— Определение потребляемой сварочным инвертором мощности не требует сложных вычислений и выполняется по простой формуле. Чтобы понять все нюансы эксплуатации сварочного прибора и тонкости расчета его мощности, полезно рассмотреть ряд моментов, которые пригодятся каждому сварщику. Место сварки не имеет значения: дома, в гараже, на даче или в условиях крупного цеха или завода.
Устройство и принцип действия сварочного инвертора.
Разновидности сварочных инверторов
Инверторные аппараты делятся на три класса. Домашние образцы рассчитаны на кратковременные режимы и работают от однофазной сети 220 В. Это означает, что на предельных параметрах их можно эксплуатировать недолго — примерно 20–30 минут, после чего нужен отдых той же продолжительности или дольше. Полупрофессиональные устройства работают дольше — от 5 до 8 часов без перерыва. У них паузы сокращены из‑за конструктивных особенностей. Профессиональные инверторы рассчитаны на питание от 220/380 В, чаще всего от трехфазной электросети.
Современные разновидности сварочных аппаратов.
Домашние, полупрофессиональные и часть профессиональных сварочных агрегатов работают от сети 220 В. Однако следует помнить, что в бытовой электросети максимум тока не должен превышать 160 А. Потребляемая мощность всей фурнитуры, включая розетки, вилки и автоматические выключатели, не рассчитана на превышение этого порога.
Поэтому подключение инверторного сварочного аппарата с более высокими параметрами либо приводит к срабатыванию автоматических выключателей, либо вызывает перегоревший контакт на месте стыка вилка-розетка, либо, что особенно опасно, приводит к выгоранию проводки. Это противоречит нормам техники безопасности. Поэтому подключать профессиональный агрегат к бытовой сети для сварки тока выше 160 А следует избегать. Но лучше этого не допускать.
Устройство инвертора
Устройство сварочного инвертора таково, что вначале переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц преобразуется в постоянное, а после того в переменное высокочастотное напряжение с рабочей частотой до 200 Гц. Затем напряжение снова преобразуется в постоянное и подается на сварочную дугу. Контроль дуги осуществляется автоматически микропроцессорной системой блока управления инвертора. Залипание электрода, частое при сварке трансформатором, практически исчезает.
Внутренняя схема инвертора.
При коротких замыканиях длительностью менее 0,5 секунды управляющий блок формирует последовательность очень мощных импульсов тока за короткое время. Это приводит к разрушению образующихся перемычек из жидкого металла. При замыкании длительностью 0,5 секунды инвертор просто отключается, не прилипая электрод и не перегревая цепи. Это базовое свойство для всех типов инверторов и отличает их от трансформаторов и выпрямителей на базе диодного моста.
Самое главное свойство сварочного инвертора – это потребление энергии. Неважно, какова потребляемая мощность аппарата инверторного типа, она почти полностью расходуется на сварку. Отсюда можно сделать вывод, что коэффициент полезного действия инверторного агрегата очень высок. От 85 до 95%.
Что следует учесть
Перед тем как начать подсчет потребляемой мощности инверторного сварочного аппарата, нужно узнать следующее:
- Диапазоны входного напряжения.
- Диапазон сварочного тока.
- Напряжение дуги сварочной.
- КПД конкретной модели сварочного аппарата.
- Продолжительность включения.
- Коэффициент мощности конкретной модели.
Диапазон сварочного тока нужен для того, чтобы узнать при каких характеристиках сети электрического тока нам придется работать. Наверняка не секрет, что в наших электросетях часто отсутствует номинальное 220 В. Часто оно едва дотягивает до 200 В. Следует запомнить: просадка напряжения при подключении бытового сварочного инвертора составляет 5–10% от общего номинала сети. Поэтому лучшие показатели мощности будут у таких инверторов, которые рассчитаны на питание от 150–170 В и до 220–250 В.
