Инверторный источник питания для сварки: Инверторные источники питания

Содержание

Инверторные источники питания

Мир постоянно меняется. Это известно всем, кто уделяет хоть немного внимания своему окружению. Конечно, всегда есть соблазн продолжать полагаться на хорошо знакомые технологии, считая, что за последние несколько лет не могло произойти существенных изменений. Но такой подход неверен. В последние годы конструкция и возможности сварочных аппаратов сильно изменились и продолжают стремительно развиваться. Одним из факторов такого быстрого развития стало появление и распространение источников питания на основе инверторных технологий. Она хорошо подходит для сварки алюминиевых сплавов, особенно небольшой толщины.

Что нового?
В прошлом для сварки использовались трансформаторные источники питания. Источник питания подключался к сети 230, 460 или 575В с частотой 60 Гц. Ток проходил через металлический трансформатор, в котором снижалось напряжение. Затем этот ток преобразовывался в постоянный (DC) в помощью мостового выпрямителя. Регулировка тока осуществлялась относительно медленными магнитными усилителями.

Трансформаторные аппараты для аргонодуговой сварки обычно были большими и тяжелыми. Они неэффективно работали на частотах 50 и 60 герц. При этом они выделяли много тепла, поэтому должны были быть довольно массивными. Значительная часть энергии уходила на нагревание самого трансформатора и окружающего воздуха. Большинство таких аппаратов весило около 180 кг и имело размеры куба со стороной 80 см. Кроме того, при частоте тока 60 Гц контрольные сигналы можно пересылать не более 120 раз в секунду, что делало невозможной импульсную сварку с более высокой частотой.

 

 


В случае инверторных источников питания используется такая же сеть питания 60 Гц. Но при этом вместо того, чтобы направить этот ток непосредственно в трансформатор, он сначала выпрямляется в постоянный ток 60 Гц. Затем он поступает в инвертор, где включается и выключается твердотельными переключателями с частотой до 20 000 Гц. Этот импульсный высокочастотный постоянный ток высокого напряжения поступает в основной силовой трансформатор, который преобразует его в пригодный для сварки постоянный ток низкого напряжения с частотой 20 000 Гц. Наконец, он проходит через фильтрующий и выпрямляющий контур. Регулировка сварочного тока осуществляется твердотельными переключателями, которые модулируют частоту переключений транзисторов.

Какие преимущества дает такая конструкция? Во-первых, главный силовой трансформатор, который работает на частоте 20 000 Гц, намного эффективнее трансформаторов 60 Гц. Благодаря этому его можно сделать намного компактнее. Вспомним, что традиционные трансформаторные модели весят больше 180 кг и имеют размеры куба со стороной 80 см. На фотографии ниже показана линейка инверторных аппаратов Линкольн для аргонодуговой сварки (процесса TIG). Аппарат в центре, V205, весит 15 кг и имеет габаритные размеры ШхГхВ 23х48х38 см. Два других аппарата предназначены только для сварки на постоянном токе и имеют еще меньшие вес и размеры. Очевидно, насколько инверторные модели легче и мобильнее.


 

Инверторные источники имеют еще одно преимущество — низкие расходы на электричество. Инверторное оборудование намного эффективнее трансформаторного. Например, потребление тока Lincoln V205 при подключении к однофазной сети 230В и силе сварочного тока 205 ампер составляет 29 ампер. Потребление тока старых трансформаторных моделей в таких же условиях обычно составляет 50-60 ампер. Хотя экономию от перехода на инверторы часто завышают, в обычных условиях годовая экономия составляет около 10% от стоимости покупки аппарата.

 

 

Еще одно преимущество инверторных аппаратов заключается в том, что благодаря очень точному преобразованию поступающего переменного тока мы получаем очень стабильный постоянный ток без характерной для 60 герц ряби. Это дает очень мягкую и стабильную дугу на постоянном токе.

Всё, что мы обсудили выше, касается только инвертеров, генерирующих постоянный ток. В течение многих лет это всё, что нам было доступно. Инверторы, способные генерировать переменный ток, просто не существовали. Потом кому-то пришла в голову идея засунуть два инвертора в один корпус. Если они будут работать с разной полярностью и если их по очереди включать и выключать, можно получить псевдопеременный ток. Некоторые инверторные модели до сих пор работают именно таким образом. Сегодня существуют более совершенные методы получения переменного тока, но в контексте этой статьи этот процесс проще представить именно как работу двух инверторов с разной полярностью.

Именно эта способность получать переменный ток делает инверторные модели хорошим выбором для TIG-сварки алюминия. Так как напряжение дуги ни в один момент времени не равняется нулю, это дает намного более стабильную дугу на переменном токе. Более того, большинству инверторных источников для TIG-сварки для поддержания стабильности дуги не нужна высокая частота. Lincoln V205 даже не имеет режима длительной высокочастотной сварки. Он прекращается сразу после установления дуги. Это позволяет значительно сократить радиочастотные помехи от сварочного аппарата.

Во-вторых, способность отправлять управляющие сигналы 20 000 раз в секунду означает, что мы можем контролировать частоту выходного переменного тока. Старые аппараты поддерживали только частоту переменного тока 60 Гц. Модель V205 может генерировать переменный ток в диапазоне от 20 до 150 Гц. Высокая частота больше подходит для сварки тонких материалов. По мере увеличения частоты конус дуги сужается, шов становится уже и глубже.

Уже давно было установлено, что при аргонодуговой сварке глубина проплавления зависит от того, какую долю от цикла переменного тока составляет прямая полярность. В момент цикла с обратной полярностью глубина проплавления снижается, и в вольфрамовый электрод поступает больше тепла. Но в это же время под воздействием дуги с поверхности алюминия удаляются оксиды, что значительно упрощает сварку. Именно по этой причине алюминий чаще всего варят на переменном токе несмотря на то, что для TIG-сварки других материалов чаще используется постоянный ток. Самые первые источники для TIG-сварки имели простую синусоидную форму волны сварочного тока с равными пропорциями фаз прямой и обратной полярности. Но такой режим был очень неэффективен. Чтобы обеспечить адекватную очистку поверхности, не нужна настолько большая длительность фазы обратной полярности. Более поздние модели позволили регулировать соотношение фаз. Со временем было установлено, что для оптимальной очистки поверхности и глубины проплавления соотношение фаз должно составлять 65% прямой полярности и 35% обратной полярности Но в вольфрамовый электрод все еще поступала значительная часть энергии дуги, из-за чего требовались электроды большего диаметра.

Инверторные источники питания обеспечивают достаточное очищающее воздействие при доле обратной полярности всего 15%. Это сделало процесс более эффективным, увеличить глубину проплавления и снизить поступление тепла в вольфрамовый электрод, позволив использовать заостренные электроды меньшего диаметра. Это помогает еще больше сфокусировать дугу и уменьшить ширину шва.

Наконец, последние модели инверторных сварочных источников питания имеют возможность программирования. Это позволяет легко изменять характеристики сварочного тока. На этой фотографии показан еще один источник питания Lincoln, Invertec® V350 Pro. Эта инверторная модель в основном предназначена для MIG-сварки. Она имеет большое число программ для статической и импульсной MIG-сварки, а так же нетрадиционные алгоритмы управления. Многие программы импульсной MIG-сварки специально оптимизированы для определенных материалов и диаметров проволоки. Благодаря программному управлению этот аппарат также можно использовать для TIG-сварки. При необходимости его можно быстро перепрограммировать в полевых условиях. При всем при этом аппарат весит 36 килограмм и имеет номинальную мощность 425 ампер.

Будущее уже настало!

Инверторные источники питания

Инверторные сварочные источники питания обладают многими преимуществами над традиционными моделями. Во-первых, инверторные аппараты отличаются компактностью и низким весом, что намного упрощает их транспортировку. Во-вторых, инверторные источники часто универсальны, то есть пригодны для нескольких процессов сварки — РДС, MIG/MAG, TIG, FCAW, а также дуговой строжки и даже сварки импульсной дугой. Что еще более важно, инверторные источники Линкольн Электрик поддерживают технологию управления формой волны сварочного тока, которая позволяет точно настраивать различные характеристики сварочного тока и обеспечить высокое качество сварки в любых условиях.

Кроме этого, инверторные сварочные аппараты намного экономичнее традиционных. Ежегодно на электроэнергию для сварки по всему миру расходуется 99 миллионов долларов. Одним из способов увеличить эффективность производства и значительно сократить затраты на электроэнергию является переход на инверторные аппараты.

 


Почему инверторные модели расходуют меньше энергии? В конструкции инверторных аппаратов, например, Invertec® V350 Pro от компании Линкольн Электрик, используются самые энергоэффективные компоненты силовых электронных реле, сердечник и обмотка трансформатора. Кроме того, инверторные модели более экономичны по многим другим причинам:

  • Высокая эффективность силового трансформатора благодаря использованию ферритовых сердечников. Это позволяет сократить энергопотери и, как следствие, ток холостого хода в силовых проводах.  

  • Обмотка трансформатора физически меньше по сравнению с традиционными моделями. Это означает меньшую накрутку проволоки на сердечник 
    и низкие энергопотери.


  • Элементы силовой электроники инверторных моделей специально разрабатывалась с целью сократить потери и продлить срок службы аппарата.

  • Во многих инверторных моделях, например, Invertec V350 Pro, в качестве проводникового материала используется медь. Она имеет более высокую тепло- и электропроводимость по сравнению с алюминием, что позволяет еще больше увеличить эффективность.

  • Более высокая частота по сравнению с традиционными моделями для бесперебойной работы требует более низкой выходной индуктивности. Энергия, необходимая для ручной дуговой сварки или крупнокапельного переноса металла, хранится в конденсаторах, что позволяет сократить нехватку выходной мощности.

  • Компактная конструкция и относительно небольшой физический размер инверторного аппарата избавляют от необходимости в кабелях большой длины (или даже прямом подключении) между силовыми компонентами. Меньшая длина электрического контура означает меньшее сопротивление и более высокую эффективность.


  • Так как инверторные источники предполагают более низкие тепловые потери, на них устанавливаются вентиляторы меньшего размера. Это означает меньший расход энергии на нагнетание охлаждающего воздуха.

  • Меньший размер компонентов инверторных моделей приводит к снижению рассеивания тепла и, опять же, более высокой эффективности.

 


Как рассчитать, насколько инвертор будет экономичнее традиционных трансформаторов-выпрямителей и какая инверторная модель окажется наиболее эффективной? Попробуем сделать расчеты.

Шаг 1 - Расчет номинальной мощности
Сначала нужно определить выходное напряжение своего аппарата (Vout), которое должно быть указано в вольтах на паспортной табличке. В нашем примере это 32В. Затем умножьте эту величину на выходную силу тока (Iout), которая указывается в амперах. В нашем случае это 300А.

Vout x Iout = номинальная мощность в ваттах
32В x 300А = 9600 ватт или 9,6 кВт (KWout)

Шаг 2 - Расчет потребляемой мощности
Теперь возьмем полученное выше значение номинальной мощности (KWout) и разделим его на эффективность (Eff).

Информацию об эффективности должен указать производитель. В результате получим потребляемую мощность в киловаттах.

KWout ÷ Eff = потребляемая мощность в киловаттах
9.6 KW ÷ 88,2% (или 0,882) = 10,88 кВт (KWin)

Шаг 3 - Расчет затрат на электричество для сварки
A) Затем рассчитаем расходуемые за 1 день киловатт-часы (кВтч/1день), перемножив полученную выше потребляемую мощность (KWin) на часы работы (в нашем случае допустим, что сварка проводится в течение 4 часов в день).

KWin x часов в день = киловатт-часы за 1 день (кВт/1 день)
10,88 кВт x 4 часов = 43,52 кВт-ч/день

Б) Теперь перемножим полученное значение на стоимость киловатт-часа. Возьмем для нашего примера среднюю стоимость 0,12578$.:

KWin x часов в день x стоимость кВт-ч = дневные расходы на сварку
10,88 x 4 x 0,12578$ = 5,47$

 


Шаг 4 - Расчет затрат на электричество во время простоя
A) Теперь рассчитаем дневные расходы на электричество во время простоя (кВт-ч 2). Для этого возьмем мощность холостого хода (KWIdle), которая указывается на трансформаторе отдельно (в нашем случае 400 Вт или 0,4 кВт) и умножим ее на часы простоя в день (предположим, что в течение 8-часового рабочего дня сварка и простой длятся по 4 часа):

KWIdle x часы простоя = киловатт-часы во время простоя за 1 день (KWh3)
0,4 кВт x 4 часа = 1,6 кВт-часов

Б) Перемножим полученное значение на стоимость 1 киловатт-часа:

KWidle x IdleHrs x стоимость кВт-ч = дневные расходы при простое
0,4 кВт x 4 часа x 0,12578$ = 0,20$

Шаг 5 - Расчет общих операционных затрат
Наконец, сложим дневные расходы на сварку (Шаг 3) и дневные расходы при простое (Шаг 4):

Затраты на электричество во время сварки + затраты на электричество по время простоя = дневные операционные затраты (итого $/день):
5,47$ + 0,20$ = 5,67$


Проведя эти расчеты для традиционных и инверторных источников, Вы сможете наглядно сравнить их экономическую эффективность.

 

Инверторная модель стоимостью 3200$ с эффективностью 87% по сравнению с традиционным выпрямителем стоимостью 2800$ с эффективностью 67% будет ежегодно экономить Вам около 300 долларов. Разница в стоимости окупится за один-полтора года.

Инверторный источник питания для сварки Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МУСКАТИНЬЕВ А. В., ПРОНИН П. И.

ИНВЕРТОРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ СВАРКИ

Аннотация. В статье обсуждаются проблемы выбора силовой схемы для сварочного источника. Приводится описание электрической принципиальной схемы инверторного источника.

Ключевые слова: силовые ключи, высокочастотный трансформатор, широтно-импульсный модулятор.

MUSCATINYEV A. V., PRONIN P. I.

INVERTER POWER SOURCE FOR WELDING

Abstract. The article considers the problem of selecting a power scheme for welding source. The authors describe the electric circuit for inverter source.

Keywords: power switch, high-frequency transformer, pulse-width modulator.

Наиболее эффективными и технически сложными источниками сварочного тока на сегодняшний день являются сварочные инверторы. Они активно вытесняют «классические» источники сварочного тока на основе трансформаторов и выпрямителей из-за лучших массогабаритных показателей и более широких сервисных функций, облегчающих процесс сварки.

При проектировании сварочного источника возникает ряд проблемных вопросов, имеющих неоднозначное решение. Основными из них являются обоснованный выбор силовой схемы, способ формирования выходной вольтамперной характеристики и реализация цепей защиты преобразователя при возникновении аварийных режимов.

Схемы силовой части сварочных инверторов отличаются большим разнообразием. Применяются однотактные и двухтактные преобразователи. Наибольшее распространение получила схема прямоходового двухтранзисторного преобразователя [1] (рис. 1), отличающаяся надежностью и простотой.

К недостаткам схемы следует отнести повышенные токи через транзисторы, что предъявляет особые требования к конденсаторам входного фильтра. Одностороннее перемагничивание сердечника трансформатора также ухудшает энергетические показатели преобразователя.

Рис.1. Прямоходовая двухтранзисторная схема.

Мостовая схема (рис. 2) позволяет получить в нагрузке мощность в 2 раза больше предыдущей при тех же величинах токов ключей. Система управления силовыми ключами должна формировать защитные интервалы между импульсами управления с целью устранения сквозных токов. Для обеспечения полной симметрии плеч моста желательно последовательно с первичной обмоткой включить неполярный пленочный конденсатор, рассчитанный на большую амплитуду переменного тока первичной обмотки трансформатора. Использование в схеме четырех силовых транзисторов и драйверов управления приводит к удорожанию инвертора.

Рис. 2. Мостовая схема преобразователя.

В полумостовой схеме (рис. 3) для обеспечения в нагрузке такой же мощности, как и в мостовой, требуется удвоенное значение амплитуды токов через ключи. При выборе

полевых транзисторов в качестве ключей, можно получить определенный выигрыш в ряде параметров. Номенклатура полевых ключей на сравнительно большие токи при умеренных допустимых значениях напряжения стока (порядка 400 В) достаточно обширна и выигрывает по цене с ЮВТ транзисторами, а повышенная частота коммутации полевых транзисторов позволяет улучшить массогабаритные показатели сварочного инвертора. Следует отметить, что в мостовой и полумостовой схемах силовой трансформатор работает в режиме двухстороннего перемагничивания. В полумостовой схеме, по сравнению с мостовой, к первичной обмотке силового трансформатора прикладывается напряжение вдвое меньше, что облегчает его конструктивное исполнение.

Рис. 3. Схема полумостового преобразователя.

Перспективным видом сварочных инверторов в последние годы являются инверторы на основе резонансной мостовой или полумостовой схемы (рис. 4) [2]. Основу такой схемы представляет последовательный резонансный ЬС контур, к которому поступает симметричное прямоугольное импульсное напряжение, формируемое ключами. Контур, в первом приближении, состоит из резонансного дросселя ДРрез и конденсатора Срез. Ток контура имеет форму, близкую к синусоидальной, и коммутация ключей происходит при нулевом значении тока. Из-за этого потери на переключение транзисторов уменьшаются, а требования к форме управляющих импульсов снижаются, что позволяет обойтись без специальных драйверов. Регулировка тока в нагрузке осуществляется изменением частоты работы инвертора. Основной недостаток резонансных преобразователей проявляется в повышенных требованиях к конструктивному исполнению дросселя резонансного контура и трудностям при расчете и настройки резонансного режима инвертора.

Рис. 4. Резонансный полумостовой инвертор.

В основе принципиальной схемы силовой части разработанного инверторного источника питания для сварки (рис. 5) использована полумостовая схема преобразователя. Опишем работу основных элементов схемы.

Рис. 5. Принципиальная схема силовой части сварочного источника.

4

Переменное напряжение сети 220 В, 50 Гц поступает через сетевой выключатель SA1 на помехоподавляющий фильтр. Помехоподавляющий фильтр, выполненный на элементах С5, С8, L1, служит для исключения прохождения помех от источника, в питающую сеть. На входе помехоподавляющего фильтра стоит плавкий предохранитель FU1, защищающий от перегрузки по току и от сетевых перенапряжений. С выхода помехоподавляющего фильтра напряжение через цепь R6, C9 поступает на диодный мост VD15, где выпрямляется и сглаживается конденсатором С13.

При включении в сеть емкость С13 медленно заряжается через цепь R6, C9, которая служит для ограничения входного тока. Когда напряжение на выходе вырастет до 40В, включается запускающее реле К1, своими контактами шунтирующее токоограничивающую цепь R6, C9, и напряжение на выходе достигает 60 В. С конденсатора С13 выпрямленное напряжение поступает на двухтактный полумостовой преобразователь (VT3, VT4, С28, С29), где оно преобразуется в напряжение высокой частоты (=30 кГц). С выхода преобразователя высокочастотное напряжение, через трансформатор тока (ТТ), поступает на первичную обмотку импульсного трансформатора TV2. В качестве силовых ключей инвертора выбраны мощные полевые транзисторы IRF4868.

Трансформатор TV2 уменьшает амплитуду высокочастотного напряжения с выхода преобразователя до величины напряжения холостого хода, а также осуществляет гальваническую развязку сварочной цепи от питающей сети.

Переменное напряжение, снимаемое с выхода трансформатора TV2, выпрямляется двухполупериодным выпрямителем на диодах VD21 и VD22. Пульсации выпрямленного тока сглаживаются с помощью выходного дросселя L2, после которого постоянный ток поступает в сварочную цепь.

Отпирающие импульсы для транзисторов VT3 и VT4 двухтактного полумостового преобразователя формируются системой управления (рис. 6), состоящей из ШИМ-контроллера (DA5) и оптронных драйверов DA6, DA7 (HCPL3180). ШИМ-контроллер вырабатывает импульсы, поступающие на вход драйверов DA6, DA7. С драйверов сформированные управляющие сигналы поступают на транзисторы VT3, VT4 двухтактного полумостового преобразователя.

Для формирования падающей ВАХ сварочного источника используется отрицательная обратную связь (ООС) по току, организованная с помощью трансформатора тока, включенного в первичную обмотку импульсного трансформатора TV2 (рис.5). Напряжение с трансформатора тока, пропорциональное сварочному току, подается на инвертирующий вход операционного усилителя рассогласования ШИМ-контроллера DA5

(рис.6), на неинвертирующий вход которого поступает опорное напряжение. Опорное напряжение (резистор Я8) определяет величину сварочного тока.

Рис. 6. Принципиальная схема системы управления.

Электронные компоненты инвертора питаются от источника питания, принципиальная схема которого показана на рис. 7.

Рис. 7. Принципиальная схема источника питания.

Основу источника питания составляет двухтактный полумостовой преобразователь (VT1, VT2, С6, С7), который преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение высокой частоты (/=120 кГц). В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются ключи IRF840, которые управляются с помощью драйвера DA1, на основе микросхемы IR2153. Напряжение сети, поступающее на источник питания с помехоподавляющего фильтра

выпрямляется диодным мостом УБ2 и сглаживается конденсатором С1. С помощью трансформатора ТУ1 амплитуда выходного высокочастотного напряжения преобразователя понижается до необходимой величины. Поскольку для оптронных драйверов требуется отдельное питание, на выходе источника питания предусмотрено три выходных канала. Трансформатор ТУ1 имеет три вторичных обмотки, напряжение с которых выпрямляется диодными мостами УБ3-УБ6, УВ7-УБ10, УШ1-УБ14. Для стабилизации напряжения используются линейные стабилизаторы ПА2-ПА4.

ЛИТЕРАТУРА

1. Семенов Б. Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов. - М.: СОЛОН-Р, 2001. - 327 с.

2. Негуляев В. Ю. Сварочный инвертор - это просто. - [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.chipmaker.ru/topic/11702/.

Сварочный инвертор, принцип его работы

Инверторный источник сварочного тока — один из современных видов источника питания сварочной дуги.

Сварщики-профессионалы, да и просто те, кому нравиться дома при помощи сварки делать что-либо, относительно недавно получили возможность значительно облегчить себе работу. В продаже появились сварочные инверторы, которые позволяют совершить качественный скачок в электросварке.

Достаточно вспомнить просто неподъемные сварочные трансформаторы и выпрямители, выпускавшиеся ранее. При прочих равных вес сварочного инвертора на порядок меньше, чем у любого другого сварочного аппарата, а это заметно повышает производительность сварки.

Сварочные инверторы - это самые современные сварочные аппараты, которые в настоящее время почти полностью вытесняют на второй план классические сварочные трансформаторы, выпрямители и генераторы. 

Принцип действия сварочного инвертора

Переменный ток от потребительской сети, частотой 50 Гц, поступает на выпрямитель.

Выпрямленный ток сглаживается фильтром, затем полученный постоянный ток преобразуется инвертором с помощью специальных транзисторов с очень большой частотой коммутаций в переменный, но уже высокой частоты 20-50 кГц.

Затем переменное напряжение высокой частоты понижается до 70-90 В, а сила тока соответственно повышается до необходимых для сварки 100-200 А.

Высокая частота является основным техническим решением, которое позволяет добиться колоссальных преимуществ сварочного инвертора, если сравнивать с другими источниками питания сварочной дуги.

Устройство сварочного инвертора

В инверторном сварочном аппарате сила сварочного тока нужной величины достигается путем преобразования высокочастотных токов, а не путем преобразования ЭДС в катушке индукции как это происходит в трансформаторных аппаратах. Предварительные преобразования электрических токов позволяют использовать трансформатор с очень малыми габаритами.

К примеру, чтобы получить в инверторе сварочный ток 160А достаточно трансформатора вес, которого 250 г, а на обычных сварочных аппаратах необходим медный трансформатор с весом 18 кг.

Как устроен и работает сварочный инвертор на видео:

Преимущества и недостатки сварочных инверторов

Главным достоинством инвертора является минимальный вес. Кроме того возможность применять для сварки электроды как переменного, так и постоянного тока. Что важно при сварке цветных металлов и чугуна.

Инверторный сварочный аппарат имеет широкий диапазон регулировки сварочного тока. Это дает возможность для применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Помимо этого в каждом инверторе есть функции: «Hot start» (горячий старт) для поджига электрода подаются максимальная величина тока, «Anti-Sticking» при коротком замыкании сварочный ток снижается до минимума, что не позволяет электроду залипать при соприкосновении с деталью, «Arc Force» - для предотвращения залипания в момент отрыва капли металла ток возрастает до оптимального значения.

Из недостатков сварочных инверторов можно назвать высокую стоимость (в 2 – 3 раза больше, чем у трансформаторов). Как и любая электроника, инверторы боятся пыли, поэтому производители рекомендуют хотя бы раза два в год вскрывать аппарат и удалять пыль. Если он работает на стройке или производстве, то чаще, по мере загрязнения. И как любая электроника сварочные инверторы не любят мороза.

Так при температуре ниже -15оС эксплуатация инвертора возможна не во всех случаях, в зависимости от того, какие детали использовал производитель. Поэтому в таких условиях, нужно смотреть на технические характеристики, заявленные заводом-изготовителем.

И еще одно, длина каждого из сварочных кабелей при подключении сварочного аппарата не должна превышать 2,5 метра, но к этому нужно просто привыкнуть.

Передняя панель сварочного инвертора

Сварочные инверторы - качество и удобство сварочных работ

Дуговая сварка – ответственная работа. Для её проведения сварщик должен обладать достаточным практическим опытом и знанием теории. Сварочные инверторы упростили процесс и решили многие возникавшие вопросы.

Первая решённая проблема – это поджигание дуги. У прежних сварочных трансформаторов выходное напряжение пропорционально зависит от входного. Низкое напряжение, распространённое в наших сетях, не даёт возможности поджечь дугу, электрод начинает «залипать».

При добавлении тока трансформатора, наоборот, металл «пережигается». Устройство сварочных инверторов таково, что напряжение на выходе не зависит от напряжения на входе, а установленный сварочный ток держится неизменным независимо от сетевого напряжения. Инверторы предотвращают «залипание» электродов и легко создают устойчивую дугу.

При работе с обычными аппаратами возможно «пережечь» или «недожечь» металл. Это обусловлено тем, что они плохо держат требуемую величину тока сварки. Ведь она меняется и зависит от напряжения сети.

Когда металл «пережжён», сварочный шов ослабляется, в нём образуются отверстия и раковины. При «недожоге» также происходит ослабление шва. У сварочного инвертора ток устанавливается потенциометром согласно шкале сварочного тока и остаётся неизменным.

Начинающему сварщику трудно научиться удерживать дугу. После образования дуги электроду даётся наклон примерно в 15 градусов и его нужно перемещать относительно стыка деталей. Наклон может быть как в сторону движения электрода, так и в противоположную. Наряду с продольным движением его необходимо перемещать перпендикулярно шву. С этим связана длина дуги.

Основные виды электродов предусмотрены для работы короткой дугой. Поэтому нужно постоянно двигать электрод в перпендикулярном направлении таким образом, чтобы от электрода до свариваемых деталей был промежуток примерно в два его диаметра.

Сварочные инверторы способны строго поддерживать выбранный ток и к тому же он постоянный. Эти факторы позволяют не особо критично относиться к длине дуги, что облегчает работу сварщика, особенно начинающего, причём качество шва в данном случае с длиной дуги уже не связано.

Когда нет возможности расположить детали горизонтально, нужно помнить, что расплавленный металл подвергается земному притяжению так же, как и капля воды.

При работе с потолочными и вертикальными швами нужно своевременно остановиться и выждать, когда расплавленная капля внутри шва слегка остынет, и сразу же «поджигать» рядом следующую дугу, двигаясь выше и выше вдоль шва. Такую сварку называют «прихватками». Применяя сварочный инвертор, овладеть «прихватками» не составляет труда даже новичку.

Опыт показывает, сварочный инверторы облегчают «поджиг», контролируют дугу, устраняют «залипание», не требуют специальных навыков для обращения с собой. Всё это делает инверторы выгодными для применения и в сфере профессионального строительства, и домашнего ремонта.

Сварочный аппарат инверторного типа

Сколько электроэнергии потребляет сварочный инвертор в различных режимах работы? Смотрите на видео:

Как выбрать сварочный инвертор

В зависимости от того, где будет работать сварочный аппарат нужно покупать бытовой, или профессиональный инвертор. Разница между ними в продолжительности времени работы.

Профессиональный сварочный инвертор рассчитан на 8-ми часовой рабочий день, бытовой же потребует после 20 – 30 минут работы, перерыва минут 30 – 60, поэтому бытовые дешевле. Есть еще промышленные инверторные сварочные аппараты, которые предназначены для работы продолжительное время в тяжелых условиях.

Для дома достаточно сварочного инвертора с максимальным сварочным током 160 А. Но это при напряжении в сети хотя бы 210 В. При низком сетевом напряжении лучше купить инвертор на 200 А.

Ранее ЭлектроВести писали, что SMA и Infineon совместно разработали инверторы на основе карбида кремния в качестве полупроводников, что позволило не только снизить вес, но и отказаться от использования некоторых комплектующих.

По материалам: electrik.info.

Инверторный источник питания - Энциклопедия по машиностроению XXL

Измельчение структуры шва 28 Изображение и обозначение сварных швов на чертежах 15, 18 Импульсная дуга 194, 197 Инверторный источник питания сварочной дуги 111 Индукционная сварка 264 Индукционный метод контроля 356 Инжекторные сварочные горелки 68 Интерметаллиды 255  [c.391]

Универсальные инверторные сварочные выпрямители со звеном повышенной частоты позволили существенно снизить массу и габаритные размеры источника питания. Малая инерционность и высокие динамические свойства позволяют на основе инверторных выпрямителей реализовать перспективные схемы управления сварочными процессами, повышая их производительность и качество. Инверторные источники питания находят применение при механизированной сварке в углекислом газе и смесях газов, при ручной дуговой сварке  [c.58]


ИНВЕРТОРНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ для ДУГОВОЙ СВАРКИ  [c.261]

Именно сочетание этих частей в конкретном инверторе и определяет его потребительскую и рыночную стоимость. Так, с увеличением энергетических характеристик инвертора, усложнением его системы управления, расширением состава сервисных устройств растет его потребительская стоимость, а значит, резко возрастает его цена, что связано с увеличением доли дорогостоящего электронного оборудования в составе инвертора. В связи с этим для сварочных инверторных источников питания проблема цена - качество стоит наиболее остро и требует от потребителя данных источников тщательного технико-экономического анализа на этапе выбора источника питания. Следует также учесть, что при росте функциональных возможностей инверторного источника питания, как правило, снижается его надежность и резко ужесточаются требования к условиям его эксплуатации. В частности, повышаются требования к стабильности его питания электрическим током и условиям окружающей среды (температура, влажность) для обеспечения надежной работы электронных схем управления. В настоящее время большинство инверторных источников питания не допускают колебания питающего напряжения >10% от номинала и не работают при температуре 35 °С при относительной влажности >75 %.  [c.261]

Рис. 4.141. Сварочный инверторный источник питания Т.1.М.Е.-540
Отечественные инверторы и их характеристики. В последние годы рядом предприятий в России и СНГ начаты разработки и выпуск инверторных источников питания для дуговой СНЭ и СПЭ, а таюке для дуговой сварки штучными электродами. Из российских можно назвать аппараты Фора производства ОАО Рязанский приборный завод , предназначенные для ремонтных и монтажных работ  [c.274]

Исходя из приведенного материала, можно отметить серьезный положительный сдвиг в разработках инверторных источников питания для дуговой сварки за последние годы в России и СНГ. Отрадно, что при их реализации используются последние достижения электроники и цифровой техники. Однако в основном эти источники реализованы на тиристорах и не имеют в схемах управления микропроцессорной техники. Это снижает их рабочие качества по сравнению с подобной продукцией, выпускаемой зарубежными фирмами. А главное, у этих источников существенно снижены функциональные возможности, отражающие специфику технологии сварки на постоянном и переменном токе неплавящимся и плавящимся электродом.  [c.276]


В заключение можно отметить, что разработчикам инверторных источников питания нужно расширить функции управления ими с учетом технологических особенностей всех фаз процессов сварки при СНЭ, РДС, СПЭ способах. Для решения этой задачи инверторы  [c.276]

Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) источники постоянного тока (сварочные выпрямители) универсальные источники питания, которые могут обеспечить сварочный пост постоянным (различной полярности), переменным или импульсным током. В последние годы достаточно широко распространены инверторные источники питания.  [c.20]

В сварочном производстве применяют в качестве источников питания электрической дуги сварочные преобразователи сварочные аппараты переменного тока сварочные выпрямители инверторные источники питания.  [c.35]

На рис. 8.19 приведена блок-схема инверторного источника питания для дуговой сварки. Переменное напряжение питающей сети поступает на низкочастотный выпрямитель НВ и после выпрямления преобразуется инвертором ИНВ в переменное напряжение повышенной частоты 1...20 кГц. Силовой трансформатор Т включен между инвертором и выходным неуправляемым высокочастотным выпрямителем ВВ. Трансформация осуществляется на повыщенной частоте, что позволяет существенно снизить размеры силового трансформатора. Формирование внешних характеристик и регулирование сварочного режима осуществляются системой управления блока обратных связей (БОС).  [c.148]

Технические характеристики инверторных источников питания  [c.148]

Возможен путь создания резонансных инверторных источников питания о коммутацией транзисторов иа нуле тока и напряжения с промежуточной частотой преобразования свыще 100 кГц и минимизацией тока, потребляемого от сети / , 4 .  [c.7]

Источники технологического напряжения, выполненные на базе автономных инверторов. Среди различных схем получения импульсного технологического напряжения заслуживают внимания схемы инвертирования тока, которые являются перспективными для построения импульсных источников питания для размерной ЭХО. К преимуществам инверторных схем следует отнести возможность плавного изменения в широком диапазоне  [c.167]

С развитием техники требуется совершенствовать технологию сварки деталей разных толщин из различных материалов, в связи с чем постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров до нескольких метров, изготовленные не только из конструкционных сталей, но и из специальных сплавов на основе цветных и тугоплавких металлов, а также из композиционных материалов. Существенные изменения произошли в источниках питания для сварки, которые создаются теперь с использованием микропроцессорной техники и инверторных блоков и значительно расширяют технологические возможности процессов сварки.  [c.11]

Одно из перспективных направлений совершенствования сварочного оборудования — создание энергосберегающих источников питания со звеном повышенной частоты, или инверторных. У этих источников масса и габариты в 6...9 раз меньше по сравнению с выпускавшимися ранее. Они имеют коэффициент мощности 0,95...0,98, более высокий КПД, высокие динамические свойства.  [c.147]

Среди управляемых источников питания, применяемых в качестве важной составляющей средств автоматизации сварочных процессов, все шире используют инверторные (тиристорные либо транзисторные), обладающие высокими технико-экономическими показателями и улучшенными технологическими свойствами. Такие источники питания обеспечивают плавное изменение выходного напряжения и силы сварочного тока путем применения широтно-импульсного (для транзисторных) либо частотного (для тиристорных) регулирования инверторов. Инверторные источники питания можно переключать с одного режима на другой непосредственно в процессе сварки, что делает их особенно эффективными в робототехнологических комплексах (РТК) и гибких производственных системах (ГПС).  [c.13]


Практически любые алгоритмы управления переносом электродного металла могут быть реализованы при использовании инверторных источников питания сварочной цепи. Такие источники (типа ВДУЧ, УДГ-350, фирм ESAB, KEMPPI и др.) позволяют применить любую (обычно 1...50 кГц) технологически обусловленную частоту следования импульсов тока, повысить быстродействие управления процессом сварки (примерно на два порядка по сравнению с традиционными источниками тока) и стабильность процесса сварки, уменьшить разбрызгивание путем более точного дозирования энергии, выделяемой в дуге в моменты  [c.105]

Прослеживается расширение требований к источникам питания. Следует отметить перспективность инверторных источников питания (тиристорных и транзисторных на сверхзвуковых частотах) в установках и станках для дуговой, контактной, электроннолучевой и других видов сварки. Традиционные сварочные источники питания еще не исчерпали своих возможностей, особенно это касается сварочных трансформаторов с устройствами стабилизации горения дуги, источников с индуктивностью и емкостью в сварочной цепи, малогабаритных источников питания с yJ yчшeнными энергетическими показателями, а также многопостовых систем питания постоянного и переменного тока.  [c.116]

Для роботизированной дуговой сварки могут применяться те же источники, что и для механизированной или автоматической сварки при условии, что они имеют аналоговые или цифровые входы и выходы для связи с системой управления робота или комплекса, либо могут быть снабжены преобразователями, ВЫПОЛН5ПОЩИМИ эти функции. В составе оборудования для РДС обычно применяют самые совершенные источники питания сварочной дуги, в которых осуществляется управление процессом использования теплоты и переноса металла на уровне объема капель и времени переноса каждой из них, инверторные источники питания. Транзисторные источники питания могут обеспечивать скорость изменения силы сварочного тока до 50 А/мс, что значительно уменьшает разбрызгивание и позволяет выполнять роботизированную сварку в самых различных пространственных положениях.  [c.138]

Путями улучшения энергоснабжения стыковых машин, обеспечивающих равномерную загрузку трех фаз питающей сети, снижение установленной мощности и сопротивления 3 являются сварка постоянным током с выпрямлением во вторичной цепи сварючного трансформатора сварка токами низкой частоты с использованием преобразователей частоты и числа фаз использование инверторных источников питания с напряжением прямоугольной формы и устройств симметрирования трехфазных сетей на основе продольнопоперечных структур силовых схем.  [c.190]

Технические характеристики отечественных инверторных источников питания для сварки приведены в табл. 4.42. Параметры тиристорных инверторов предприятия ФЕБ (г. Санкт-Петербург) предоставлены изготовителем.  [c.257]

Для обеспечения возможности синергетического управления во многих случаях достаточно добавить дополнительные блоки управления к уже существующим мини- или мультисистемам. В качестве примера можно привести инверторный источник питания PS 5000 MIG фирмы Kemppi (рис. 4.144).  [c.272]

В инверторный источник питания в данной системе встроены внутренний импульсный регулятор С120Р и блок дополнительных функций PSM 11. В импульсном регуляторе предварительно запрограммированы оптимальные импульсные параметры для девяти  [c.272]

Расширение функций управления инверторным источником, объясняемое легкостью данного управления, привело к созданию сложных профессиональных сварочных систем. В данных системах реализуется сложное синергетическое управление не только для СПЭ, но и для СНЭ, а иногда и для РДС. В качестве примера можно привести инверторные источники питания сер. Kemppi-PRO (рис. 4.145).  [c.272]

Реализация и развитие синергетических принципов управления для СПЭ в активных газах позволили создать универсальные инверторные источники питания, рассчитанные на сварку разнообразных материалов различной толщины в разных пространственных положениях, заменив в них СНЭ на СПЭ в инертных газах и сохранив возможность РДС. Примером такого инвертора может служить сварочный инвертор Кетро МЮ фирмы Kemppi (рис. 4.147).  [c.273]

Стоимость инверторных источников питания превышает стоишсть  [c.7]

Представлен инверторный источник питания, работащий от прошшленной трехфазной сети 380 В, в котором применены транзисторные и диодные матрицы.  [c.27]

Следует, отметить, что транзисторные регуляторы не представляют конкур Щ1й для. инверторных источников питания. Они имеют свои области применения, в частности при многопостовом питании и эксперим н-тальных исследованиях. В настоящее время щда отсутствии производства отечественной промышленностью мощных транзисторов, диодов, феррито-вых сердечников и конденсаторов с необходимыми для инверторных источников параметрами возможно использование транзисторных регуляторов в po6oth4HpoBaHHHX комплексах и других областях, требующих полностью управляемых источ Иков пит(шия дуги с высоким быстродействием  [c.48]

Описан инверторный источник питания, использованный для контактной сварки. Указаны его преин ества и типы контактных машн, в которых он применен.  [c.103]

Кроме традиционных источников питания дуги (см. гл. 4) для ручной дуговой сварки начинают применяться бестрансформаторные инверторные источники переменного тока. При достаточно большой мощности они имеют малые габариты и массу. Например, инвертор шведской фирмы ESAB обеспечивает силу сварочного тока 5...250 А, имеет массу 20 кг и размеры 450 х 350 х 300 мм.  [c.111]


Перспективными источниками питания являются инверторные выпрямители. Инвертор - это устройство, преобразующее постоянное напряжение в высокочастотное переменное. Схема выпрямителя с транзисторным инвертором приведена на рис. 3.21.  [c.261]

Инверторный источник Кетро МЮ представляет собой практически последнюю разработку в области сварочных источников питания и весьма перспективен, так как повышает производительность труда и качество проводимых сварок одновременно.  [c.274]


Инвертор постоянного или переменного тока: какой лучше выбрать

С момента своего появления и по сегодняшний день сварка прочно удерживает первенство в процессах соединения различных деталей, изделий и элементов металлических конструкций. Такая широкая сфера применения требует большого количества методов и технологий. Для того чтобы иметь возможность варить значительный ассортимент металлов, используют различные виды сварочных токов.

1 / 1

С момента своего появления и по сегодняшний день сварка прочно удерживает первенство в процессах соединения различных деталей, изделий и элементов металлических конструкций. Такая широкая сфера применения требует большого количества методов и технологий. Для того чтобы иметь возможность варить значительный ассортимент металлов, используют различные виды сварочных токов.

Виды сварочного тока

Сварочные трансформаторы выдают на выходе переменный ток (AC) сетевой частоты, то есть 50 герц. Скажем откровенно: сваривание металлов таким способом – процесс достаточно проблематичный. Во-первых, требуются сварщики высокой квалификации, во-вторых, шов получается недостаточно качественным.

Изменение напряжения дуги 100 раз в секунду приводит к соответствующим изменениям в скорости переноса расплавленного металла и температуры сварочной ванны. Результатом этих процессов станет разбрызгивание металла и неравномерность провара. Кроме того, такому виду сваривания свойственен уход шва в сторону.

Лучшие показатели получаются при ведении сварки постоянным (DC) током как прямой, так и обратной полярности (для подключения обратной полярности «+» и «-» источника меняют местами).

Постоянный ток можно получить от сварочного трансформатора с дополнительным силовым выпрямителем. Но, как вы понимаете, это вызовет лишние расходы. Наилучшие возможности предлагают нам инверторы. Здесь можно получить на выходе как переменное, так и постоянное напряжение.

Переменное напряжение сварочных инверторов имеет высокую частоту, за счет чего параметры дуги становятся более стабильными и по своим характеристикам приближаются к параметрам дуги постоянного тока. Некоторые металлы и сплавы можно варить только переменным током, например, алюминий, который имеет очень специфическую оксидную плёнку на поверхности. Эта плёнка может быть разрушена только переменным током. Таким образом, на сегодняшний день мы имеем широко востребованными три вида сварочного тока:

  • высокочастотный переменный;

  • постоянный прямой полярности;

  • постоянный обратной полярности.

Инверторы постоянного и переменного тока

Устройство и отличие

Рассмотрим принцип работы инвертора переменного тока. Преобразование сетевого напряжения в сварочное происходит в следующей последовательности. Вначале оно выпрямляется и поступает на преобразователь, который генерирует высокочастотную последовательность импульсов. Основная идея состоит в том, чтобы на понижающий трансформатор подать напряжение сети 220 вольт с частотой не 50 Гц, а 30 – 70 кГц.

В этом случае значительно снижаются габариты и вес трансформатора. Для того чтобы вы смогли представить себе эту колоссальную разницу, приведем пример: трансформатор мощностью около 5000 Вт, преобразующий напряжение частотой 50 Гц, будет весить около 20 килограммов. Трансформатор такой же мощности, но работающий на частоте 50 кГц будет весить 250грамм. Что вы выберете?   

Далее пониженное до 60 вольт напряжение поступает на сварочный электрод с выхода трансформатора.

Инвертор постоянного тока в большей части повторяет схему инвертора переменного тока. Но на выходе добавлен выпрямитель, который преобразует выходное переменное напряжение в постоянное. 

Что выбрать

С отличиями в устройстве этих типов источников питания для сварочных процессов мы разобрались. Но, по большому счёту, для большинства пользователей устройство источника питания представляет слабый интерес. Более важным для него является назначение различных источников и области их применения. Это и станет, в конце концов, решающим при выборе.

Постарайтесь выбрать сварочный источник питания, который можно подключить к существующей сети без риска её перегрузки. Кроме того, назначение источника должно соответствовать работам, которые вы собираетесь выполнять с его помощью. Для правильного выбора ознакомьтесь с особенностями сваривания различных металлов. 

Отличается ли сварка переменным и постоянным током

Сваривание металлов постоянным током, полученным от инверторных преобразователей, позволяет получить качественный сварной шов даже сварщикам невысокой квалификации. Отсутствие изменений направления и силы тока, свойственные переменному напряжению, обеспечивают ровное и стабильное горение дуги, что приводит к увеличению глубины проплавления металла и создаёт условия увеличения механической прочности сварного соединения.

Ещё одно существенное преимущество сварки постоянным током - уменьшение разбрызгивания металла, которое экономит электроды, присадочные материалы и повышает производительность труда за счёт уменьшения объёмов работ по зачистке швов.

Инверторные преобразователи входят в состав различных аппаратов как источники питания. Аппараты ручной дуговой сварки прекрасно справляются со свариванием стальных и чугунных деталей. Для сваривания нержавеющих сталей и цветных металлов, лучше использовать аппараты аргонно-дуговой сварки. Автомобильный кузов обычно ремонтируют точечной сваркой на базе того же инвертора постоянного тока.

Обратная полярность напряжения имеет свои преимущества и недостатки, в сравнении со свариванием постоянным напряжением прямой полярности. Для реализации этого метода требуются специальные электроды или проволока (в случае работы на полуавтомате). Принятие решения об использовании той или иной полярности зависит от особенностей процесса и вида сварочного оборудования.

Сварку переменным током используют для соединения тугоплавких металлов. В современной практике этот вид применяется для сваривания деталей, имеющих загрязнённую поверхность. Так иногда случается, что очистить деталь либо невозможно, либо очень сложно. Этот метод хорошо справляется с оксидными плёнками на поверхности металлов, даже на алюминии. На крупносерийных производствах сваривание переменным током используют как способ снижения себестоимости работ на изделиях, не требующих особой точности шва.

Делаем выводы: каждый вид имеет место в производстве, но наиболее универсальным и подходящим для дома, гаража, дачи является сварка изделий постоянным током, получаемым от сварочных инверторов. В подтверждение справедливости наших выводов можно привести статистические данные, говорящие о том, что 95,9 % сварочных аппаратов, купленных в Москве в прошлом году, составили аппараты на основе инверторов постоянного тока. Приобрести инверторные аппараты постоянного тока вы можете от производителя КЕДР на официальном сайте:

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:


Источники питания на базе инвертора

Мир меняется. Это не удивительно для тех, кто хоть отдаленно осознает свое окружение. Тем не менее, есть соблазн взглянуть на давно устоявшиеся технологии, такие как сварка, и поверить в то, что в последнее время технологические разработки практически не развиваются. Однако человек, придерживавшийся этой точки зрения, ошибался. Фактически, конструкция и возможности источников питания для сварки изменились и продолжают быстро меняться. Одна из технологий, способствующих этому изменению, - разработка и популяризация источников питания на основе инверторной технологии.Эта технология особенно хорошо подходит для сварки алюминиевых сплавов, особенно тонких алюминиевых сплавов.

Что нового?
Раньше сварочные источники питания основывались на трансформаторах. Блок питания потреблял 60 Гц, 230, 460 или 575 вольт. Металлический трансформатор изменил его с относительно высокого входного напряжения на ток 60 Гц при более низком напряжении. Этот низковольтный ток затем выпрямлялся каким-то выпрямительным мостом для получения сварочного выхода постоянного тока (DC).Управление этим выходом обычно осуществлялось какими-нибудь относительно медленными магнитными усилителями.

Сварочные аппараты TIG на трансформаторе обычно тяжелые и большие. Трансформаторы относительно неэффективны, работая на частоте 50 или 60 Гц. В трансформаторе выделяется много тепла, и трансформатор должен быть относительно большим и тяжелым. Значительная часть затрат на электроэнергию идет на нагрев трансформатора и окружающего воздуха. Большинство таких источников питания для сварки весят около 400 фунтов и имеют форму 32-дюймового куба.Кроме того, если используется 60 Гц, управляющие сигналы ограничиваются выдачей не более 120 в секунду, поэтому невозможно подавать импульс сварочного тока быстрее, чем это.


В источниках питания с инверторным управлением используется такая же входящая мощность 60 Гц. Однако вместо того, чтобы напрямую подаваться на трансформатор, он сначала выпрямляется до 60 Гц постоянного тока. Затем он подается в инверторную секцию источника питания, где он включается и выключается твердотельными переключателями на частотах до 20000 Гц.Этот импульсный постоянный ток высокого напряжения и высокой частоты затем подается на главный силовой трансформатор, где он преобразуется в постоянный ток низкого напряжения 20000 Гц, пригодный для сварки. Наконец, он проходит через схему фильтрации и выпрямления. Управление выходом осуществляется полупроводниковыми элементами управления, которые модулируют скорость переключения переключающих транзисторов.

Какие преимущества предлагает эта новая конструкция с инверторным управлением? Во-первых, главный силовой трансформатор, который работает на 20 000 Гц, намного более эффективен, чем трансформаторы 60 Гц, а это значит, что он может быть намного меньше.Помните, что машины на базе трансформатора обычно весят более 400 фунтов и имеют размер 32 дюйма. На прилагаемой фотографии показана линейка инверторных источников питания Lincoln для дуговой сварки вольфрамовым электродом (GTAW). Машина в центре, V205, весит 33 фунта, имеет ширину 9 дюймов, глубину 19 дюймов и высоту 15 дюймов. Две другие машины представляют собой инверторы только постоянного тока, они еще легче и меньше. Таким образом, машины на базе инвертора имеют огромное преимущество в весе и портативности.


Еще одно преимущество инверторных блоков питания - стоимость электроэнергии.Инверторное оборудование намного эффективнее трансформаторного. Например, потребляемый ток при 205 ампер для Lincoln V205 составляет 29 ампер при однофазном питании 230 вольт. Ток, потребляемый старым трансформаторным сварочным аппаратом, обычно составляет от 50 до 60 ампер при однофазной сети 230 В при сварке на аналогичных токах. Хотя экономия затрат при переходе на инверторы часто преувеличивается, при нормальных обстоятельствах можно с уверенностью сказать, что годовая экономия электроэнергии составляет примерно 10% от закупочной цены источника питания.

Другим важным преимуществом инверторных источников питания является то, что за счет столь тонкого «измельчения» входящего переменного тока мы получаем очень стабильный постоянный ток без типичных пульсаций 60 Гц. Это приводит к более плавной и стабильной сварочной дуге на постоянном токе.

До сих пор мы обсуждали только инверторы постоянного тока. В течение нескольких лет это было все, что было доступно. Инверторов, которые питали выход переменного тока, просто не существовало. Тогда кому-то пришла в голову идея упаковать два инвертора в один корпус.Путем их работы с разной полярностью и попеременного включения и выключения на выходе генерировался псевдо-переменный ток. Некоторые инверторы все еще генерируют переменный ток таким образом. Сегодня существуют и более изощренные методы генерации переменного тока, но для целей этой статьи проще представить генерацию переменного тока двумя инверторами с противоположной полярностью.

Способность генерировать переменный ток - вот что действительно делает инвертор блестящим для сварки алюминия с использованием GTAW. Тот факт, что напряжение дуги никогда не достигает нуля, означает, что дуга переменного тока намного более стабильна, чем раньше.Большинству инверторных источников питания GTAW не требуется, чтобы высокая частота была постоянно включена для стабильности. Фактически, Lincoln V205 не имеет возможности использовать постоянную высокую частоту. Он автоматически гаснет, как только зажигается дуга. Устранение непрерывных высоких частот резко снижает количество радиочастотных помех, генерируемых источником питания.

Во-вторых, тот факт, что мы можем посылать управляющие сигналы на частоте 20 килогерц, означает, что мы можем изменять частоту выходного сигнала при сварке переменным током.Старые машины имели выход переменного тока только 60 Гц. V205 может выдавать переменный ток с частотой 20 и 150 Гц. Более высокие частоты могут быть полезны при сварке тонких материалов. По мере увеличения частоты конус дуги и сварной шов становятся более узкими, что приводит к более глубокому проплавлению.

Много лет назад было понято, что при GTAW проплавление сварного шва происходит за счет отрицательной части цикла переменного тока электрода. Во время той части цикла, когда электрод положительный, проплавление уменьшается, и в вольфрамовый электрод уходит больше тепла.Однако во время положительной части цикла электрода дуга фактически удаляет оксиды с поверхности алюминия, облегчая сварку. По этой причине, хотя большинство других материалов сваривают GTA на постоянном токе, алюминий обычно сваривают на переменном токе. Очень первые источники питания GTAW обеспечивали простой выход синусоидальной волны, в котором генерировалось равное количество положительного и отрицательного электрода. Однако это было неэффективно. Нам не нужно было столько положительного электрода, чтобы получить адекватную очистку.Более поздние источники питания позволили нам изменять соотношение отрицательного и положительного электрода. Было обнаружено, что приблизительно 65% отрицательного электрода и 35% положительного электрода обеспечивают адекватную очистку дуги и хорошее проплавление. Однако большая часть энергии дуги все еще шла на нагрев вольфрамового электрода, поэтому требовались вольфрамовые электроды большого диаметра.

Источники питания инвертора обеспечивают адекватную очистку дуги с 15% положительного электрода. Уменьшение количества положительного электрода делает процесс более эффективным, увеличивает проплавление сварного шва и снижает количество тепла, поступающего в вольфрамовый электрод, что означает, что можно использовать заостренные электроды меньшего диаметра.Это дополнительно концентрирует и сужает сварной шов.

Наконец, новые инверторные блоки питания программируются программно. Это значительно упрощает изменение характеристик источника питания. На прилагаемой фотографии показан еще один блок питания Lincoln - Invertec® V350 Pro. Этот источник питания в первую очередь разработан как инверторный аппарат для газовой дуговой сварки (GMAW). Он содержит большое количество различных программ для установившегося режима, импульсного GMAW и нетрадиционных алгоритмов управления для GMAW.Большое количество импульсных программ GMAW, в которых параметры импульса оптимизированы для конкретных присадочных материалов и размеров проволоки. Однако благодаря программному обеспечению он также готов к использованию в качестве источника питания для дуговой сварки в защитном металлическом корпусе или дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа. Его также можно перепрограммировать в полевых условиях за короткое время. Вместе со всем этим, блок питания весит 79 фунтов и может выдавать до 425 ампер.

Будущее уже здесь.

Инверторные источники сварочного тока

помогают решать проблемы технического обслуживания и сокращают время простоя

(по данным Plant Engineering, июнь 2005 г.)

Краткое содержание:

  • Трудности с перемещением тяжелых сварщиков на место работы, например, простои, вызванные ожиданием вилочного погрузчика, грузовика или крана, чтобы переместить сварщика.
  • Невозможность поднести сварщика большего размера к месту работы во время работы в ограниченном пространстве.
  • Проблемы с поиском основного источника питания, который можно использовать (например, только розетка 115 В, а у вас машина 230 В).
  • Трудности с первичным питанием, такие как колебания напряжения, необходимость добавления дополнительных сварщиков, но превышающая мощность цепи, или столкновение с дополнительными начисленными расходами со стороны коммунальной компании за низкий коэффициент мощности (этот пункт относится к внутреннему персоналу, управляющему парк сварочного оборудования).
  • Ограниченные возможности многопроцессорной сварки, например, использование одного сварочного аппарата для сварки Stick / TIG, а другого для сварки MIG / порошковой проволокой.
  • Проблемы с поиском опытного сварочного персонала или проблемы, связанные с неправильной настройкой оборудования.

Инверторные сварочные аппараты и аппараты плазменной резки могут решить все эти проблемы, поскольку их передовая технология значительно снижает вес и размер аппарата, обеспечивает возможности управления первичной мощностью, недоступные при использовании традиционных сварочных технологий, и обеспечивает непревзойденные характеристики дуги.Кроме того, современная инверторная технология упрощает эксплуатацию машин. Их улучшенное зажигание дуги и характеристики дуги могут превратить обычного сварщика в хорошего сварщика, что приведет к повышению качества сварки и уменьшению количества брака.

Обычная сварочная технология, хотя и не является предметом рассмотрения в данной статье, остается хорошим выбором для многих операций по техническому обслуживанию и ремонту. Эти сварщики могут выдерживать серьезные злоупотребления, работать в тяжелых условиях и продолжать исправно работать в течение десятилетий. Кроме того, их ограниченная мобильность становится преимуществом в некоторых ситуациях.Когда сварщика нужно оставить на рабочем месте на ночь, пользователи могут быть уверены, что это 4 000 фунтов. Многооператорский блок все еще будет там утром. На рис. 1 (ниже) представлены некоторые краткие инструкции по выбору сварочного аппарата для обслуживания.

Обычный сварочный аппарат

Инвертор

Масса

· 350 + фунтов.для индивидуальной единицы

· 2,000 - 4,000 фунтов. для многодуговых установок

· 10 - 120 фунтов. для индивидуальной единицы

· 180 - 760 фунтов. для многодуговых установок

Диапазон входного напряжения

208/230/460 и т. Д. Требуется ручное перенаправление

115 - 230 или 230 - 575.Повторное соединение вручную не требуется

Одно- или трехфазное

Фиксированная способность

Принимает оба

Допуск колебаний напряжения

± 10% от первичной

Более толерантный¾ См. Информацию об Auto-Line

Коэффициент мощности

Плохо - Хорошо, в зависимости от модели

Отлично (до.95; 1.0 идеально). PFC присущие конструкции

Энергоэффективность

Плохо - Хорошо, в зависимости от возраста объекта

Отлично

Потребление первичного тока

Традиционно выше

Традиционно ниже

Качество многократной технологической дуги

Удовлетворительно - Хорошо

Отлично

Расширенные функции управления дугой

Хорошо

Хорошо - Отлично

Прочность

Отлично, обычно более 10 лет

Хорошо, обычно до 10 лет

Надежность

Отлично

Удовлетворительно - Отлично (зависит от производителя)

Закупочная цена (стоимость усилителя)

Обычно ниже

Обычно выше

Как работают сварщики

Все сварочные аппараты преобразуют первичную мощность высокого напряжения с низкой силой тока в мощность низкого напряжения с высокой силой тока, используемую для сварки.Сварщик делает это с помощью трансформатора, который представляет собой железный сердечник, намотанный на сотни витков медной проволоки. Переменные, определяющие физический размер трансформатора, включают количество витков провода, площадь поперечного сечения сердечника, подаваемое напряжение и частоту первичной мощности.

Ключевая переменная - адрес одного инвертора - это частота. Уравнение, определяющее конструкцию сварочного аппарата, гласит, что увеличение частоты первичной мощности позволяет уменьшить размер и массу трансформатора.

Секрет инверторной технологии заключается в том, что она увеличивает частоту первичной мощности, поступающей на трансформатор, с 60 Гц до 20 000 - 100 000 Гц. Это достигается за счет включения / выключения мощных твердотельных переключателей, называемых IGBT, которые включаются и выключаются всего за одну миллионную долю секунды. Действие включения / выключения имитирует формирование и схлопывание магнитного поля, которое имеет такое же влияние, как и мощность переменного тока, но с гораздо более высокой частотой (см. Фиг.2, блок-схему инвертора, для более подробной информации).

Контролируя мощность на первичной обмотке (или на стороне линии) трансформатора и повышая частоту, производители сварочного оборудования теперь производят инверторы Stick / TIG весом от 10 до 50 фунтов, универсальные сварочные аппараты MIG весом менее 50 фунтов. . и многопроцессорные инверторы (Stick / TIG / MIG / порошковая сварка / строжка), которые весят около 80 фунтов. и производят 425-амперный выход. См. Рис. 3 для сравнения размеров трансформатора между обычным сварочным аппаратом и инвертором.

Быстрая окупаемость инвестиций за счет сокращения потерь времени

В среднем на сварку 85% затрат приходится на рабочую силу (см.рис.4, график стоимости сварки). При измерении стоимости ремонта учитывается время, затраченное на то, чтобы сварщик и работа выполнялись вместе, время на настройку сварочного оборудования, время подготовки материала, время горения дуги, время очистки при сварке (брызги при шлифовании и шлак или, что еще хуже, дорогостоящие переделка), время, затраченное на перемещение сварщика между работами, и время, затраченное на возвращение сварщика в стойку для инструментов, рабочий ящик или место для хранения.

Один подрядчик, выполняющий плановое техническое обслуживание электростанции, рассчитал сэкономленное время для обоснования перехода на инверторную технологию.Ранее в контакторе использовалась система с несколькими операторами с восемью дугами, которая весила 4000 фунтов. Перейдя на «стоечную» систему, которая удерживает и питает шесть дуг от одного основного соединения и весит всего 712 фунтов, подрядчик сократил рабочее время на 87 процентов. Кроме того, когда сварщик находится рядом с местом работы, операторы могут легко регулировать параметры сварки или изменять процессы.

Сегодня стойка с четырьмя дугами для сварки TIG / Stick может весить всего 180 фунтов (включая стойку) - всего 50 дюймов.высокие, подходят для лифта и оснащены колесами для максимальной мобильности. Системы стеллажей также позволяют снимать отдельных сварщиков со стеллажа. Индивидуальные инверторы немного больше чемодана или ручной клади (размер зависит от выходной мощности), поэтому один или два человека могут легко переместить небольшой инвертор и поместить его в ограниченное пространство.

Гибкость первичной мощности

Экономия времени за счет использования легких инверторов в работе бесполезна, если вы не можете найти место для подключения.Инвертор обеспечивает гибкость местоположения за счет двух типов технологии управления первичным питанием: технологии автоматического подключения и технологии Auto-Line ™, которая доступна на некоторых инверторах Miller Electric Mfg. Co.

Благодаря технологии автоматического подключения инвертор определяет тип подаваемого первичного питания, а затем автоматически (но механически) подключается к правильному питанию: 230 или 460 В, одно- или трехфазное, 50 или 60 Гц.

Схема Auto-Line исключает механическое соединение и вместо этого использует электрическое соединение.Схема увеличивает первичную мощность до более высокого напряжения, и эта мощность затем становится источником напряжения для инвертора. Следующие типы инверторов доступны с Auto-Line (сила тока указана при максимальной выходной мощности):

  • Универсальный сварочный аппарат MIG на 180 А, работающий от 115 до 230 В, только однофазный, 50 или 60 Гц
  • Аппараты TIG Stick / DC на 150 А, которые принимают напряжение от 115 до 230 В, только однофазные, 50 или 60 Гц
  • Агрегаты Stick / DC TIG на 200 А и TIG / Stick на переменном / постоянном токе, которые принимают от 120 до 460 В, одно- или трехфазные, 50 или 60 Гц
  • Многопроцессорные сварочные аппараты CC / CV на 425 А, которые принимают от 208 В до 575 В, одно- или трехфазные, 50 или 60 Гц
  • Сварочные аппараты «Multi-MIG», которые принимают от 208 В до 575 В, одно- или трехфазные, 50 или 60 Гц (эти аппараты специально предназначены для крупносерийной промышленной сварки, а не для обслуживания и ремонта)
  • Плазменные резаки на 55 и 80 А, которые принимают от 208 В до 575 В, одно- или трехфазные, 50 или 60 Гц

Обратите внимание на акцент на сквозной.Первичное напряжение питания может изменяться, но пока оно остается в пределах рабочего диапазона машины, мощность дуги остается стабильной (см. Рис. 5, схема Auto-Line). Операторы никогда не увидят мерцания, и машина будет работать непрерывно в условиях, которые вызывают отключение других машин для самозащиты или срабатывания автоматического выключателя. Это преимущество действительно окупается на объектах с грязным питанием или при отключении электроэнергии от генератора. Обратите внимание, что для создания экономичной станции двухдуговой сварки на месте некоторые компании объединяют сварочный генератор с приводом от двигателя и используют его мощность для работы инвертора.

Наличие инверторов с Auto-Line означает, что человек, производящий сварочный ремонт, может перемещаться не только в любое место внутри завода, но и в любую точку мира, не беспокоясь о наличии доступной мощности.

Больше мощности на фунт, меньше потребляемого тока

Люди, впервые сталкивающиеся с инвертором, обычно не могут поверить, что такой маленький аппарат обеспечивает такую ​​большую сварочную мощность. Например, небольшие инверторы Stick / TIG весят менее 14 фунтов., но может иметь достаточную мощность для сварки с помощью 1/8 дюйма. Наклеить электрод. Даже инвертор для строжки угольной дугой с углем 3/8-дюйма при токе 600 ампер весит всего около 120 фунтов.

Инверторы

также обеспечивают выдающуюся энергоэффективность, что позволяет снизить счета за коммунальные услуги, и они эффективно используют подаваемую первичную мощность, которая известна в отрасли как хороший коэффициент мощности. Хороший коэффициент мощности снижает потребляемую мощность, что может позволить добавить больше сварщиков к существующей основной мощности. Например, один производитель глушителей недавно столкнулся с дилеммой необходимости увеличения производства для удовлетворения спроса, но при этом полагал, что не может добавить к своему парку более 40 дуг, не внося изменений во входящие услуги - изменения, которые могли стоить до 50 000 долларов.

Вместо того, чтобы добавить больше традиционных сварочных аппаратов TIG переменного / постоянного тока на 250 А, которые потребляют от 52 до 96 А первичной мощности при номинальной выходной мощности на первичной 230 В, компания приобрела инверторы TIG переменного / постоянного тока на 200 А, которые потребляют менее 16 амперы при номинальной мощности. Компания добавила восемь инверторов, увеличила производительность и удовлетворила спрос без каких-либо изменений во входящем обслуживании.
Механические подрядчики, работающие на перерабатывающих предприятиях (нефтехимия, бумага, пищевая промышленность) и электростанциях, также получают выгоду от низкого потребления первичной энергии и управления первичной мощностью.Эти рабочие площадки часто испытывают нехватку электроэнергии и могут иметь нестабильную мощность генератора. Низкое энергопотребление инвертора означает, что один генератор может питать больше дуг, и, как уже отмечалось, такие функции, как Auto-Line, позволяют инвертору преодолевать провалы и всплески напряжения.

Превосходный сварочный аппарат

Переключая первичное питание с частотой в тысячи Гц и используя усовершенствованное микропроцессорное управление, инвертор может создавать оптимальные характеристики дуги в любом заданном режиме сварки. Таким образом, операторы могут сваривать наилучшим образом, не борясь с дугой, или могут выбрать процесс сварки, наиболее подходящий для работы.

Краткий обзор преимуществ инвертора при обслуживании / ремонте включает следующее:

  • Несколько выходов для технологической сварки. Доступны модели для TIG-сварки Stick / DC (для стали и нержавеющей стали), TIG / Stick на постоянном токе (эти сварочные аппараты имеют больше функций для управления дугой TIG, таких как импульсная сварка и запуск высокочастотной дуги), AC / DC TIG / Stick (AC выход необходим для сварки алюминия) или выход CC / CV. Выход CC, или выход постоянного тока, используется для сварки Stick, TIG на постоянном токе и строжки, в то время как выход CV используется для сварки MIG и порошковой сваркой.Когда работа требует как процессов CC, так и CV, инвертор CC / CV означает, что остается на одну машину меньше, которую нужно купить или перевезти на место работы.
  • Отличное зажигание дуги. Во время зажигания дуги часто возникают дефекты сварки, потому что дуга не может быстро образоваться. Инверторы обычно обеспечивают более положительное зажигание дуги, что может помочь обеспечить качественный сварной шов с первого раза и исключить необходимость доработки в дальнейшем. Один ремонт сварки может стоить сотни или тысячи долларов, поэтому устранение нескольких дефектов сварки может окупить новый инвертор.
  • Устройство Dig control для сварки штангой. Контроль копания предотвращает прилипание электрода, когда дуга становится слишком короткой. Это полезно для прохода с открытым корнем или при плотной подгонке и помогает в зажигании дуги.
  • Широкий диапазон регулирования индуктивности для сварки MIG. Это позволяет оператору создавать «более мягкую» дугу (с большей индуктивностью) или «жесткую» дугу. Увеличьте индуктивность для лучшего смачивания (особенно для нержавеющей стали) или уменьшения разбрызгивания, что может сэкономить часы на шлифовку после сварки.
  • Улучшенный импульсный выход MIG или импульсный TIG (возможность настройки формы импульса). В зависимости от области применения, импульсный режим может снизить тепловложение для уменьшения деформации или прожога, улучшить эстетику борта, уменьшить разбрызгивание, обеспечить контроль образования луж и увеличить скорость движения.
  • Регулировка выходной частоты и расширенное регулирование баланса для сварки TIG на переменном токе. Эти функции позволяют адаптировать профиль сварного шва в соответствии с областью применения, чтобы улучшить качество сварки, свести к минимуму шлифовку после сварки и существенно увеличить скорость перемещения.
  • Удобное управление. Такие функции, как вызов последней процедуры, запоминают предпочтения при изменении полярности, такие как метод запуска и панель или дистанционное управление. Чтобы учесть предпочтения оператора, но не допустить возникновения проблем из-за неправильной регулировки, некоторые инверторы имеют четырехпозиционные регуляторы, просто помеченные для «жесткой» или «мягкой» характеристики дуги с помощью стержневых электродов E6010 и E7018. Панели управления также имеют цветовую маркировку в зависимости от процесса, например, зеленый для TIG, оранжевый для Stick и синий для сварки проволокой.Производители также стараются обеспечить единообразие своего оборудования, поэтому конструкция панели управления инвертора может напоминать панель управления, используемую на сварочном генераторе с приводом от двигателя, который оператор использовал на предыдущей работе.

Помимо удобных для пользователя средств управления, производители также обращают внимание на потребность в удобных для пользователя процессах. Мир сварки в целом признает, что сварка проволокой (MIG или порошковая сварка) - это самый простой процесс для освоения, причем Stick - более жесткий, а TIG - самый сложный (что не означает, что сварка Stick - это просто!).

Практически любой человек с хорошей зрительно-моторной координацией и правильным отношением к работе может научиться сварке проволокой в ​​обычных условиях за несколько часов практики. Однако сварка проволокой для ремонта на месте может быть затруднена. Даже небольшой сварочный аппарат MIG, работающий от напряжения 115 В, весит 60 фунтов, а баллон с защитным газом часто весит больше, чем сварщик.

Miller обратился к этой ситуации, создав первый в мире полностью автономный универсальный сварочный аппарат MIG, Millermatic® Passport ™.Этот 45-фунтовый. инвертор (см. рис. 7) имеет 12 унций. внутренний баллон с защитным газом CO2 (на самом деле баллон с красящим шариком), обеспечивающий достаточно газа для 25 минут сварки. Ни один другой сварщик проволокой не выполнит работу быстрее или проще для быстрого ремонта сваркой или легкого изготовления в полевых условиях.

Если ваша работа требует доставки сварщика на место работы, требует нескольких процессов сварки или вы сталкиваетесь с проблемами, связанными с управлением первичным питанием, обратите внимание на инверторную технологию.Реалистичная цель экономии 10 или 20 часов для одной большой работы означает, что новый инвертор многократно окупит себя в течение двух или трех лет, обычно выделяемых на капитальные вложения. И

инвертор помогает запустить объект в аварийной ситуации, он на вес золота.

Фиг.7

Каковы основные конструкции источников питания для оборудования для дуговой сварки?

Часто задаваемые вопросы

Основными функциями источника питания являются выработка тепла, достаточного для расплавления соединения, а также для создания стабильной дуги и переноса металла.Поскольку сварочные процессы требуют высокого тока (50–300 А) при относительно низком напряжении (10–50 В), питание от сети высокого напряжения (230 или 400 В) должно быть уменьшено с помощью трансформатора. Чтобы получить постоянный ток, выход трансформатора должен быть дополнительно выпрямлен (рис. 1).

Существует пять типов источников питания: трансформатор переменного тока; Выпрямитель постоянного тока; Преобразователь переменного / постоянного тока, выпрямитель, генератор постоянного тока и инвертор.

Тип управления, например Первичный реактор с отводом с насыщением, тиристор и инвертор - важный фактор при выборе источника питания.Простой станок для нарезания резьбы с первичной резьбой может быть идеальным и надежным выбором для многих сварочных работ MIG (GMA), но у него есть свои ограничения. Если шагов недостаточно, настройка оптимальных условий может оказаться невозможной, и колебания подачи повлияют на выход. Тиристорное управление позволяет бесступенчато регулировать выход, не зависит от колебаний напряжения питания и может управляться дистанционно. Тиристорные источники питания могут использоваться для большинства сварочных процессов, т.е. могут иметь либо плоскую (MIG [GMA]), либо падающую (MMA [SMA] и TIG [GTA]) характеристику выхода.

Инверторные источники питания

обладают всеми преимуществами тиристорного управления, но с дополнительной производительностью, экономией веса и эффективностью. Транзисторы используются для преобразования сетевого переменного тока (50 Гц) в переменный ток высокой частоты (> 500 Гц) перед преобразованием в напряжение, подходящее для сварки, а затем выпрямление в постоянный ток. Таким образом, инвертор, по сути, представляет собой силовой блок, которым можно управлять, часто с помощью программного обеспечения, для получения статических и динамических характеристик, необходимых для выбранного процесса сварки. Следовательно, большинство инверторов предлагают возможность работы с несколькими процессами.Кроме того, отклик современных инверторов открывает возможности высокочастотного импульса, необходимого для импульсной MIG (GMA), и динамической обратной связи для управления переносом металла, как в MIG с переносом погружением.

Великая дискуссия: трансформаторы или инверторы

Если вы хотите начать гражданскую войну в сварке, просто спросите группу сварщиков, что лучше: инвертор или трансформатор. Краткий ответ на этот вопрос: «Это зависит от обстоятельств.Однако развернутый ответ - это оживленные дискуссии о плюсах, минусах и конкретных областях применения машин.

Первые трансформаторы были разработаны, когда электричество стало обычным явлением в конце 1800-х годов. Вскоре после этого, в начале 1900-х годов, было обнаружено, что трансформаторы можно использовать в процессе дуговой сварки, который в то время находился в зачаточном состоянии. Потребовалось несколько лет, чтобы проработать различные электрические конструкции, чтобы иметь возможность управлять дугой, что также привело к необходимости создания покрытых (или покрытых) электродов для дуговой сварки, процесса, который обычно называют дуговой сваркой в ​​среде защитного металла ( SMAW) или сваркой штучной сваркой.

Во время Первой мировой войны сварка подверглась значительным исследованиям и разработкам из-за того, что она широко использовалась в стальном судостроении и танкостроении. Учтите, что перед сваркой сталь соединяли заклепками, ковкой, газовой сваркой. В течение 1920-х и 1930-х годов источники питания для дуговой и трансформаторной сварки стали обычным явлением, и по мере роста энергосистемы росла и дуговая сварка. К концу Второй мировой войны США переживали бум сварки и производства. С 1930-х по 1980-е годы почти все производимые аппараты для дуговой сварки были трансформаторными, что дало инженерам и производителям более 50 лет на совершенствование конструкции и создание невероятно надежных аппаратов для дуговой сварки.

1980-е годы ознаменовали собой новую эру технологий, в центре которой была электроника, что совпало с ростом популярности персональных компьютеров. По мере роста индустрии электроники и программного обеспечения инженеры вскоре поняли, что инверторы с программным управлением можно использовать для сварки, что открыло новый мир возможностей. Как и в случае с большинством новых технологий, инверторные источники сварочного тока в 1990-е годы стали вызывать проблемы. Многие ранние машины страдали от проблем с надежностью и были в центре горячих споров относительно пользовательских интерфейсов, элементов управления, рассеивания тепла и влажности.Эти вопросы по-прежнему находятся в центре дискуссии о внедрении инверторов. Но к началу 2000-х годов эти устройства стали популярными благодаря своей универсальности и способности управлять дугой.

Где резина встречает дорогу

Итак, как именно трансформаторы и инверторы сочетаются друг с другом? Конечно, в настоящее время инверторы, безусловно, считаются отраслевым стандартом, но некоторые сварщики по-прежнему предпочитают трансформаторы. Давайте сравним.

Надежность. Это горячо обсуждаемый вопрос для тех, кто участвует в спорах о преобразователе и инверторе.В течение почти столетия трансформаторные машины подвергались обширным исследованиям и разработкам, чтобы создать надежные и прочные машины. Для сравнения, инверторные машины имели лишь небольшую часть этого времени - примерно 30 лет, плюс-минус. Можно утверждать, что трансформаторные машины более надежны, чем лучшие инверторные машины, но стоит отметить, что за последние годы разрыв между ними значительно сократился. Прошли те времена 90-х, когда отказы инверторов были кошмаром.

Универсальность. Было время, когда трансформаторная технология сочеталась с инверторной технологией, чтобы создать то, что считалось совершенным сварочным аппаратом. Однако эта технология была слишком сложной и дорогой. Вскоре инженерам стало очевидно, что достижения в области программного обеспечения и электроники открывают новую задачу в мире сварки. Если у вас есть какие-либо сомнения по этому поводу, подумайте о своем первом компьютере или мобильном телефоне и сравните его с тем, что у вас есть сегодня. Такой же переход произошел в эволюции сварочных аппаратов.Теперь вы можете купить инверторные сварочные аппараты, на которых вы можете регулировать практически любую электрическую переменную, которую только можно вообразить с помощью программного обеспечения, чтобы обеспечить непревзойденную универсальность. Инверторные машины также намного легче и портативнее, чем трансформаторные машины. Преимущество инверторов в универсальности.

Качество дуги. Говоря о сварочных машинах, мы не можем игнорировать характеристики дуги и полученные сварные швы. Если вы относитесь к тому типу сварщиков, который весь день, каждый день сваривает только низкоуглеродистую сталь, вам не нужно смотреть мимо трансформаторной машины.Однако мы живем в мире сварки, который требует совершенства сварки в любом положении и на любом материале. В этом требовательном мире инверторы действительно сияют.

Поскольку инверторы можно запрограммировать на выполнение чего угодно, теперь мы видим, как усовершенствованная импульсная газовая дуговая сварка (GMAW), а также высококвалифицированная газовая сварка вольфрамовым электродом (GTAW). Перед нами открывается мир программного обеспечения и передовой электроники, которые действительно изменили возможности сварочного аппарата. Иногда даже такой посредственный сварщик, как я, выглядит неплохо.Я высоко оцениваю качество сварки и инновации в инверторных машинах, но я все же предпочитаю, чтобы для стали все было просто.

Стоимость. Последняя обычно обсуждаемая переменная - это цена. В прошлом инверторные машины были невероятно дорогими. Высокая цена была обусловлена ​​стоимостью компонентов, затратами на специализированное производство и инженерными затратами. Эти затраты сильно изменились за последние 15 лет, поскольку инверторы вошли в мир массового производства электроники. Инверторы начинают становиться дешевле, чем машины на основе трансформаторов, хотя они значительно сложнее.

Инверторный источник питания - один из важнейших в сварочной отрасли. технологические достижения последних двух десятилетий. Но до этого правила сварка трансформаторными машинами. Так как они сравниваются? Есть ли еще место старому среди нового?

При рассмотрении стоимости машины обязательно учитывайте следующее:

  • Первоначальная стоимость покупки. В настоящее время первоначальные инвестиции, вероятно, примерно равны.
  • Power (потребление электроэнергии). Как правило, инверторы потребляют меньше электроэнергии, чем трансформаторы.
  • Расходы на техническое обслуживание. По истечении гарантийного срока обслуживание инвертора обходится дороже, чем трансформатора.
  • Затраты на простой. Это вызывает споры, потому что эти затраты действительно зависят от того, как используется машина. Определенные приложения и среды более проблематичны для инверторных машин и способствуют отказу машин или необходимости ремонта.Например, строжка с помощью инвертора, хотя и возможна, обычно не рекомендуется и создает значительную нагрузку на определенные компоненты инвертора, что может вызвать сбои. Грязная, пыльная и влажная среда также может стать причиной выхода из строя платы инвертора. Хотя определенные производственные и конструктивные изменения помогают инверторам работать в неоптимальных условиях, они все же не так надежны, как трансформаторные машины для определенных применений.
  • Стоимость сварных швов. Ведутся споры о том, реальны ли некоторые улучшения качества и производительности, приписываемые инверторным машинам.Например, многие утверждают, что пульсация повышает производительность, но другие утверждают, что пульсация может привести к недостатку плавления. Обе стороны дискуссии правдивы. Некоторые утверждают, что импульсная сварка в среде защитного газа может заменить GTAW, и, возможно, это верно для определенных приложений, но высококвалифицированный сварщик TIG по-прежнему является золотым стандартом для высококачественной сварки. Во многих случаях программное обеспечение и количество переменных, которые можно изменить с помощью инверторных машин, опережают общие знания в области сварки и способы наилучшего внедрения технологических улучшений.

Все сводится к тому, трансформаторные машины или инверторные машины больше подходят для конкретного применения. Следующая диаграмма представляет собой обобщенное мнение, основанное на опыте и многочисленных обсуждениях.

Инверторные сварочные аппараты сильно изменились за последние 15 лет. Их производительность и стоимость продолжают улучшаться, но это не означает, что нам нужно копать могилу для сварочных машин для трансформаторов, поскольку они по-прежнему занимают важное место в нашей отрасли. В конце концов, все сводится к личному взвешенному решению, основанному на многих факторах.В конце концов, выбор за вами.

Фотографии любезно предоставлены Forney Industries, Fort Collins, Colo.

Источники сварочного тока Консультанты по сварке для сварочных инверторов, источников сварочного тока, сварочных аппаратов и других систем сварки и резки Напа.Рави


Arcraft Plasma Equipments (I) Pvt Ltd.

РЕФЕРАТ

Введение в источники сварочного тока, различные типы, применения, полезные определения, относительные преимущества, недостатки, что такое инвертор в целом, различные силовые полупроводники, используемые в инверторах, различные топологии конструкции, сварочные инверторы Arcraft и сравнение затрат.

1. ВВЕДЕНИЕ

  • W наплавка - это процесс соединения двух металлов. Чтобы соединить два металла, требуется огромное количество тепла. Это тепло создается в виде электрической дуги. Для создания этой дуги требуется источник питания.
  • E Вер. С тех пор, как процесс сварки вошел в область машиностроения, в области источников сварочного тока постоянно появляются инновации.
  • T Выбор источника сварочного тока зависит от процесса сварки.
  • T Вот два типа источников сварочного тока.
    1. источники постоянного тока.
    2. источники питания постоянного напряжения.
  • Источник постоянного тока используется в процессах сварки MMAW и TIG.
  • MMAW - это ручная дуговая сварка металлом.
  • TIG - сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа.
  • Источник постоянного напряжения используется в процессах сварки MIG / MAG и SUBARC.
    1. MIG - сварка металла в среде защитного газа.
    2. MAG - сварка металла активным газом.
    3. SUBARC означает сварку под флюсом.
  • O В нашем обсуждении будут рассмотрены источники питания, которые используются в процессах сварки MMAW и TIG
  • Мы можем понять, что сварка может выполняться с использованием
    1. источник питания переменного тока.
    2.Источник питания постоянного тока.
  • Ниже приведены типы источников сварочного тока, которые можно дифференцировать на основе параметров, основанных на значениях.

2. РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ИСТОЧНИКОВ СВАРОЧНОГО ЭНЕРГИИ.

2.A. Источники питания переменного тока

А1. Трансформатор сварочный фиксированный.

А2. Сварочный трансформатор переменного тока (шунтирующий магнитный).
а) Утюг
б) Подвижная катушка

2.B. Источники питания постоянного тока.

В1.Источник сварочного тока преобразовательного типа (сварочный выпрямитель).

B2. Выпрямитель сварочный тиристорный.

B3.Источник сварочного тока на основе чоппера.

B4. Инверторный источник сварочного тока.

3. НЕКОТОРЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1. Коэффициент мощности: это соотношение между активной мощностью и суммой активной и реактивной мощности. Следует отметить, что это векторная сумма, а не алгебраическая сумма.
2. Входная кВА: это произведение приложенного напряжения и тока, потребляемого от входного источника питания.
3. Вход, кВА, однофазный: входное напряжение X входной ток
4.Вход, кВА, трехфазный:% 3 X Вход напряжения X Входной ток
5. Входная мощность:% 3 X Входное напряжение X Входной ток X коэффициент мощности
6. Выходная мощность: выходное напряжение X выходной ток
7. Выходная мощность: входная мощность X КПД
8. Напряжение холостого хода: это напряжение, доступное на выходных клеммах источника сварочного тока, когда сварка не выполняется.
9.Напряжение нагрузки: это напряжение, доступное на выходных клеммах источника сварочного тока во время сварки, выраженное в вольтах.
10. Сварочный ток: это ток на выходе источника сварочного тока, выраженный в амперах.
11. Входной ток без нагрузки: это ток, потребляемый от входного источника питания, когда сварка не выполняется.
12. Скорость осаждения: это вес осажденного материала в единицу времени, выраженный в кг / час или кг / мин при заданном наборе условий.Это также зависит от источника питания. Уменьшается из-за брызг и паров. В типичном тесте при использовании сварочных инверторов он увеличивается примерно на 15–20%.
13. Скорость плавления / выгорания: это скорость, с которой электрод определенного размера плавится заданным током, и выражается в см / мин. Он быстро увеличивается по мере увеличения тока, особенно для электродов малого диаметра.

4. ОБСУЖДЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

4.А1. Сварочный трансформатор фиксированного тока.



Преимущества:
1.Очень низкие начальные вложения
2. Простота использования и обслуживания.

Недостатки:
1. Очень высокий ток без нагрузки.
2. Нет контроля тока. Ток фиксирован, также будет зависеть от электрода и входного напряжения.
3. Очень неэффективно.
4. Очень низкий коэффициент мощности.
5. Из-за того, что 1 и 2 потребляют очень большой ток от электросети. (см. таблицу).
6. Из-за 3-х эксплуатационных расходов высоки.
7. Низкое качество сварного шва.
8. Грубая сила тока.
9. Сварка на малых токах невозможна.
10. Громоздкое оборудование, при этом занимает большую площадь.
11. Плохая переносимость.
12. Сварка TIG / аргоном невозможна.
13. Сварка цветных металлов невозможна.
14. Более низкая скорость осаждения и эффективность осаждения.

4.A2. Сварочный трансформатор переменного тока (шунтирующий магнитный).


Подвижное ядро ​​
или
Движущийся Утюг

Преимущества:
1.Очень низкие начальные вложения
2. прост в использовании и обслуживании

Недостатки:
1. Очень высокий ток без нагрузки.
2. Очень неэффективно.
3. Очень низкий коэффициент мощности.
4. Из-за 1 и 2 потребляет очень большой ток от предприятия электроснабжения. (см. таблицу).
5. Из-за 3-х эксплуатационных расходов высоки.
6.Низкое качество сварного шва.
7. Лучшее управление током по сравнению с предыдущим типом, но неудовлетворительное.
8. Крупногабаритное оборудование, таким образом, занимает большую площадь.
9. Сварка TIG / аргоном невозможна.
10. Сварка на малых токах невозможна.
11. Низкая производительность и эффективность наплавки

4.B2. Тиристорный сварочный выпрямитель.



Преимущества:
1.Умеренные первоначальные инвестиции
2. прост в использовании.
3. Умеренные навыки, необходимые для обслуживания оборудования.

Недостатки:
1. высокий ток без нагрузки.
2. Эффективность лучше, чем в предыдущих случаях, но невысока.
3. Низкий коэффициент мощности.
4. Из-за 1 и 2 потребляет большой ток от предприятия электроснабжения.
5.Из-за 3-х эксплуатационная стоимость высока.
6. Низкая скорость управления.
7. Лучшее качество сварного шва по сравнению с предыдущими типами.
8. Лучшее управление током по сравнению с предыдущими типами.
9. Крупногабаритное оборудование, поэтому занимает большую площадь.
10. Плохая переносимость.
11. Средняя скорость наплавки и эффективность.

5. ЧТО ТАКОЕ ИНВЕРТОР?
Инвертор, используемый в сварочном приложении, работает, как показано ниже.

  • AC Линейное напряжение используется как входное для сварочного оборудования.
  • Он имеет соответствующую фильтрацию и выпрямление RFI / EMI.
  • Это выпрямленное напряжение фильтруется, чтобы сделать его чистым постоянным током.
  • Это постоянное напряжение подается на переключающее устройство через высокочастотный силовой трансформатор.
  • Поскольку эта частота переключения очень высока, размер этого трансформатора становится очень маленьким по сравнению с его противоположными частями.
  • Выход трансформатора понижен соответствующим образом.
  • Это пониженное переменное напряжение снова выпрямляется с помощью диодов с быстрым восстановлением.
  • Этот выход используется для сварки.
  • Используются подходящие методы управления и обратной связи.

6. ХАРАКТЕРИСТИКИ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ИНВЕРТОРАХ

6а.Тиристеры / тиристоры (выпрямители с кремниевым управлением)

  • Доступны устройства очень большой емкости, очень прочные.
  • Очень низкая частота срабатывания, которая находится в пределах звукового диапазона.
  • Привод ворот прост и эффективен.
  • Следовательно, габариты и вес оборудования большие.
  • Поскольку рабочая частота хорошо попадает в звуковой диапазон, сварка очень шумная.
  • Поскольку коммутация принудительная, большое и большее количество компонентов.
  • Скорость регулирования тока низкая, поэтому очень низкий сварочный ток невозможен.
  • Большие начальные импульсные токи.
  • Сильное разбрызгивание и испарения. Низкое качество сварного шва.
  • Большой внутренний нагрев из-за большого циркулирующего тока.

6б.БЮТ (Биполярные транзисторы)

  • Все вышеперечисленные недостатки устранены, но требуется громоздкий и неэффективный базовый привод, что сложно и не подходит на больших мощностях.
  • Транзисторы большой мощности очень дороги.
  • Поскольку технология совершенствуется с использованием IGBT и MOSFET, эти устройства не подходят для применения в сварке.

6с.МОП-транзисторы (полевые транзисторы на основе оксида металла и полупроводника)

  • В этом устройстве цоколь заменен на калитку.
    Привод ворот прост и чрезвычайно эффективен.
    Очень высокая скорость переключения, следовательно, размер трансформатора становится маленьким.
    Легко возможна работа до 100 кГц.
  • При больших рабочих циклах и более высоких мощностях необходимо выбрать размер сердечника трансформатора, чтобы он соответствовал медному проводнику соответствующего размера.
  • Устройства большой емкости не пользуются популярностью из-за их стоимости и доступности.
  • Следовательно, используется в источниках энергии малой и средней мощности.

6д. IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором).

  • Это комбинация BJT и MOSFET.
  • Очень простой и эффективный привод ворот.
  • Устройства большой емкости доступны по разумной цене.
  • Сокращает время сборки и обслуживания.
    Возможна работа намного выше звукового диапазона и, следовательно, бесшумная работа.
  • Только устройство, доступное для источников питания большой мощности. Потери мощности сопоставимы с полевыми МОП-транзисторами при малых мощностях и меньше при средних и более высоких мощностях.
  • И, следовательно, могут быть применены концепции проектирования строительных блоков.

7.ТОПОЛОГИИ ДИЗАЙНА.

а. Резонансные источники питания.
б. Источник питания ШИМ. (Широтно-импульсная модуляция)


7.a. Резонансные источники питания обладают недостатком в виде большого циркулирующего тока, большого размера из-за коммутирующих цепей. Следовательно, они менее эффективны. Они предлагают меньшую полосу управления и, следовательно, широкое изменение тока невозможно. Они производят меньше электромагнитных помех.Следовательно, они старого поколения для сварки. Они используются на очень высоких частотах, обычно от 400 кГц до 1000 кГц в области связи, где электромагнитные помехи вызывают серьезную озабоченность.

7.b. Источники питания PWM - это выбор дня, так как они предлагают большой и быстрый контроль. Проблема EMI снижается с помощью фильтров. Они обеспечивают широкий контроль тока, обычно от 3 до 400 А, что является очень широким диапазоном. Они предоставляют прекрасную возможность включить больше функций.Скорость коррекции исключительно важна для контроля скачков тока, которые необходимы при сварке TIG. Метод ШИМ обеспечивает плавное регулирование тока короткого замыкания и очень хорошую способность к повторному зажиганию дуги. Следовательно, это новейший и лучший выбор для сварочных работ.

7. КАК ОБОРУДОВАНИЕ ARCRAFT ЛУЧШЕ, ЧЕМ ДРУГИЕ?

1. Предназначен для более широких колебаний входного напряжения.

2. Предназначен для более широких колебаний температуры окружающей среды.

3. Защищено от пониженного напряжения, перенапряжения, однофазного включения и перегрева.

4. Предоставляется столько функций, сколько требуется клиенту.

5. Бросок тока отсутствует, начинается с установленного значения тока.

6. Очень большое количество моделей на выбор.

7. Испытано и проверено на качество.

8. Безупречный дизайн и, следовательно, простота обслуживания.

9. Обученный персонал для оказания услуг прямо у вас на пороге.

10. Очень малое время простоя, так как все запчасти легко доступны.

11. Благодаря высокой рабочей частоте инвертора, очень низкая пульсация, благодаря чему сварочный ток является плавным и стабильным. Обеспечивается отличное качество сварного шва.

12. Равномерные сварные швы, малое разбрызгивание и меньшее количество дыма.

13. Очень высокая производительность и эффективность наплавки.

14. Последняя технология ШИМ с использованием IGBT.

СРАВНЕНИЕ

  • Возьмем, используется электрод для дуговой сварки 4мм
  • Требуется сварочный ток 160 А при напряжении около 24 В
  • Выходная мощность = 160 А X 24 В = 3840 Вт или 3.840 кВт
  • Входное напряжение составляет 230 В переменного тока в случае однофазного источника питания и 415 В переменного тока в случае трехфазного входного источника питания. При сравнении в реальных измерениях входное и выходное напряжение должны быть точно измерены.
Параметр Сварочный трансформатор Сварочный выпрямитель Сварочный инвертор
Ток холостого хода от 4 до 5 А от 4 до 5 А 0.От 3 до 0,5 А
Коэффициент мощности без нагрузки 0,2 0,2 0,99
Без нагрузки от 400 до 500 Вт от 400 до 500 Вт от 50 до 100 Вт
Выходная мощность 3.84кВт 3,84 кВт 3,84 кВт
КПД 0,6 0.6 0,9
Входная мощность 6.4 кВт 6.4 кВт 4.27 кВт
Входной коэффициент мощности от 0,5 до 0,6 0,6 0,95
Входная кВА 12.От 8 до 10,66 при 230 В, 1 фаза 10,66 при 415 В, 3 ф. 4,5 при 415 В, 3 ф.
Входной ток от 55 А до 46 А 14.8 А 6,3 А
Энергопотребление в течение 8 часов в сутки 51,2 кВтч 51,2 кВтч 34.16 кВтч
Энергопотребление за 250 дней в году 12,800 кВтч 12,800 кВтч 8540 кВт / ч
Стоимость электроэнергии по цене 5 рупий за кВтч 64000 рупий 64000 рупий 42,700 рупий
Превышение стоимости по сравнению с инвертором 21300 рупий 21300 рупий -
Избыточный входной ток от источника питания 48 А 8.5 А -
Экономия на текущих расходах, как указано выше - - 21,300 рупий
Экономия входного тока - - 8.От 5А до 48А
Экономия установленной мощности - - 6.От 1 кВА до
11,0 кВА


Следовательно, есть экономия 21 300 рупий в год, если машина используется в течение одного года в течение 250 дней по 8 часов в день, то есть 2000 часов в год. Мы можем рассчитать то же самое для данного количества используемых машин и часов, что существенно снизит расходы.

Также мы можем рассчитать экономию установленной мощности, что также позволит сэкономить на счетах за электроэнергию.

Этот расчет сделан для электрода диаметром 4 мм, и для электродов большего размера экономия будет еще больше.

Сварка алюминия с использованием инверторных источников питания

Постоянный ток

Все сварочные источники питания преобразуют входящую мощность относительно высокого напряжения в низковольтную и сильноточную сварку с помощью трансформатора. Раньше трансформатор работал напрямую от входящего переменного тока с частотой 50 или 60 Гц.На этих частотах в трансформаторе выделяется много тепла, поэтому он должен быть относительно большим и тяжелым. Кроме того, если используется 60 Гц, управляющие сигналы могут выдаваться не чаще, чем 120 в секунду.

Инверторы были внедрены в источники питания для сварки сначала для генерации постоянного тока (DC), а затем для генерации переменного тока. В этих источниках питания входящая мощность переменного тока 50 или 60 Гц сначала выпрямляется в постоянный ток и фильтруется, а затем подается в инверторную секцию источника питания, где твердотельные элементы управления включают и выключают ее на частотах до 20000. Гц, эффективно преобразовывая его обратно в высокочастотный переменный ток.

Этот импульсный, высоковольтный, высокочастотный переменный ток затем подается на главный силовой трансформатор, где он преобразуется в низковольтный переменный ток частотой 20 000 Гц, пригодный для сварки. Наконец, он пропускается через схему фильтрации и выпрямления для получения сварочного тока постоянного тока. Выход управляется полупроводниковыми элементами управления, которые модулируют скорость переключения переключающих транзисторов.

Поскольку силовой трансформатор работает на частоте 20 килогерц, он намного эффективнее, чем трансформатор, работающий на частоте 60 Гц. Это означает, что трансформатор может быть намного меньше и легче, поэтому сам блок питания может быть легким.Источники питания для инверторной сварки вольфрамовым электродом на постоянном токе (GTAW) обычно весят от 30 до 50 фунтов. С некоторыми из этих источников питания потребляемый ток при 205 А составляет 29 А при однофазном питании 230 В. Хотя результирующая экономия затрат на инверторный источник питания часто преувеличивается, годовая экономия источника питания обычно составляет 10 процентов от закупочной цены источника питания.

Инверторные источники питания также очень точно «измельчают» входящий переменный ток, в результате чего получается стабильный постоянный ток без типичных пульсаций 60 Гц и стабильная сварочная дуга.

Переменный ток

В течение многих лет инверторные источники питания могли подавать только постоянный ток. Инверторов, выводящих переменный ток, просто не существовало. Это ограничивало использование инверторов для сварки алюминия, который обычно сваривают GTA с использованием переменного тока. Тогда кому-то пришла в голову идея упаковать два инвертора в один корпус. Запуск их с разной полярностью и попеременное включение и выключение генерировал псевдо-переменный ток на выходе. Некоторые инверторы все еще генерируют переменный ток таким образом.

Способность генерировать переменный ток делает инверторные источники питания подходящими для сварки алюминия с использованием GTAW.Поскольку напряжение дуги никогда не достигает нуля, дуга переменного тока становится более стабильной. Большинству инверторных источников питания GTAW не требуется, чтобы высокая частота была постоянно включена для стабильности, что снижает количество радиочастотных помех (RFI), создаваемых источником питания.

Поскольку управляющие сигналы могут посылаться с любой частотой, в два раза превышающей частоту инвертора (40 кГц), частоту выходного сигнала для сварки переменным током можно изменять. Некоторые машины могут выдавать переменный ток с частотой от 20 до 150 Гц.По мере увеличения частоты конус дуги и сварной шов становятся более узкими, что приводит к более глубокому проплавлению сварного шва.

При GTAW проплавление шва происходит в отрицательной части цикла переменного тока. Во время положительного электрода части цикла проплавление сварного шва уменьшается, и больше тепла попадает в вольфрамовый электрод, но дуга фактически удаляет оксиды с поверхности алюминия, облегчая сварку. Таким образом, в то время как большинство других материалов сваривают GTA с использованием постоянного тока, алюминий обычно сваривают на переменном токе.

Сварка с инверторами

Источники питания с ранней GTAW подавали простой синусоидальный выход переменного тока с равным количеством генерируемых положительных и отрицательных электродов. Однако такой большой положительный электрод не нужен для надлежащей очистки. Более поздние источники питания позволяли изменять соотношение отрицательного электрода к положительному, обычно примерно 65 процентов отрицательного электрода и 35 процентов положительного электрода.

Инверторные источники питания обеспечивают адекватную очистку дуги с 15-процентным положительным положением электрода.Уменьшение количества положительного электрода помогает увеличить проплавление сварного шва и уменьшить количество тепла, попадающего в вольфрамовый электрод. Это позволяет использовать заостренные электроды меньшего диаметра, которые концентрируют и сужают сварной шов.

Электроды из чистого или циркониевого вольфрама с тупым концом обычно рекомендуются для сварки на переменном токе с использованием обычных источников питания. Ситуация меняется при использовании инверторов. Большинство инверторов оптимизированы для зажигания дуги и наилучшей сварки с использованием заостренных электродов из 2-процентного торированного вольфрама.Многие пользователи также сообщают о хороших результатах при использовании заостренных церированных или лантановых вольфрамовых электродов.

Сварочный аппарат с инвертором высокой мощности NRW-IN16K4 | Микросварочное оборудование

Блок питания / NRW-IN16K4
Трансформатор / NT-IN16K4
Графический дисплей формы сварочного сигнала

Сварные материалы с высокой проводимостью (Cu, Al и т. Д.) И большие детали для плавления

  • Высокая выходная мощность - максимальный ток 16000 ампер
  • Сохранение до 255 режимов сварки для нескольких сварочных приложений
  • Простое управление режимами сварки
    (Отображение кривой сварки, функция памяти)
  • Несколько функций безопасности (обнаружение перегрузки по току, перегрева, отсутствия тока и т. Д.)
  • Монитор важных функций
    (ток, напряжение, мощность, сопротивление, трассировка)
Сварочный источник питания
с высокомощной сварочной головкой NA-126

Сварочная головка высокой мощности NA-126

Примеры применения

Оптимизированная система для закрепления

Поскольку степень деформации контролируется, можно получить высоконадежные соединения.

Монитор силы и смещения

Для сварки материалов с высокой проводимостью

Сварка медной (Cu) шины

Характеристики

NRW-IN16K4

Товаров NRW-IN16K4
Сварочный трансформатор NT-IN16K4
Управляющая частота 2 кГц
Режим управления Постоянный ток,
Постоянное напряжение,
Постоянная мощность,
Фиксированная ширина импульса
Диапазон настройки таймера 1-й, 2-й, 3-й, ВВЕРХ, СВАРКА, ВНИЗ
Общее время 0.5 - 3000 мс (ШАГ 0,5 мс)
Диапазон настройки для типа сварного шва Ток: 400 - 16000 А (1 А, ШАГ)
Напряжение: 0,400 - 6200 В (ШАГ 0,001 В)
Мощность: 200 - 49200 Вт (ШАГ 1 Вт)
Контроль тока, напряжения, мощности и сопротивления Среднее / Пиковое / Профиль
Мониторинг трассировки Ток, напряжение, мощность, сопротивление
Отображение формы сигнала Ток, напряжение, мощность, сопротивление
Количество условий 255
Интерфейс RS-232C
Метод охлаждения Воздух
Источник питания AC380 - 415V 3Φ
(опция: AC200 - 230V 3Φ)
Размер / Вес W280 x D410 x h570 мм ≈35 кг

NT-IN16K4

Товаров NT-IN16K4
Номинальная мощность 87.0кВА
Первичное входное напряжение 300 В / 600 В
Вторичное напряжение холостого хода 17,2 В (220 В)
Коэффициент трансформации трансформатора 18: 1/36: 1
Входная частота 2 кГц
Максимальный сварочный ток 12000 А (200 В) / 16000 А (400 В)
Рабочий цикл (время сварки) Водяное охлаждение 6,6% (1000 мс)
Метод охлаждения Вода
Размер / Вес Ш198 x Г420 x В457 мм ≈48 кг

Опция

Трансформатор для встраивания в оборудование

Метод охлаждения Вода
Размер / Вес Ш92 x Г304.5 x h264 ≈16 кг
  • * Дополнительно требуется датчик тока.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *