Устройство и принцип работы сварочного аппарата (инвертора)

Сварочный инвертор – это устройство, предназначенное для выполнения ручной дуговой сварки (ММА) с применением покрытых электродов. В отличие от традиционных сварочных аппаратов, такие приспособления легче и компактнее, имеют лучшую производительность и расширенные возможности применения, экономнее расходуют электроэнергию и создают более качественные швы.

Преимущества

Сварочные аппараты инверторного типа преобразуют нестабильный ток в ровную управляемую дугу. Они регулируют значение сварочного тока в зависимости от толщины соединяемых деталей и вида используемых электродов, имеют защиту от перегрузок, перегрева, КЗ и позволяют с высокой точностью соединять металлические конструкции.
Их главными преимуществами выступают:

компактность;
легкость переноски;
эргономичность;
удобное хранение и использование в разных условиях;
надежность;
экономия электроэнергии – по сравнению с трансформаторными аналогами;
широкие возможности применения – профессиональными сварщиками и любителями, для соединения металлов разных типов и толщин, с использованием различных электродов, в условиях мастерских, гаражей, стройплощадок, во время выездных работ и т.д.;
возможность использования новичками, не имеющими особой квалификации сварщика;
удобные регуляторы и электронное управление;
предсказуемый и комфортный процесс сварки;
минимум перебоев и разбрызгивания;
предотвращение залипания электродов.

Такие аппараты востребованы в разных сферах. В частности, в быту, гаражах и мастерских с их помощью чинят металлические конструкции, изготавливают детали. В строительной и промышленной среде такие электроприборы часто используют для сборки каркасов и трубопроводов.

Как устроен сварочный инвертор?

Ознакомимся с устройством сварочного аппарата инверторного типа. Этот электрический прибор имеет прочный корпус из металла или ударопрочного пластика с вентиляционными отверстиями для отвода тепла. На передней панели сосредоточены элементы управления прибора: дисплей, переключатели, кнопка включения, индикаторы, регуляторы, позволяющие выполнять быструю настройку аппарата и контроль сварочного процесса.
Для подключения к электросети предусмотрен шнур. Также к аппарату подключаются провод заземления и кабель с держателем электрода. Они обеспечивают замыкание цепи, подачу тока к металлу и нагрев материала до температуры плавления. Для установки сварочных кабелей на корпусе есть разъемы «+» и «–». Для удобной переноски прибор оснащают прочным ремнем, а для устойчивой установки – широкими ножками.
В корпусе сварочного инвертора расположены:
I. Силовой блок:

Инверторный модуль с несколькими силовыми транзисторами – «мозг», который преобразует ток и регулирует его величину. Благодаря этому модулю поддерживается стабильный ток, обеспечивается ровная управляемая дуга, минимизируется образование брызг и сварщик может четко выбирать силу тока с учетом соединяемых металлов и метода сварки. В результате достигается аккуратный вид, прочность и чистота сварных швов.
Силовой трансформатор – нужен для уменьшения напряжения сети до безопасного значения.
Выпрямительные блоки с электролитическими конденсаторами, мощным диодным мостом, быстродействующими диодами. Они создают постоянный или импульсный ток с параметрами, подходящими для сварки. Совместно с силовыми трансформаторами выпрямители поддерживают стабильное питание дуги и заботятся о ее равномерном горении, невзирая на скачки напряжения в электросети.
Пусковая схема – содержит резисторы питания разнообразных составляющих силового блока и реле плавного пуска, которое ограничивает пусковые токи.
Фильтр помех – подавляет помехи, действующие на электросеть.
Система охлаждения – встроенные вентиляторы и охлаждающий радиатор для профилактики перегрева установленных на нем диодов при воздействии высоких токов. Когда температура достигает критического значения, установленный на радиаторе предохранитель оберегает устройство от перегрева.