Диапазон сварочного тока задаёт верхний и нижний предел мощности, поскольку производительность аппарата зависит от этих значений. Для бытовых инверторов нижний диапазон обычно 10–50 А, верхний — 100–160 А. Напряжение выходного тока, то есть напряжение дуги, колеблется у недорогих бытовых моделей от 20 до 30 В. Коэффициент мощности у инверторов, развивающих максимальный выходной ток 160 А, как правило, редко превышает 0,85%. Высокий КПД сварочного агрегата напрямую зависит от продолжительности включения.
Вычисление мощности
Продолжительность включения – характеристика, которая показывает, насколько качественный аппарат вы собираетесь использовать. Обычно это процентное отношение времени непрерывной работы инвертора к общему времени его эксплуатации. Значение около 50% означает, что после 2,5 минут работы аппарат должен отдыхать 2,5 минуты. Чем ниже показатель, тем дольше требуется отдыхать цепям и тем быстрее сработает автоматическое реле отключения при перегреве.
Напротив, высокий процент покажет, что аппарат можно эксплуатировать достаточно долго, прерываясь лишь на замену электродов и проверку сварочного шва.
Схема работы сварочного инвертора.
Процент мощности вычисляется путём деления времени непрерывной работы на сумму времени непрерывной работы и времени паузы до следующего включения аппарата. Результат умножается на 100. Например, аппарат исправно работал 3 минуты, пока не сработала защита от перегрева, затем он находился в покое 2 минуты, после чего вновь был готов к работе:
3 мин / (2 мин + 3 мин) х 100 = 60
Коэффициент мощности для бытовых или полупрофессиональных сварочных аппаратов инверторного типа редко превышает порог 0,6-0,7. Это необходимо просто запомнить.
Все нужные для вычисления значения легко можно найти в технической документации для данного устройства, на сайте производителя либо на кожухе самого сварочного аппарата.
Представим, что для примера мы имеем сварочный аппарат, питающийся от сети переменного тока 160–220 В, имеющий максимальное значение тока 160 А при максимальном напряжении сварочной дуги в 23 В. КПД этой модели инвертора 0,89, а показатель ПВ, продолжительность включения, составляет 60%.
Теперь вычисляем максимальную потребляемую мощность инвертора с приведенными выше параметрами. Для этого сначала умножаем максимальное значение выходной силы тока на максимальное выходное напряжение. Получившийся результат разделим на значение КПД аппарата.
160 А х 23 В / 0,89 = 4135 Ватт
4,1 кВт – это мощность, которую аппарат потребляет непосредственно при сварке. Средняя мощность вычисляется путем умножения значения максимальной мощности на показатель продолжительности включения:
4135 Ватт х 0,6 = 2481
Средняя мощность инвертора является наиболее актуальным показателем, потому что сварка обычно не происходит непрерывно на протяжении многих часов или дней. Случаются паузы, когда сварщику требуется сменить электрод или подготовить детали к последующей обработке. Нередко сварочные работы можно провести на более низком показателе силы тока, в этом случае снизится и общая мощность, потребляемая инвертором. Подставляйте в первую формулу значения, которые можно выставить на консоли сварочного агрегата и находите нужные параметры мощности.
Подбираем электроды
Таблица видов электродов.
У начинающих сварщиков нередко возникает вопрос, электроды каких диаметров использовать при определённых параметрах выхода тока и толщине металла?
- При толщине металла 1–4 мм применяют электроды диаметром до 2 мм. Сила тока, выставляемого на выходе, должна подбираться оптимально в диапазоне от 20 до 90 А.
- При толщине металла 5–7 мм используют электроды 3 мм в диаметре. Сила тока устанавливается в диапазоне 90–130 А.
- Если металл имеет толщину 8–12 мм, используют электроды 4 мм. Сила тока в диапазоне 140–180 А.
- Металл толщиной 12–16 мм сваривают электродами 5 мм в диаметре при силе тока 180–220 А.
- Металл толщиной свыше 15 мм должен подвергаться воздействию электродов, начиная от 6 мм при силе тока от 220 А на выходе инвертора.
Металл толщиной более 15 мм лучше сваривать газовым сварочным аппаратом.
Использование электросварки может оказаться в данном случае нерентабельной и дорогостоящей.
