Посты автора alexxlab

По правде говоря, в каждом сварочном аппарате есть трансформатор, даже в сварочных инверторах. Однако сварщики трансформаторов не используют передовые технологии для уменьшения размера сердечника.

Итак, когда мы говорим «трансформаторный» или «трансформаторный сварочный аппарат», мы имеем в виду старую технологию громоздких, тяжелых машин.

Что такое сварочный аппарат с трансформатором

Традиционный сварочный аппарат с трансформатором представляет собой надежную технологию с ограниченным контролем дуги и значительным весом. Поэтому сегодня трансформаторные сварочные аппараты в основном используются в тяжелой промышленности или в качестве стационарных рабочих лошадок в сварочных цехах.

Благодаря долговечности трансформатора эти машины могут дожить до ваших внуков. Многие сварочные цеха до сих пор используют такое оборудование, которому более 50 лет.

Однако, поскольку их трансформаторный сердечник огромен и тяжел, их трудно перемещать и почти невозможно транспортировать.

Краткая история трансформатора

Первые сварочные аппараты на основе трансформатора появились в начале 1900-х годов, но эти ранние модели были в основном экспериментальными. Прошло много лет, прежде чем инженерам удалось сконструировать машины с относительно стабильной дугой.

Только в 1920-х и 1930-х годах трансформаторные сварщики получили реальное распространение. В то время соединение стали в основном осуществлялось заклепками, газовой сваркой и ковкой.

Дуговая сварка стала широко применяться ближе к концу Второй мировой войны. К 1980-м годам почти все выпускаемые аппараты для дуговой сварки были трансформаторными. Таким образом, сварочные аппараты с трансформаторными сердечниками прошли почти сто лет исследований и разработок, что во многом объясняет их надежность.

Как работает трансформаторный сварочный аппарат?

Сварщики с трансформаторами используют «понижающий трансформатор». Эта простая технология берет высоковольтный ток с малой силой тока и преобразует его в низковольтный ток с большой силой тока.

Итак, вход переменного тока высокого напряжения (110В, 220В, 380В и т.д.) с малой силой тока (30А, 40А, 60А и т. д.) становится 17В-45В при 200А-600А.

Схема понижающего трансформатора

«Сердечник» трансформатора состоит из трех частей: 

• Первичная катушка – Обмотка из медного провода, подключенная к основному входному напряжению от источника питания.
• Вторичная катушка – Обмотка, подключенная к сварочным проводам. Эта катушка имеет меньше провода, чем первичная катушка. Итак, когда магнитное поле от первичной катушки индуцирует электричество во вторичной катушке, напряжение и сила тока меняются местами. В этом суть системы с понижающим трансформатором.
• Сердечник – концентрирует магнитное поле, создаваемое в первичной обмотке, во вторичной обмотке.

Мостовой выпрямитель

Сварочные аппараты на основе трансформатора выдают только переменный ток, если они не имеют моста выпрямителей. Добавленные выпрямители блокируют одну из двух полярностей переменного тока, оставляя чистый постоянный ток (DC), предпочтительный для большинства типов сварки.

Related read : AC vs DC Welding Differences

Advantages & Disadvantages of Transformer Welders

Pros

• Time-tested technology, developed over a century
• Simple, redundant design without digital elements
• Reliable
• Проще ремонтировать и обслуживать, чем инверторные аппараты

Недостатки

• Тяжелый
• Громоздкий
• Иногда сварочные кабели должны быть очень длинными, поскольку аппарат трудно перемещать, что может привести к падению постоянного тока
• Менее стабильная дуга по сравнению с инверторами
• Низкий рабочий цикл в портативных сварочных аппаратах на основе трансформатора
• Ограниченное количество функций для управления дугой
• Дорогой

Сварочные аппараты с инвертором

Сварочные аппараты с инвертором используют современные технологии для повышения эффективности и резко снизить вес машины.

Кроме того, инверторные сварочные аппараты могут улучшить качество дуги и обеспечить ценные функции, которые были невозможны со старыми трансформаторными сварочными аппаратами.

Что такое инверторный сварочный аппарат

Инверторный сварочный аппарат — это сварочный аппарат, в котором используются полупроводниковые электронные компоненты для повышения эффективности преобразования электрического тока. Инверторные сварочные аппараты легкие, портативные и часто не больше вашей коробки для завтрака.

Кроме того, инверторные сварочные аппараты часто имеют множество цифровых функций для управления дугой. Они используют аппаратное и программное обеспечение для управления стабильностью дуги, частотой, шириной конуса дуги, профилем валика, начальной и конечной силой тока, балансом переменного тока, потоком защитного газа, прогоранием проволоки, индуктивностью и настройками многих других параметров сварки.

Часто сварочные аппараты на инверторной основе включают цифровой дисплей, который помогает вам со всеми настройками, но некоторые современные аппараты на основе трансформатора имеют его. Таким образом, цифровое управление не обязательно означает, что сварщик использует инверторную технологию.

Как работает инверторный сварочный аппарат?

Сварочные инверторы работают за счет увеличения частоты входной мощности с 50 Гц до 20 000–100 000 Гц. Для этого высокочастотного тока требуется значительно меньший сердечник трансформатора, чем у старых трансформаторных сварочных аппаратов. В старой технологии трансформатор был рассчитан на использование стандартной частоты переменного тока 50–60 Гц, доступной в настенной розетке.

Поскольку в инверторных сварочных аппаратах используются электронные переключатели, которые включают и выключают питание до 1 миллиона раз в секунду, эта технология позволяет инвертору значительно увеличить частоту переменного тока.

Таким образом, используя более высокую частоту, инверторные сварочные аппараты «заряжают» сердечник намного быстрее, 100 000 раз в секунду вместо 60 раз в секунду. Это позволяет использовать сердечник меньшего размера без потери выходной мощности, что делает инверторные сварочные аппараты намного более эффективными.

Что такое технология IGBT?

Биполярные транзисторы с изолированным затвором, или IGBT, представляют собой полупроводниковую технологию с тремя выводами, используемую для высокоэффективного переключения электроэнергии. БТИЗ были разработаны для удовлетворения потребности в синтезе сигналов сложной формы и используются не только в сварочных аппаратах.

Вы можете найти системы IGBT в электромобилях, поездах, холодильниках, кондиционерах и т. д. Это второй наиболее широко используемый силовой транзистор в мире.

БТИЗ имеют значительное преимущество по сравнению с предыдущими системами MOSFET, особенно в высоковольтных и сильноточных системах сварочных аппаратов. Таким образом, инверторные сварочные аппараты с технологией IGBT более долговечны, чем инверторные сварочные аппараты на основе MOSFET.

Преимущества и недостатки сварщиков инверторов

Pros

• Низкий вес и небольшой размер
• Высокий уровень эффективности
• Нижняя мощность
• требует более низкого уровня. количество цифровых функций для управления дугой
• Более длительный рабочий цикл
• Позволяет машине выполнять сварку в несколько процессов

Минусы

• Меньший ожидаемый срок службы
• Сложность ремонта 
• Менее прочный и легко повреждаемый из-за чувствительной электроники
• Только специализированные инверторные сварщики могут эффективно работать с электродом E6010

Инверторные и трансформаторные сварочные аппараты – что лучше?

Хотя выбор технологии носит субъективный характер, кажется, что все больше сварщиков ежедневно присоединяются к клубу инверторных технологий.

Да, инверторные машины первого поколения были не очень надежными. Но сегодня большинство инверторных сварочных аппаратов используют современные технологии.

Итак, приобретя сварочный аппарат известного бренда, вы сможете воспользоваться преимуществами современной техники без особых недостатков.

Производительность

Сварочные аппараты с трансформатором обеспечивают достаточно приличную дугу, но аппараты с инвертором выдают более стабильную дугу с большей консистенцией. Поскольку трансформаторные машины не могут изменять дугу в режиме реального времени, они подвержены колебаниям напряжения дуги, возникновению дуги и другим проблемам, связанным с дугой.

Внутренний микроконтроллер управляет IGBT в инверторных сварочных аппаратах, позволяя контролировать дугу в реальном времени. Это обеспечивает надежное постоянное напряжение, более стабильную дугу и позволяет использовать значительно больше функций, о которых мы поговорим позже.

Таким образом, инверторные машины обеспечивают более высокую производительность. Профессионалы выигрывают от меньшей очистки после сварки, равномерного провара и стабильного профиля валика. Новичкам выгодна более легкая в управлении дуга.

Надежность и ожидаемый срок службы

Хотя инверторные сварочные аппараты претерпели значительные улучшения за последние 30 лет, трансформаторные аппараты по-прежнему более надежны. В настоящее время нет инверторного сварочного аппарата старше 30 лет, кроме как в музее. Тем не менее, по всей территории США используются тысячи 50-летних трансформаторных блоков, и они до сих пор находятся в хорошем состоянии.

Но это не значит, что инверторные сварочные аппараты ненадежны. На качественные инверторные сварочные аппараты распространяется расширенная гарантия (3 года и более), и большинство из них переживает гарантийный срок. Но сварочные аппараты на основе трансформатора имеют более длительный срок службы.

Затраты

Сварочные инверторы были дорогими, когда они только появились. Но сегодня IGBT-аппараты значительно дешевле, чем трансформаторные сварочные аппараты, если только вы не покупаете бывшее в употреблении оборудование.

Инверторы сделали сварочное оборудование доступным для всех. То, что раньше стоило несколько тысяч долларов, теперь стоит всего несколько сотен долларов или даже меньше. Конечно, стоимость зависит от множества факторов, таких как марка машины и качество сборки. Но нельзя отрицать влияние инверторов на рынок. Таким образом, производители постепенно отказываются от сварочных аппаратов на основе трансформаторов, и многие бренды больше не поставляют их на коммерческий рынок.

Сварочные среды

Аппараты на основе трансформаторов лучше справляются с пыльными и влажными средами, чем сварочные аппараты на основе инверторов. Они заслужили свою надежную репутацию. Тем не менее, вы должны соблюдать рейтинг безопасности вашего устройства и руководство по эксплуатации. Многие инверторные сварочные аппараты лучше подходят для сомнительных условий, чем трансформаторные.

Кроме того, многие старые аппараты на основе трансформаторов не имеют устройства снижения напряжения («VRD»), в то время как качественные инверторные сварочные аппараты MMA имеют его. VRD является важным элементом безопасности при сварке электродом. Он снижает напряжение холостого хода («OCV») до безопасного уровня, чтобы предотвратить случайное поражение оператора электрическим током. Таким образом, вы можете выполнять сварку в неблагоприятных условиях, таких как тесные пространства, высокая влажность и влажные помещения, без риска поражения электрическим током. К сожалению, многие сварщики были ранены или погибли при использовании оборудования, отличного от VRD, а старые трансформаторные системы обычно не поддерживают эту меру безопасности.

Энергия

Сварочные инверторные аппараты намного эффективнее старых трансформаторных агрегатов. Они могут выдавать такое же количество энергии, но требуют на 50% меньше входной мощности. Вот почему многие инверторные машины поддерживают стандартную домашнюю розетку 110 В.

Например, трансформаторный сварочный аппарат Hobart Ironman 240 требует входа 50 А и 240 В для выхода 200 А. Напротив, для инверторного устройства Eastwood MIG 250 требуется вход 46 А и 240 В для выхода 250 А. Но тот же блок Eastwood выдает 140 А при подключении к розетке 120 В с цепью 20 А. Итак, инверторы намного превосходят по энергоэффективности, обеспечивая большую мощность и часто позволяя использовать 110/115/120В.

Портативность и вес

Благодаря своему огромному весу трансформаторные сварочные аппараты лучше всего использовать в качестве стационарных в сварочных цехах и на производственных предприятиях. Нецелесообразно использовать тяжелые, громоздкие машины для работы, требующей мобильности.

Машины на базе инвертора мобильны, легки и портативны. Кроме того, портативность инверторов позволяет быстро перемещаться на новое рабочее место. Вы можете сваривать в своем гараже или загрузить машину в кузов грузовика, чтобы работать в другом месте.

Рабочий цикл

Обычные сварочные трансформаторы имеют массивный сердечник, который аккумулирует тепло из-за электрического сопротивления. Небольшие трансформаторы в инверторных машинах также нагреваются от сопротивления, но они могут быстро рассеивать это тепло благодаря значительно меньшей массе. Вот почему инверторные сварочные аппараты часто имеют более длительный рабочий цикл, чем старые трансформаторные блоки.

Кроме того, небольшие электрические компоненты, такие как печатные платы в инверторных сварочных аппаратах, быстро нагреваются, но их легко охладить. Итак, вы часто увидите инверторные машины с системами вентиляторов и решетками для потока воздуха. Их механические части легко охлаждаются благодаря малой массе. Итак, если вам нужен длительный рабочий цикл, инверторная технология — хороший выбор. Тем не менее, это сильно различается между конкретными моделями. Существуют трансформаторные сварочные аппараты с лучшими рабочими циклами, чем у некоторых инверторов.

На генераторе

Некоторые генераторы имеют тенденцию выдавать «грязную» мощность, что является причудливым способом сказать, что их выходное напряжение может колебаться. Иногда выходное напряжение генератора может быть достаточно высоким, чтобы повредить чувствительные детали инверторных сварочных аппаратов.

Однако вам не о чем беспокоиться, если вы используете качественный генератор. Ищите генератор с суммарным коэффициентом гармонических искажений («THD») ниже 6%. Чем ниже THD, тем меньше возникновение непредсказуемых скачков напряжения от генератора.

Таким образом, трансформаторные сварочные аппараты более неприхотливы и не выдерживают никаких повреждений на большинстве современных генераторов. Но многие инверторные сварочные аппараты имеют системы защиты, обеспечивающие их безопасность.

Например, коррекция коэффициента мощности («PFC») автоматически компенсирует скачки напряжения и обеспечивает необходимое напряжение для инвертора. Кроме того, многие производители используют высоковольтные конденсаторы для предотвращения повреждений и позиционируют эти инверторы как безопасные для генераторов.

Характеристики

Модели на основе трансформатора не могут сравниться с многочисленными функциями, доступными на инверторных сварочных аппаратах. Таким образом, хотя у старых трансформаторных сварочных аппаратов есть свои способы обеспечения основных полезных функций с помощью механических методов, они не могут сравниться с универсальностью инверторов с цифровым управлением.

Например, инверторные аппараты для сварки TIG на переменном токе могут выводить сигналы различной формы, такие как прямоугольные, треугольные и мягкие волны. Сварщики трансформаторов ограничены простой синусоидой. Одно только это изменение может значительно улучшить вашу работу. Кроме того, инверторы представили возможность выполнять импульсную TIG, что значительно улучшило результаты при сварке тонкого металла.

Но MIG, FCAW и дуговая сварка также не лишены улучшений. Инверторная технология позволяет выполнять импульсную сварку MIG, что снижает тепловложение и разбрызгивание, обеспечивая при этом высокую скорость наплавки и визуально ошеломляющие сварные швы. Многие инверторные сварочные аппараты имеют «синергический» или «автоматический» режим, который автоматически обновляет скорость подачи проволоки и напряжение в режиме реального времени, что упрощает работу для новичков.

Инверторная технология также позволила объединить несколько сварочных процессов в одной машине. Таким образом, вы можете носить с собой сварочный аппарат размером с чемодан, не вспотев, и иметь возможность сварки TIG, MIG, сварки с флюсовой проволокой и MMA на переменном/постоянном токе с двумя входами напряжения. Кроме того, каждый процесс имеет множество функций для точной настройки, таких как частота и ширина импульса дуги, баланс переменного тока, амплитуда EN/EP, сила дуги, горячий старт, индуктивность, контроль обратного прожига и другие.

Прекрасным примером этого является аппарат для сварки и плазменной резки Yeswelder MP200 5-в-1.

Известные проблемы

Не все сварочные аппараты с инвертором могут работать со штучным электродом E6010. Этот целлюлозный электрод используется для сварки труб, сварки в нерабочем положении и соединения ржавой стали. Сварщики трансформаторов не испытывают затруднений с электродом E6010, потому что он имеет высокое OCV, обеспечивая достаточное напряжение для поддержания дуги.

Однако большинство инверторных сварочных аппаратов не имеют достаточно высокого OCV или необходимых алгоритмов для эффективного управления дугой с помощью электрода E6010. Итак, если вам нужно использовать этот электрод, ищите инверторные сварочные аппараты, где производитель специально указывает, что сварочный аппарат поддерживает его. Эта информация обычно включается в рекламную брошюру или лист спецификаций.

Сварочные аппараты на основе трансформатора также имеют одну менее известную оговорку. Так как это в первую очередь стационарные машины, для маневрирования на работе необходимо использовать очень длинные тросы. Это не проблема, если вы используете выход переменного тока. Но поскольку в большинстве сварочных процессов используется выходная мощность постоянного тока (за исключением TIG переменного тока), напряжение будет падать в длинных проводах и ухудшать результаты сварки.

Wrapping It

Сварочные аппараты на основе инвертора гораздо проще сваривать благодаря многочисленным полезным функциям. Кроме того, они легкие и портативные. Благодаря низкой стоимости и лучшей стабильности дуги домашние мастера и сварщики-любители получают наибольшую выгоду от инверторных аппаратов. Но профессионалы также получают большую выгоду от более дорогих, высококачественных инверторных машин.

Итак, инверторные сварочные аппараты имеют значительное преимущество перед старыми трансформаторными агрегатами. Но старая трансформаторная технология заслужила репутацию долговечности. Машины на основе трансформаторов могут работать десятилетиями, поскольку они имеют простую и надежную конструкцию без каких-либо цифровых элементов.

Только вы можете решить, что лучше для вас, исходя из ваших потребностей. Надеемся, что информация в этой статье предоставила вам полезную информацию, которая поможет вам с выбором. Спасибо за чтение!

Ссылки

https://edisontechcenter.org/Transformers.html
https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-9/step-up-and-step-down-transformers/
Сварка: Принципы и приложения, 8-е изд., Ларри Джеффус.
https://www.e-education.psu.edu/eme812/node/711

Что такое инверторный сварочный аппарат?

Инверторный сварочный аппарат — это относительно новый и инновационный тип сварочного аппарата, который имеет множество преимуществ по сравнению с обычными сварочными аппаратами, к которым привыкло большинство из нас. Инверторные сварочные аппараты  используют сложную технологию на основе кремния по сравнению с тяжелыми медно-алюминиевыми трансформаторами и выпрямителями, используемыми в традиционных сварочных аппаратах.

Нельзя отрицать, что, когда инверторные сварочные аппараты были впервые представлены, они создали довольно много проблем, связанных с прорезыванием зубов, как и любая новая технология. Однако с тех пор инверторная технология стала надежной, экономичной и имеет свои достоинства.

Одним из основных преимуществ инверторного сварочного аппарата является его небольшой размер, компактность и портативность, и его можно носить с собой, как легкий портфель. В инверторах используются трансформаторы гораздо меньшего размера, поэтому они гладкие, более компактные, легкие и портативные. Это разительно отличается от обычного  сварочного аппарата , который, как известно, громоздок и не может поместиться в узких местах.

Кроме того, они потребляют меньше энергии и могут работать от обычного бытового тока. Меньшее энергопотребление означает, что инверторный сварочный аппарат можно подключить к любой обычной настенной розетке на 110 В с бытовым током, а не с током высокого напряжения.

Это разительно отличается от обычного  сварочного аппарата , который, как известно, громоздок и не может поместиться в узких местах. Инверторный сварочный аппарат можно подключить к любой обычной настенной розетке на 110 В, имеющей бытовой ток вместо тока высокого напряжения, что устраняет необходимость в использовании промышленного генератора.

Меньшее энергопотребление означает экономию общих затрат на электроэнергию. Кроме того, инверторный сварочный аппарат лучше воспринимает нечистую энергию от генераторов, чем обычные сварочные аппараты, и это может привести к более быстрой работе и меньшему количеству плохих сварных швов.

Поскольку выходная мощность инверторов регулируется электронным способом, у вас есть широкий диапазон регулировки мощности от нуля до 100%, что позволяет точно настроить их в соответствии с вашими конкретными потребностями. Например, в отношении сварочных аппаратов MIG иногда значение 2 может означать недостаточную мощность, а значение 3 может быть избыточным. Вот здесь и помогает инверторный сварочный аппарат.

Конечно, это не означает, что инверторный сварочный аппарат является совершенным и идеальным устройством для всех видов сварки . Тот факт, что инверторный сварочный аппарат может работать с током более низкого напряжения, обусловлен высокотехнологичными электронными компонентами. Аргумент о том, что инверторные сварочные аппараты относительно хрупкие и, следовательно, подвержены более частым поломкам, имеет право на существование, а их использование также приведет к более высокой стоимости на ампер.

Обычный сварочный аппарат, с другой стороны, имеет гораздо более простую и устойчивую конструкцию и будет намного надежнее в долгосрочной перспективе. Можно сказать, не опасаясь возражений, что традиционные сварщики будут более дешевыми долгосрочными инвестициями. Если размер, внешний вид и вес не имеют большого значения, вероятно, правильным выбором будет обычный сварочный аппарат.