2 альтернативных взгляда на инвертор и что это такое
Очень часто в хозяйстве и промышленных работах имеется необходимость преобразования постоянной подачи тока в переменную.
В сегодняшней статье, я расскажу, что такое инвертор в контексте сварочных работ и не только. Рассмотрю конструкцию инверторных преобразователей + предоставлю критерии отбора качественных сварочных инверторов в рамках 2021-2022 года.
Оглавление
Что такое инвертор в сварке: техническая сторона вопроса
Предположим, у вас имеется на руках батарея, выдающая 12-24 вольта. Подключить к ней электроинструмент нельзя, потому в качестве переходного элемента используется инверторная схема, способная преобразовать оговорённый вольтаж в нужные 220 Вольт.
Таким образом, встроенный инвертор служит посредником, который создает стандартную электросеть для бесперебойной работы оборудования, работающего от обычной розетки.
1) Принцип работы + схема управления
Пару лет назад единственным приемлемым вариантом для организации процесса сварки считались сварочные трансформаторы. По мере продвижения оборудования в нише, рынок постепенно заполнился инверторами, которые нынче вытеснили трансформаторы почти по всем направлениям использования быта. В промышленности приоритет все еще отдается первым.
Чтобы разобраться с нюансами работы сварки, требуется знать, как устроен сам агрегат. Принцип работы инвертора мало кому интересен, но без азов сварщик не сможет произвести тонкую настройку оборудования, из-за чего снизится качество наложения валиков шва.
Принцип работы сварочного инвертора:
- Происходит подача переменного тока на диодный мост, из-за чего поток преобразуется в постоянный.
- Ток, что получен на первом шаге, транспортируется через блоки с транзисторами, снова превращаясь в переменный. Единственное изменение – смена частоты от 50 Гц до 30-90 кГц.
- Полученный ток высокой частоты понижают в отношении напряжения. Стандартные 220 превращаются в 60-80 В.
- Далее в дело вступает физика, а именно закон Ома. Сила тока повышается до значения в 140-210 Ампер.
- На завершении напряжение с высокой частотой и заниженным вольтажом выпрямляется и подается на сварочный агрегат.
За счет этапа предварительного преобразования электроэнергии, инвертор содержит блоки трансформаторного типа намного меньшие по габаритам, из-за чего на получение одной и той же силы тока, требуется вес трансформатора в 50+ раз меньше. Практичность выходит на первое место.
Обратите внимание: существует 3 полноценных схемы преобразователей – инвертирующие, повышающие и понижающие. Выбор в производстве оборудования зависит от ценовой категории агрегата и его особенностей использования.
Вне зависимости от типа сборки, абсолютно все инверторы имеют 5 базовых элементов – коммутатор, блок питания, индуктивная катушка, конденсатор фильтра и диод блокировки. Имея на руках оговоренный перечень компонентов, человек может сделать подобие инвертора даже в домашних условиях. Главное, чтобы руки росли с правильного места, но даже в противном случае, — это дело наживное.
2) Плюсы/минусы сварочных инверторов + их классификация
Для начала давайте вкратце опишем процесс работы инвертора при сварке. Помимо самого преобразователя, для работы агрегата требуется наличие сварочных электродов, кабелей и электродержателей. Детальная схема конструкции отображена на рисунке ниже.
- Массу с минусом кидают на заготовку.
- Зажим с плюсом подсоединяют к держателю прутка.
- Чирканье по металлу запускает физический процесс с полюсами – замыкание. Результатом становится возникновение электрической дуги.
- Полученная область имеет температуру, которая выше t плавления свариваемого металла. Электрод выполняет двойную функцию – присадка и защитная среда. Второе свойство реализуется за счет образования сварочной ванны в процессе плавки напыления прутка.
- Сварщик держит пруток на расстоянии 3-5 мм от поверхности металла и расплавляет область заготовки, где планируется соединение. Процесс диффузии с последующей кристаллизацией помогает сформировать ровный сварной шов.
Соблюдение всех технологических моментов (которых довольно много), позволит получить наплавку, что по качеству ничем не уступит самому объекту сварки. Изучить тонкости сварочных работ на различных типах оборудования можете в рамках нашего сайта. Исчерпывающая информация найдется почти по всем интересующим вопросам, что касаются металлообработки и не только.
А теперь давайте разберем, в чем именно достоинства инверторного оборудования перед трансформаторами. Для пущей наглядности, информацию представил в виде таблицы.
