Что такое сварочный преобразователь

Что такое сварочный преобразователь?

Время чтения: 6 минут

Многие новички знают лишь об инверторном или полуавтоматическом сварочном оборудовании, не подозревая о существовании других типов аппаратов. А ведь на рынке все еще можно найти и классический трансформатор, и выпрямитель, и сварочный генератор и сварочный агрегат. Помимо них также есть сварочный преобразователь, который нечасто используется в современной сварке. Тем не менее, не лишним будет знать о существовании такого оборудования.

В этой статье мы подробно расскажем, что такое сварочный преобразователь, какого его назначение и устройство. Также мы ответим на частый вопрос, чем отличаются сварочные преобразователи и агрегаты, они же генераторы.

Общая информация

Преобразовательный аппарат — вид сварочных устройств, состоящий из электрического двигателя и генератора. Классический сварочный преобразователь — это ПСО500.

Устроено это оборудование для сварки просто. Мы уже сказали, что аппарат состоит из генератора и двигателя. Первый работает на постоянном токе, а второй — на переменном.

Преобразователь называется так именно потому, что он превращает переменный ток, на котором работает двигатель, в постоянный ток генератора. Это происходит из-за того, что генераторный вал вращается механически.

Превращение энергии механической энергии в электрическую как раз обеспечивает вращение вала без приложения ручного усилия.

В отличие от выпрямителей, преобразователи менее надежные, так как механические детали чаще ломаются и выходят из строя. К тому же, коэффициент полезного действия выпрямителя больше.

Но при этом преобразователь нечувствительный к перепадам напряжения и нестабильности сети в целом. В условиях дачи или строительной площадки этот фактор становится решающим, когда вы выбираете сварочное оборудование.

Преобразователи, так же, как и сварочные трансформаторы, не работают по нажатию одной кнопки, и нет поворота одного регулирующего рычага для настройки сварочного тока.

Характеристики тока устанавливаются через реостат, находящийся в цепи независимой обмотки.

Пример оборудования

В качестве примера можно рассмотреть широко известный в профессиональных кругах сварочный преобразователь ПСО-500.

Он состоит из сигарообразного корпуса, на котором сверху закреплен блок с контрольной аппаратурой, управляющими элементами (пакетным выключателем и реостатным регулятором) и контактами для подключения электродов, а внутри на одном вращающемся валу смонтированы асинхронный двигатель и генератор, разделенные вентилятором охлаждения.

Прямая электрическая связь между генератором и двигателем отсутствует. Двигатель, запускаемый от питающей сети, начинает с высокой скоростью вращать вал, с которым связан его ротор.

На этот вал насажен и якорь генератора. В результате вращения якоря в его обмотках индуцируется переменный ток, который коллектором преобразуется в постоянный и подается на сварочные клеммы.

ПСО-500 относится к однопостовым сварочным преобразователям мобильного типа. Он смонтирован на трехколесной тележке. Величина сварного тока, выдаваемого ПСО-500, может достигать 300 или 500 А — в зависимости от перемычки, соединяющей одну из клемм с последовательной обмоткой генератора.

Выходной ток регулируется вручную, с помощью верньера, связанного с реостатом (устройством изменения сопротивления). Контроль тока производится по встроенному амперметру.

Числовой индекс в маркировке — 350, 500, 800, 1000 — означает максимальный постоянный ток, на работу с которым рассчитан данный преобразователь. Некоторые модели с помощью верньера могут быть настроены так, чтобы выдавать сварочный ток больше номинального, но работа в таком режиме чревато перегревом и быстрым выходом аппарата из строя.

Устройство

Детально рассмотреть устройство оборудования можно на примере стационарного сварочного преобразователя ПСО 500, выдающего два рабочих режима с максимальными токовыми характеристиками 300 или 500 ампер. Между ротором электромотора и якорем генератора, расположенными на одном валу, размещен вентилятор с крыльчаткой, обеспечивающей направленное охлаждение контактной зоны, где большая сила трения. Подшипники размещены в корпусе преобразователя, он обязательно заземляется.

Катушечный якорь генератора с 4-мя независимыми обмотками соединен с коллектором, пластины выпрямителя подключены к концам якорных обмоток. При вращении катушек между полюсами магнитов, возникает электромагнитная индукция, наводится переменный ток. Для обмотки используют отожженную медную или алюминиевую проволоку – металлы с хорошей электропроводностью. Для защиты от внешних электромагнитных полей и вихревых, возникающих при работе преобразователя, предусмотрен «фильтр» – электроемкость (два конденсатора, стабилизирующие напряжение).

Блок управления у преобразователя модульный. Для запуска сварочного преобразователя вмонтирован пакетник. Рядом размещен амперметр, по которому определяют токовые параметры. Прибор подключен к реостату, регулирующему рабочие токовые показатели (измеряет ампераж в цепи независимой обмотки возбуждения).

После включения преобразователя важно проверять направление вращения обмоток генератора. При необходимости запитывающие клеммы меняют местами, чтобы ротор вращался против часовой стрелки. Для требуемой величины рабочего тока перемычка фиксируется в положении «300 А» или «500 А» (это максимальное значение генерируемого электротока).

  • В основе устройства используется генератор марки ГСО-500, назначение которого – вырабатывать постоянный электрический ток.
  • Два рабочих режима: до 300 А и 500 А.
  • Ротор электромотора, якорь генератора оборудованы на одном валу. Между ними размещена крыльчатка вентилятора, обеспечивающая эффективное охлаждение механизма.
  • Пакетник, выполняющий функцию запуска устройства, и реостат, регулирующий рабочий процесс, размещены в едином блоке, закрепленном на корпусе установки.
  • Для регулировки сварочного тока используется реостат, который подключен к цепи обмотки возбуждения.

Преобразователь сварочный модели ПСО-500 смонтирован на колесном шасси, имеет небольшой вес. Благодаря этим характеристикам установка является достаточно мобильной и может использоваться на строительных площадках.

Как работает инверторный сварочный аппарат

Принцип действия инверторного аппарата во многом схож с работой импульсного блока питания. И в инверторе, и в импульсном блоке питания энергия трансформируется похожим образом.

Процесс преобразования электрической энергии в сварочном аппарате инверторного типа можно описать так.

  • Переменный ток с напряжением 220 Вольт, протекающий в обычной электрической сети, преобразуется в постоянный.
  • Полученный постоянный ток при помощи специального блока электрической схемы инвертора опять преобразуется в переменный, но обладающий очень высокой частотой.
  • Понижается напряжение высокочастотного переменного тока, что значительно увеличивает его силу.
  • Сформированный электрический ток, обладающий высокой частотой, значительной силой и низким напряжением, преобразуется в постоянный, на котором и выполняется сварка.

Принцип работы сварочного инвертора

Основным типом сварочных аппаратов, которые использовались ранее, были трансформаторные устройства, повышавшие сварочный ток за счет уменьшения значения напряжения. Самыми серьезными недостатками такого оборудования, которое активно используется и сегодня, являются низкий КПД (так как в них большое количество потребляемой электрической энергии тратится на нагрев железа), большие габариты и вес.

Изобретение инверторов, в которых сила сварочного тока регулируется совершенно по иному принципу, позволило значительно уменьшить размеры сварочных аппаратов, а также снизить их вес. Эффективно регулировать сварочный ток в таких аппаратах становится возможным благодаря его высокой частоте. Чем выше частота тока, который формирует инвертор, тем меньшими могут быть габариты оборудования.

Одна из основных задач, которую решает любой инвертор, – это увеличение частоты стандартного электрического тока. Возможно это благодаря использованию транзисторов, которые переключаются с частотой 60–80 Гц. Однако, как известно, на транзисторы можно подавать только постоянный ток, в то время как в обычной электрической сети он переменный и имеет частоту 50 Гц. Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, в инверторных аппаратах устанавливают выпрямитель, собранный на основе диодного моста.

Читайте также  Клеи для пластмасс

После транзисторного блока, в котором формируется переменный ток с высокой частотой, в сварочных инверторах расположен трансформатор, который понижает напряжение и, соответственно, увеличивает силу тока. Для регулировки напряжения и тока, имеющих высокую частоту, требуются менее габаритные трансформаторы (при этом по своей мощности они не уступают более крупным аналогам).

Сварочный инвертор без защитного кожуха

Рабочий цикл, он же ПВ (период включения), он же ПН (полезная нагрузка)

ПВ указывается двумя цифрами. Первая – сила тока. Вторая – процент времени. Например, «130А-50%» означает, что данный аппарат током 130А может варить половину времени. А столько же будет простаивать в ожидании охлаждения до рабочей температуры. Если измерения проводятся на максимальном токе аппарата, первую цифру опускают, оставляя только показатель в процентах. Например, если аппарат с номиналом 160А имеет напротив «ПВ» запись «30%», это означает, что током 160 ампер он может работать 30% времени, а 70% будет остывать.

Все верно. Остается только добавить, что отечественный ГОСТ Р МЭК 60974-1-2004 не устанавливает единой обязательной методики измерения показателя ПН для аппаратов ММА.

«Стандарт не распространяется на источники питания для ручной дуговой сварки с ограниченным режимом эксплуатации, которые проектируются преимущественно для эксплуатации непрофессионалами»

Европейская методика, изложенная в стандарте EN60974-1, предлагает измерение на нагрузочном стенде при температуре окружающей среды 40С только до первого отключения ввиду перегрева. Полученный результат относят к 10-минутному промежутку. Получается, сработала термозащита через 3 минуты, цикл аппарата на данном токе – 30%.

Методика концерна TELWIN. К настоящему времени ее используют большинство китайских производителей (тех, которые вообще проводят такие испытания своих машин). Сам итальянский концерн при замерах ПВ своих аппаратов по собственной методике после показателя скромно указывает «TELWIN». Абсолютное большинство китайских производителей этого не делает.

Наконец, существует российская, она же советская, методика. По своей сути она ближе к методике TELWIN: суммируются все промежутки за контрольный период, когда аппарат работал. Но отрезок берется не 10, а 5 минут. И – самое главное – аппарат сначала вводится в режим срабатывания защиты от перегрева, после чего начинаются измерения.

В итоге один и тот же аппарат по всем 3 методикам выдает совершенно различный процент! Естественно, самые скромные «циферки» получаются по европейской методике, а самые впечатляющие – до 2 раз и более – по методике Telwin.

Как выбрать сварочный инвертор – Диапазон тока, ПВ | VRD и другие функции

Начинайте всегда именно с этого параметра. Он считается основным и первым берется во внимание перед тем, как выбрать сварочный инвертор. Диапазон определяется в зависимости от толщины рабочего материала, как и диаметр электрода. Таблица ниже даст всю необходимую информацию:

Толщина металла, мм

Диаметр электрода, мм

Сила тока, А

Даже если вы знаете, что будете варить в ближайшее время и не задумываетесь о другом применении, рекомендуем выбирать аппарат с запасом по рабочему току до 30% и более. Не ориентируйтесь на максимальное значение. Постоянная нагрузка на сварочный инвертор никак не пойдет ему на пользу. С запасом вы сможете обеспечить ее равномерность. К тому же расширенный диапазон тока пригодится на перспективу.

Определяем продолжительность включения аппарата сварки

Вторым по важности параметром считается ПВ или продолжительность включения сварочного аппарата. В соответствии с международным стандартом EN 60974-1 эта характеристика определяет количество времени работы инвертора с максимальным сварочным током внутри десятиминутного цикла. Например, если в паспорте указана длительность включения – 40 %, это означает, что из 10-ти минут на максимальном токе он проработает только 4, а на остальные 6 минут перейдет в режим покоя и будет остывать.

Обратите внимание на то, что показатель ПВ в стандарте измеряется при температуре окружающего воздуха равной 40-а градусам Цельсия. Почему мы заостряем на это внимание? Дело в том, что некоторые производители тестируют оборудование при 20 градусах, что увеличивает показатель в два раза. Такое значение несопоставимо с параметрами других агрегатов, указанных в характеристиках. Оно часто вводит в заблуждение тех, кто впервые выбирает сварочный аппарат.

Какой должна быть продолжительность включения в сварочном инверторе? На деле чаще всего длительность сварки без прерывания составляет не более 3-4 минут. Перерыв необходим для подготовки материала, подгонки деталей, замены электрода и т.д. Поэтому 4-х минут в рабочем режиме вполне хватает для выполнения бытовых задач.

Защита от сбоев в электросети

Что за функции сварочного инвертора — Hot Start, Arc Force, Antistick?

Некоторые функции созданы, чтобы облегчить работу со сварочным аппаратом. Именно к ним и относятся перечисленные. Если вы новичок в сварочном деле, тогда обязательно обратите внимание на их наличие.

  • Hot Start («Горячий старт») – функция для быстрого и легкого розжига дуги. Работает она довольно просто – в момент поджига сварочный аппарат автоматически увеличивает силу тока на доли секунды, а затем снова возвращает параметры заданные сварщиком.
  • Arc Force («Форсаж дуги») – функция для стабилизации дуги. В процессе сварки может произойти всякое, особенно у новичков. Если сварочная дуга начинает «рваться» и гаснуть, то с включенным режимом Arc Force аппарат автоматически даст дополнительные импульсы тока.
  • Anti Stick («Антизалипание») – функция для легкого отделения залипшего электрода. Во время сварки электрод может прилипнуть к металлу, что приводит к короткому замыканию. При этом просто так отделить его от заготовки никак не получится. Anti Stick срабатывает при коротком замыкании и сбрасывает значение тока до минимума, что позволяет легко отделить электрод и продолжить работу.

Специальные возможности сварочных инверторов – функции VRD и TIG-lift

От функций облегчающих работу перейдем к тем, которые позволяют выйти на уровень близкий к профессиональному. И начнем мы с Voltage Reduction Device или VRD. Включение данного режима позволит автоматически снижать напряжение холостого хода до безопасного уровня, что актуально во время сварки при высокой влажности или в стесненных условиях. Использование функции VRD в сварочном инверторе обезопасит процесс сварки, защищая сварщика от случайных касаний электрода.

