Как применяют сварочный инвертор: электрическая принципиальная схема

Использование инверторных источников сварочного тока (ИИСТ) в наши дни практически полностью заменяет применение трансформаторных источников, которые являлись их предшественниками. В основе их принципа действия был заложен понижающий трансформатор, работающий от сети частотой 50-65 Гц. Он представлял собой довольно громоздкое устройство. Для создания современных сварочных инверторов используются принципиальные электрические схемы, отличающиеся от схем трансформаторных аппаратов.

При использовании сварочного инвертора необходимо использовать электроды с покрытием ММА.

Для каждой модели инвертора характерно подходящее схемное решение, обеспечивающее качественные конструктивные особенности агрегата. Электрическая схема предполагает работу агрегата на основе импульсных преобразователей высокой частоты. Электрическая дуга должна держаться долго, чтобы шов получился очень ровным, поэтому сама принципиальная электрическая схема позволяет выпускать сварочные инверторы с легким весом, чтобы их было удобно держать и перемещать.

Читайте также: Заточка цепи для бензопилы своими руками.

Виды инверторных источников сварочного тока

Дуговая, автоматическая и полуавтоматическая сварка

Рынок аппаратов для сварки снабжает приборами не только промышленность, но и бытовую сферу, причем ИИСТ больше всего используют в быту. Производители ежегодно поставляют новейшее сварочное оборудование данного типа. Высокий уровень спроса на инверторные устройства обусловлен применением электрической схемы, основанной на широтно-импульсной модуляции. Повсеместным спросом пользуются ИИСТ, которые применяются для:

Схема устройства сварочного инвертора.

1. Дуговой сварки с помощью неплавящихся штучных электродов.
2. Полуавтоматической или автоматической сварки.
3. Плазменной резки или иных видов сварки, например, алюминиевых деталей.

Широко применяемая дуговая ручная сварка (MMA) с помощью ручного электрода монолит не требует слишком большого расхода электроэнергии. Аппарат, имеющий достаточно сниженный вес, позволяет сварщику с легкостью его перемещать ближе к необходимой точке подключения. Прибор ручной дуговой сварки совместим с генератором, который служит для выработки переменного напряжения 220 В.

Используемая электрическая схема аргонодуговой сварки (TIG) переменного либо постоянного тока связана с расширенными возможностями, позволяющими осуществлять точное регулирование различных параметров установленного режима. Для сварки используется вольфрамовый электрод, которым можно точно выполнять все работы. Это позволяет сделать внешний вид шва и его качество соответствующим. Вместе с тем особыми преимуществами обладают и габариты прибора, его вес, а также энергопотребление.

Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG) связана с использованием схемы устройства, обеспечивающего выбор подходящего способа переноски металла. Варианты могут быть связаны с капельной, струйной переноской и пр. Данный способ не предполагает разбрызгивание капель металла.

Инверторы для плазменно-дуговой резки

Схема панели сварочного инвертора.

Новый вид передовых технологий обеспечивается за счет плазменно-дуговой резки (PAC). Сварочный процесс и паузы происходят при высокой стабильности дуги инверторного аппарата. Процесс резки должен происходить на высокой скорости для получения ровной и аккуратной кромки, которая не требует обработки.

Для некоторых инверторов характерно самоограничение мощности, поскольку их действие основано на резонансных инверторах. Если настроить прибор в режим максимального тока, то короткое замыкание не случится. В целом ИИСТ – это сварочный аппарат, принцип работы которого напоминает действие блока питания компьютера. В этом и состоит отличие ИИСТ от классического трансформаторного источника питания.

Меньшие размеры инвертора отличают его от трансформаторного прибора. Вместе с тем для ИИСТ характерен высокий уровень частот, превосходящий частоту работы трансформаторного аппарата в 50 Гц. Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора предусматривает работу на частотах от 55 до 75 кГц.

Особенности принципиальной электрической схемы сварочного аппарата

Инвертор, принципиальная схема которого основана на действии блока транзисторов высокой частоты (от 55 до 75 кГц), предусматривает процесс коммутирования входного тока высокой мощности, поступающего с диодного моста.

Схема работы сварочного инвертора.

Элемент одновременно служит для выпрямления входного напряжения. После его выравнивания за счет фильтрующих конденсаторов можно получить постоянный ток при напряжении более 220 В.

Выход первоначального этапа связан с наличием первичного выпрямителя напряжения сети (220 В) с частотой переменного тока, равной 50 Гц. Сборка данного источника производится на основе диодного моста, а конденсатор служит простым фильтром. Лимитирование тока после включения устройства связано с наличием нелинейной зарядной цепи. Ее основными элементами являются шунтирующий тиристор и токоограничивающий резистор.

В целом принципиальная электрическая схема инверторного сварочного аппарата связана с выполнением функции источника питания, обеспечивающего работу транзисторному блоку ИИСТ. Действие данного блока происходит при частоте 60-80 кГц, поэтому потребуется понижающий трансформатор, работающий на требуемых частотах. Эта возможность позволяет выпускать сварочные инверторы меньших размеров, чем трансформаторные аппараты.

При наименьших размерах современного ИИСТ, в отличие от трансформаторного аппарата, мощность прибора имеет постоянный уровень. Важным этапом является решение задачи, связанной с выбором необходимой технологии, оптимизирующей работу силовой части. Ее представляют составляющим элементом принципиальной электрической схемы любого профессионального инвертора. Построить силовую часть можно на основе топологии, предусматривающей использование мостового конвертера, однотактного прямоходового мостового и полумостового конвертера.

Описание принципа работы схемы сварочных инверторов

Принципиальную схему сварочного инвертора можно проследить, опираясь на порядок выполнения действий данным устройством. Первоначально включенный в сеть прибор для сварки ИИСТ получает переменный ток с напряжением 220 В, выпрямление которого происходит при наличии в схеме диодного моста. Для устранения лишних помех с целью защиты высококачественного конденсатора устанавливают специальные помеховые фильтры, которые являются препятствием.

Затем происходит выравнивание тока при наличии конденсатора и его поступление к блоку транзистора. Через конденсаторы проходит ток, имеющий напряжение выше, чем на выходе диодных мостов. Понижающий трансформатор имеет обмотку, где должна присутствовать частота, с которой происходит прохождение постоянного тока, в несколько раз превышающую ее первоначальную величину. В результате на выходе происходит получение высокочастотного переменного сварочного тока.

Далее ток проходит через цепь понижающего высокочастотного трансформатора, который имеет вторичную обмотку с большим сечением. При этом могут быть использованы разные виды обмоточных материалов. Трансформатор понижает ток до уровня напряжения, равного 50-70 В. Одновременно происходит возрастание силы сварочного тока, которая превышает 130 А.

Принцип функционирования выходного диода

Если сборка кустарная, то используют трансформатор со вторичной обмоткой, изготовленной с применением меди (размер толщины – 0,3, ширины – 40 мм). Условия данного подхода заключаются в вытеснении тока высоких частот на поверхность проводников, сердцевина которых не задействуется, поэтому происходит нагревание прибора. Далее полученный ток выпрямляется за счет выходных диодов.

Рисунок 1. Электрическая схема, по которой действует инвертор.

Особенностью действия выходного диода является его функционирование при высокочастотном токе, с чем справляются не все виды диодов. Поэтому следует применять те диоды, которые являются быстродействующими. Они имеют время восстановления не более 50 наносекунд.

В одинаковых условиях обычным диодом нельзя будет воспользоваться по причине отсутствия его срабатывания при установленной высокой частоте тока. Получаемый результат связан с выходом постоянного сварочного тока, сила которого является очень высокой, а напряжение низким.

Универсальность принципиальной схемы сварочного инвертора

Электрическая схема, по которой действует инвертор, приведена на рис. 1. Производители предусматривают для любой модели определенные характеристики, позволяющие увеличить надежность эксплуатации прибора и обеспечить меры безопасности при работе с ним. Электрическая схема прибора предполагает наличие блока термоконтроля, служащего защитой агрегата от сильного нагревания и перегрева. Блок регулирует и работу системы охлаждения.

Рисунок 2. Принципиальная электрическая схема сварочного инвертора.

Присутствие различий в деталях сварочных инверторов определенных типов не влияет на принципиальные схемы их работы, которые сводятся к описанному ранее принципу. Рассматриваемое оборудование имеет электрическую схему, включающую несколько важных элементов. Блок температурного контроля позволяет схеме управлять работой системы вентиляции, обеспечивающей принудительное охлаждение всего агрегата.

Силовой трансформатор электрической схемы оснащен температурным датчиком, тип которого является биметаллическим и имеет фиксированную температуру срабатывания, если она достигает 75° в цепи. Радиатор охлаждения силового транзистора контролируется интегральным датчиком, отвечающим за его температуру.

Возможности изготовления инверторов на основе принципиальной схемы

Варка тонкого металла инвертором.

Принципиальная электрическая схема инвертора, выпускаемого отечественным производителем Ресанта, позволяет фирме поставлять на рынок компактные агрегаты, помещающиеся в кейс не очень больших размеров. Несмотря на различную мощность выпускаемых фирмой приборов, им свойственна определенная электрическая схема (рис. 2). Она объединяет принцип работы плазменных резаков и аргонодуговых сварочных аппаратов Ресанта.

Немецкой компанией FUBAG выпускается сварочное оборудование иностранного производства. Оно отличается особой надежностью, многофункциональностью, являясь одновременно узкоспециализированным. Для сварочных инверторов немецкого производства характерно наличие большого количества функций, которые являются дополнительными. Они включают принудительное охлаждение, работу в режиме пониженной мощности, микропроцессорное управление и др.

Есть мастера, для которых сборка сварочного инвертора не отнимает большого количества времени. Следует просто иметь начальные знания по электротехнике. Принципиальные схемы сварочных инверторов являются доступными, если для самостоятельного изготовления потребуется чертеж или инструкция. Важно создавать сварочные инвертора, принципиальные электрические схемы, которых сводятся к получению высокой стабильности сварочной дуги.