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| Компактность оборудования. Выражается это в 8-11 кг вместо 100-300 для промышленных вариантов. Транспортировать агрегат на собственных плечах не составит никаких проблем. | Ценник на инвертор выше трансформаторного оборудования в 2-3 раза, как минимум. За комфорт нужно платить, и от этого никуда не деться. |
| Элементарная настройка и управление + стабильная работа даже при перепадах в сети. | |
| Инвертор позволит получить шов близкий к эталонному даже начинающим сварщикам, которые накладывали швы всего пару раз в жизни. | Более дешевый ремонт по сравнению с традиционным оборудованием. При поломке I.G.B.T. – модуля, ремонт инвертора обойдется в 50% от ценника самой установки. |
| Функция антиприлипания – еще один пункт в копилку помощи для новичков. | |
| Возможность сварщика менять силу тока в зависимости от марки используемых прутков. Инвертор универсален в плане выбора основы для сварки. | Инверторы боятся пыли. Учитывая его область применения, – строительство, периодичность продувки агрегата от пыли в 2-3 раза выше нежели у классического трансформаторного оборудования. |
| Экономия на электроэнергии. Коэффициент полезного действия стремится к 85%. У некоторых выше 93%. | Резкие скачки или долгое нахождение инвертора в помещении с минусовой температурой сократит срок службы агрегата вдвое. Также возможны моментальные поломки некоторых функциональных узлов. |
Правильная эксплуатация, хранение и качественная сборка агрегата – 3 условия, которые позволят отбить стоимость инвертора, и даже выйти в плюс. У добросовестных производителей по качеству товара стоит пунктик, и не пользоваться им будет грешно. Далее хочу пройтись по классификации инверторного оборудования.
| Параметр | Тип | Особенности | Популярность (из 5 ★) |
|---|---|---|---|
| Продвинутость сборки | Бытовые | Идеальное решение для повседневного использования. Часто покупают агрегаты на дачи для постоянного или периодического применения. Листовой металл с толщиной менее 1 мм бытовыми инверторами не сваривается. Аналогичная ситуация и с толстостенным металлом. По силе тока агрегаты не могут выдать более 200 А, мощность же едва достигает 5 кВт. | ★★★★★ |
| Полупрофессиональные | Оборудование ориентировано на контингент, работающий в автосервисах или на строительных площадках. Иными словами – сварка относится ко второстепенному профилю человека. Оборудование выдает рабочий ток от 200 до 300 ампер. Допустимое напряжение для работы может составлять даже 170 В и чуть ниже. Полупрофессиональная сварка годиться для сварки толстостенных металлов (но не более 6 мм). На некоторых моделях имеется разъем под TIG. | ★★★★ | |
| Профессиональные | Наиболее дорогостоящее оборудование, которым сварщик может работать по 6-9 часов подряд. Агрегаты относятся к выносливым рабочим «конячкам», но и по ценнику кусаются. Выдаваемая сила тока достигает 500 ампер, а предел понижения напряжения составляет до 135 вольт. | ★★★ | |
| Подход к сварке | Ручная | Относится к инверторам бытового назначения. ММА-аппараты могут обеспечить высокое качество сварного шва даже в руках новичка. Некоторые используют ручную сварку на производстве, но на длительную бесперебойную работу такое оборудование не ориентировано. | ★★★★★ |
| Полуавтомат | Более сложные в конструкционном плане устройства, которые имеют автоматизированную подачу проволоки в зону наложения сварного валика. По мощности они превосходят ручные аппараты, но и по весу побольше. То же самое касается и стоимости полуавтоматического инвертора. | ★★★★ | |
| Аргоновая | Ориентация на промышленность. Работа осуществляется с плавящимися и неплавящимися прутками. | ★★★ | |
| Плазменная | Агрегаты используют для резки, а не сварки, хотя принцип работы инверторной начинки аналогичен вышеописанным. | ★★ |
Помимо распределения сварочных инверторов, существует классификация преобразователей и в других направлениях. Детальнее по данному моменту я предоставлю информацию в разделе статьи ниже.
Инвертор: что это такое вне сварочного процесса?
Помимо сварки, термин «инвертор» встречается и в других направлениях нашей жизни. Чтобы не перечислять все характеристики по моделям оборудования, проще сделать распределение по областям применения. Таким образом, понять, какие именно модели инвертора необходимы, понять будет куда проще.
1) Инверторы в отопительных котлах
В наше время котел является незаменимым элементом частного дома (большинства). Сложная автоматика требует постоянной подачи электричества, но от перебоев застраховаться невозможно. Для организации альтернативного источника энергии используется инвертор. Агрегат преобразует 12,24 и 48 В. стандартные 220 В.
Какие задачи выполняет инвертор в котлах:
- альтернативный источник питания при перебоях подачи электричества с сети;
- восстановление нормального вольтажа при падении напряжения в сети;
- при отсутствии антифриза в теплоносителе, инвертор предотвращает замерзание;
- защита платы управления от скачков напряжения в сети.
В современных сборках котлов есть модули зарядки, контроля и так далее. Простой ИБП выдает только 20-30 минут подпитки, когда инвертор способен обеспечить потоком электрозарядов оборудование на протяжении 3 часов и более.
| Тип инвертора для котла | Особенности |
|---|---|
| Off-line | Простейшие по сборке, выступающие резервными источниками питания. При работе котла от электросети, инвертор бездействует, но при снижении вольтажа в сети или отключении, вступает в работу. Аналогичный сценарий происходит и при скачках напряжения выше стандартного (260-300 В). По ценнику они от 4 000 рублей. |
| Line-interactive | Универсальный вариант для котлов. Имеется весь функционал Off-line инвертора, добавляется еще и стабилизатор напряжения. Подобный агрегат повышает КПД работы котла + снижает частоту использование аккумулятора. Дорогие модели снабжены собственным источником питания, который может компенсировать сеть на 30-150 минут. |
| On-line | Самые топовые сборки с высоким ценником. В конструкции предусмотрен двойной алгоритм преобразования – сначала переменное в постоянное (до 12 В), а потом 12-вольтовое превращает в 220 В. с идеальной частотой в 50 Гц. Аккумуляторы в таких сборках являются буферное ёмкостью, что сводит риск поломки из-за напряжения к нулю. Другое дело, что КПД снижается до 85%. |
Последние модели котельных инверторов относятся к наиболее дорогим. Жертва по КПД компенсируется защитой аппаратной части оборудования, но вот по удобству данный агрегат нельзя назвать оптимальным для 50% семей со средним уровнем достатка. Тут уже каждый решает для себя самостоятельно.
Обратите внимание: по аналогии с котлами, человек может покупать подобный инвертор и для холодильного оборудования. Условия отбора такие же.
Наиболее популярные модели от ТМ CyberPower, Exmork и POWERMAN ONLINE. По критериям отбора выделю 5 – минимальная требуемая мощность, диапазон по входному напряжению, амплитуда искажения синусоиды, КПД и наличие дополнительных защит.
Разбор механики поведения инверторов при использовании в быту и промышленности:
2) Инвертор напряжения для автомобиля
Суть работы автомобильного инвертора аналогична всем вышеописанным агрегатам –преобразование напряжения. Особое внимание уделяется защитной системе, которая может защитить комплектующие от чрезмерного нагрева и слишком больших нагрузок. Базовая конструкция агрегата представлена на рисунке ниже.
Ценник на такое оборудование может меняться от пары тысяч, до пары десятков тысяч рублей. Цена зависима не столько от торговой марки, сколько от функций и набора возможностей агрегата. Чтобы проще было выбрать оборудование, советую ознакомиться с классификацией ниже.
| Классификатор мощности (Ватт) | Особенности |
|---|---|
| 0-300 | Слабенькие вариации оборудования, что присоединяются в автомобиле к прикуривателям либо аккумуляторам. Покупают их чаще всего для обеспечения автомобильных подзарядок смартфонам пользователя. |
| 300-1500 | Стандартная вариация оборудования, когда инвертор подсоединяется напрямую к аккумулятору транспортного средства. Такое оборудование помогает обеспечить подачей нужного вольтажа встраиваемые мониторы, ноутбуки и прочую мелкую (среднюю) технику. |
| 1500+ | Аппараты для работы стройки, которые обеспечивают бесперебойную подпитку оборудования в ограниченных условиях. Спокойно выдерживают подключение дрели, болгарки и даже сварки. |
Выбирая инвертор в авто, нужно учитывать, что именно планируется к нему подключать. Обязательное условие – мощность инвертора должна быть выше мощности подключаемого оборудования. При слишком большом разрыве, есть риск выхода агрегата из строя.
При подключении инвертора следует учитывать 2 момента – в момент включения двигателя, устройство обязано быть отключенным, и после запуска оборудования, требуется выделить порядка 20 секунд на его предварительную подпитку. Только после этого можно подключать стационарные устройства-потребители.
В каких режимах могут работать автомобильные инверторы:
- Пусковой. Наиболее проблемный с точки зрения реализации. В данном режиме работы, оборудование может выдать пиковые значения производительности, но в кратких промежутках времени. Данный параметр всегда указывается производителем агрегата на упаковке.
- Классический. Инвертор работает в штатном режиме, не превышая заявленную мощность. По времени данный режим наиболее продолжительный.
- Перегрузка. Запускать режим стоит в исключительных ситуациях. Устройство работает на максимальных мощностях до перегрева – далее отключается за счет датчиков защиты от сгорания.
Очевидно, что наибольший срок службы оборудования можно получить только при работе в стандартном режиме. Пара-тройка перегревов могут сократить жизнь аппарата вдвое + имеется риск внезапной поломки из-за скачка температурного режима в период эксплуатации.
Обратите внимание: в отдельную категорию выделяют автономные инверторы, которые принципиально отличаются от классических. Наличие вспомогательных узлов оборудования расширяет их функционал, предоставляя возможность подключенному оборудованию работать без прерываний даже в моменты отключения основного источника питания.
На этом считаю разбор вопроса, что такое инвертор, таковым, что себя исчерпал. Если сильно углубляться в сферу инверторных технологий, найти преобразователи в различных узлах оборудования можно найти в очень многих агрегатах, но практического значения для рядовых потребителей данная информация не несет. Ими могут заинтересовать только специалисты узких специализаций. Если хотите отдельный разбор конкретных моментов, пишите в комментариях пожелания. Приму к рассмотрению!
