Функциональные возможности и достоинства инверторов

Внедрение достижений инверторных технологий при создании источника питания для сварочного аппарата относится к 70-м годам прошлого столетия. За полсотни лет произошли существенные изменения и совершенствования в устройстве: проведено оснащение электронным блоком, снижена стоимость и возросла долговечность.

Сегодня инвертор признан наиболее безукоризненным среди категории сварочного оборудования. Рассмотрим специфику его функционирования.

Специфика и принцип функционирования инверторного сварочного оборудования

Особенностью инверторной технологии является процесс выпрямления тока переменной характеристики сети в постоянный, используемый в качестве сварочного, и трансформация его частотной характеристики. Процесс трансформации осуществляется благодаря основным узлам инвертора, среди которых следует отметить:

• выпрямитель, функции которого выполняются обычным диодным мостом, куда подается переменный ток 50 Гц;
• фильтрующее устройство, имеющее в своем составе дроссель и конденсаторный элемент. После выпрямления ток подается в фильтрующее устройство, где происходит его сглаживание. Результатом преобразований является получение тока постоянного характера, образованного инверторным оборудованием из переменного, имеющего частоту 20...50 кГц. Современные технологические решения позволяют получить ток с частотной характеристикой 100 кГц;
• трансформаторная установка силового исполнения выполняет снижение величины переменного напряжения с высокой частотой до 25-40В и проводит повышение величины тока до уровня, требуемого для проведения необходимых работ по сварке. Заданные показатели тока, необходимого для сварки, достигаются путем аппаратного изменения высокочастотных токов. Благодаря многоэтапному видоизменению тока, возможно использование трансформатора небольших габаритов. Например, для получения тока в 160 Ампер в обычном исполнении требуется установка медной трансформаторной установки весом около 18 кг. В инверторе можно использовать трансформатор весом 0,25 кг. Как видно, различие огромное!
• выпрямитель высокой частоты обеспечивает выравнивание переменного тока, проходящего в дальнейшем через фильтрующее оборудование. В конечном итоге образуется сварочный ток постоянной величины.

Микропроцессорный управляющий блок, представляющий наиболее дорогую позицию инвертора, проводит контроль за процессами токопреобразования. 

Сложный выбор: IGBT или MOSFET?

Современное производство аппаратов данной категории основано на использовании двух различных технологических решений на основе полупроводников:

Главным различием является применение транзисторов, которые различаются величиной тока коммутирования. Транзисторные приборы MOSFET относительно IGBT весят больше и имеют большие габаритные размеры, но стоимость их меньше. Для оснащения инвертора они требуются в большем количестве.

В инверторе, работающем при 200 А, изготовленном по технологии MOSFET, должно содержаться 24 транзисторных элемента, а IGBT - около 10.

К числу достоинств технологии IGBT следует отнести вероятность работы в более высокочастотных режимах (60…85 кГц), что приводит к уменьшению веса инвертора.

Включение термозащиты у IGBT выполняется при температурном режиме около 90 °С, а у MOSFET – всего 60 °С, что непосредственно оказывает влияние на период беспрерывной работы оборудования.

В отношении ремонтопригодности оба устройства, изготовленные на основе разных технологий, обладают такими преимуществами: у IGBT-инвертора предусмотрено использование меньшего количества элементов и транзисторных модулей, которые при поломке требуют замены; у транзисторных устройств MOSFET-инвертора габаритные размеры больше, но они проще в установке, что облегчает их замену.

Полезный функционал инвертора

В процессе сварки в трансформаторном оборудовании требуется удерживать электрод на расстоянии в 3-4 мм от поверхности. Прикасание к металлу может вызвать прилипание и КЗ в обмотке вторичного характера.

Применение инвертора упрощает процесс сварки, так как в нем имеется опция antistick: если электрод касается детали, то мгновенно происходит снижение силы тока, что исключает возможность прилипания его к поверхности, поэтому для любого пользователя не составит труда убрать его от заготовки.

В момент зажигания дуги происходит автоматическое повышение характеристик тока сварки из-за наличия опции HOT START.

При При чересчур близком размещении электрода к поверхности, используя опцию arc force, выполняется повышение параметра токоотдачи. Происходит подплавление заготовки и электрода, что дает возможность вернуть заданное расстояние между ними без прилипания.

Достоинства и недостатки инверторного сварочного оборудования

Относительно других типов сварочного оборудования инверторы имеют ряд плюсов:

• обладают небольшим весом и малыми габаритами, благодаря применению малогабаритных трансформаторов высокой частоты;
• оснащены защитой от повышенного/пониженного напряжения и не зависят от скачков в электросети;
• отличаются легкостью в использовании, благодаря оснащению опциями antistick, hot arc и arc force. Такие устройства позволяют эксплуатировать оборудование новичкам, без спецподготовки;
• обладают функцией сварки дугой любой длины, что обеспечивает получение шва заданного качества на всех видах металлов.

К недостаткам оборудования следует отнести:

• отличаются высокой стоимостью относительно трансформаторов. Производство инверторов ежегодно возрастает, что способствует снижению цен;
• имеет управляющую плату, микропроцессоры которой реагируют на повышенную концентрацию пыли и влаги в воздухе. Для предотвращения требуется время от времени продувать аппарат воздухом под давлением.

Внедрение достижений инверторной технологии при изготовлении сварочного оборудования считается настоящим инновационным решением, позволившим существенно увеличить функциональный потенциал оборудования.