Инверторно-импульсный сварочный аппарат

В настоящее время вместо тяжеловесных и габаритных сварочных трансформаторов выгоднее купить импульсный инверторный аппарат (ИСА). Он представляет собой источник тока для электросварки с лёгким поджигом и автоматическим поддерживанием горения дуги.

Модели сварочных инверторов ведущих производителей

Инверторный источник тока применяется для следующих видов сварки:

• MMA – ручное сваривание стали на постоянном или переменном токе с помощью штучных электродов с покрытием;
• TIG – сварка неплавящимися электродами из вольфрама с подачей в рабочую зону защитного газа. На постоянном токе способ применяется для стальных деталей, а на переменном – для алюминиевых сплавов;
• MIG/MAG – сварка сталей и сплавов алюминия электродной проволокой на полуавтоматах. В качестве защитного газа применяется аргон и иногда – углекислый газ. Если используется порошковая проволока, газ не применяется.

Принцип действия

Все ИСА работают одинаково. Различие заключается только в вольт-амперных характеристиках.

Схема вольт-амперных характеристик сварочных инверторов

Питание подаётся от сети переменного тока с напряжением 380 В или 220 В. Падающая характеристика применяется в источниках ручной дуговой сварки (синяя и зелёная линии). С ростом тока напряжение снижается, так как увеличивается электропроводность дуги.

Жёсткую характеристику имеют полуавтоматы, где напряжение остаётся постоянным при росте тока (красная горизонтальная линия). При полуавтоматической сварке под флюсом используется возрастающая характеристика (жёлтая линия).

Как выглядит схема инвертора

Схема аппарата, приведённая на рисунке выше, работает следующим образом:

1. Подача сетевого напряжения 220 В с частотой 50 Гц на устройство коммутации УК, где производится фильтрация сигнала и отключение устройства при выходе электрических параметров за допустимые пределы.
2. Выпрямление переменного тока в постоянный, пульсирующий в блоке В.
3. Сглаживание пульсаций в фильтре Ф.
4. Преобразование выпрямленного тока в высокочастотный переменный с помощью транзисторных ключей и снижение напряжения до заданного сварочного уровня (блок ТП). Этот блок является главным.
5. Выпрямление переменного тока в постоянный (блок ВВ).

Преимущества и недостатки ИСА

Основным достоинством устройства является поддерживание улучшенных динамических характеристик дуги. В аппарате предусмотрен режим работы для начинающих. Новая технология даёт возможность значительно уменьшить массу и габариты сварочного аппарата, а также повысить его КПД. Параметры прибора настраиваются в широком диапазоне и регулируются в процессе сварки. При работе образуется меньше брызг.

Отсутствие силового трансформатора даёт возможность существенно уменьшить вес и размеры инвертора. Если сварочный трансформатор создавал при работе значительные толчки электроэнергии, снижая напряжение в питающей сети, инвертор содержит конденсаторы, которые накапливают энергию. При этом электросеть не перегружается, а электрическая дуга разжигается мягче.

Инверторные аппараты имеют недостатки:

1. Не очень высокая надёжность аппарата, хотя она постоянно возрастает, когда начали применяться IGBT модули.
2. Устройство чувствительно к высокой влажности воздуха. Образование конденсата на электронных платах может привести к выходу их из строя.
3. Создание электромагнитных помех. Их можно уменьшить, применяя во вторичных цепях синхронные выпрямители и широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).

Основные схемы ИСА

Схем построения инверторов много, но преобладающими являются три типа преобразователей:

1. Однотактные прямоходные импульсные схемы создают импульсы одной полярности.

Схема однотактного инвертора на транзисторах

Импульсный сигнал системы управления СУ подаётся на базу транзистора VT1. При этом реактивная энергия накапливается в намагничивающей цепи трансформатора Т1. Транзистор открывается, и ток течёт через его первичную обмотку. Диод VD1 закрыт и на нагрузку разряжается конденсатор С_н. В паузу транзистор закрывается, и энергия намагничивания передаётся через диод VD1 на зарядку конденсатора и на нагрузку R_н.

