Инверторные сварочные аппараты, принцип работы

Инверторные сварочные аппараты, то есть бестрансформаторные аппараты, называемые сварочными инверторами, выполняют работу плавящимися электродами. Их можно использовать с газовым вентилем для проведения сварки в защитной газовой среде. В настоящее время этот агрегат считается наиболее совершенным среди всего остального сварочного оборудования и, благодаря свои качествам, получил широкое распространение во всем мире. Главное его отличие от обычного трансформаторного сварочного аппарата – его малая зависимость от входного напряжения, небольшие габариты и вес.

Технологические процессы и основные узлы

- переменный ток промышленной частоты пятьдесят герц поступает на выпрямитель который представляет собой обычный диод, пропускающий только полупериод;
- выпрямленный ток сглаживается фильтром, представленным дросселем с конденсатром;
- полученный постоянный ток преобразуется инвертором в переменный, имеющий частоту 20-50 кГц. Нужно отметить, что сейчас уже имеются технологии, преобразующие частоту в 100кГц . Благодаря таким высоким частотам инвертор и добился огромных преимуществ по сравнению с другими источниками питания;
- высокочастотное переменное напряжение понижается до 70-90В с помощью силового трансформатора, а токи повышаются необходимых для сварки величин, то есть 100-200А. Таким образом, в инверторном сварочном устройстве сила сварочного тока достигается за счет преобразования высокочастотных токов. Такие предварительные преобразования электрического тока дают возможность применения очень маленького трансформатора. Так, для получения сварочного тока в 160А достаточно трансформатора весом всего двести пятьдесят грамм. Напомним, что в обычных сварочных аппаратах для получения подобного тока нужен медный трансформатор, весящий почти восемнадцать килограмм;
- переменный ток выпрямляется высокочастотным выпрямителем;
- после прохождения высокочастотного фильтра ток поступает на дугу;
- блоком управления контролирует все процессы перехода тока из одного состояния в другое. Этот модуль является самой дорогой частью инвертора.

Работа сварочного инвертора во время сварки металла

Сама суть процесса основывается на создании условий для образования электрической дуги между электродом и свариваемыми деталями при напряжении до 80 В, а потом поддержания ее при понижении напряжения до 25 В, чтобы расплавился материал деталей и самого электрода. Чтобы этого добиться, необходим инвертор с падающей вольт-амперной характеристикой. Как правило, в сварочных аппаратах переменного тока, дуга должна возникать при каждом полупериоде напряжения от питания. Это делает требования к аппарату и материалу электрода более жесткими, чем это было при сварке постоянным или трехфазным током. Существует принцип формирования "падающей" вольт-амперной характеристикой, которая достигается управлением угла отсечки синусоидального напряжения, что позволяет решить проблемы не только значительного снижения массы аппарата, но и расширить возможности применения. Так работают почти все сварочные аппараты. В момент замыкания контактов коммутатора, напряжение вторичной обмотки трансформатора поступает на сварочный электрод. Если контакты коммутатора замыкаются во второй половине полупериода напряжения сети, то в этом случае уровень напряжения, бывший в начале, обеспечит образование электрической дуги. Чтобы обеспечить крутопадающую характеристику, нужно выбрать число витков вторичной обмотки. Поэтому, в аппарате, имеющем управление углов отсечки вторичного напряжения, имеются все условия для образования нужной электрической дуги, а также и возможность регулирования мощности.
Еще одно требование к сварочным инверторам: обеспечение необходимого времени, чтобы восстановить напряжение зажигания после того, как замыкается цепь электрод-деталь. Это - не более 20 мс. Обычно это требование выполняется автоматически при быстром действии коммутатора. Чтобы оптимизировать процесс для определенного диаметра электрода или материала детали, нужно выбрать момент замыкания контактов коммутатора.