрический ток прошел через это, он подается на манипулятор полупроводникового типа, где вновь становится переменным, однако с более высокой частотой.

Каждая модель имеет собственный показатель работы этого элемента, однако он никогда не будет превышать 100 кГц. Затем напряжение вновь проходит через выпрямитель, доходя до того, чтобы можно было сваривать металлические элементы.

Работа сварочного инвертора базируется на преобразователях высокочастотного типа. Сварочным аппаратом, имеющим подобные устройства в своей конструкции, можно получить ток, сила которого будет достигать 160 А, причем для этого понадобится трансформатор, максимальная масса которого будет составлять всего лишь 250 г. Для сравнения: классический сварочный аппарат для кузовных работ трансформаторного типа весил бы порядка 18 кг, а это не слишком удобно, если от него будет требоваться определенная мобильность.

Основы работы ключевой электронной схемы устройства

Работа с помощью инверторного аппарата для проведения сварных работ подразумевает установку нескольких диодных мостов. С их помощью осуществляется сглаживание импульсов переменного тока, как правило, этого удается добиться благодаря использованию специальных конденсаторов электролитического типа. Напряжение, проходящее через диодный мост в процессе работы устройства, вызывает довольно сильный нагрев этого элемента, потому он располагается на специальных охлаждающих конденсаторах.

Инверторный сварочный аппарат имеет также специальный термопредохранитель, который включается в работу только в том случае, когда диодные мосты разогреваются до температуры минимум 90 градусов.

В непосредственной близости от выпрямительного моста устанавливаются электролитические конденсаторы, чья емкость может находиться в пределах от 140 до 800 мкФ. Еще одним немаловажным элементом является фильтр, отсекающий разного рода радиопомехи.

В большинстве случаев сварочный инвертор для работы от генератора или же от обыкновенной электрической сети предусматривает наличие двух довольно мощных транзисторов. Они позволяют сформировать переменный ток большой частоты, которая может составлять порядка нескольких десятков кГц.

Чтобы не допустить выбросов напряжения, в инверторе располагают защитные цепи, в которых находятся резисторы и сварочные конденсаторы. Подготовка сварочного аппарата к работе подразумевает подключение его к электросети и проверку наличия напряжения на выходе.

Стоит отметить, что конструкция потребляет много электрического тока, поэтому следует предварительно позаботиться, чтобы во время работы она была подключена к источнику питания, снабженного заземлением, – это необходимо для соблюдения техники безопасности.

Возможности инверторного сварочного аппарата

Главным положительным качеством является то, что сварщику не придется прилагать много усилий, чтобы переместить инвертор с одного места на другое. Однако на этом положительные характеристики аппарата не заканчиваются. При необходимости в работе с ними можно пользоваться электродами, разработанными и для постоянного, и для переменного тока.

Этот момент является очень важным, когда возникает необходимость соединить между собой чугунные, стальные заготовки и конструкции, выполненные из цветных металлов. Почти все модели оснащены дополнительными опциями, которые позволяют сделать работу гораздо более удобной и простой. В частности, они помогут освоиться со сваркой человеку, который только начинает постигать ее азы.

  • Горячий старт предназначен для того, чтобы для формирования дуги получить наиболее качественные параметры.
  • Антизалипание подразумевает, что в случае возникновения короткого замыкания или вследствие каких-либо иных причин свариваемый ток, подающийся на электрод, резко снижается до минимального значения, что позволяет не допустить прилипания электрода к заготовке.
  • Система, дающая оптимальную силу тока и напряжение в момент, когда металл уходит от электрода, то есть происходит погашение сварочной дуги. Это позволяет не допустить возникновения слишком сильного разбрызгивания металла.

Дуга в сварочном аппарате инверторного типа зажигается гораздо лучше по сравнению с другими аналогичными устройствами во многом за счет того, что выходное напряжение почти не зависит от входного, как это наблюдается в традиционных аппаратах.

При использовании трансформаторной конструкции слишком слабый ток приведет к тому, что электрод будет постоянно прилипать. Настройка на сильный ток в этом случае способна вызвать пережиг заготовок. Работая с инвертором, подобных дефектов аппарата вы наблюдать не будете, однако сварные соединения получатся довольно прочными. В них не будет трещин, раковин, шлаковых скоплений и так далее.

Немаловажной особенностью аппарата инверторного типа является необязательность соблюдения единой длины дуги на протяжении формирования всего сварного шва. В традиционном трансформаторном оборудовании расстояние от электрода до соединения должно быть приблизительно одинаковым – около двух диаметров электрода, в противном случае это приведет к изменению силы тока, что в конечном счете станет причиной получения шва более низкого качества.

В инверторных аппаратах напряжение и сила тока всегда находятся в строго определенных рамках. Еще одним положительным качеством является то, что у инверторов ток постоянный. Длина дуги здесь играет не слишком серьезную роль, что очень важно при проведении работ, особенно если этим занимается сварщик, который только открывает для себя все премудрости сварки.

На сегодняшний день инверторы довольно активно используются как в промышленном производстве, так и в бытовых условиях. Их небольшие размеры и способность работы от генератора позволяют получить качественные соединения даже в довольно труднодоступных местах, где может полностью отсутствовать электроснабжение.

Как работает инверторный сварочный аппарат — принцип действия

Традиционные сварочные агрегаты, в конструкцию которых обязательно включены довольно громоздкие трансформаторы, сегодня энергично вытесняют инверторы для сварки. Чтобы понять работу сварочного инвертора, работающего от напряжения 140 вольт, нужно разобраться из каких элементов он состоит, по какой схеме он работает, его функциональные особенности, выявить плюсы и минусы инструмента.

Что такое сварочный инвертор и как он работает?

Инвертор — современный инструмент, предназначенный для сварочных работ. Приборы данного типа интенсивно вытесняют из автомобильных мастерских, гаражей сварочные приборы, оснащенные трансформаторами, генераторы, выпрямители.

Принцип действия такого аппарата аналогично любому другому сварочному оборудованию основывается на выработке максимальной силы тока, необходимого для возбуждения дуги, дальнейшей ее стабильной работы. Как правило, дуга формируется между электродом и свариваемыми металлическими заготовками. В результате этого процесса металл расплавляется и заполняет пустоты между соединяемыми деталями, формируется очень прочный сварной шов, ничем не отличающийся от монолитных изделий. В традиционных сварочных агрегатах мощный ток вырабатывал стандартный трансформатор, в инверторном оборудовании сила тока увеличивается по иной технологии.

Общий принцип работы инверторных устройств

Преобразование тока в инверторных сварочниках в отличие трансформаторных происходит в несколько стадий с помощью трансформатора небольшой мощности, размеры которого практически не превышают пачку сигарет, и электронной схемы.

Для инверторного оборудования дополнительно предусмотрена система управления, благодаря которой с инструментом намного проще работать, а сварочный шов получается достаточно высокого качества.

Преобразование сетевого напряжения происходит следующим образом:

  • Первостепенно входной ток с параметрами – 220В, 50А пропускается через выпрямитель прибора, реформируется в постоянный, одновременно сглаживается фильтрами.
  • Постоянное напряжение, полученное при помощи модулятора, снова преобразуется в переменное напряжение, но его частота уже составляет практически 100 кГц.
  • Следующий шаг – выпрямление, понижение напряжения до необходимого значения для выполнения сварочных работ.

Применение высокочастотного преобразователя предоставило возможность использовать мини-трансформаторы. Благодаря этому инверторы значительно компактнее и имеют малый вес. К примеру, для того, чтоб инвертор выдавал сварочный ток 160А, будет достаточно трансформатора весом 250 гр. Для сравнения: для традиционной сварки, чтобы получить аналогичный сварочный ток, понадобится трансформатор весом 18 кг.

Электроника в процессе эксплуатации инверторных аппаратов имеет большое значение. Она необходима для обратной связи с электродугой. Это дает возможность четко поддерживать ее параметры на необходимом уровне. Микропроцессоры мгновенно предупреждают самые незначительные отклонения. В результате стабильность работы дуги гарантирована!

Как работает сварочный инвертор?

Преобразование в инверторе электроэнергии осуществляется следующим образом:

  • Переменный ток от сети 220В преобразуется в постоянный.
  • Далее ток постоянный снова реформируется в переменный ток посредством электрической схемы аппарата, но уже с достаточно большей частотой.
  • Высокочастотное напряжение понижается, увеличивается сила тока.
  • Полученный ток высокой частоты, пониженным напряжением, высокой силы реформируется в постоянный ток, который непосредственно используется для выполнения сварочных работ.

Изобретение современного инверторного оборудования предоставило возможность существенно снизить массу, размеры сварки. В аппаратах данного типа намного эффективнее производится регулировка сварочного тока. Габариты оборудования зависят от частоты тока. Чем она выше, тем размеры инвертора меньше.

Главная задача любого инверторного агрегата – повышение частоты сетевого электротока. Возможно это из-за применения транзисторов, переключающихся при частоте 60-80 Гц. Но, как правило, на транзисторы подается лишь постоянный ток, а в стандартной электросети переменный с частотой 50 Гц. Для того чтоб сделать переменный ток постоянным, инверторы оснащены специальными выпрямителями, сделанными на основании диодного моста.

В сварочниках данного типа после транзисторного блока, формирующего переменный ток повышенной частоты, размещается трансформатор, уменьшающий напряжение, повышающий силу тока. Для регулирования высокочастотного тока, напряжения используются компактные мини трансформаторы, не уступающие по мощности своим громоздким аналогам.