2. Двухтактные полумостовые или мостовые. В двухтактном инверторе управляющие сигналы поступают поочерёдно на пары транзисторов VT1, VT4 и VT2, VT3 (показано на рисунке ниже – а). Когда импульсы подаются на транзисторы VT1, VT4, ток протекает через них и первичную обмотку Е1 трансформатора Т. При этом во вторичной обмотке появляется выходное напряжение U₂. В следующий полупериод открываются другие транзисторы, а предыдущие закрываются. Полярность на вторичной обмотке изменяется на противоположную (показано на рисунке ниже – б).

Схематичное изображение двухтактного инвертора

3. Резонансные.

Особенности сварки инвертором

Особенностью аппарата является наличие трёх функций:

1. Горячий старт. Обычный сварочный трансформатор создаёт проблемы, когда электрод ещё «холодный» в начальном периоде и не может расплавить металл. Инвертор создаёт больший ток при пуске и более мощная дуга позволяет успешно начать сварку.
2. Антизалипание обеспечивает увеличение рабочего тока в момент прихватывания электрода. Как только происходит его отрыв, параметры сварки тут же восстанавливаются.
3. Форсирование дуги. При работе происходит расплавление электрода. Когда капля металла отделяется с его конца, длина дуги уменьшается, что может привести к залипанию. Но прихватывания в этот момент не происходит, поскольку сварочный ток увеличивается, и расплавленный конец не прилипает к детали. Этот параметр можно предварительно настроить, чтобы уменьшить разбрызгивание металла.

Выбор аппарата

Параметры работы у бытовых и промышленных инверторов отличаются. Для небольшого ремонта и при редком использовании, достаточно иметь бытовую модель с кратковременными режимами работы. Оптимальная продолжительность включения составляет 60% (пауза 4 мин после 10 мин непрерывной работы). На качество сварного шва это не влияет. При небольшом токе и сварке без спешки, когда приходится периодически чистить шов, можно работать без остановок.

Минимальная величина сварочного тока составляет 160 А для нормального и стабильного сетевого напряжения. Если оно низкое, следует брать устройство мощностью до 200 А.

При пониженном напряжении питания его производительность существенно падает, что проявляется в снижении сварочного тока.

Снижение тока сварки при уменьшении напряжения питания

Важно иметь диапазон технических характеристик 170-250 В прибора, чтобы его рабочий режим находился внутри диапазона отклонения напряжения бытовой сети от расчётных 220-230 В. Такую защиту от колебаний напряжения обычно имеют дорогие аппараты (±20-25%). Бытовые устройства имеют меньший диапазон, составляющий ±10-15%.

Диаметр электрода напрямую связан с величиной сварочного тока. Приобретая устройство, делается небольшой запас: если расчёт берётся на 3 мм электрода, целесообразно купить аппарат, способный работать с «четвёркой». Тогда шов будет получаться качественным, если напряжение сети понижено.

Диапазон сварочного тока указывается на приборе. Если нижняя граница составляет 10 А, можно сваривать жесть. При токе 180 А допускается работа электродом толщиной 4 мм, а толщина соединяемых листов составляет 5 мм.

Для инверторов часто применяется принудительная вентиляция, поскольку они не переносят пыли. Приборы следует разбирать не реже двух раз в год для очистки внутренних частей от пыли. Её снимают мягкой кистью или посредством продувки сжатым воздухом. Для особо грязного производства применяется туннельная вентиляция, когда радиатор размещается вдоль корпуса, а главные узлы располагаются внутри его. Способ значительно повышает стоимость прибора.

Электронные микропроцессоры на любых приборах не переносят температуру ниже — 15⁰ С. Следует выбирать режим эксплуатации в пределах от -10⁰ С до +40⁰ С. Хранение производится в отапливаемых помещениях. Если прибор находился на холоде, перед работой его следует занести в тепло на несколько часов.

При неисправности устройства инвертирования тока (силового модуля IGBT), ремонт обойдётся дорого. Вывести модуль из строя могут скачки напряжения или перегрузка, когда производится резка металла большой толщины.