Некоторые инверторы позволяют варить TIG-LIFT сваркой с использованием TIG-горелки. В линейке FUBAG эти модели легко опознать по маркировке в названии – IN. Комбинируя различные типы сварки, они становятся универсальными сварочными аппаратами, которые могут использоваться не только в быту, но и в профессиональной деятельности. Само собой для TIG-сварки понадобится не только баллон с аргоном, но и специальная горелка.

Компактность и эргономичность сварочного аппарата

С развитием технологий производителям удалось существенно уменьшить вес и габариты аппаратов для сварки. Если требуется бытовой сварочный инвертор, то лучше всего брать что-то небольшое и в то же время функциональное. Некоторые модели FUBAG пользуются спросом за счет своей компактности и возможности использовать их на высоте или в чрезмерно ограниченных пространствах. Но здесь стоит ориентироваться на те задачи, которые вы ставите перед собой в ближайшее время. А когда вы почувствуете себя увереннее, вы наверняка захотите выбрать аргонодуговой аппарат или полуавтомат.

Читайте также  Как определить цену деления нониуса

Узнайте больше нюансов выбора сварочного инвертора в нашем видео:

Силовой блок

Не будем повторяться и рассказывать, как работает инверторный сварочный аппарат. Пройдемся по нюансам и элементам прибора.

    • Сетевой выпрямитель. Его задача – из переменного тока сделать постоянный.
    • Помеховый фильтр. Его устанавливают специально для того, чтобы помехи высокочастотного типа, появляющиеся в процессе работы сварочного инвертора, не попали в питающую сеть.
    • Инвертор (преобразователь). По сути, это блок из мощных ключевых транзисторов, которые чаще всего собираются по принципу косого моста. Обязателен в связке радиатор, с помощью которого отводится тепло от транзисторов. Они подключаются к высокочастотному трансформатору, где через его обмотку происходит коммутация напряжения. Обратите внимание, что в самом трансформаторе преобразование напряжения (постоянное в переменное) не происходит. Эта обязанность возложена на транзисторы. Основное назначение трансформатора – это понижение напряжения до 60-70 вольт. В нем в первичной обмотке течет ток с большим напряжением, но с малой силой тока. Во вторичной, наоборот, с малым напряжением, но с большой силой.
    • Выходной выпрямитель. Это диодный мост, в котором установлены диоды быстрого действия. Они за мгновения могут открыться и закрыться. Свойства очень важное, потому что эти элементы выпрямляют переменный высокочастотный ток. Простые диоды, установленные в инвертор, не успевали бы закрываться и открываться. В результате произошел бы их перегрев, итог – выход из строя.

Внимание! Необходимо знать, что на конденсаторах, установленных в фильтр, напряжение будет больше, чем на выходе диодного моста. Величина – 1,4-1,5 раз. При стабильном напряжении в сети в 220 вольт, на конденсаторах будет напряжение 310 вольт. Если в сети будет скачок, к примеру, до 250 вольт, то внутри аппарата в конденсаторах напряжение поднимется до 350 вольт. Вот почему используются конденсаторы с номинальным напряжением 400 В.

Вот основные элементы силового блока устройства инверторного сварочного аппарата. Есть еще блок управления, но он влияет на удобство работы агрегата и на его настойку (ручная или автоматическая).

Теперь вы знаете, из каких частей состоит инверторный источник сварочного тока. Еще раз повторимся. Это выпрямитель, инвертор, собранный из транзисторов, трансформатор, который понижает напряжение, и установленный на выходе выпрямитель. Для начинающих сварочников эти элементы ни о чем не говорят. И вроде бы знать о них им нет необходимости. Ведь работать с инвертором одно удовольствие.

  • Он легкий (спасибо маленькому трансформатору).
  • Легко варит достаточно толстые металлические детали (спасибо высокому току и низкому напряжению).
  • Электрод не прилипает к поверхности металла (спасибо функции «Arc Force»).
  • Процесс поджига электрода упрощен за счет подачи на его конец в начале работы тока большой силы. Эта функция сварочного инвертора называется Hot Start.
  • Если появляется короткое замыкание при залипании электрода, напряжение в аппарате резко снижается до минимума. Это оберегает его от выхода из строя.

Итак, мы разобрались в устройстве сварочного инвертора, в его принципиальной схеме, и как он работает. Необходимо отметить, что к работающему сварочному инвертору (принцип работы у всех моделей одинаковый) есть несколько требований, два из которых – это длина питающего кабеля не больше 15 м и частота проводимого обслуживания – не реже двух раз в год. В основном его надо почистить от пыли.