Преимущества

  • Небольшая потребляемая мощность. Для стандартного трансформатора при использовании электродов диаметром 3 мм потребуется мощность электросети порядки 8 кВт, а для инвертора необходимо не более 3 кВт при работе четырехмиллиметровыми электродами. На холостом ходу сварка инверторного типа также потребляет гораздо меньше электрической энергии.
  • Высокий КПД. Минимальные затраты на электромагнитную индукцию, формирующуюся в сварочных трансформаторах стандартного типа, предоставляет возможность достигать КПД инверторного оборудования больше 90 процентов. Энергия, потребляемая сваркой, практически в полном объеме уходит на электрическую дугу.
  • Малая масса, небольшие размеры. Как говорилось выше, применение для преобразования тока высокой частоты предоставило возможность существенно уменьшить размеры трансформатора, предназначенного для снижения напряжения.
  • При выполнении сварочных работ разбрызгивание расплавленного металла минимальное. Это особенно заметно при работе электродами небольшого диаметра. В данном случае дуга зажигается и работает достаточно мягко, в результате практически не образуется шлак, а сварочный шов получается высокого качества.
  • Плавная настройка параметров тока сварки. При эксплуатации сварочного инвертора, работающего от напряжения 140 вольт, уменьшить ток можно до 10A, а сваривание металлических образцов осуществлять электродами Ø1,6мм.
  • Улучшенные показатели дуги. Благодаря постоянному контролю, корректировке параметров дуги сварки, ее показатели значительно улучшились.
  • Минимальная нагрузка на электросеть. Инвертор в процессе сварки не перегружает электрическую сеть, можно даже не отключать бытовые электроприборы, так как риски их выхода из строя минимальны. Оборудование данного типа можно питать даже электрогенератором.
  • Возможность сваривания заготовок из нержавеющей стали, цветных металлов. При использовании специальных электродов инверторами можно сваривать детали из меди, нержавейки. А неплавящимися электродами можно варить алюминиевые образцы в газовой защитной среде.
  • Применение электродов разного типа. Плавная регулировка рабочих параметров агрегата предоставляет возможность применять электроды любого типа в зависимости от свариваемого металла. Также можно менять полярность тока.
  • Удобство, простота эксплуатации. Благодаря дополнительным функциям, к примеру, горячий старт, антизалипание при помощи инверторного оборудования качественно выполнять работы могут даже молодые неопытные сварщики.

Недостатки

  • Сложность конструкции. Использование для инверторного оборудования полупроводниковой электроники делает его менее надежным.
  • Высока цена. По сравнению с традиционной трансформаторной сваркой инверторы стоят намного дороже.
  • Чувствительность к строительной пыли. Инструмент достаточно чувствителен к строительной пыли, предполагает периодическую очистку в процессе работы на достаточно запыленных строительных участках.
  • Необходимость контроля нарушений контактов. Из-за плохих контактов происходит искрение, способное формировать в выходных цепях неконтролируемые автоматикой токовые скачки.
  • Негативное влияние температурных колебаний. Инверторным сварочным аппаратом не рекомендуется пользоваться сразу после резких скачков температуры. Если инструмент находился зимой в не отапливаемом помещении и его занесли для проведения сварочных работ в достаточно теплое помещение, то его не стоит включать на протяжении нескольких часов, так как существует большая вероятность выпадения конденсата. Поэтому перед началом работы нужно дать испариться влаге с электронных плат оборудования.

Итог

Несмотря на эти незначительные недостатки, при правильной эксплуатации, соблюдении правил безопасности инструмент характеризуется довольно продолжительным сроком службы.

Устройство сварочного инвертора: принцип работы, схема

Все чаще для сварки стали использовать не трансформаторные сварочные аппараты, а инверторные. Они не просаживают сеть, ими легче варить. Это обусловлено тем, что устройство сварочного инвертора значительно отличается от трансформаторного сварочного аппарата.

Содержание статьи

Чем сварочный инвертор лучше трансформатора

Начнем с того, что такое инверторный сварочный аппарат. Это устройство для ручной или полуавтоматической сварки, работающее от сетевого напряжения. Есть аппараты, которые подключают к сети 220 В, есть на 380 В. Вне зависимости от количества фаз, сварочный ток (который идет на электрод) постоянный. Так что варить инверторным сварочным аппаратом легче — дуга стабильна и не скачет. Кроме того, есть такие опции как «антизалипание» и защита от перегрева. Но это не все его плюсы.

Сварочный инверторный аппарат намного меньше и легче трансформаторного. Это важно, особенно, если надо таскать его по участку. Еще одно преимущество — он не «садит» сеть, не «дает» скачков напряжения.

В чем же дело, чем отличается инверторный аппарат от трансформаторного? Весь секрет в тройном преобразовании напряжения. Сначала переменное напряжение преобразуют в постоянное, а затем снова в переменное, но уже очень высокой частоты. Его затем на вторичном выпрямителе снова преобразуют в постоянный ток. Он и используется при сварке. Это и есть вкратце принцип работы сварочного инвертора.

Благодаря современной схемотехнике, качественные сварочные инверторы обладают высокой надежностью.

Как работает инверторный сварочный аппарат: блок-схема

Принципиальные схемы инверторных сварочников разных фирм отличаются, как отличается и элементная база. Но состоят все они из тех же блоков, так как принцип работы у всех одинаковый.

В первичном НЧ (низкочастотном) выпрямителе сетевое напряжение преобразуется в постоянное, которое подается на вход инвертора. Инвертор преобразует постоянное напряжение частотой 50 Гц в переменное напряжение высокой частоты (десятки кГц). Высокочастотный трансформатор понижает напряжение и увеличивает ток, который может превышать 250 А. Именно сила тока нужна при сварке. Вторичный выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное, а дроссель завершает преобразование и на электрод уходит постоянный ток.

Блок-схема сварочного инверторного аппарата

Это общий принцип работы инверторного сварочного инвертора. Как видите, он называется так потому что инвертор — ключевой элемент схемы.

Инвертор — это устройство для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде, или дискретного сигнала.

Большая часть инверторных сварочных аппаратов имеет еще контроллеры и устройства поддержания заданных параметров. Выполнены они обычно на базе процессоров, хотя есть и электромеханические модели.

Для чего нужны все эти преобразования и почему инверторный сварочный аппарат такой маленький и легкий

Для чего столько ступеней преобразования? Для того чтобы получить на выходе ток в сотни ампер и не перегрузить при этом электрическую сеть. Вторая задача — получить постоянный ток, так как варить на «постоянке» проще. Дуга стабильна, ее проще контролировать.

В простейших трансформаторных сварочных аппаратах выпрямление происходило на трансформаторе и, после некоторой стабилизации (несколько конденсаторов), сразу шло на электрод. Для преобразования сетевого напряжения частотой 50 Гц трансформатор требуется большой по размеру, так как диаметр проволоки должен быть большим. И это определяло размеры самого аппарата и его вес.

Принцип работы сварочного инвертора: ступени преобразования напряжения и тока

В инверторах путем преобразований частоту увеличивают до нескольких десятков килогерц (может быть 50-80 кГц) и уже после этого преобразуют в постоянное. Высокочастотное переменное напряжение преобразуется в постоянное на трансформаторе малого размера. Он в разы меньше и легче. Именно поэтому инверторные сварочники такие компактные и легкие. Но так как ступеней преобразования много, требуется контроль и согласование работы всех блоков. Поэтому инверторные сварочные аппараты при малых размерах и весе стоят больше. Хоть, вроде, налицо экономия материалов. А дело в том, что есть еще контролеры, которые стоят немало.

Устройство сварочного инвертора: описание работы и назначение блоков на базе схемы РЕСАНТА САИ 140

У каждого производителя принципиальные схемы инверторных сварочных аппаратов разные. Мало того, даже разные линейки одного и того же производителя могут существенно отличаться. Но устройство сварочного инвертора имеет общие черты. Блоки те же. Просто собраны смогут быть по-разному. Это входной выпрямитель на базе мощного диодного моста и сглаживающих конденсаторов, инвертор — на ключевых транзисторах (тип IGBT или MOSFET) и выходной выпрямитель на базе высокочастотного понижающего трансформатора и диодного моста с выходным конденсаторным фильтром.

Принципиальная схема инверторного сварочного аппарата РЕСАНТА САИ 140

Далее рассмотрим, как работает сварочный аппарат, основываясь на схеме инверторного сварочного аппарата РЕСАНТА САИ 140. Он не лучше и не хуже остальных, просто есть его схемы.

Первичный выпрямитель и конденсаторный фильтр

Задача первичного выпрямителя — преобразовать синусоиду частотой в 50 Гц в постоянный ток. В реалии он получается не совсем постоянным, а с некоторой пульсацией, но это уже явно не синусоида. Реализуется это обычным диодным мостом, который «переворачивает» нижнюю полуволну синусоиды.

Как работает сварочный инвертор: первая ступень преобразования напряжения в Ресанта САИ 140

Сетевое напряжение через входную стабилизирующую группу попадает на конденсаторы С1 и С2. Основная задача —  снятие статического напряжения на землю. Именно поэтому включать инверторную сварку крайне желательно в розетку с действующим заземлением, а не просто с имеющимся контактом.

Далее, диодный мост «переворачивает» нижнюю полуволну. На его выходе получается пульсирующее напряжение. Для сглаживания пульсаций ставят конденсаторы (в приведенной схеме это конденсатор С8 ёмкостью 1 микрофарад на напряжение 400 В ). На их выходе напряжение уже постоянное. Конденсаторы стоят с солидным запасом по напряжению — 400 Вольт и выше, так как на выходе диодного моста напряжение уже больше чем сетевое — порядка 320-350 В. А если учесть еще возможные скачки… вот и ставят с запасом — на 400 В.