Каждому хочется купить устройство подешевле, чтобы оно позволяло решать необходимые задачи и при этом его не нужно было нести в ремонт после непродолжительной работы.

Важно собрать побольше отзывов о модели, которую хочется купить. Одним из важнейших критериев качества является цена и по ней можно лучше определиться с оптимальным выбором.

Бытовые инверторы немецкой марки «Фубаг», итальянской «Телвин», китайской «Брима», отечественные «Кедр» и «Торус» отличаются высоким качеством, надёжностью и приемлемыми ценами – от 8 до 16 тыс. руб. Также популярны бренды «Ресанта» и «Интерскол», ценовая категория которых составляет 6-11 тыс. руб. Можно купить дешёвые аппараты, стоимостью не более 6 тыс. руб., но качество у них значительно ниже.

Крупные производители, выпускающие аппараты большими сериями, предлагают купить их по более низким ценам, поскольку себестоимость получается ниже. Чтобы выбрать достойный аппарат, надо также учитывать косвенные показатели: уровень сервиса, наличие качественных инструкций, сайта, каталогов и др.

Типы инверторов

Различают такие типы сварочных инверторов:

1. «Калибр СВИ-205АП» – один из самых дешёвых аппаратов, позволяющих производить сварку «четвёркой» с силой тока 200 А (производство – Китай).

Особенностью является низкое качество системы охлаждения, что приводит к расплавлению пластмассовых частей конструкции. Это мешает производить аварийное отключение, что приводит к выходу прибора из строя.

Для профессионального применения он не подходит, а для периодических дачных и гаражных работ модель можно купить. Имеется много отрицательных отзывов по надёжности. Устройство часто ломается. Попадаются также удачные варианты, когда инвертор работает продолжительное время без поломок.

2. «STURM 220А (AW97I22N)» – модель средней цены (бренд из Германии), устойчиво работающая. Вес – 6,7 кг. Продолжительность нагрузки (ПН) при максимальном токе составляет 50%. Отключается при низкой температуре.

Аппарат чувствительный к ударам и падениям из-за наличия пластмассовых деталей. Прибор можно отремонтировать в кустарной мастерской. Перегоревшая плата может быть выпаяна и заменена на новую.

3. «PRORAB FORWARD 221 MOS» – инвертор весом 8,3 кг имеет приемлемую цену для мощных аппаратов. Он разработан в России, а производится в Китае. Предназначен для частных хозяйств, небольших предприятий и при строительстве дач и небольших домов.
   

Устройство обеспечивает сварку толстостенных соединений. Пользователи считают его неустойчивым к перегреву. При скоплении пыли внутри отключается по сигналу тепловой защиты. При надлежащем уходе модель отличается высокой производительностью.

4. «Ресанта САИ 220» – лёгкий аппарат средней цены, с широким диапазоном регулирования тока – от 10 до 220 А. Преимуществом устройства является надёжная работа при снижении напряжения сети от номинала на 30%. При сбоях в электросети оно отключается от срабатывания автомата.

Сварочный инвертор «Ресанта» со сварочными кабелями и зажимами

Настоящим аппаратом часто пользуются профессионалы за счёт стабильности работы при максимальной нагрузке, хотя ПН составляет 50%. Многие предпочитают купить эту модель.

5. «ELITECH АИС 200СА» – современный тяжёлый аппарат с широким диапазоном напряжения (от +20% до -35% от номинала), позволяющий применять электроды толщиной до 5 мм. Стоимость модели – средняя при привлекательных технических характеристиках, вполне соответствующих заявленных в паспорте. Максимальный сварочный ток составляет 200 А.

Сварочный аппарат – инвертор «ELITECH АИС 200СА»

Отличие аппарата заключается в возможности реализации двух режимов сварки – обычная ручная дуговая и неплавящимся электродом с подачей в рабочую зону инертного газа. Его часто используют профессионалы.