II. Управляющий блок:

Платы управления – они координируют работу всех компонентов прибора, включая системы розжига и стабилизации дуги.
Защитные схемы – они обеспечивают контроль температуры, защиту от перегрева, коротких замыканий и скачков напряжения, тем самым продлевают срок службы прибора и повышают безопасность работы.

Принцип работы инверторного сварочного аппарата

При работе этого устройства поступающий от электросети переменный ток с параметрами 220 В, 50 Гц проходит через выпрямитель, трансформируется в постоянный и сглаживается, после чего следует к инверторному модулю. Там транзисторы превращают постоянный ток в переменный частотой до 50 000 Гц. Далее силовой трансформатор понижает переменное напряжение высокой частоты до 25–40 В и увеличивает силу тока до необходимых значений.
Затем переменный ток идет на выпрямитель высокой частоты, где происходит его выравнивание и очередное преобразование в постоянный ток, уже непосредственно применяемый для сварочных действий. Благодаря выходному току с такими характеристиками дуга быстрее зажигается и стабильно горит. Поэтому пользоваться сварочными инверторами легко, а создаваемые ими швы имеют отличное качество – благодаря устойчивому дуговому напряжению и строгому поддержанию нужных значений силы тока.

Предварительная настройка

Для безопасного и качественного выполнения сварки перед применением инвертора нужно выполнить его корректную настройку. Для этого:

Оцениваем состояние прибора. Осматриваем его, проверяем, нет ли заметных деформаций, трещин и прочих дефектов. Проверяем чистоту вентиляционных решеток.

Проверяем, чтобы прибор не был подключен к розетке, и после этого подключаем провода. Кабель заземления – он же минусовая или массовая клемма, как правило, черный – подключаем к минусовому разъему на корпусе. Его свободный конец крепим к детали, с которой будем работать, или к столу. Кабель с электрододержателем – плюсовую клемму, как правило, красный – подсоединяем к плюсовому разъему на приборе. Такое подключение характерно для прямой полярности, обеспечивающей глубокое воздействие с минимумом шлака, и используется чаще всего, особенно при работе электродами с покрытиями. Но если прямая полярность нас не устраивает (например, когда нужно соединить тонкие листы), используем обратную полярность: электрод подключаем к минусовой клемме, а массу – к плюсовой.

Подключаем аппарат к электросети.

Настраиваем подходящий режим и рабочие параметры. Задаем необходимый сварочный ток, учитывая диаметр электрода и толщину соединяемых элементов. Рекомендованные токи смотрим в руководствах к сварочным аппаратам и на упаковках электродов. Дополнительные параметры (если есть – частоту, длительность импульса и пр.) также настраиваем с учетом рекомендаций производителя.
Помещаем электрод в держатель и фиксируем. Проверяем целостность покрытия.
Проверяем заземление – нормально ли крепится массовый кабель к рабочим конструкциям или столу.
Подготавливаем детали – очищаем их от ржавчины, масел, краски и т.п. При значительной толщине соединяемых деталей делаем кромку под углом 30–45°.
Убеждаемся, что детали правильно расположены и надежно зафиксированы зажимами или другими фиксаторами.
Подготавливаем рабочее пространство – освобождаем его от воспламеняемых веществ, удобно размещаем инструменты и материалы.
Надеваем одежду из плотного негорючего материала, сварочную маску, перчатки.

Алгоритм сварки

После выполнения подготовительных работ запускаем устройство и даем ему несколько секунд для прогрева. Затем подносим электрод на 2–3 мм к рабочей конструкции, касаемся и быстро отводим назад, вызывая дугу. После этого держим электрод под углом 70–80 ° к детали и, касаясь, ведем вдоль будущего шва. По завершении сварки поднимаем электрод, выключаем прибор и отсоединяем все кабели. После остывания детали удаляем шлак молотком, щеткой, абразивами.
В предыдущей статье блога Shura-Master.ru мы сделали обзор рыночных трендов 2025 года в сфере промышленного оборудования.