Что такое сварочный инвертор? Чем отличается инвертор от трансформатора?

Что бы разобраться, что такое сварочный инвертор давайте начнем с общего определения в электротехнике и электронике:

Инве́ртор — устройство для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины частоты и/или напряжения.

Для чего необходимо изменение частоты и выходного напряжения в сварочном инверторе?

Обязательные условия для сварочного оборудования:

1. Гальваническая развязка от питающей сети.

2. Понижение выходного напряжения для устойчивого горения сварочной дуги (для ручной дуговой сварки определяется по формуле U=20+0.04*Iсварочный)

Выполнить эти условия можно с помощью обыкновенного трансформатора необходимой мощности (обычно порядка 5-20кВА). Однако, вес такого устройства, питающегося от сети частотой 50 Гц, будет в районе 15-70 кг, в зависимости от конструкции и материалов. Именно такие большие и тяжелые устройства и применялись для сварки, пока не появились мощные полупроводниковые элементы.

Благодаря появлению мощных транзисторов (биполярные, MOSFET, IGBT), стало возможно изменить частоту и форму питающего напряжения. В современных сварочных инверторах частота питающего напряжения варьируется от 30 до 80кГц, т.е. превышает более чем в 1000 раз частоту в сети. Данный подход помог уменьшить размер силового трансформатора в десятки раз, средний вес до 500-700 грамм.

В любом сварочном инверторе (для MMA сварки) заявлено постоянное выходное напряжение. Это не совсем так. На выходе силового трансформатора мы получаем переменный ток прямоугольной формы повышенной частоты, который не подходит для проведения сварочных работ. Для решения данной проблемы применяются выходные диоды. В зависимости от схемотехники их количество и мощность может отличаться. Но даже при использовании выпрямительных диодов не удастся получить «чистую постоянку», будут присутствовать пульсации. Для снижения пульсаций применяют дроссель, обычно порядка 5-10 мкГн. Многие производителя не применяют его, в силу удешевления конструкции аппарата. В таком случае в качестве дросселя будут выступать индуктивность сварочного провода (приблизительно 1 метр=1 мкГн), но, как правило, для подавления пульсаций сварочного тока этого недостаточно, особенно на малых токах, когда заполнение ШИМ минимально. Поэтому, в большинстве случаев, на выходе сварочного аппарата ни чистый постоянный ток, а с пульсациями, которые негативно сказываются на сварочном процессе.

Стоит отметить, что силовые транзисторы сварочного инвертора должны питаться от постоянного напряжения, а в розетке у нас переменное. Для этого применяют входной выпрямитель (диодный мост) в паре с конденсаторным фильтром.

Так же сварочный инвертор отличается от сварочного трансформатора наличием схемы управления. Именно она придает инвертору различные полезные функции: Антиприлипание, горячий старт, форсаж дуги, а за счет ШИМ управления инвертор может сохранять рабочие характеристики при падении напряжения в сети, увеличивая при этом ток потребеления.

Автор статьи: сервисный инженер "Инверт-сервис"

Кузнецов Андрей

08.05.2016