Особенности сварки

Работа со сварочным инвертором требует выполнения определённых условий:

1. Соблюдение правил техники безопасности, перечень которых представлен в инструкции по эксплуатации.
2. Использование требуемых защитных средств и спецодежды.
3. Не допускается применение инструмента в условиях повышенной влажности, при наличии дождя и снега.
4. Если электрод долго не разгорается в начале работы, увеличивается сила тока.
5. Обрабатываемые детали не должны быть подключены к источнику напряжения.
6. Допускается работа с аппаратом в определённом температурном режиме.
7. Инструмент должен содержаться в чистоте. В него не допускается попадание металлической пыли.
8. Ослабление контактов кабелей и нарушение изоляции в аппарате не допускается.
9. Инверторный блок эксплуатируется без превышения заданных нагрузок, иначе он может сгореть.
10. Хранение аппарата производится только в сухом месте.

Электрод подносится к месту сварки постепенно, под небольшим углом к рабочей поверхности. Наклон делается в сторону перемещения электрода или в противоположную. До металла следует кратковременно дотронуться несколько раз, но не в быстром темпе, иначе происходит залипание. В этом случае электрод активизируется, т. е. образуется электрическая дуга. Расстояние до детали поддерживается на уровне 2-5 мм. Дуга гаснет, если зазор меньше или больше допустимого.

В процессе сварки шов получается качественным, если правильно выбрать расстояние до детали. Если оно мало, выпуклость шва будет большая, с наслоениями по бокам. При большом зазоре металл не проварится, а дуга будет постоянно прерываться. Если стык получается аккуратным, значит, режим выбран правильно.

Независимо от того, горизонтальный шов или вертикальный, в течение всего процесса, в его начале должна располагаться сварочная ванна с расплавленным металлом, равномерно распределенная по всему участку. Для этого электрод перемещается круговыми движениями или зигзагом, а сварочная ванна всегда должна двигаться в сторону источника тепла. Она будет контролироваться при углах наклона электрода 45-90⁰.

Сварка нержавеющей стали

Для нержавейки применяются электроды типов ОЗЛ-6 (жаростойкая сталь), НЖ-13 (пищевая нержавейка), ЦЛ-11 (хромоникелевые стали) и другие. В каждом отдельном случае применяются электроды целевого назначения.

При выборе аппаратов руководствуются следующим:

• Модели подбираются для определённых климатических условий. Некоторые из них не предназначены для работы при низких температурах;
• Для сваривания нержавейки мощность бытовых устройств составляет 180 А, а промышленных – 200 А и выше;
• Обращается внимание на дополнительные функции, характерные для инверторов: «Hotstart», «Antistick», «Arcforce».

Сварки алюминия

Для сварки алюминия применяются самые современные аппараты. Здесь требуются следующие составляющие:

• электроды для сварки высокотеплопроводных металлов (в том числе и алюминия) с маркировкой ОЗА, ОЗР и ОЗАНА;
• инвертор для сварки алюминия;
• печь для подогрева электродов.

Модели инверторов отличаются стабильным напряжением, обеспечивающих качественный шов. Продажа новаторских разработок началась совсем недавно. Чаще всего используются полуавтоматы с применением защитных газов или флюсовой проволоки.

Стоимость аппаратов высокая и частнику под силу купить только устройство, бывшее в употреблении. В качестве инвертора подходит модель марки «Tiger», имеющая небольшой вес и широкую функциональность. Выпускаются модификации разной мощности – на 170 А и 210 А. Устройства могут быть для сварки с постоянным или переменным током.

Высокой эффективностью обладают модели «Invertig PRO» с цифровым дисплеем, простые и надёжные в применении.

Инвертор «Invertig PRO» для сварки алюминия

Инверторы марки «Mitech (AC/DC)» применяют при аргонно-дуговой сварке с неплавящимися электродами из вольфрама. Подходят для сварки разных металлов. Применение силовых транзисторов производителей «Toshiba» и «Fuji» существенно повышает надёжность аппаратов. Купить современные модели можно удобно и быстро в Москве.

Видео

Для сварки инвертором следует правильно подбирать подходящие аппараты. Любителю вполне подходит бытовой инвертор, в то время как для продолжительной постоянной работы лучше приобрести профессиональное оборудование. Несмотря на дополнительные функции инверторов, облегчающие процесс сварки, важно соблюдать правильную технологию.