И конденсаторы, и диоды при работе сильно греются. Для лучшего отвода тепла их монтируют на алюминиевые радиаторы. Часто еще делают дополнительный обдув — ставят вентилятор. Если вы хотите, чтобы сварочный аппарат прослужил долго, следите за тем, чтобы кулер был в рабочем состоянии.

Инвертор

Блок инвертора преобразует постоянное выпрямленное напряжение низкой частоты в переменное напряжение высокой частоты. Реализуется обычно на ключевых транзисторах, которые открываются и закрываются с большой частотой. Именно они формируют переменное напряжение с частотой в десятки килогерц. Управляет их переключением контроллер.

Силовые транзисторы G30N60, при помощи которых преобразуется постоянный ток в высокочастотный переменный

G30N60 — биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBTs).

На выходе инвертора получаем не синусоиду, а практически прямоугольные импульсы. Но для дальнейшего выпрямления это не проблема. Зато частота высокая, что значит, что вторичный выпрямитель можно сделать на небольшом по размеру трансформаторе.

Выпрямление и стабилизация

Полученное высокочастотное напряжение подается на высокочастотный трансформатор. Напряжение на нем понижается, ток увеличивается. Через его первичную обмотку протекает высокое напряжение небольшой силы тока, а со вторичной снимается более низкое напряжение, но сила тока уже порядка 150-220 ампер — в зависимости от мощности и класса аппарата.

Выходное преобразование напряжения перед подачей на электрод

Для получения постоянного напряжения на выходе трансформатора стоит диодный мост. Он выдает уже практически постоянное напряжение, которое «доглаживается» выходными конденсаторами и идет на сварочный электрод. Диоды на выходном мосту стоят особые — с высокой скоростью срабатывания (не более 40-55 наносекунд). Они должны сглаживать напряжение частотой в десятки килогерц, так что скорость срабатывания должна быть очень высокой. Если в процессе ремонта возникла необходимость их замены, то надо подбирать именно с высоким быстродействием. Иначе работать аппарат не будет.

STTH6003CW — диод быстродействующий 300В, 30А, 55нс.

Остальные блоки на схеме — это как раз управление, «дополнительные опции» типа защит от перегрева и залипания электрода.

На что обратить внимание при выборе сварочного инвертора

Речь пойдет не о характеристиках, а о выборе марок и производителей. Ситуация на рынке со сварочными инверторами не лучше и не хуже, чем с остальными инструментами или бытовой техникой. Очень много товара из Поднебесной.  Ценовая категория — от самого дешевого, до среднего. Есть также российские аппараты, украинские и белорусские. Они, в основном, в среднем ценовом диапазоне, хотя есть и более дорогие линейки. «Европейцев» в последние годы очень мало и цена далеко не «средняя».

Как работает сварочный инвертор — это одно. Надо еще, чтобы он был ремонтопригодным. Схемотехника может существенно различаться

Так что же выбрать? Оптимально — нормальный Китай и аппараты производства стран СНГ. И будьте осторожны. Очень много дешевых китайских подделок, которые имитируют российские, украинские или белорусские марки или даже «нормальный» товар из Поднебесной. В «фирменных» приборах заявленные параметры соответствуют реальным. И, если вы выставили ток, скажем, 130 ампер, на выходе вы получите именно 130 ампер плюс-минус пару процентов. В дешевых же поделках приходится потом «опытным» путем переписывать цифры на регуляторах. Потому что при положении регулятора 150 А, но на выходе может быть всего 90 А. В лучшем случае — 110-120 А, что явно не радует.

Ремонт и сервис

Второй момент, на который надо обратить внимание при выборе сварочного инверторного аппарата — его ремонтопригодность и доступность элементной базы. Производители разделились на два лагеря. У одних компоненты для ремонта стоят недорого, легкодоступны. Следовательно, ремонт быстрый, без особых проблем и недорого. Вторая группа производителей исходит из того, что нечего ремонтировать — покупайте новый аппарат. Элементная база подбирается особая, просто так ее не найти, приходится заказывать. Поставляет ее тот же производитель по очень высоким ценам. Так что действительно, часто получается дешевле купить новый аппарат, чем ремонтировать вышедший из строя.

Важно чтобы заявленные характеристики совпадали с реальными

Как ни странно, сварочные инверторы «второй группы» обычно работают нормально и довольно долго. Так что отзывы о работе обычно положительные. Но вот ремонт… Это проблема.

Ну, и следует обратить внимание на наличие сервисных центров в вашем регионе. И на то, на какой срок дают гарантию. Не только производители, но и сервисники. Может получиться так, что гарантия на аппарат солидная — несколько лет. А на ремонтные работы — всего месяц-два-три. Скажем, вам не повезло, ваш сварочник сломался очень быстро. Отвезли в мастерскую, они отремонтировали, а на отремонтированный аппарат дают гарантию два месяца. И все. Дальше «за свои деньги».

Принцип работы инверторного сварочного аппарата — Знание

19 июля 2019 г.

Инверторный сварочный аппарат — это новый тип источника сварочного тока, который производится инверторным способом. Это (50 Гц) переменный ток промышленной частоты, сначала выпрямителем и фильтром в выпрямитель постоянного тока, снова через электронные компоненты мощного переключателя (тиристор SCR, GTR, полевой транзистор MOSFET и IGBT), инвертор на частоту от нескольких кГц до кГц. переменного тока (переменного тока), в то же время от трансформатора до десятков вольт напряжения, подходящего для сварочного выпрямителя и выходного фильтра реактивного сопротивления, снова довольно плавного сварочного тока постоянного тока.

Порядок преобразования может быть просто выражен как:

Частота сети переменного тока (через выпрямление и фильтрацию) → постоянный ток (через инвертирование) → среднечастотный переменный ток (понижающий, выпрямление и фильтрация) → постоянный ток.

Как: переменный ток в постоянный, переменный и постоянный

Из-за высокой частоты переменного тока после понижения инвертора индуктивное сопротивление велико, и активная мощность в сварочном контуре будет значительно снижена. Так что это нужно снова исправить. Это обычно используемый механизм инверторного сварочного аппарата.

Характеристика инвертора мощности: основной характеристикой инвертора для дуговой сварки является высокая рабочая частота, что дает много преимуществ. Поскольку трансформатор представляет собой первичную или вторичную обмотку, его потенциал E имеет следующую взаимосвязь с частотой тока f, плотностью магнитного потока B, площадью поперечного сечения сердечника S и витками обмотки W: E = 4,44fBSW

И напряжение на клеммах U обмотки примерно равно E, а именно:

U материала fBSW E = 4.44

Когда U и B определены, если f увеличивается, S уменьшается, а W уменьшается. Таким образом, вес и объем трансформатора могут быть значительно уменьшены. Вес и объем всей машины можно значительно уменьшить. Кроме того, улучшение частоты и другие факторы принесли много преимуществ. По сравнению с традиционным источником питания для дуговой сварки, его основные характеристики следующие:

1. Небольшой объем, легкий вес, экономия материала, удобство переноски и перемещения.

2. Высокая эффективность и энергосбережение, эффективность может достигать 80% ~ 90%, более чем на 1/3, чем у традиционных сварочных аппаратов.

3. Хорошие динамические характеристики, легкое зажигание дуги, стабильная дуга, красивое формирование сварного шва и небольшое разбрызгивание.

4. Подходит для объединения с роботами для создания производственной автоматической системы сварки.

5. Может использоваться в одной машине, выполнять различные процессы сварки и резки.

Принцип работы генератора сварочного аппарата постоянного тока с инверторным IGBT

— Знания

Инверторный генератор постоянного тока с IGBT — это в основном инверторный источник питания для дуговой сварки, генерируемый инвертором, который также называется инвертором для дуговой сварки.Это новый тип источника сварочного тока. Это переменный ток промышленной частоты (50 Гц), который сначала выпрямляется и фильтруется выпрямителем, превращаясь в постоянный ток, а затем преобразуется в ток от нескольких кГц до нескольких десятков кГц, полевой МОП-транзистор или IGBT с помощью мощных переключающих электронных компонентов. (тиристорный SCR, транзисторный GTR). Переменный ток ПЧ снижается до напряжения в десятки вольт, подходящего для трансформаторной сварки, и повторно преобразуется, и через реактивный фильтр выводится достаточно стабильный сварочный ток постоянного тока.

Порядок преобразования может быть выражен просто как:

Частота сети переменного тока (фильтрация выпрямления) → постоянный ток (через инвертор) → промежуточная частота переменного тока (понижающий, выпрямление, фильтрация) → постоянный ток.

А именно: AC → DC → AC → DC

Из-за высокой частоты и высокого индуктивного сопротивления источника питания переменного тока после понижения инвертора активная мощность в сварочной цепи значительно снижается. Следовательно, необходимо еще раз поправить. Это механизм используемого в настоящее время инверторного сварочного аппарата.

Основной характеристикой сварочного генератора постоянного тока с инверторным IGBT является высокая рабочая частота, которая дает много преимуществ. Поскольку трансформатор представляет собой первичную обмотку или вторичную обмотку, его потенциал E имеет следующую взаимосвязь с частотой f тока, плотностью магнитного потока B, площадью поперечного сечения сердечника S и числом витков обмотки W: E = 4.44fBSW

Напряжение на клеммах U обмотки примерно равно E, то есть:

U≈E = 4.44fBSW

Когда U и B определены, если f увеличивается, S уменьшается, а W уменьшается. Таким образом, вес и объем трансформатора могут быть значительно уменьшены. Это позволяет значительно уменьшить вес и объем всей машины. Есть много преимуществ из-за увеличения частоты и других факторов. По сравнению с традиционным источником питания для дуговой сварки, основные характеристики следующие:

1. Небольшой размер, легкий вес, экономия материалов, удобство переноски и перемещения.

