Низкое разбрызгивание металла при сварке, контроль тепловой мощности, легкий поджиг и стабильность дуги, экономия электроэнергии, малый вес и высокая производительность сварочного устройства... Может быть, это — мечта сварщика? Нет, это просто современные инверторные сварочные выпрямители шведской фирмы ESAB.
И.С. Белов, начальник отдела сварочного оборудования, ООО «ЭСАБ», г. С.-Петербург (Россия)
Прежде всего стоит дать определение, что же такое инвертор. Это полупроводниковый преобразователь постоянного тока в переменный.
И русскоязычный, и англоязычный Интернет не дают четкого ответа на вопрос, кто же первым изобрел и запатентовал сварочный инверторный выпрямитель. Возможно, как это часто происходило в истории техники, изобретение сначала попало на оборонные предприятия, а в гражданском машиностроении стало применяться лишь спустя некоторое время.
История развития инверторов ESAB
Известен следующий факт: в 1970 году в шведском городке Лаксо был создан прототип инверторного сварочного выпрямителя. В промышленное производство он не попал. Только в 1977 году фирма ESAB выпустила серийную модель инверторного выпрямителя LHG 250/400.
В 1980 году появился LHH 250/400, в 1983-м — LHH 400Universal и, наконец, в 1984-м — знаменитый Caddy 130.
От модели к модели размеры и масса инверторных источников уменьшались. Так, уже в 1984 году Caddy 130 весил 11 кг, имел габариты 138 х 245 х 490 мм, позволял осуществлять сварку штучным покрытым электродом диаметром от 1,6 до 3,2 мм, а также аргонодуговую сварку неплавящимся электродом. Сварочный ток достигал 100 А при ПВ = 60 % и 130 A при ПВ = 35 %.
В середине 80-х годов выпускаемые фирмой аппараты Caddy 130 и Caddy 160, использовавшие электроды типа EV50 Ш 3,25 мм и Ш 4,0 мм, занимали достойное место среди конкурентов. Уже тогда инверторы фирмы ESAB отличались более мягкой дугой, легким поджигом электрода и хорошим проплавлением при меньшей, чем у аналогичных аппаратов, мощности, имелась индикация перегрузки. Время включения аппарата после отключения вследствие перегрева составляло всего 0,75 мин, что было почти в 10 раз меньше, чем у конкурентов.
Как работает современный сварочный инвертор ESAB?
В традиционном сварочном выпрямителе трансформатор преобразует ток частотой 50/60 Гц. Из курса физики известно, что чем выше частота тока, который мы преобразуем, тем легче и меньше трансформатор, который нам потребуется (рис. 1). До определенного времени существовала проблема преобразования низкой частоты тока в высокую. Однако фирма ESAB разработала электронную плату на базе мощных MOS (Metal Oxide Semiconductor) транзисторов, которые конвертируют сетевой ток с частотой 50/60 Гц в ток высокой частоты, который затем преобразуется трансформатором.
Это позволило в аппаратах Caddy использовать трансформатор массой 1 кг вместо 20–30 кг, как в традиционных сварочных источниках с аналогичными характеристиками.
На рис. 2. изображена схема инверторного выпрямителя Caddy:
1 — блок для преобразования переменного тока сети питания в постоянный;
2 — высокочастотный блок, который преобразует постоянный ток в ток высокой частоты;
3 — трансформатор, преобразующий высокочастотный ток в переменный с величиной, необходимой для сварки,
4 — выпрямитель;
5 — фильтры, с помощью которых убираются различные колебания и легкая «зыбь» постоянного тока, а также защищают источник от внешних высокочастотных помех;
6 — специальная плата управления для контроля параметров выходного тока, его статических и динамических характеристик;
7 — постоянный ток 60 В для сварки.
Помимо того, что инверторные выпрямители обладают меньшей массой и габаритами, инверторная технология позволяет осуществлять буквально мгновенный контроль параметров сварочного процесса.
Например, в выпрямителе с тиристорным управлением, работающим с током 50 Гц, контрольный сигнал принимается платой управления каждые 20 мс (0,020 с). В инверторном выпрямителе, трансформатор которого работает с частотой 24 000 Гц, контрольный сигнал обрабатывается каждые 40 мкс (0,000040 с), а инвертор, работающий на частоте 48 000 Гц, контролирует выходные параметры каждые 20 мкс (0,000020 с).
Возможности инверторных сварочных аппаратов ESAB последнего поколения
Рассмотрим в качестве примера источник Aristo MigU с блоком управления Pendant U8 (рис. 3). С помощью этого блока вы можете настроить аппарат для различных видов сварки:
Кроме того, возможна настройка аппарата на пайку специальной проволокой.
Этот блок позволяет также:
Таким образом, из обычного преобразователя тока сварочный инвертор превратился в сложную технологическую установку, которая, наряду с реализацией различных способов сварки, способна предоставить сварщику полную статистическую информацию о процессе.
В 2005 году фирма ESAB выпустила инверторный полуавтомат Origo Mig 3000i с функцией автоматической настройки сварочных параметров Q-set. Его без большого преувеличения можно назвать представителем новой эры в развитии инверторных технологий. Чем же отличается этот аппарат?
Если раньше сварщику перед началом работы надо было тратить время, чтобы подобрать оптимальные сварочные параметры, то при использовании OrigoMig3000i достаточно просто начать сварку, и в течение нескольких секунд аппарат сам выйдет на оптимальный режим. Причем неважно, какая проволока заряжена в подающий механизм, какого она диаметра, какой сварочный газ находится в баллоне — автоматика самостоятельно подберет оптимальный режим для любого сочетания. В отличие от аппаратов с синергетическими линиями, не нужно производить никаких предварительных настроек. Пример полуавтомата OrigoMig3000i с функцией Q-set показывает направление, в котором движутся разработчики сварочной техники, а именно — простота в настройках и «дружественность» пользователю. То, что раньше сварщик настраивал «на слух» и «на глазок», теперь перепоручается «интеллектуальной» электронике.
Весь спектр оборудования и расходных материалов, производства концерна «ESAB» (Швеция) можно приобрести в г. Херсоне у официального представителя «ESAB» на Украине — ЧПКП «Севид».
ЧПКП «Севид»
Гарантирует:
