Особенности выбора сварочного инвертора

Сварочные аппараты имеют четкое деление по длительности рабочего цикла.

Делая выбор сварочного инвертора для использования в быту, прежде всего обращают внимание на длительность рабочего цикла: время работы плюс перерыв.

Выбор инвертора зависит от того, какой толщины металл планируют сваривать.

При этом необходимо сравнить характеристики существующих аналогов и убедиться, что инвертор является именно тем прибором, что необходимо иметь для сварки в домашних условиях.

Аппараты, применяемые для сваривания металлов

Электрическая или дуговая сварка являются основным методом создания неразъемных соединений. Сварочные аппараты применяют и для резки металлов. Все эти устройства можно назвать источниками тока, регулируемого по величине, который является основным элементом изделия.

1. Сварочные трансформаторы. Простейшим источником тока является понижающий трансформатор, с помощью которого напряжение сети (220 или 380 В) снижается до требуемого для сварки значения. Сам по себе трансформатор имеет большой вес, но для улучшения условий сварки и для сваривания цветных металлов применяют и другие достаточно тяжелые элементы, и вся конструкция получается громоздкой. В процессе сварки всегда наблюдается сильное падение напряжения в сети, ”просадка”. Работать с такими массивными конструкциями неудобно. Однако трансформаторы обладают существенным положительным качеством: они сравнительно недороги и, главное, долговечны и надежны в эксплуатации.
2. Сварочные выпрямители. Это тот же понижающий трансформатор, на выходе которого имеется преобразователь переменного напряжения в постоянное (выпрямительный блок), и в нем имеется приспособление для регулирования величины сварочного тока. На постоянном токе получаются лучшие характеристики электрической дуги и, как следствие, более качественный шов, что является их преимуществом перед трансформатором. В этой конструкции, как и у трансформатора, практически нечему ломаться. По весу и стоимости сварочные выпрямители не очень отличаются от трансформаторов и имеют те же положительные качества и те же недостатки.
3. Инверторы. Весьма сложная модификация источника сварочного тока, недавно появившаяся на рынке.

Устройство сварочного инвертора

До выбора сравнительно дорогого аппарата целесообразно выяснить его характеристики. Поэтому необходимо ознакомиться с устройством инвертора.

Сварочный инвертор состоит из входного выпрямителя, собственно инвертора и выходного выпрямителя. Бытовой инвертор рассчитан на работу от однофазной сети напряжением 220 В. Его вход не имеет понижающего трансформатора. Это значит, что вся элементная база входного выпрямителя рассчитана на напряжение 220 В.

Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное, но уже имеющее частоту не 50 Гц, как на входе аппарата, а частоту, измеряемую килогерцами. У разных производителей она может изменяться от 20 до 65 кГц.

Это частотное преобразование лежит в основе преимуществ, которые дает инвертор. Чем больше частота на выходе инвертора, тем более эффективна его работа. В настоящее время ведутся разработки инвертора, который будет иметь частоту до 100 кГц.

Только на высокой частоте в выходной части аппарата появляется понижающий высокочастотный трансформатор. Он снижает напряжение до 70-90 В. Ток же на его выходе можно регулировать в широких пределах, и он может достигать 200 А. Размеры высокочастотного трансформатора намного меньше, чем обычного трансформатора или трансформатора-выпрямителя. Например, сварочный инвертор, обеспечивающий на выходе ток в 160 А, имеет трансформатор весом 250 г. Обычный сварочный аппарат для обеспечения такого тока имел бы на входе понижающий трансформатор весом 18 кг.

После понижения напряжения снова осуществляется преобразование переменного тока в постоянный, который, проходя через высокочастотный фильтр, сглаживается, избавляясь от пульсаций.

Наиболее дорогим элементом сварочного инвертора является блок, осуществляющий управление всеми происходящими в нем процессами. Далее под термином “инвертор” будем понимать не узел в составе аппарата, а сам аппарат.

Отличительные особенности инверторов

Убедившись, что для выполнения небольшого объема сварочных работ в домашних условиях подойдет именно инвертор, следует разобраться, чем отдельные модели этих источников тока отличаются между собой.

Существуют две технологии их производства: MOSFET и IGBT. В середине прошлого века была разработана технология MOSFET. Однако значительно экономичнее оказались современные модели, выполненные по технологии IGBT. В Европе, где серьезно относятся к экономному расходованию энергоресурсов, в продаже имеются только модели, изготовленные по этой технологии.

В нашей торговой сети пока можно найти оба типа этих изделий. Поэтому есть необходимость рассказать об их отличиях. Возможно, кто-то посчитает целесообразным вариантом приобретение менее экономичного, но более дешевого изделия, выполненного по технологии MOSFET. Они больше подходят для сварки несложных сварочных швов в домашних условиях и пока еще более надежны, чем аппараты, изготовленные по технологии IGBT. При небольшом объеме работ преимущество, связанное с меньшими затратами энергии, практического значения не имеют.

Инверторы IGBT работают на частоте 60-85 кГц, большей, чем имеет инвертор MOSFET, что позволило в них еще уменьшить вес всей конструкции. Технология IGBT более надежна по температурным характеристикам. Температура аварийного отключения при перегреве составляет 90°С, что примерно на 30˚ больше, чем у аппаратов технологии MOSFET.

Но и здесь есть над чем подумать. Если продолжительность собственно сварки небольшая, то это преимущество может быть несущественным.

Что касается такого важного для инверторов вопроса, как ремонт, то мнения тех, кто его выполняет, расходятся. Больше деталей, но к ним более свободный доступ у аппаратов технологии MOSFET, что для ремонта является преимуществом. Так считают одни. Другие считают, что компактный и имеющий меньшее количество элементов инвертор технологии IGBT, реже выходит из строя, да и ремонтировать его проще.

Более существенным является тот факт, что инвертор IGBT лучше приспособлен к сварке не только черных, но и цветных металлов и чугуна.

На что следует обращать внимание, приобретая аппарат

Само по себе приобретение такого сварочного аппарата достаточно дорогое удовольствие, но и его ремонт может обойтись недешево. Например, замена основного элемента, называемого материнской платой, обойдется примерно в половину стоимости всего инвертора. Поэтому, приобретая дорогую вещь, не стесняйтесь беспокоить продавца, старайтесь получить от него как можно больше информации и внимательно изучайте документацию инверторного сварочного аппарата.

1. Все инверторы в соответствии со стандартами имеют три режима: Anti-Sticking и Arc-Force исключают прилипание электрода в процессе сварки и уменьшают ток после включения, режим Hot‑Start ‑ автоматически увеличивает ток в момент касания электродом шва и обеспечивает надежное зажигание дуги.
2. Для инверторов, собранных на элементах, чувствительных к накапливающейся пыли, большое значение имеет их вентиляция. Она должна быть организована так, чтобы как можно меньше пыли скапливалось на платах. Лучше, если в изделии имеется два вентилятора.
3. Немаловажное значение имеет и диапазон эксплуатационных температур. Даже если планируют использование инвертора только в обогреваемом помещении, не исключено, что возникнет необходимость его применения в зимних условиях, в мороз.
4. Для работы в сельской местности существенное значение имеет диапазон напряжений, в котором производитель гарантирует надежную работу инвертора. Обычно регламентируемое отклонение напряжения ±10% в сельской местности практически никогда не выдерживается. Существуют модели, которые имеют значительно больший рабочий диапазон.
5. Будет не лишним поинтересоваться, имеются ли детали для приобретаемой модели и каковы сроки их поставки. Наличие деталей может свидетельствовать либо о том, что такую модель часто ремонтируют, либо о том, что производитель заботится о потребителях своей продукции.
6. В быту для сваривания обычно достаточно 3-х мм электродов, однако лучше воспользоваться и приведенной ниже таблицей № 1 (Соотношение толщины свариваемых деталей, диаметра электрода и требуемого при этом тока).

Толщина деталей, мм	0,5	1-2	3	4-5
Диаметр электрода, мм	1	1,5-2	3	3-4
Сварочный ток, А	10-20	30-45	65-100	100-160

Преимущества сварочного инвертора

Среди прочих достоинств начинающему сварщику важно знать, что даже человеку, не имеющему достаточного опыта, эти аппараты позволяют качественно выполнять сварку. Далее приведем преимущества, которые должны убедить в целесообразности приобретения именно этого типа аппарата.

1. Малый вес. Есть инверторы массой 3 кг.
2. Высокий КПД. У некоторых моделей он достигает 95%. Для сравнения: сварочный трансформатор в лучшем случае имеет КПД, равный 90%.
3. Обеспечивает плавную регулировку сварочного тока в широком диапазоне (см. таблицу).
4. Большой процент времени работы (ПВ). У некоторых моделей он достигает 80%. Этот параметр должен быть указан на самом устройстве. Его определяют относительно 10-минутного цикла работы на максимальной мощности. Например, обозначение “80%ПВ‑200 А” означает, что непрерывно на максимальном токе, равном 200 А, можно работать в течение 8 мин, после чего необходимо сделать 2-минутный перерыв.
5. Инвертор можно использовать с электродами для переменного и постоянного тока, а также для сварки под инертным газом.
6. Высокое качество сварного шва и малое разбрызгивание металла в процессе сварки.
7. При большом постоянном токе всегда имеется т. н. электромагнитное дутье, то есть отклонение дуги от прямой линии. В инверторах это явление сведено до минимума.
8. Инверторы позволяют сваривать металлы и сплавы, которые не поддаются сварке на других аппаратах.

Примечание. Реальный цикл сварки указан на самом аппарате.

В инструкции должен быть обозначен класс защиты изделия. Обозначение состоит из четырех индексов, размещаемых после литер IP.

Первый индекс определяет защиту от попадания внутрь предметов:

• защиты нет.

Далее указана защита от попадания внутрь предметов разных диаметров:

• более 50 мм;
• более 12 мм;
• более 2,5 мм;
• более 1 мм;
• не защищен от пыли, но она на работу аппарата не повлияет;
• защищен от попадания пыли.

Второй индекс определяет защиту от попадания внутрь воды:

• не защищен;
• защищен от проникновения вертикально падающих капель;
• защищен от проникновения капель, падающих под углом 15˚;
• защищен от проникновения капель, падающих под углом 40˚.

Например, обозначение IP23 означает, что аппарат защищен от попадания предметов диаметром более 2,5 мм и брызг воды, падающих на аппарат под углом 40˚. Здесь целесообразно проинформировать, что под дождем сваривать запрещено.

Недостатки сварочного инвертора

Основным врагом элементов электроники этого сварочного аппарата является влага и пыль. Под дождем сваривать детали запрещено. Однако влага может образоваться внутри, если после работы на морозе сразу же перенести аппарат в теплое помещение.

В этом случае прежде, чем варить в теплом помещении, необходимо выдержать в нем инвертор определенное время. Для удаления пыли необходимо открывать корпус и продувать детали сжатым воздухом, делая тщательно эту операцию.

Трудно обвинять эти изделия в том, что они чувствительны к изменению напряжения. Наоборот, они рассчитаны на значительно больший разброс напряжения, чем большинство бытовых приборов. Практически вся элементная база, из которой оно состоит, реагирует на многие факторы, которые на обычный сварочный трансформатор или выпрямитель не оказывают никакого влияния. Поэтому в нем присутствует много элементов защиты, которые также могут выходить из строя.

Например, элемент, называемый варистором, защищает схему от резких бросков напряжения. После защиты этот элемент выходит из строя и его приходится заменять.

При временном отсутствии централизованного электроснабжения к электрогенератору можно подключать только инвертор, имеющий компенсатор перепадов напряжения. Приобретая, проверьте, есть ли в нем это устройство. Об этом должно быть сказано в сопроводительной документации.

Имеется еще один момент, который должны учитывать сварщики, работавшие только на инверторах: такому специалисту при переходе на обычный сварочный аппарат придется учиться заново.

Итак, прежде чем приступить к работе на таком оборудовании, необходимо усвоить хотя бы азы сварочного дела. При этом следует понимать, что влияет на качество шва, на каком расстоянии от шва необходимо держать электрод и под каким углом к свариваемой поверхности.