Презентация к учебному занятию на тему: "Сварочные инверторы"

Сварочные инверторы МДК 01.02 Основное оборудование для производства сварных конструкций Специальность: 22.02.02 Сварочное производство, 1-й год обучения Разработала: преподаватель высшей категории АСК Дон ГТУ Шишкина Людмила Николаевна АЛЧЕВСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Сварочные инверторы – это самые современные сварочные аппараты, которые в настоящее время почти полностью вытесняют на второй план классические сварочные трансформаторы, выпрямители и генераторы.

Инверторный сварочный аппарат – это аппарат с инверторным источником питания, преобразующим переменное напряжение сети в напряжение и ток для сварки. Основными компонентами инверторного источника питания обычно являются: сетевой выпрямитель, преобразующий входное переменное напряжение в постоянное; инвертор, преобразующий далее постоянное входное напряжение в переменное высокой частоты; высокочастотный трансформатор, понижающий напряжение, преобразованное инвертором; выходной высокочастотный выпрямитель; сглаживающий дроссель.

Устройство сварочного инвертора

Принцип действия сварочного инвертора Переменный ток от потребительской сети, частотой 50 Гц, поступает на выпрямитель. Выпрямленный ток сглаживается фильтром, затем полученный постоянный ток преобразуется инвертором с помощью специальных транзисторов с очень большой частотой коммутаций в переменный, но уже высокой частоты 20-50 кГц. Затем переменное напряжение высокой частоты понижается до 70-90 В, а сила тока соответственно повышается до необходимых для сварки 100-200 А.

Высокая частота является основным техническим решением, которое позволяет добиться колоссальных преимуществ сварочного инвертора, если сравнивать с другими источниками питания сварочной дуги. Сварочный инвертор https://www.youtube.com/watch?v=PulIhndzBMw

В инверторном сварочном аппарате сила сварочного тока нужной величины достигается путем преобразования высокочастотных токов, а не путем преобразования ЭДС в катушке индукции как это происходит в трансформаторных аппаратах. Предварительные преобразования электрических токов позволяют использовать трансформатор с очень малыми габаритами. К примеру, чтобы получить в инверторе сварочный ток 160А достаточно трансформатора вес, которого 250 г, а на обычных сварочных аппаратах необходим медный трансформатор с весом 18 кг.

Рис. Блок-схема инверторного источника питания: 1 – сетевой выпрямитель со встроенной системой защиты; 2 – фильтр сетевого напряжения; 3 – промежуточное звено высокой частоты; 4 – высокочастотный трансформатор; 5 – высокочастотный выпрямитель; 6 – блок защиты; 7 – блок задания режима; 8 – блок управления; 9 – дроссель; 10 – сварочная дуга

1. Сетевой выпрямитель служит для преобразования переменного тока промышленной частоты в постоянный. Схема выпрямления: для работы от трехфазной сети – трехфазная мостовая; при работе от однофазной сети – простая двухполупериодная. В состав сетевого выпрямителя обязательно входит узел защиты, который в случае превышения тока на промежуточном блоке высокой частоты или при пробое одного из силовых полупроводниковых вентилей отключает его от питающей сети.

2. Фильтр сетевого напряжения служит для сглаживания пульсаций постоянного тока, он состоит из LC цепи. Для качественной работы преобразователя высокой частоты требуется уменьшение пульсаций промышленной частоты до 1 %, что влечет за собой применение большой конденсаторной батареи, размеры которой в большой мере влияют на массогабаритные характеристики источника питания.

3. Промежуточное звено высокой частоты служит для преобразования постоянного тока в переменный ток высокой частоты и регулирования сварочного тока и напряжения. Как было сказано выше, по исполнению, в зависимости от типа полупроводниковых приборов, промежуточные звенья разделяются на тиристорные и транзисторные. Частота работы первых ограничена временем запирания тиристоров и, как правило, не превышает 5 КГц, а частота преобразования вторых может колебаться от 20150 КГц. Поэтому массогабаритные характеристики транзисторных инверторов выше, чем у тиристорных.

4. Высокочастотный сварочный трансформатор понижает высокочастотное высокое напряжение в более низкое, требуемое для процесса сварки. Магнитопровод таких трансформаторов для уменьшения потерь изготавливают на основе ферритов. Используются все три типа магнитопроводов: броневые, стержневые и тороидальные. В основном изготавливают однофазные трансформаторы, хотя возможно использование трехфазных, но это усложняет схему управления.

Высокочастотный сварочный выпрямитель вновь преобразует переменное напряжение в постоянное. Схема выпрямления простая двуполупериодная и двуполупериодная со средней точкой. В схеме используются высокочастотные неуправляемые вентили. Блок защиты служит для отключения выпрямителя от сетевого напряжения при перегреве, перегрузке и резком изменении напряжения питающей сети. При изменении данных параметров он подает сигнал на узел защиты, входящий в сетевой выпрямитель.

Блок задания режима задает технологические параметры, необходимые для процесса сварки. Блок управления является не только задатчиком частоты промежуточного звена высокой частоты, но и блоком сравнения заданных режимов сварки с выходными параметрами инверторного источника и таким образом осуществляет обратную связь по напряжению и току.

9. Дроссель служит для ограничения скорости нарастания тока короткого замыкания при механизированной сварке в среде защитных газов и сглаживания пульсаций выходного напряжения. В связи с тем, что пульсации на выходе выпрямителя имеют высокую частоту он изготавливается на основе ферритов.

Преимущества и недостатки сварочных инверторов Главным достоинством инвертора является минимальный вес. Кроме того возможность применять для сварки электроды как переменного, так и постоянного тока. Что важно при сварке цветных металлов и чугуна. Инверторный сварочный аппарат имеет широкий диапазон регулировки сварочного тока. Это дает возможность для применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Помимо этого в каждом инверторе есть функции: «Hot start» (горячий старт) для поджига электрода подаются максимальная величина тока, «Anti-Sticking» при коротком замыкании сварочный ток снижается до минимума, что не позволяет электроду залипать при соприкосновении с деталью, «Arc Force» - для предотвращения залипания в момент отрыва капли металла ток возрастает до оптимального значения.

Из недостатков сварочных инверторов можно назвать высокую стоимость (в 2 – 3 раза больше, чем у трансформаторов). Как и любая электроника, инверторы боятся пыли, поэтому производители рекомендуют хотя бы раза два в год вскрывать аппарат и удалять пыль. Если он работает на стройке или производстве, то чаще, по мере загрязнения. И как любая электроника сварочные инверторы не любят мороза.

Так при температуре ниже -15 градусовС эксплуатация инвертора возможна не во всех случаях, в зависимости от того, какие детали использовал производитель. Поэтому в таких условиях, нужно смотреть на технические характеристики, заявленные заводом-изготовителем. И еще одно, длина каждого из сварочных кабелей при подключении сварочного аппарата не должна превышать 2,5 метра, но к этому нужно просто привыкнуть.

Сварочные инверторы - качество и удобство сварочных работ. Дуговая сварка – ответственная работа. Для её проведения сварщик должен обладать достаточным практическим опытом и знанием теории. Сварочные инверторы упростили процесс и решили многие возникавшие вопросы. Первая решённая проблема – это поджигание дуги. У прежних сварочных трансформаторов выходное напряжение пропорционально зависит от входного. Низкое напряжение, распространённое в наших сетях, не даёт возможности поджечь дугу, электрод начинает «залипать».

При добавлении тока трансформатора, наоборот, металл «пережигается». Устройство сварочных инверторов таково, что напряжение на выходе не зависит от напряжения на входе, а установленный сварочный ток держится неизменным независимо от сетевого напряжения. Инверторы предотвращают «залипание» электродов и легко создают устойчивую дугу.

Сварочные инверторы способны строго поддерживать выбранный ток и к тому же он постоянный. Эти факторы позволяют не особо критично относиться к длине дуги, что облегчает работу сварщика, особенно начинающего, причём качество шва в данном случае с длиной дуги уже не связано. Когда нет возможности расположить детали горизонтально, нужно помнить, что расплавленный металл подвергается земному притяжению так же, как и капля воды.

При работе с потолочными и вертикальными швами нужно своевременно остановиться и выждать, когда расплавленная капля внутри шва слегка остынет, и сразу же «поджигать» рядом следующую дугу, двигаясь выше и выше вдоль шва. Такую сварку называют «прихватками». Применяя сварочный инвертор, овладеть «прихватками» не составляет труда даже новичку. Опыт показывает, сварочный инверторы облегчают «поджиг», контролируют дугу, устраняют «залипание», не требуют специальных навыков для обращения с собой. Всё это делает инверторы выгодными для применения.

Практически все мировые лидеры в области сварочного производства ориентированы преимущественно на разработку и производства инверторных сварочных источников питания. Из наиболее известных производителей можно отметить итальянские “Selco” и “Helvi”, французский “Gysmi”, корейский “Power Man”, немецкий “Fubag”, также есть российский инверторный сварочный аппарат “Торус”.

Вопросы по пройденной теме урока: 1. Что такое сварочный инвертор? 2. Основные узлы сварочного инвертора. 2. Назовите элемент сварочного инвертора, который присутствует во всех сварочных аппаратах. 3 Вольт-амперная характеристика сварочного инвертора. 4.В чём преимущества сварочных инверторов?