2.Высокая эффективность и энергосбережение, эффективность может достигать 80% ~ 90%, экономя более 1/3, чем у традиционного сварочного аппарата.

3. Хорошие динамические характеристики, легкое зажигание дуги, стабильная дуга, красивый сварной шов и небольшой разбрызгивание.

4. Подходит для использования с роботами для создания производственной автоматической системы сварки.

Его можно использовать на одном станке для выполнения различных процессов сварки и резки.

Во-первых, сравнение ламп переключателя мощности

Обычно используемые переключатели мощности — это тиристоры, IGBT, полевые транзисторы и т.п.Среди них частота переключения тиристора (тиристора) составляет, по крайней мере, около 1000 раз в секунду, что обычно не подходит для схемы переключения высокочастотной работы.

1. Характеристики трубки эффектов:

Выдающимся преимуществом полевых транзисторов является их чрезвычайно высокая частота переключения. Он может переключаться более 500 000 раз в секунду. Выдерживаемое напряжение обычно превышает 500 В, температура составляет 150 ° C (форма), а сопротивление в открытом состоянии и потери в трубке низкие. Это идеальное переключающее устройство, особенно подходящее для использования в качестве переключающего устройства в высокочастотных цепях.

Однако рабочий ток полевого транзистора очень мал, а высокая температура около 20 А обычно составляет около 9 А, что ограничивает максимальный ток в цепи и длину пути утечки вывода из-за формы корпуса полевого транзистора. (поверхностное расстояние между проводником и другими проводниками очень велико). Он небольшой и легко повреждается под высоким давлением окружающей среды, в результате чего между штырями возникает электрическая проводимость, что приводит к повреждению машины или угрозе личной безопасности.

2.Характеристики генератора сварочного аппарата постоянного тока с инверторным IGBT:

IGBT — это трубка с биполярной изоляцией. Условное обозначение и эквивалентная принципиальная схема показаны на рисунке 11.1. Частота переключения составляет от 20 до 30 кГц. Однако он может пропускать большой ток (100 А или выше), а из-за большого шага выводов внешнего корпуса длина пути утечки велика, он может выдерживать воздействие высокого давления окружающей среды и является безопасным и надежным.

Сварочные аппараты IGBT — Руководство по закупке

Сварочные аппараты используются для плавления металлов и других материалов.Есть много видов сварочных аппаратов и сварочных процессов. Сварочные аппараты IGBT являются последними в данной области. Они самые свежие, существуют только с 1980-х годов. Так что их дизайн самый последний.

IGBT обозначает биполярный транзистор с изолированным затвором . Это полупроводниковый прибор. Он очень эффективен и, как известно, быстро переключается. Он используется во многих бытовых приборах, таких как холодильник, высокотехнологичные стереосистемы, электромобили и другие энергоэффективные автомобили.Как правило, сварочный блок питания прост, но сварочные аппараты с БТИЗ довольно сложны внутри. Эти сварочные аппараты могут выдерживать высокие нагрузки дуговой сварки. Их называют инверторными сварочными аппаратами.

Принцип работы этих сварочных аппаратов заключается в том, что они преобразуют электросеть в высокое напряжение, а затем сохраняют их в конденсаторной батарее. Затем микропроцессорный контроллер переключает его на второй трансформатор, который необходим для создания необходимого сварочного тока.Есть цифровой дисплей, и он очень удобен в использовании. Цифровой дисплей очень удобен для сварщика . Эти сварочные аппараты на базе высокочастотного инвертора более эффективны и имеют больший контроль, чем сварочные аппараты без инертора. Структура состоит из биполярного транзистора, затвора и силового транзистора. Все это контролирует энергию в машине.

Сварочные аппараты IGBT имеют программное обеспечение контроллера, которое выполняет работу по импульсному сварочному току, автоматической точечной сварке и т. Д.Это окажется дорогостоящим для машины на основе трансформатора, но может быть легко выполнено с помощью инверторной машины с программным управлением.

Сварочные аппараты

IGBT могут быть очень полезными, поскольку они выдают мощность, которую можно использовать для различных сварочных процессов. У вас может быть возможность использовать разные типы тока или силы тока. Можно выполнять такие процессы, как TIG или сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа или MMA или ручная дуговая сварка металла . Можно использовать аппарат для сварки TIG на переменном или постоянном токе. Можно сваривать различные материалы, такие как нержавеющая сталь, углеродистая сталь и медь.

Вы можете приобрести переносные модели, которые будет удобно брать с собой куда угодно для сварки. Позаботьтесь о процедурах безопасности и убедитесь, что кабель имеет правильную длину, чтобы он не представлял опасности для сварщика и других людей, находящихся поблизости.

Обычно их вес составляет от тридцати пяти до пятидесяти пяти фунтов. К тому же они довольно дорогие. Они работают очень эффективно и позволяют сэкономить много денег. Также можно поторговаться и получить более низкую цену.

Эти автоматические сварочные аппараты очень эффективны и экономичны.Они полезны как в малых, так и в крупных компаниях, где требуется сварка. Так что их дизайн самый последний. Итак, если вы выберете сварочных аппаратов IGBT , вы выберете новейшие сварочные аппараты .

Следует проявлять осторожность при выборе сварочных аппаратов IGBT . Придется потратить много денег и обязательно пригодится. Чтобы получить лучшее, вы должны знать, как он работает, искать в Интернете и ходить в магазины, чтобы узнать о сварочных машинах IGBT. Тогда вам следует выбрать тот, который соответствует вашим потребностям. Поскольку его можно подключить к компьютеру и автоматизировать работу, он будет очень полезен во всех типах сварочных процессов.

Международный журнал инженерного менеджмента и прикладных наук

Международный журнал новейших технологий в области инженерии, менеджмента и прикладных наук — IJLTEMAS

Международный журнал новейших технологий в машиностроении, менеджменте и прикладных науках (IJLTEMAS) — это ежемесячный рецензируемый международный журнал по инженерным наукам, менеджменту и прикладным наукам с минимальными затратами на обработку и открытым доступом.Мы обеспечиваем отличную платформу для обмена мнениями между исследователями, широко заинтересованными в области инженерии, менеджмента и прикладных наук.

Научно-исследовательское и инновационное общество

Общество исследований и научных инноваций (RSIS International) — ведущее международное профессиональное некоммерческое общество, которое способствует прогрессу исследований и инноваций посредством международных конференций, дискуссий, семинаров и публикации профессиональных международных онлайн-журналов, информационных бюллетеней и проведения исследований и инноваций. на международном уровне.

Прием статей Август 2021 г.

Международный журнал новейших технологий в инженерии, менеджменте и прикладных науках — IJLTEMAS приглашает авторов / исследователей предложить свои исследовательские работы в области инженерии, менеджмента и прикладных наук. Все заявки должны быть оригинальными и содержать соответствующие результаты исследований в области инженерии, менеджмента и прикладных наук. Мы нацелены на качественную исследовательскую публикацию и предоставляем читателю достоверные исследования.

Правила подачи заявок
Срок подачи заявок 26.07.2021 — 25.08.2021
Новое представление Подача онлайн
Окончательная подача принятой статьи Подача онлайн
Месяц / Год / Объем / Выпуск Август 2021 г. Том X Выпуск VIII
Плата за публикацию (международные авторы) 20 $
Почему открытый доступ?

Журналы открытого доступа доступны бесплатно в Интернете для немедленного открытого доступа во всем мире к полному содержанию статей, отвечающих интересам основных исследователей.Каждый заинтересованный читатель может бесплатно читать, скачивать или потенциально распечатывать статьи в открытом доступе! Мы приглашаем подавать документы превосходного качества только в электронном (только .doc) формате.

Инверторный сварочный аппарат | Цифровая платформа IMTS

В отличие от традиционных сварочных аппаратов, к которым привыкло большинство из нас, инверторный сварочный аппарат — это сравнительно новый и творческий вид сварщика, который имеет множество преимуществ. По сравнению с тяжелыми медными или алюминиевыми трансформаторами и выпрямителями, используемыми в обычных сварочных аппаратах, в инверторных припоях используется передовая технология на основе кремния.Нет сомнений в том, что они породили немало проблем с прорезыванием зубов, когда впервые были запущены инверторные сварочные аппараты, как и любое современное изобретение. Однако с тех пор инверторная технология оказалась очень эффективной, рентабельной и, по сути, имеет целый ряд преимуществ. Давайте подробнее рассмотрим, как работает инверторный сварочный аппарат и почему вы можете получить от него пользу!


Принцип работы инверторного сварочного аппарата

Инверторный сварочный аппарат — это устройство для контроля электрического напряжения.Он преобразует источник питания переменного тока в более низкое функциональное выходное напряжение в случае инверторного сварочного аппарата — например, с выхода 240 В переменного тока до 20 В постоянного тока. В отличие от традиционных устройств на основе трансформаторов, которые в основном полагаются на один большой трансформатор для управления напряжением, устройства на основе инверторов используют набор электронных компонентов для преобразования электроэнергии. Инверторный сварочный аппарат работает, увеличивая частоту первичного источника питания с 50 Гц до 20 000–100 000 Гц. Это достигается за счет использования электрических элементов управления, которые невероятно быстро включают и выключают питание.Размер трансформатора можно очень резко уменьшить, регулируя подачу питания таким образом, пока она не достигнет трансформатора.


