Большинство инверторных сварочных аппаратов оснащены органами управления и настройками. В основном они работают на базе процессоров, однако на рынке также присутствуют электромеханические модели.
Принцип работы и устройство сварочного инвертора
Чтобы сделать осознанный выбор при подборе аппарата для проведения сварочных работ, необходимо понимать структуру и функциональные особенности сварочного инвертора. Знания в этих областях не только позволят вам эффективно использовать преобразователи, но и предоставят возможность проводить их обслуживание и ремонт самостоятельно, что может быть весьма полезно в некоторых ситуациях.
На данном изображении представлены инверторные сварочные аппараты, изготовленные в Италии — известные своим качеством и надежностью.
В наше время на рынке можно найти обширный выбор моделей инверторов, из которых пользователи могут выбрать подходящую в зависимости от своих индивидуальных потребностей и финансовых возможностей. Если вы стремитесь сократить расходы, существует возможность собрать инверторный сварочный аппарат своими руками, что может быть интересным и увлекательным проектом.
Как работает инверторный сварочный аппарат
Принцип работы инверторного сварочного аппарата схож с методом функционирования импульсных источников питания. Оба устройства в процессе преобразуют энергию, однако их функционирование имеет свои особенности.
Процесс преобразования электроэнергии в инверторе может быть описан следующим образом:
- Сначала переменный ток напряжением 220 Вольт, поступающий из стандартной электрической сети, конвертируется в постоянный ток.
- Затем этот постоянный ток повторно преобразуется в высокочастотный переменный ток с помощью специального электрического блока, находящегося в конструкции инвертора.
- Полученный высокочастотный переменный ток затем понижается до необходимого уровня напряжения, что приводит к значительному увеличению его силы.
- На заключительном этапе формируется электрический ток с высоким уровнем частоты, значительной силой и низким напряжением, который используется непосредственно для выполнения сварочных работ.
Изображение иллюстрирует, как работает сварочный преобразователь, демонстрируя все ключевые этапы его функционирования.
Ранее для сварочных процессов преимущественно использовались трансформаторные устройства, которые увеличивали сварочный ток, уменьшая напряжение. Однако такой подход имел существенные недостатки: низкая эффективность (в результате чего большая часть потребляемой электроэнергии тратится на нагрев самого устройства), а также громоздкие размеры и большой вес таких аппаратов.
Разработка инверторов, которые регулируют сварочный ток согласно совершенно иному принципу, существенно уменьшила габариты и массу сварочных аппаратов. В этих устройствах лучше контролируется сварочный ток благодаря высокой частоте его протекания. Чем выше частота тока, вырабатываемого инвертором, тем меньше может быть общий размер машины.
Одной из первых и важнейших функций инвертора является повышение частоты стандартного электрического тока. Этот процесс возможен благодаря использованию транзисторов, которые переключаются на частоте от 60 до 80 Гц. Однако следует отметить, что транзисторы функционируют исключительно при постоянном токе, а в обычной электрической системе ток имеет частоту 50 Гц. Для преобразования переменного тока в постоянный в конструкциях инверторов устанавливается выпрямитель на базе диодного моста.
После модуля, в котором транзисторы генерируют высокочастотный переменный ток, сварочные преобразователи оборудованы трансформатором, снижающим напряжение и увеличивающим силу тока. Для управления высокочастотными напряжениями и токами необходимо использовать трансформаторы меньшего размера, которые тем не менее обладают мощностью, сопоставимой с большими аналогами.
На данной иллюстрации представлен сварочный преобразователь, который не имеет защитного кожуха, позволяя увидеть его внутреннее устройство.
Элементы электрической схемы инверторных устройств
К основным компонентам сварочного инвертора относятся:
- выпрямитель, который преобразует переменный ток, поступающий из обычной электрической сети;
- инверторный блок, собранный на базе высокочастотных транзисторов, который выполняет роль генератора высокочастотных импульсов;
- трансформатор, который снижает высокочастотное напряжение и увеличивает высокочастотный ток;
- выпрямитель, предназначенный для преобразования высокочастотного переменного тока в постоянный;
- рабочий шунт, который помогает обеспечить стабильную работу;
- электронный блок, отвечающий за управление работой инвертора.
Несмотря на различные характеристики конкретных моделей инверторов, принцип работы, основанный на применении высокочастотного импульсного преобразователя, остается постоянным и неизменным.
На этом изображении представлена примерная принципиальная схема инвертора. При необходимости, вы можете нажать на картинку для увеличения.
Выпрямительные и инверторные модули подвержены значительному нагреву в процессе работы, поэтому они устанавливаются на радиаторы, которые эффективно отводят тепло, что способствует продлению срока службы оборудования. Дополнительно для защиты выпрямительного блока от перегрева имеется специальный температурный датчик, который автоматически отключает блок при достижении критической температуры в 90 градусов Цельсия.
Инвертор, по сути, представляет собой мощный генератор высокочастотных электрических импульсов, состоящий из транзисторов, соединенных в схеме «мост перекоса». Высокочастотные электрические импульсы, вырабатываемые в этом генераторе, подаются на трансформатор, который снижает их уровень напряжения до приемлемого диапазона для сварки.
Наиболее распространенные трансформаторы, используемые в сварочных процессах, имеют следующие характеристики: первичная обмотка включает в себя 100 витков провода ПЭВ толщиной 0,3 мм; первая вторичная обмотка состоит из 15 витков медного провода диаметром 1 мм; вторая и третья вторичные обмотки содержат по 20 витков медного провода диаметром 0,35 мм. Каждая обмотка основательно изолирована друг от друга, а их выводы должным образом защищены и герметизированы для исключения короткого замыкания и потери эффективности.
На данной картинке показана внутренняя конструкция сварочного преобразователя, что позволяет лучше понять его устройство.
Выходной выпрямитель сварочного инвертора принимает на вход ток высокой частоты, и простые диоды не способны эффективно его преобразовать в постоянный ток. По этой причине выпрямитель требует установки мощных диодов с высокой скоростью переключения. Для предотвращения перегрева диодного блока он помещается в специальный теплоотвод, что обеспечивает долговечность его работы.
Ключевым элементом любого сварочного инвертора является мощный резистор, который отвечает за плавный запуск устройства. Такая необходимость возникла вследствие того, что при первоначальном включении источника питания на устройство подается значительный электрический импульс, который потенциально может повредить диоды в выпрямительном блоке. Для минимизации этого риска ток направляется через резистор к электролитическим конденсаторам, которые начинают заполняться энергией. Как только конденсаторы достигают полного заряда и устройство стабильно функционирует, контакты электромагнитного реле замыкаются, и ток начинает поступать на выпрямительные диоды, обходя резистор.