Преимущества инверторного сварочного аппарата

Самым большим преимуществом инверторного сварочного аппарата является то, что он имеет относительно тонкую портативную опору и его можно носить с собой, как легкий портфель. Инверторы более гладкие, легкие, легкие и гибкие по весу, в них используются трансформаторы еще меньшего размера. Это очень похоже на обычный сварочный аппарат, который, как известно, имеет большие габариты и не работает в узких помещениях.По сравнению с ними они потребляют меньше электроэнергии и могут работать от стандартной бытовой электросети. Более низкое энергопотребление означает, что инверторный сварочный аппарат можно установить в любую обычную настенную розетку на 110 В с током домашнего хозяйства, а не с током высокого напряжения. Это очень похоже на обычный сварочный аппарат, который, как известно, имеет большие габариты и не работает в узких помещениях.

Высокий КПД
Качественные инверторные сварочные аппараты будут иметь уровень производительности около 80-90 процентов, тогда как традиционные сварочные аппараты имеют немного более низкий КПД — около 50 процентов.Это связано с тем, что в традиционных устройствах трансформаторы большего размера имеют более высокое сопротивление и, следовательно, теряют большое количество энергии из-за рассеивания тепла.

Более высокие рабочие циклы
Инверторные сварочные аппараты, опять же из-за разницы в мощности трансформатора, обычно достигают значительно более высоких интервалов включения. В инверторном блоке мелкие детали легко нагреваются, но их можно охлаждать гораздо эффективнее и быстрее. Однако в стандартных сварочных аппаратах с «трансформатором» детали намного крупнее и, следовательно, имеют тенденцию накапливать тепло и дольше остывать.

Гибкость с выходом переменного или постоянного тока
Большинство типичных аппаратов для ручной дуговой сварки металла с трансформатором имеют выход только переменного тока, а это означает, что типы электродов, которыми они могут сваривать, ограничены. Однако в инверторном сварочном аппарате ток намного легче преобразовать в постоянный ток, что означает, что они могут сваривать широкий спектр различных сварочных электродов. Это также говорит о том, что такие ручные инверторы металлической дуги также подходят для сварки TIG на постоянном токе, что невозможно с обычными аппаратами переменного тока.

Повышение эффективности энергопотребления
Такая популярность означает, что использование энергии генератора гораздо практичнее с инверторными сварочными аппаратами, которые могут работать на небольших портативных генераторных установках, что по-прежнему невозможно с традиционными трансформаторными машинами. Следует напомнить, что существуют риски, связанные с использованием энергии генератора — для получения дополнительной информации прочитайте наш отчет об использовании генераторов с инверторными сварочными аппаратами.

При всем вышесказанном, инверторный сварочный аппарат, конечно, не самый лучший и идеальная система для всех видов сварочных работ.Компоненты высокотехнологичной электроники объясняют, что инверторный сварочный аппарат будет работать с током более низкого напряжения. Верный аргумент, что инверторные сварочные аппараты сравнительно слабы и поэтому уязвимы для более частых поломок, и, следовательно, их использование приведет к более высоким затратам на ампер.

Нужна помощь в поиске следующего инверторного сварочного аппарата? Выставка

IMTS объединяет производителей со всего мира.Отправьте нам сообщение с вашими требованиями, и наши эксперты IMTS с радостью ответят на ваши вопросы.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ИНВЕРТОРА ТИПА 3КВА, 50 ГЦ, ОДНОФАЗНОЙ ДУГОВОЙ СВАРОЧНОЙ МАШИНЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ИНВЕРТОРА ТИПА 3КВА, 50 ГЦ, ОДНОФАЗНОЙ ДУГОВОЙ СВАРОЧНОЙ МАШИНЫ

International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 6 Выпуск 5, май 2015 г. 931

ISSN 2229-5518

Проектирование и изготовление инвертора

3 кВА, 50 Гц, однофазная дуговая сварка

Аппарат

Engr.Ovbiagele U; Engr. Obaitan B

Резюме: Сварка служит множеству целей в разных доменах. Изготовление машин и оборудования, сварка трубопроводов и манифольдов, сварка конструкций, морская сварка и декоративная сварка — вот примеры сварки, применяемой в бизнесе и промышленности. Сварочное оборудование стало одним из важнейших инструментов, которыми может владеть производитель, поэтому возникла необходимость спроектировать и построить аппарат для дуговой сварки. В этой статье авторы спроектировали и сконструировали аппарат для однофазной дуговой сварки мощностью 3 кВА, 50 Гц, используя местные материалы.Чтобы решить проблему веса и размера обычного аппарата для дуговой сварки, была также разработана инверторная схема. Инвертор обеспечивает гораздо более высокую частоту, чем 50 Гц или 60 Гц для трансформатора, используемого при сварке. Электродуговая сварочная машина местного производства, способная выдержать ток 150 А при испытании изоляции, испытании на короткое замыкание и разрыв цепи для определения рабочих характеристик, была очень удовлетворительной.

Ключевые слова: дуговая сварка, изготовление оборудования, инвертор, трансформатор.

———————————  ———————————

Сварка — это метод соединения металлов, при котором тепло и / или давление прикладываются к области контакта между двумя компонентами. ; в стык может быть добавлен присадочный металл в зависимости от процесса сварки [1].
Существует множество видов сварки, в том числе дуговая сварка, контактная сварка, газовая сварка. Особое внимание будет уделено дуговой сварке, поскольку это наиболее распространенный вид сварки, а также основная цель данной конструкции.При дуговой сварке между основным металлом и электродом образуется электрическая дуга. Тепло дуги плавит основной металл и сварочные материалы для получения металла шва для соединения элементов конструкции [2].
Оборудование, которое выполняет сварочные операции под наблюдением и контролем сварщика, называется сварочным аппаратом. Чтобы решить проблему веса и габаритов обычного аппарата для дуговой сварки, необходимо сконструировать инвертор. Инвертор обеспечивает гораздо более высокую частоту, чем 50 Гц или 60 Гц для трансформатора, используемого при сварке.Таким образом, трансформатор гораздо меньшей массы используется для обеспечения работы с гораздо большей выходной мощностью. Выбор рабочей частоты с учетом человеческих способностей снижает сварочный шум, производимый обычным аппаратом для дуговой сварки [1]. Выбор частоты 20 кГц для аппарата дуговой сварки инверторного типа соответствовал вышеуказанным ожиданиям. Управление питанием трансформатора на высокой частоте позволяет контролировать выходной сварочный ток. Этот источник питания обеспечивает преобразователь частоты. Силовой переключатель IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) или MOSFET используется для конструкции инвертора из-за его высокой степени коммутации.
Схема управления, используемая для управления выходным сварочным током, предназначена для управления переключателем мощности на высокой частоте. Переключатель питания на биполярном транзисторе с изолированным затвором более эффективен и менее подвержен сбоям, чем переключатель питания на полевых МОП-транзисторах.

Вес и размер трансформатора обычного сварочного аппарата намного выше шума сварки.

IJSER © 2015 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и технических исследований, том 6, выпуск 5, май 2015 г. 932

ISSN 2229-5518

Целью и задачей данной работы является спроектировать и сконструировать аппарат для дуговой сварки, работающий от напряжения
48 В постоянного тока с переменной частотой.Это снижает вес, размер и уровень шума трансформатора, используемого для сварки.
Иметь более эффективный дуговой сварочный аппарат, обеспечивающий аккуратную сварку.

Важность этого проекта заключается в том, что он направлен на создание рентабельного, прочного, портативного и мобильного сварочного аппарата.

Сварочный источник питания трансформаторного типа преобразует электричество высокого и слабого тока из электросети в высокое и низкое напряжение (обычно от 17 до 45 В и от 55 до 590 А).Выпрямитель используется для преобразования переменного тока в постоянный для получения постоянного тока на выходе. Перемещение магнитного шунта внутрь и наружу трансформатора помогает изменять выходной ток. Последовательный реактор к вторичной обмотке регулирует выходное напряжение от набора отводов на вторичной обмотке трансформатора. Этот тип блока питания наименее дорогой, но громоздкий. Это низкочастотные трансформаторы, которые должны иметь такую ​​высокую намагничивающую проводимость, чтобы избежать ненужных шунтирующих токов. Трансформатор также может иметь значительную проводимость утечки для защиты от короткого замыкания в случае прилипания сварочного стержня к рабочей силе.Индуктивность рассеяния может изменяться, поэтому оператор может устанавливать выходной ток [3].

С появлением мощных полупроводников, таких как полевой транзистор с изолированным затвором (IGFET), также известный как MOSFET (металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор), теперь также можно создать импульсный источник питания, способный справляться с высокими нагрузками при дуговой сварке. Эти конструкции известны как инверторные сварочные аппараты. Электроэнергия переменного тока сначала выпрямляется в постоянный ток; затем переключатель питания постоянного тока (инвертировать) в понижающий трансформатор на высокой частоте для получения необходимого сварочного напряжения или тока.Частота переключения обычно составляет от 20 кГц до 100 кГц. Высокая частота переключения резко уменьшает габариты понижающего трансформатора. Масса магнитных компонентов (трансформатор и проводники) быстро уменьшается с увеличением рабочей (коммутационной) частоты. Циркуляционный преобразователь может также обеспечивать такие функции, как управление мощностью и защита от перегрузки. Этот тип сварочных аппаратов (на основе инвертора) более эффективен и обеспечивает лучший контроль изменяемых функциональных параметров, чем обычные сварочные аппараты.Микроконтроллер управляет IGBT или IGFET в инверторной машине, поэтому электрические характеристики сварочной мощности могут быть изменены с помощью программного обеспечения [4].

Наш подход к этому проекту реализуется через проектирование и создание его подсистемы ввода, блока управления и подсистемы вывода. Сварка металла происходит, когда блок управления и выходная подсистема соединяются вместе через свариваемый токопроводящий объект. Сварка — это процесс соединения двух или более одинаковых или разнородных материалов с / без приложения тепла и / или давления с использованием или без использования присадочного материала.

IJSER © 2015 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 6, выпуск 5, май 2015 г. 933

ISSN 2229-5518

В разработке мы начали с общую систему и начинайте разбивать ее на системы. Удобным инструментом, используемым на этом этапе, является блок-схема, показанная на рис. 1. Блок-схема изображает иерархию того, как подсхемы инвертора
будут взаимодействовать и взаимодействовать друг с другом.Аппаратный прототип был реализован или реализован на экспериментальном макете. Это было достигнуто за счет реализации подсистемы ввода
инвертора в подсистему вывода. Они были тщательно выполнены в соответствии с блок-схемой проекта и окончательной принципиальной схемой.
Системная блок-схема проекта инверторного сварочного аппарата показана на рис.
Буфер генератора
Усилитель мощности
Трансформатор

O / P
Источник питания
Обратная связь

Система представляет собой гибкий источник питания, спроектированный как источник тока, соответствующий блок-схеме, показанной на рис.который состоит из следующих этапов.

для переключения питания постоянного тока. Выходной сигнал каскада генератора усиливается с помощью транзистора (9013). Этот

IJSER © 2015 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 6, выпуск 5, май 2015 г. 934

ISSN 2229-5518

усиленный сигнал запускает металлооксидный Полевой транзистор с Vgs больше порогового напряжения.Частота работы схемы определяется каскадом генератора.

Трансформаторы сварочные рассчитаны на характер сварочных работ. Для сварочного аппарата инверторного типа трансформатор имеет небольшие размеры и меньший вес по сравнению с обычным сварочным аппаратом. В аппарате для дуговой сварки для сварки используется электрический разряд. Этот разряд известен как дуга.
Напряжение, необходимое для поддержания дуги, равно
В = C + DL [5] …………………………………………………… ………………………………………….. …………………… (1) Где; C = от 15 до 20 вольт
D = от 2 до 3 вольт
L = длина дуги в мм и ее значение составляет примерно от 2 до 4 мм. Дуга поддерживается при напряжении примерно от 24 до 30 вольт. Проектная спецификация
Выходное напряжение = 25 В переменного тока
Выходной ток = 80 А Входное напряжение = 48 В постоянного тока
Номинальная мощность трансформатора = 3 кВА K = 0,45
F = 50 Гц
BM = 1,2 Т
Плотность тока, j = 3.2 A мм-2 или 3,2 x 106 A / м2
Коэффициент пространства Kw = 0,3

Вольт на оборот

Вт = K KVA [6] ……………… ………………………………………….. …………………. (2)
Для прямоугольных импульсов,
Расчет площади жилы, Ai

Vt = 0,45 3 = 0,78
Vt = 4,44 fBm Ai [6] ……………………………………… ………………………………………….. …………………………… (3)
A1 =
0,78

4.44 x 50 x 1,2
= 0,0029,28 м2 или 29,28 см2

IJSER © 2015 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 6, выпуск 5, май 2015 г. 935

ISSN 2229-5518

Общая площадь железа Ag =

Ai
0,9
3 ………………………….. ………………………………………….. ……………………………. (4)

29,28 = 32,53 см2
0,9
Принимая 0,9 в качестве коэффициента суммирования.
Ширина центральной конечности = 2 x ширина боковой конечности
= 2 x a …………………………. ………………………………………….. ………………………………………….. …………….. (5) Глубина керна, b = 2,5 x ширина центрального лимба = 2,5 x 2a = 5a
Ag = bx 2a = 5a x 2a = 10a2. ………………………………………….. ………………………………………………………. (6)
Следовательно, 10 a2 = 32,53
Поскольку a = 1,80

a = 32,53 = 1,80 см
10
b = 5 x 1,80 = 9 см
Глубина сердечника, b = высота ярма для типа оболочки, Hy

Глубина ярма Dy = ширина боковая конечность = 1,80 см

Aw =
кВА

2,22 xfx B x A x K xjx 10−3
[7] …………………. ………………………………………….. …………….. (7)
Aw =
3

2.22 x 50 x 1,2 x 2,928 x 10-3 x 0,3 x 3,2 x 106 x 10-3
Aw = 8,01 x 10-3 м2 или 80,1 см2
Aw = высота окна (Hw) x ширина окна (Ww)

HW = 3
WW
HW = 3 Ww
Aw =
3Ww
= w 2
[6] ………………………. ………………………………………….. ………………………………………. (8)

IJSER © 2015 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 6, выпуск 5, май 2015 г. 936

ISSN 2229-5518

Ww =

80.1 = 5,2 см
3
Следовательно, Hw = 3 x 5,2 = 15,6 см
Общая высота H = Hw + 2 ……………………. ………………………………………….. …………………………………… (9)
= 15,6 + ( 2 x 1,80) = 19,2 см
Общая ширина W = (2 x Ww) + (4 xa) ………………………. ………………………………………….. ……………….. (10)
= (2 x 5,2) + (4 x 1,80) = 17,6 см
Обмотка
V1

Витки первичной обмотки T1 =
Вт
…………………………………………… ………………………………………….. …… (11)

48 = 62
0,78
Общее количество витков на первичной обмотке 124 (с отводом по центру)
Ток первичной обмотки
I1 =

Мощность ………. ………………………………………….. ……………………………… (12)
V1

= 3000
48
= 62,5 A
Принимая ток 3,2 A / мм2 для первичной обмотки, площадь проводника
a1 =
62.5

3,2
= 19,53 мм2
Для расчета диаметра проводника
a1 = πr =
πd2

4
………………….. ………………………………………….. ………………………………………….. ………. (13)
Где a1 = площадь первичного проводника, d = проводник

d = (4 x 40)
3,142
= 4,996 мм
Витки вторичной обмотки T2 =

V2. ………………………………………….. ……………………………………………. (14)
Вт

IJSER © 2015 http://www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 6, Issue 5, May 2015 937

ISSN 2229-5518

T2 =
25

0,78
= 32
В то время как При расчете числа витков вторичной обмотки выбирается допуск 5%, чтобы компенсировать падение напряжения в обмотке.
Следовательно,
T = 32 +  5
+ 32  = 34

2  100 

 
Ток вторичной обмотки
I2 =

Мощность ………….. ………………………………………….. ………………………… (15)
В2

= 3000
25
= 120 А
Потребляемый ток 3,2 A / мм2 для вторичной обмотки, площадь проводника

a = 120
= 40 мм2

2 3,2

Для расчета диаметра проводника
a 2 = πr =
πd2

4
…………………………………………… ………………. (16)
Где a2 = площадь вторичного проводника, d = проводник

d = (4 x 120)
3,142
= 12,4 мм

RT (R8 + R9) и C1, подключенные к контактам 6 и 7 микросхемы SG3524 соответственно, определяют частоту колебаний. Используя приведенное ниже уравнение, мы определяем значение неизвестного параметра.

f = 1,18
C1CT
[8] ………………………………… ………………………………………………………… ………………………… (17)
Предположим, что C1 = 0,1 x 10-6 F и требуемая частота f = 50 Гц
Следовательно,

f = 1,18
0,1 x 10−6 x 50
= 236 кОм
IC SG3524 используется в секции колебаний этого инвертора. Эта ИС используется для генерации частоты 50 Гц, необходимой для генерации переменного тока инвертором. Чтобы запустить этот процесс, питание от батареи подается на вывод 15 SG3524 через транзистор NPN (TIP41).D3 у основания Q3, как показано на рис. используется для регулирования напряжения питания микросхемы SG3524. Контакт 8 подключен к отрицательной клемме аккумулятора. Штыри 6 и 7 ИС являются штырями колебательной секции. Частота, создаваемая ИС, зависит от номинала конденсатора и резистора, подключенных к этим контактам. Конденсатор (0,1 мкФ) подключен к выводу 7. Этот конденсатор определяет частоту 50 Гц на выходе ИС. Контакт 6 — это контакт синхронизирующего сопротивления. Сопротивление на этом выводе составляет

IJSER © 2015 http: // www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 6, Issue 5, May-2015 938

ISSN 2229-5518

постоянная частоты генератора. Предустановленный переменный резистор (20 кОм) подключен к земле от контакта 6 IC. Эта предустановка используется для того, чтобы значение выходной частоты можно было установить на постоянное значение 50 Гц. Фиксированное сопротивление
220 кОм подключено последовательно с переменным резистором, как показано на рис.соотношением:

F = 1,30
C1CT
[9]. ………………………………………….. ………………………………………….. …………………………… (18)
Где F — частота в кГц, RT — полное сопротивление. на выводе 6, а CT — это общая емкость на выводе 7. Следовательно, чтобы получить частоту 50 Гц,
При условии CT = 0,1 мкФ

F = 1,30
50 x (0,1 X 10-6)
= 260 кОм
Следовательно , RT необходимо изменять на 100K, чтобы получить частоту 50 Гц.В нашей конструкции мы использовали постоянный резистор 200 кОм и переменный резистор 100 кОм.
Сигналы, генерируемые в секции генератора IC, достигают секции триггера IC. Эта секция преобразует входящие сигналы в сигналы с изменяющейся полярностью. В этом сигнале изменение полярности означает, что когда первый сигнал положительный, второй будет нулевым, а когда первый сигнал станет нулевым, второй будет положительным. Следовательно, для достижения частоты 50 Гц этот процесс чаще всего повторяется каждые 50 раз в секунду i.е. пульсирующий сигнал с частотой 50 Гц генерируется внутри триггерной секции ИС.
Этот переменный сигнал частоты 50 Гц имеет выход на выводах 11 и 14 ИС.
Этот пульсирующий сигнал также может быть известен как сигнал возбуждения MOS. Этот управляющий сигнал MOS на контактах 11 и
14 находится в диапазоне 4,6 — 5,4 В. Напряжение
на этих контактах должно быть одинаковым, потому что любое изменение напряжения на этих контактах может повредить полевой МОП-транзистор
на выходе.
Так как опорное напряжение для усилителя ошибки (вывод 2) установлено равным 2.5В с использованием делителя напряжения. Следовательно, напряжение, подаваемое на контакт 1, составляет 2,5 В.
Использование делителя напряжения:

Предположим, R4 = 4700,
Vpin 1 = Vref x

R 4
R 4 + R 3
………………… ………………………………………….. ………………………………………….. .. (19)
Vpin 1 = 2,5 v
2,5 = 5 x
4700

4700 + R 3
R3 = 4700 или 4,7 K

IJSER © 2015 http://www.ijser.org

International Journal of Научные и технические исследования, Том 6, Выпуск 5, май 2015 г. 939

ISSN 2229-5518

Vpin 2 = Vout x

R s
R s + R 5
…………………………………………… ………………………………………….. ……………….. (20)
RS = R6 + R7, обратите внимание, что Vout — это положительное значение, которое в нашем дизайне равно 14,5 В. Требуемое напряжение на выводе 2 равно 2,5 В

Предположим, R5 = 100 K;
R s =

Vpin2 x R s
………………………………… ………………………………………….. ……………………………………. (21)
Vout
+ Vpin2
R s =
2.5 x 100 000

14,5 — 2,5
= 20,833 кОм


Принимая предустановку R6 как 20 кОм, тогда R7 = 0,83 кОм
Vpin 15 = VD3 — VBE (Q3)
Vpin 15 = 13 — 0,7 = 12,3 В

После Проектирование и конструкция, испытание на обрыв и короткое замыкание. Физическая работа машины также была проведена.
Клещи электрододержателя плотно захватывают электрод при различных рабочих положениях; следовательно, на ключе не было замечено дугового разряда. Производство дуги с электродом другого калибра было очень удовлетворительным для металлургического завода.
Он обладает хорошими характеристиками и высокой эксплуатационной эффективностью. Испытания показали, что конструкция соответствует ожидаемым требованиям по сравнению с обычным аппаратом для дуговой сварки.

В данной работе успешно представлена ​​конструкция инверторного аппарата для однофазной дуговой сварки 3 кВА, 50 Гц.
Успешное завершение этой работы предоставит возможности трудоустройства и повысит уровень жизни большинства людей в странах третьего мира, таких как Нигерия.Это также снизит зависимость стран третьего мира от импортных товаров.

V1 = первичное напряжение V2 = вторичное напряжение Vt = количество оборотов на вольт

IJSER © 2015 http://www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 6, Issue 5, May-2015 940

ISSN 2229-5518

I1 = первичный ток
I2 = вторичный ток
F = частота (герцы)

U1
D4 D6
+ 48V
D7 D5

PC 123

4.7 кОм R1
U2 D3
13 В
TIP41
Q3

100 кОм

R6

20 кОм

1 кОм

R5

4,7 кОм

R7

4,7 кОм

R7

4,7 кОм

R4 4
5
16
15
14
13 R2
12
330 Ом
10 кОм
D1
R10
T1
9012
Q2
6

R9 100K 200 кОм

R8 7

.1 мкФ

11
10 10 кОм
9 R14
10 кОм
R11
D2
9012
Q2
T2
0,1 мкФ
C2 R13
R12

47 кОм

C3

10 кОм

C3
10 кОм 2015 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 6, выпуск 5, май 2015 г. 941

ISSN 2229-5518

R17
Q4 1 кОм

T2 T1
R24
1 кОм
Q11
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
Q10
R18
1 кОм
R19
1 кОм
R20
1 кОм
R21
1 кОм
R22 48v 9026 кОм
R22 48v
1 кОм
1 кОм
R28
1 кОм
R29
1 кОм
R30
Q12
Q13
Q14
Q15
Q16
Q17
1 кОм D8
D9 1 кОм
a
N1
A2 A1
N2

N1
A2 A1
первичный

902 U2 вторичный электрод
U2

IJSER © 2015 http: // www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 6, выпуск 5, май 2015 г. 942

ISSN 2229-5518

[1] А. Александер, Р. Боннарт и Е. Виткрафт, Р., Основы сварки, резки, пайки, пайки и наплавки металлов, , Лондон: John Deere Publishing, стр. 234-256, 2000.
[2] A. Althouse, K. Bowditch, & Turnquist, Modern Welding .Лондон: Goodheart-Wilcox Company, Inc., стр. 456-461, 2004 г.
[3] M.G. Скажем, Характеристики и конструкция машины переменного тока , Лондон: Pitman, pp.176-198,
1978
[4] Б.А. Эзекой, «Характеристики и характеристики твердотельного инвертора и его применение в фотоэлектрической установке
», Тихоокеанский научно-технический журнал, Том 8, вып. 1, pp.68-72, May 2007.

[5] E.Lincolin, The Procedure Handbook of Arc Welding, (14th edition), New Jersey: Prentice Hall Inc., pp

1-6, 1994.
[6] KM Murthy Vishnu, Computer-Aided Design of Electrical Machines , Sultan Bazar: Adithya Art printers, pp.95-134, 2008.

[7] BL Theraja и АК Theraja, Electrical Technology (24-е издание), Нью-Дели: S.Chand and Company

Ltd, стр.1122-1146, 2005.

[8] R..L. Бойлестад и Л. Нашельски, Устройства силовой электроники и теория схем, (6-е издание), New

Delhi: Prentice Hall, стр.415-468.1996.

[9] М. Рашид, Силовая электроника, схемы, устройства и приложения (4-е издание), Нью-Дели: Prentice

Hall, стр. 378-388, 2013
Авторы: Engr. Ovbiagele U, Engr. Obaitan B Департамент электротехники и электроники Auchi Polytechnic, Auchi
Эл. Почта: [email protected]
08062495480

IJSER © 2015 http://www.ijser.org

Информация о сварке инвертора — BSA Machine Tools

Инверторный источник сварочного тока (ИИСТ, Сварочный инвертор) — это один из современных типов источников питания сварочной дуги .

Инверторные источники сварочного тока для всех видов сварки устроены одинаково. Разница только в генерируемой вольт-амперной характеристике.

Таким образом, возможно изготовление универсальных ИИСТ, подходящих для различных видов сварки (MMA, TIG, MIG / MAG).

История:

Основное назначение всех источников сварки — обеспечение стабильной сварочной дуги в гараже и ее легкое зажигание.

Одним из важнейших параметров сварочного процесса является его устойчивость к вибрациям и помехам.Существует несколько типов источников питания сварочной дуги — трансформаторы, дизельные или бензиновые генераторы, выпрямители и инверторы.

Инверторный источник сварочного тока появился в XX веке, а в начале XXI века он стал одним из самых популярных сварочных аппаратов для всех видов дуговой сварки.

Принцип работы

Сварочный инвертор — это силовой трансформатор для понижения сетевого напряжения до необходимого напряжения холостого хода источника, блок силовых электрических цепей на основе MOSFET или IGBT транзисторов и стабилизирующий дроссель для уменьшения пульсаций выпрямленного тока.

Принцип работы инверторного источника сварочной дуги следующий: сетевое напряжение переменного тока подается на выпрямитель, после чего силовой модуль преобразует постоянный ток в переменный ток высокой частоты, который подается на высокочастотный сварочный трансформатор, который может имеют гораздо меньшую массу, чем сетевое напряжение, которое после выпрямления подводится к сварочной дуге. Дуга постоянного тока более стабильна.

Преимущества

Преимущество инверторного источника питания сварочной дуги заключается в уменьшении габаритов силового трансформатора и улучшении динамических характеристик дуги.

Использование инверторных технологий привело к уменьшению размеров и веса сварочных аппаратов , улучшению показателя качества сварочной дуги, повышению эффективности, минимальному разбрызгиванию во время сварки и позволило плавно регулировать сварку. параметры.

Недостатки

До конца 2000-х годов инверторные источники были намного дороже трансформаторных и менее надежными.

По состоянию на 2010-е годы цена инверторных устройств значительно снизилась и приблизилась к трансформаторной.Надежность IIST также значительно выросла, особенно с началом массового использования модулей IGBT.

Ограниченный коэффициент нагрузки, связанный со значительным нагревом элементов схемы.

Повышенная чувствительность к влажности воздуха и выпадению конденсата внутри корпуса.

Возникает высокий (и часто опасный) уровень высокочастотных электромагнитных помех.

Эта проблема частично решается за счет использования так называемой улучшенной широтно-импульсной модуляции и синхронных выпрямителей во вторичных цепях.

Однако эти решения значительно увеличивают стоимость и вес устройства, поэтому используются только в профессиональных стационарных моделях. В ряде стран, например в Канаде, Бельгии и Нидерландах, существуют ограничения на использование импульсных источников питания с «жесткими» переключаемыми транзисторами.

В первых сварочных инверторах (построенных на биполярных транзисторах) использовался резонансный принцип и переключение выходных транзисторов при нулевом фазном токе, что значительно сужает спектр электромагнитных помех и снижает их спектральную мощность.

По состоянию на 2015 год сварочные инверторы резонансного типа все еще производятся в России и некоторыми производителями в Китае.

Схема

Инверторные источники сварочного тока могут быть построены по самым разным схемам, но на практике преобладают три:

Преобразователь импульсов прямоточный, однотактный, с ШИМ-регулированием и рекуперацией энергии.

Такие инверторы являются наиболее простыми, легкими и компактными, но силовые транзисторы переключаются с токовым промежутком при ненулевом напряжении, что приводит к значительным коммутационным потерям и большому уровню электромагнитных помех.

Схема может быть реализована только на высокоскоростных мощных MOSFET или IGBT транзисторах, поэтому распространение она получила только в начале 2010-х годов. Также для схемы требуются мощные диоды с чрезвычайно коротким временем обратного восстановления.

Эффективность схемы во многом зависит от интенсивности переходных процессов, паразитной емкости и индуктивности компонентов, проводов и печатных плат, что требует тщательного проектирования и высокой точности изготовления.

Схема применяется в переносных сварочных аппаратах малой мощности (до 4 кВт).Несмотря на небольшое количество компонентов, такие инверторы довольно дороги, и 60-70% стоимости составляют специальные транзисторы и диоды. Схема распространена у европейских и японских производителей.

Полумостовой или мостовой двухтактный преобразователь с ШИМ управлением. Коммутационные потери и уровень электромагнитных помех в них меньше, чем в предыдущем типе, но все же достаточно высок.

Схема более сложная и требует большего количества компонентов, но мощность, развиваемая преобразователем, значительно выше, чем в однотактных схемах (до 10 кВт).

Также требуются высокоскоростные полевые МОП-транзисторы или IGBT с высокой допустимой рассеиваемой импульсной мощностью, хотя и меньшей, чем в однотактной схеме.

Требования к диодам также значительно ниже, чем в однотактной схеме. Эффективность схемы зависит, но в меньшей степени, чем у однотактных схем, от интенсивности переходных процессов на паразитной емкости и индуктивности компонентов, проводов и печатных плат.

Гибкость, скорость и точность ШИМ-управления позволяет управлять током дуги по сложным законам, что улучшает качество сварки.Схема популярна у американских и корейских производителей.

Полумостовой или мостовой резонансный преобразователь с частотным или фазовым управлением. Наличие специально введенного резонансного контура дает возможность формировать оптимальный путь переключения транзисторов при нулевом напряжении или нулевом токе, а также нивелировать влияние паразитных емкостей и индуктивностей.

К скорости переключения и мощности транзисторов особых требований нет, так как процессы переключения происходят пассивно.

Это дает возможность строить такие инверторы на недорогих транзисторах и диодах. Подойдут даже биполярные транзисторы.

Мощность резонансных инверторов может достигать десятков киловатт. Однако резонансный контур должен иметь значительные энергозатраты и соответственно большие габариты.

Следовательно, такие устройства довольно большие и тяжелые. Из-за невысокой востребованности резонансных преобразователей к характеристикам транзисторов цена на такую ​​продукцию может быть относительно невысокой.

По этой причине большинство сварочных инверторов, производимых в России и Китае, изготавливаются с использованием резонансной схемы.

Резонансные преобразователи также доступны для кустарного производства. Резонансный преобразователь имеет относительно узкий диапазон и низкую скорость регулирования, поэтому можно реализовать только относительно простые законы управления током дуги.

Виды сварочного оборудования

  • Сварочные выпрямители
  • Как сделать сварочный трансформатор своими руками.
  • Как рассчитать обмотку.
  • Аппарат для самостоятельной дуговой или контактной сварки

Сварочный трансформатор: устройство и принцип действия

Что выбрать: сварочный трансформатор или сварочный инвертор

Сварка металла применяется во многих отраслях промышленности, строительстве и даже при решении небольших бытовых вопросов. Чтобы сделать ровный шов, нужно иметь навыки и оборудование.

Сварочное оборудование — это все, с чем должен работать сварщик. Это специальные сварные устройства, защитные элементы и расходные материалы.

Используя все это, вы можете объединить большинство металлов на молекулярном уровне. Конечный продукт прочный и прослужит долго.

Тип сварочного аппарата зависит от сварочной техники, которой должен владеть работник. Выбор метода сварки зависит от поставленной задачи.

Специалисты используют следующие типы механизмов:

Трансформаторы сварочные. Этакая классика среди сварочных аппаратов. Трансформатор — надежное и простое устройство.Работая с ним, можно соединять толстые стальные листы, ведь силы сварочного тока трансформатора для таких целей вполне хватит.

Трансформатор преобразует сетевое напряжение в низкое. Сейчас инверторы встречаются гораздо чаще трансформаторов. Однако опытные сварщики по-прежнему ценят трансформаторы.

Аппарат предназначен для ручной дуговой сварки электродами. К недостаткам относятся большой вес и немалые габариты, которые вызовут затруднения с передвижением.

Неопытные сварщики также могут столкнуться с нестабильным горением дуги.

Сварочный инвертор. Сварочный аппарат нового поколения, с которым могут работать начинающие сварщики. Компактность, множество параметров и хороший выбор агрегатов на рынке — вот основные преимущества инвертора.

Инверторы

, предназначенные для сварки в среде защитного газа, называются полуавтоматическими. Функции «дожигание дуги», «горячий старт» и «защита от заклинивания» доступны практически во всех современных инверторах.

Сварочные генераторы: Инвертор может выполнять простой ремонт и быстро сваривать небольшую деталь, но без электричества он совершенно бесполезен.

Газопровод или дизельный генератор решают эту проблему, обеспечивая автономное электроснабжение, что важно для строительных работ в районе, где нет электрической сети.

Сварочный агрегат — это генератор и сварочный аппарат в одном корпусе. То есть для работы со сварочным оборудованием необязательно иметь электрическую сеть.

Устройство работает на одном топливе. Он недорогой и компактный, а качество швов, получаемых с помощью генераторов, достаточно высокое. Но чтобы использовать устройство в полной мере, вам нужно будет купить выпрямитель.

Сварочные выпрямители: Аппарат называют классикой сварки наравне с трансформаторами. Выпрямители преобразуют переменный ток в постоянный, который затем используется для создания сварного шва.

В этом их особенность. Обычно такое оборудование состоит из силовой части и выпрямительного блока, а также защитных, пусковых и регулирующих элементов.

Аппараты для дуговой сварки: Преимущество выпрямителей — надежность и мощность. Отсутствие электроники снижает вероятность поломок. При желании такое устройство можно собрать в домашних условиях.

Сварочные аппараты: Автоматизация позволяет значительно снизить трудозатраты. Машина также помогает рабочему контролировать правильное создание шва.

Электроды не требуются для автоматической сварки , вместо этого используется присадочная проволока, которая автоматически подается в рабочую зону.

Сварочные выпрямители:

Принцип работы выпрямителей прост. Сначала устройство снижает сетевое напряжение 380 В до напряжения холостого хода, затем преобразует переменный ток в постоянный. Во время сварочных работ можно использовать контролируемый сварочный ток.

Основное различие между выпрямителем и трансформатором: первый использует постоянный ток для создания сварного шва, а трансформатор использует переменный ток.

В остальном оба типа сварочного оборудования можно назвать одинаковыми.Некоторые сварщики даже утверждают, что выпрямитель — это тот же трансформатор, только проще в использовании.

Достоинством выпрямителя является возможность работы в любых условиях. Тот же инвертор не предназначен для работы в грязи и пыли, а для выпрямителя такие обстоятельства значения не имеют.

Также отлично подходит для выполнения сложных сварочных операций , таких как сварка нержавеющей стали или цветных металлов.

В умелых руках дуга горит постоянно, что позволяет выполнять плавные и точные соединения.

Большинство сварочных технологий можно использовать с выпрямителями: MMA, TIG, MIG или MAG. Еще одно преимущество — возможность создания нескольких сварочных постов с использованием всего одного выпрямителя, что позволит работать одновременно нескольким специалистам.

Однако у выпрямителей есть три существенных недостатка:

Большой вес. Это часто не позволяет самостоятельно перемещать оборудование.

Высокая стоимость дополнительных элементов. Сам выпрямитель стоит не очень дорого, но полный комплект всего необходимого оборудования может стоить немалую сумму.Также необходимо быть готовым к высоким затратам на электроэнергию.

Необходимость определенного умения сотрудника. Новичкам будет не очень комфортно работать с таким устройством, но после постоянной практики с выпрямителем начинающий специалист освоит любое сварочное оборудование.

Лучший выбор для домашнего использования. Чаще всего они также снабжены функциями подзарядки автомобильного аккумулятора. Иногда в комплекте есть устройства для подачи проволоки, необходимые для сварки MIG / MAG (полуавтомат). Такие сварочные аппараты не требуют большого количества электроэнергии.

Они очень практичны. Такие устройства обычно имеют три режима работы:

Зарядка аккумуляторов (АКБ). Напряжение 12 или 24 В.

Запуск двигателя автомобиля. Максимальный пусковой ток составляет 250 А для 12 В и 200 А для 24 В.

Сварка. Ток регулируется от 30 до 180 А, показатель прерывистости у современных сварщиков измеряется в процентах. То есть коэффициент 60% означает, что дуга будет гореть непрерывно в течение 6 минут из 10.

Большая часть сварочного оборудования имеет защиту от перегрузки и цифровые амперметры.

Как сделать сварочный трансформатор своими руками. Как рассчитать обмотку. Сварочный аппарат для дуговой или контактной сварки

Как сделать сварочный трансформатор своими руками.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *