Как научиться пользоваться инверторной сваркой


Cварка инвертором для начинающих.Основы.Уроки и техника

Очумелый Строитель.ru представляет вам подробнейшее описание сварки инвертором. Инвертор представляет собой сварочный аппарат, которым можно соединить металлические листы под воздействием электрического разряда. Сварочные инверторы стали настоящим скачком в области сварочных аппаратов, так как старые трансформаторы являются достаточно тяжелыми и сложными в применении. Инвертор доступен для работы любому, достаточно знать некоторые принципы осуществления с его помощью сварочного процесса.  Большое преимущество в том, что при сварке инвертором наблюдается меньшее разбрызгивание, чем при сварке от трансформатора.      

Отличительной особенностью инвертора является, прежде всего, его малый вес и максимальные возможности, с помощью которых ему доступны такие работы, которые ранее выполнялись сложными и тяжелыми агрегатами. Электроэнергия, потребляемая этим небольшим аппаратом, направляется исключительно на работу дуги, с помощью которой и осуществляется непосредственный сварочный процесс.

Оборудование малочувствительно к перепадам напряжения в электросети, которые наблюдаются в сельской местности. Если у вас в частном доме наблюдают перепады, при покупке обратите внимание на рекомендуемое напряжение в паспорте инвертора. Некоторые источники позволяют выполнять сварку электродом d=3 мм даже при 185 В напряжения в сети.

Мнение сварщиков-профессионалов однозначное: с помощью инвертора легче держать сварочную дугу и получить красивый качественный шов.

Перед началом сварки инвертором или азы электросварки

Инверторные сварочные аппараты очень экономичны и максимально удобны в эксплуатации, что очень важно особенно для тех, кого интересует сварка инвертором для начинающих. Какие основы сварки инвертором, техника работы с ним важна для начинающего? В первую очередь стоит отметить принцип работы инвертора. Поскольку инвертор – это электронный сварочный аппарат, то основная нагрузка работы с ним ложится на электрическую сеть. По сравнению со старыми сварочными аппаратами, включение в работу которых происходит сильный и максимальный толчок электроэнергии, вследствие которого происходят отключение электрической сети всего поселка, инвертор обладает накопительными конденсаторами, которые накапливают электроэнергию и обеспечивают, во-первых, бесперебойную работу электросети, а во-вторых, мягко разжигают электрическую дугу инвертора. В достаточно доступной форме уроки сварки инвертором можно освоить и самостоятельно. А если у вас возник вопрос, как научиться варить инверторной сваркой, то мы можем предоставить вам несколько полезных советов, на что в первую очередь стоит обратить внимание перед производством сварки. Очень важным моментом является и тот факт, что чем больше диаметр электродов, тем больше электроэнергии он потребляет. Поэтому если вы решили проверить свой инвертор в работе, стоит примерно рассчитать максимальное количество потребляемой электроэнергии аппаратом, чтобы не сжечь бытовую технику у соседей. Кроме того, для каждого диаметра электрода показана минимальная сила тока, то есть если попытаться уменьшить силу тока, то шов не получится. Если вы решили поэкспериментировать и повысить силу тока, то шов получится, однако электрод будет слишком быстро сгорать.

Инвертор: внешний осмотр оборудования

Продаваемый торговой сетью инвертор внешне напоминает ящик. Его вес зависит от мощности аппарата: 3 — 7 кг. Перенос оборудования выполняется с помощью ремня или ручки. Охлаждение выполняется через вентиляционные отверстия в корпусе.

На поверхность оборудования выведены следующие рукоятки и индикаторы управления:

  • включение и выключение аппарата выполняется тумблером,

  • величина тока и напряжения выставляется ручками на передней панели,

  • на панели имеются индикаторы, которые информируют о подаче питания и перегреве оборудования,

  • впереди на панели расположены выходы, помеченные надписями «+» и «-».

Дополнительно в комплект входит два кабеля. Один из них заканчивается держателем для электрода. На втором имеется зажим по форме напоминающий прищепку для закрепления на сваривания изделие. Подключение сварочного оборудования выполняется через разъем, которые находится на задней панели аппарата.

Азы электросварки

Для того чтобы разобраться, что происходит во время сварки, достаточно посмотреть на предложенную картинку.

Дуга образуется от контакта металлической части электрода и свариваемого металла. Под действием температуры дуги начинается плавиться как свариваемый металл, так и электрод. Расплавленная часть свариваемого металла и металлический стержень электрода в месте дуги образуют ванну. Обмазка электрода расплавляется. Часть ее превращается в газообразное состояние и закрывает ванну от кислорода.

Оставшаяся в жидком состоянии обмазка электрода находится сверху жидкого металла, защищает металла от кислорода воздуха в момент сварки и во время охлаждения.

После того, как сварка завершилась и металл охладился, жидкая часть обмазки превращается в шлак, который покрывает шов с наружной стороны. После полного остывания шлак легко удаляется при постукивании молотком.

Электрод во время сварки плавится. Для того чтобы дуга не гасла, необходимо выдержать постоянное расстояние между электродом и металлом, так называемую длину дуги. Это получается за счет подачи электрода в зону сварки с одинаковой скоростью. При этом стараться вести электрод ровно по стыку сварного шва.

Дополнительное видео по теме:

Урок по сварке инвертором для начинающих (пошаговая инструкция)

1. Для начала работы со сваркой нужно иметь защитные элементы, а именно:

2. Но одного аппарата для начала сварки недостаточно. Сварочные работы требуют наличия индивидуальных средств защиты и подготовительных мероприятий направленных на создание безопасных условий. Подготовка места заключается в следующем:

  • Обеспечьте на столе свободное пространство для выполнения сварки. Уберите все лишнее куда могут попасть брызги.

  • Обеспечьте качественное освещение места выполнения работ.

  • Сварочные работы выполняются стоя на деревянном настиле, защищающем от поражения электрическим током.

3. Настраиваем сварочный ток и выбираем электрод. Используем электроды для инверторной сварки от 2 до 5 мм. Выставляем сварочный ток в зависимости от толщины деталей и свариваемого материала. Обычно на корпусе инвертора указывается какова должна быть сила этого тока.

4. Если перед вами только что купленные в торговой сети электроды, вы уверены в их качестве, этот раздел можете пропустить. Приведенная информация поможет подготовить к работе электроды которые хранились в условиях неотапливаемого влажного помещения. Для того чтобы обеспечить качественное сварное соединение, их необходимо высушить в течение 2-3 часов при температуре 2000С. Для этой цели можно воспользоваться старым электрическим духовым шкафом.

Электроды выбирают строго ориентируясь на марку свариваемых материалов. Для обучения можно воспользоваться самыми распространенными: АНО или МР.

5.Подключаем  клему массы к свариваемой поверхности (выделено красным).

6. Для того чтобы соединение сваркой получилось надежным и качественным, перед началом работы свариваемый металл необходимо подготовить:

  • Полностью удалить ржавчину с кромок металлической щеткой.
  • Обработайте кромки растворителем: бензином, уайт-спиритом.
  • При подготовке обратите внимание на недопустимость наличия на кромках жира, лакокрасочных изделий.

7.Обучение лучше начинать с выполнения швов в виде валика на листе металла большой толщины. Первый шов выполняйте на металле, который положите на горизонтальную поверхность стола. Прочертите мелом на металле прямую линию, по ней будете прокладывать валик и ориентироваться в процессе работы. Процесс сварки начинается с поджога дуги. Имеется два способа для разжигания сварочной дуги:

  • чирканье о металл, как при зажигании спички,
  • постукиванием о поверхность металла.

Можно попробовать зажечь и удержать дугу обоими методами. Желательно при разжигании не оставлять следы вне зоны сварки. Дуга образуется от контакта электрода и металла. Сварщик отводит электрод на совсем небольшие расстояние, соответствующее длине дуги и начинает сварку.

8.Приступаем к сварке.

У нас получится сварочный шов. Окалину ( накипь металла сверху шва) убираем постукиванием небольшим молоточком (либо другим твердым и увесистым предметом).

9. Вот, что приблизительно у нас должно получиться.

Смотрим видео:

Контроль дугового промежутка

Что такое дуговой промежуток или длина дуги? Это зазор, который образуется в процессе сварки между электродом и металлом. Основы сварочного дела гласят о том, что важным моментом есть постоянный контроль и поддержка оди

Источник питания инвертора

У инверторных сварочных аппаратов много преимуществ перед традиционными трансформаторами-выпрямителями. Инверторы более портативны и имеют меньший вес, что облегчает их маневрирование на рабочей площадке. Кроме того, инверторы предлагают высококачественные возможности многопроцессорной сварки, так что один аппарат может обрабатывать Stick, MIG, TIG, FCAW, строжку дугой и даже импульсную сварку. И что еще более важно, инверторы используют технологию Lincoln Waveform Control Technology ™, чтобы обеспечить больший контроль переменных дуги и автоматически настраивать дугу для создания наилучшего возможного сварного шва, контролируя такие проблемы, как прожог.

Но знаете ли вы, что использование инвертора может также сэкономить деньги на расходах на электроэнергию по сравнению с источником питания традиционного типа? Ежегодно в США потребляется электроэнергии на сумму около 15 миллионов долларов, а во всем мире на сварку. Чтобы повысить эффективность и сократить расходы, которые ваша компания тратит на электроэнергию, связанную со сваркой, инвертор является привлекательным вариантом. Фактически, благодаря своей эффективности эти машины могут обеспечить значительную экономию коммунальных расходов.


Но как переход на инвертор может снизить потребление энергии? В конструкции инверторных сварочных аппаратов, таких как Lincoln Invertec® V350 Pro, сердечники трансформатора, обмотки трансформатора и компоненты силовой электронной коммутации тщательно выбираются для минимизации рабочих потерь.Вот еще несколько причин, по которым инверторы экономят электроэнергию:

  • Повышенный КПД трансформатора достигается за счет использования ферритовых сердечников в силовом трансформаторе инвертора. Это снижает потери тока, что приводит к более низким токам холостого хода в питающих проводниках

  • Катушки инверторного трансформатора физически меньше обычных трансформаторов. Меньшая катушка означает меньшее наматывание проволоки вокруг сердечника - меньшее количество проволоки
    означает меньшие потери и большую эффективность

  • Силовые электронные компоненты инвертора были тщательно спроектированы для снижения потерь и увеличения срока службы

  • Во многих инверторах, таких как Lincoln Invertec V350 Pro, используется медный провод.Медь имеет более высокую теплопроводность и электрическую проводимость по сравнению с алюминием
    , что минимизирует потери и максимизирует эффективность

  • Инверторы, работающие на более высоких частотах, чем обычные сварочные аппараты, требуют меньшей выходной индуктивности для плавной работы. Энергия, необходимая для сварки штангой или сварки шаровидным переносом, хранится в конденсаторах, что позволяет использовать дроссели меньшей мощности

  • Компактная конструкция и относительно небольшой физический размер инверторного сварочного аппарата означает более короткие провода и кабели (или даже прямые соединения) между компонентами power
    .Более короткие пути тока приводят к снижению сопротивления и повышению эффективности

  • Поскольку инвертор изначально спроектирован с низкими потерями, требуются меньшие охлаждающие вентиляторы. Это означает, что для движения охлаждающего воздуха требуется меньше энергии и, опять же, большая эффективность

  • Меньший размер компонентов внутри инверторной машины приводит к меньшему рассеиванию тепла и, опять же, к большей эффективности


Как вы можете рассчитать, насколько инвертор может сэкономить вам деньги по сравнению с традиционным трансформатором-выпрямителем и какой инвертор лучше всего обеспечивает энергоэффективность? Используйте таблицу ниже, чтобы сделать эту оценку.

Шаг № 1 - Расчет выходной мощности
Сначала посмотрите на свою машину, чтобы определить выходное напряжение (Vout), которое выражается в вольтах на вашей машине. В нашем примере это 32 В. Затем умножьте это на выходной ток (Iout), измеренный на вашей машине в амперах. В этом случае амперы указаны как 300.

Vout x Iout = Выходная мощность (Wout) в ваттах
32 В x 300 А = 9600 Вт ИЛИ 9,6 кВт (1000 Вт = 1 кВт)

Шаг 2 - Расчет входной мощности
Теперь возьмите выходную мощность сверху (KWout) и разделите на эффективность (Eff).Эффективность указывается производителем машины. Вычислив это, вы получите входную мощность в киловаттах.

KWout ÷ Eff = Входная мощность в киловаттах (KWin)
9,6 KW ÷ 88,2% (или 0,882) = 10,88 KW

Шаг № 3 - Расчет эксплуатационных расходов во время сварки
A) Затем вы вычислите количество киловатт-часов, использованных за один день (кВт · ч2 / день), умножив входную мощность, рассчитанную на шаге 2 (кВт · ч), на количество часов в день, когда машина работает (в нашем примере мы предположим, что сварка выполняется четыре часа в день.)

кВт · ч x количество часов / день = киловатт-часы, использованные за один день (кВт · ч2 / день)
10,88 кВт · ч x 4 часа. = 43,52 кВтч / сутки

B) Теперь умножьте расчетную входную мощность (кВт · ч) на количество часов в день, в течение которых машина работает, умноженное на цену за кВт · час электроэнергии. Примечание: цена на мощность рассчитана на уровне 0,12578 доллара США, что является средним по отрасли.

кВт · ч x количество часов / день x цена за кВт · ч ($ / кВт · ч) = ежедневные эксплуатационные расходы на сварку
10,88 x 4 x 0 долл. США.12578 = 5,47 доллара США


Шаг № 4 - Расчет эксплуатационных расходов во время простоя
A) Теперь вы рассчитаете потребление простоя в день (кВт · ч3). Для этого умножьте входную мощность (KWIdle) на количество часов простоя в день. (Мы предполагаем, что в восьмичасовой рабочий день, если сварка выполняется четыре часа, время простоя также будет четыре.)

KWIdle x Idle Hrs. = Потребление в режиме простоя в день (кВтч3)
0,4 кВт x 4 часа. = 1,6 кВт · ч

B) Теперь возьмите входную мощность на холостом ходу (KWIdle), которая указана на силовом трансформаторе в ваттах - в данном случае 400 Вт (или 0.4 кВт) - умноженное на количество часов простоя, умноженное на цену за киловатт-час электроэнергии.

KWidle x IdleHrs x Цена за кВт-час = Суточные эксплуатационные расходы в режиме ожидания
0,4 кВт x 4 часа. x 0,12578 доллара США = 0,20 доллара США

Шаг № 5 - Рассчитайте общие эксплуатационные расходы
Теперь возьмите ежедневные эксплуатационные расходы на сварку, рассчитанные на Шаге № 3, и добавьте ежедневные эксплуатационные расходы на холостом ходу из Шага № 4 выше, чтобы получить ежедневные эксплуатационные расходы в долларах.

Ежедневные эксплуатационные расходы + Ежедневные эксплуатационные расходы в режиме ожидания = Ежедневные эксплуатационные расходы (всего $ / день)
5 $.47 + 0,20 доллара = 5,67 доллара


Сравнивая это число с традиционным трансформатором-выпрямителем или другим конкурирующим инвертором, вы можете легко определить, какая машина обеспечит экономию затрат.

Инвертор с прейскурантной ценой 3200 долларов и КПД 87 процентов по сравнению с традиционным трансформаторным выпрямителем, который имеет прейскурантную цену 2800 долларов и КПД 67 процентов, сэкономит примерно 300 долларов на коммунальных расходах в год. Тогда окупаемость разницы в цене составит от одного до полутора лет.

.

Как работает инвертор, как ремонтировать инверторы - общие советы

В этом посте мы попытаемся узнать, как диагностировать и ремонтировать инвертор, всесторонне изучив различные этапы инвертора и как работает базовый инвертор.

Прежде чем мы обсудим, как отремонтировать инвертор, было бы важно, чтобы вы сначала получили полную информацию об основных функциях инвертора и его этапах. Следующее содержание объясняет важные аспекты инвертора.

Этапы инвертора

Как следует из названия, преобразователь постоянного тока в переменный представляет собой электронное устройство, которое способно «инвертировать» постоянный потенциал, обычно получаемый от свинцово-кислотной батареи, в повышенный потенциал переменного тока. Выходной сигнал инвертора обычно вполне сопоставим с напряжением, которое имеется в наших домашних розетках переменного тока.

Ремонт сложных инверторов - непростая задача из-за множества сложных этапов, требующих наличия специальных знаний в данной области. Инверторы, которые обеспечивают выходы синусоидальной волны или те, которые используют технологию ШИМ для генерации модифицированной синусоиды, могут быть трудными для диагностики и устранения неисправностей для людей, которые относительно плохо знакомы с электроникой.

Тем не менее, более простые конструкции инверторов, основанные на основных принципах работы, могут быть отремонтированы даже человеком, который не является специалистом в области электроники.

Прежде чем мы перейдем к деталям поиска неисправностей, было бы важно обсудить, как работает инвертор, и различные ступени, которые обычно может включать инвертор:

Инвертор в его самой основной форме можно разделить на три основных этапа, а именно. генератор, драйвер и выходной каскад трансформатора.

Генератор:

Этот каскад в основном отвечает за генерацию колебательных импульсов через микросхему или транзисторную схему.

Эти колебания в основном являются производством чередующихся положительных и отрицательных (заземляющих) пиков напряжения аккумуляторной батареи с определенной заданной частотой (числом положительных пиков в секунду). Такие колебания обычно имеют форму квадратных столбов и называются прямоугольными волнами. и инверторы, работающие с такими генераторами, называются преобразователями прямоугольной формы.

Вышеупомянутые генерируемые прямоугольные импульсы слишком слабы и никогда не могут использоваться для управления силовыми выходными трансформаторами. Поэтому эти импульсы подаются на следующий каскад усилителя для выполнения требуемой задачи.

Для получения информации об генераторах инвертора вы также можете обратиться к полному руководству, в котором объясняется, как спроектировать инвертор с нуля.

Бустер или усилитель (драйвер):

Здесь принятая частота колебаний соответствующим образом усиливается до высоких уровней тока, используя либо силовые транзисторы или МОП-транзисторы.

Хотя усиленный отклик является переменным током, он все еще находится на уровне напряжения питания батареи и поэтому не может использоваться для управления электрическими приборами, которые работают с более высокими потенциалами переменного тока.

Таким образом, усиленное напряжение подается на вторичную обмотку выходного трансформатора.

Выходной силовой трансформатор:

Все мы знаем, как работает трансформатор; в источниках питания переменного / постоянного тока он обычно используется для понижения подаваемого входного переменного тока сети до более низких заданных уровней переменного тока за счет магнитной индукции двух его обмоток.

В инверторах трансформатор используется для аналогичной цели, но с противоположной ориентацией, то есть здесь переменный ток низкого уровня от вышеупомянутых электронных каскадов подается на вторичные обмотки, что приводит к индуцированному повышенному напряжению на первичной обмотке трансформатора.

Это напряжение, наконец, используется для питания различных бытовых электрических устройств, таких как фонари, вентиляторы, миксеры, паяльники и т. Д.

Основной принцип работы инвертора

На приведенной выше диаграмме показана наиболее фундаментальная конструкция инвертора: принцип работы становится основой всех традиционных конструкций инверторов, от самых простых до самых сложных.

Функционирование показанной конструкции можно понять из следующих пунктов:

1) Плюс батареи питает микросхему генератора (вывод Vcc), а также центральный отвод трансформатора.

2) Микросхема генератора при включении начинает производить попеременно переключающиеся импульсы Hi / Lo на своих выходных контактах PinA и PinB с некоторой заданной частотой, в основном 50 Гц или 60 Гц в зависимости от спецификаций страны.

3) Видно, что эти распиновки связаны с соответствующими силовыми устройствами №1 и №2, которые могут быть МОП-транзисторами или силовыми BJT.

3) В любой момент, когда на PinA высокий уровень, а на PinB низкий, устройство питания №1 находится в проводящем режиме, а устройство питания №2 остается выключенным.

4) В этой ситуации верхний отвод трансформатора соединяется с землей через силовое устройство № 1, которое, в свою очередь, заставляет положительный полюс батареи проходить через верхнюю половину трансформатора, запитывая эту часть трансформатора.

5) Аналогично, в следующий момент, когда на контакте B высокий уровень, а на контакте A низкий, активируется нижняя первичная обмотка трансформатора.

6) Этот цикл непрерывно повторяется, вызывая двухтактную проводимость высокого тока через две половины обмотки трансформатора.

7) Вышеупомянутое действие во вторичной обмотке трансформатора вызывает переключение эквивалентной величины напряжения и тока через вторичную обмотку посредством магнитной индукции, что приводит к выработке необходимых 220 В или 120 В переменного тока на вторичной обмотке трансформатора, как показано на схеме.

Преобразователь постоянного тока в переменный, советы по ремонту

В приведенном выше объяснении несколько моментов становятся очень важными для получения правильных результатов от преобразователя.

1) Во-первых, генерация колебаний, из-за которых силовые полевые МОП-транзисторы включаются / выключаются, инициируя процесс индукции электромагнитного напряжения на первичной / вторичной обмотке трансформатора. Поскольку полевые МОП-транзисторы переключают первичную обмотку трансформатора двухтактным образом, это индуцирует переменное напряжение 220 В или 120 В переменного тока на вторичной обмотке трансформатора.

2) Вторым важным фактором является частота колебаний, которая фиксируется в соответствии со спецификациями страны, например, страны, которые поставляют 230 В, обычно имеют рабочую частоту 50 Гц, в других странах, где обычно указывается 120 В. работают на частоте 60 Гц.

3) Никогда не рекомендуется использовать сложные электронные устройства, такие как телевизоры, DVD-плееры, компьютеры и т. Д. С преобразователями прямоугольной формы. Резкие подъемы и спады прямоугольных волн просто не подходят для таких приложений.

4) Однако есть способы с помощью более сложных электронных схем для изменения прямоугольных волн так, чтобы они стали более подходящими для вышеупомянутого электронного оборудования.

Инверторы, использующие другие сложные схемы, могут генерировать сигналы, почти идентичные сигналам, имеющимся в наших домашних розетках переменного тока.

Как отремонтировать инвертор

Если вы хорошо разбираетесь в различных ступенях, обычно встроенных в инверторный блок, как описано выше, устранение неисправностей становится относительно простым. Следующие советы проиллюстрируют, как отремонтировать преобразователь постоянного тока в переменный:

Инвертор «мертв»:

Если ваш инвертор вышел из строя, выполните предварительные исследования, такие как проверка напряжения батареи и соединений, проверка на перегоревший предохранитель , потеря связи и т. д.Если все в порядке, откройте внешнюю крышку инвертора и выполните следующие действия:

1) Найдите секцию генератора; отключите его выход от каскада MOSFET и с помощью частотомера проверьте, генерирует ли он требуемую частоту. Обычно для инвертора 220 В эта частота составляет 50 Гц, а для инвертора 120 В - 60 Гц. Если ваш измеритель не показывает частоту или стабильный постоянный ток, это может указывать на возможную неисправность этого каскада генератора. Проверьте его интегральную схему и соответствующие компоненты на предмет исправления.

2) Если вы обнаружите, что каскад генератора работает нормально, переходите к следующему каскаду, то есть каскаду усилителя тока (силовой MOSFET). Изолируйте МОП-транзисторы от трансформатора и проверьте каждое устройство с помощью цифрового мультиметра. Помните, что вам, возможно, придется полностью удалить MOSFET или BJT с платы во время их тестирования с помощью цифрового мультиметра. Если вы обнаружите, что какое-либо устройство неисправно, замените его новым и проверьте реакцию, включив инвертор. Во время тестирования реакции желательно подключать последовательно к батарее лампу постоянного тока высокой мощности, чтобы быть в большей безопасности и предотвратить любое чрезмерное повреждение батареи.

3) Иногда трансформаторы также могут стать основной причиной неисправности.Вы можете проверить наличие обрыва обмотки или слабого внутреннего соединения в соответствующем трансформаторе. Если вы сочтете это подозрительным, немедленно замените его новым.

Хотя не так-то просто узнать все о том, как отремонтировать преобразователь постоянного тока в переменный, из самой этой главы, но определенно все начнет «готовиться», когда вы будете углубляться в процедуру через неустанную практику и некоторые методы проб и ошибок.

Все еще есть сомнения ... не стесняйтесь задавать здесь свои конкретные вопросы.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Как инверторы преобразуют электричество постоянного тока в переменный?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 17 августа 2020 г.

Одна из самых значительных битв XIX века велась не за землю или ресурсы, а за установление типа электричества. это приводит в действие наши здания.

В самом конце 1800-х годов американские электрические пионер Томас Эдисон (1847–1931) изо всех сил старался продемонстрировать что постоянный ток (DC) был лучшим способом подачи электроэнергии мощность, чем переменного тока (AC), система, поддерживаемая его главный соперник Никола Тесла (1856–1943).Эдисон перепробовал все виды хитрые способы убедить людей, что кондиционер слишком опасен, от убить слона электрическим током, чтобы (довольно хитро) поддержать использование AC на электрическом стуле для приведения в исполнение смертной казни. Несмотря на это, Система Tesla победила, и мир в значительной степени работает на переменном токе власть с тех пор.

Беда только в том, что многие наши приборы предназначены для работы с переменным током, малогабаритные генераторы часто вырабатывают постоянный ток. Который означает, что если вы хотите запустить что-то вроде гаджета с питанием от переменного тока от Автомобильный аккумулятор постоянного тока в мобильном доме, вам нужно устройство, которое преобразует DC to AC - инвертор, как его еще называют.Давай ближе посмотрите на эти гаджеты и узнайте, как они работают!

На фото: набор электрических инверторов, которые можно использовать с оборудованием для производства возобновляемой энергии, например, солнечными батареями и ветряными микровентиляторами. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерство энергетики США / NREL (DoE / NREL).

В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока?

Когда учителя естествознания объясняют нам основную идею электричества как поток электронов обычно говорят о прямом ток (постоянный ток).Мы узнаем, что электроны работают как линия муравьев, марширующих вместе с пакетами электрической энергии в одном способ, которым муравьи несут листья. Это достаточно хорошая аналогия для что-то вроде базового фонарика, где у нас есть схема ( непрерывный электрический контур), соединяющий батарею, лампу и выключатель, и электрическая энергия систематически транспортируется от батареи к лампу до полного разряда батареи.

Анимация: В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока? Предположим, вам нужно пропылесосить комнату.непосредственный ток немного похож на движение от одной стороны до другой по прямой; переменный ток похож на движение вперед и назад на пятно. Оба выполняют свою работу, хотя и немного по-разному!

В более крупных бытовых приборах электричество работает иначе. Источник питания, который поступает из розетки в стене, основан на переменный ток (AC), где переключается электричество примерно 50–60 раз в секунду (другими словами, частота 50–60 Гц). Может быть трудно понять, как AC обеспечивает энергия, когда она постоянно меняет свое мнение о том, куда она идет! Если электроны, выходящие из сетевой розетки, получат, скажем, несколько миллиметрах вниз по кабелю, затем нужно изменить направление и вернуться опять же, как они вообще добрались до лампы на вашем столе, чтобы загораться?

Ответ на самом деле довольно прост.Представьте себе кабели бегает между лампой и стеной, набитой электронами. когда Вы нажимаете на переключатель, все электроны заполняют кабель колебаться взад и вперед в нити лампы - и это быстрое перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и заставляет лампа накаливания свечения. Электроны не обязательно должны двигаться по кругу для переноса энергии: в AC они просто «бегут на месте».

Что такое инвертор?

Фото: Типичный электрический инвертор.Это сделано Xantrex / Trace Engineering. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (DoE / NREL).

Одно из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа Westinghouse, босс Westinghouse Electrical Company), что большая часть бытовой техники, которая есть в наших домах, специально разработана работать от сети переменного тока. Устройства, которым нужен постоянный ток, но они должны получать питание от розеток переменного тока требуется дополнительное оборудование, называемое выпрямителем, обычно строится из электронных компонентов, называемых диоды для преобразования переменного тока в постоянный.

Инвертор выполняет противоположную работу, и его довольно легко понять суть того, как это работает. Допустим, у вас в фонарик и выключатель замкнут, поэтому постоянный ток течет по цепи, всегда в одном и том же направлении, как гоночная машина по трассе. Что теперь если вынуть аккумулятор и перевернуть. Предполагая, что он подходит в противном случае он почти наверняка будет питать фонарик, и вы не заметит никакой разницы в получаемом вами свете, но электрический ток на самом деле будет течь в обратном направлении.Предположим, вы у них были молниеносные руки и они были достаточно ловкими, чтобы постоянно менять направление движения. аккумулятор 50–60 раз в секунду. Тогда вы станете чем-то вроде механического инвертор, преобразуя постоянный ток батареи в переменный ток с частотой 50–60 герц.

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в магазинах электротоваров, не работают. таким образом, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные Включает и выключает эти переключатели на высокой скорости для реверсирования тока направление. Подобные инверторы часто производят так называемый прямоугольный выход: ток либо течет в одну сторону, либо наоборот, или происходит мгновенное переключение между двумя состояниями:

Такие внезапные переключения мощности довольно жестоки для некоторых видов электрического оборудования.При нормальном питании переменного тока ток постепенно переключается с одного направления на другое по синусоидальной схеме, например:

Электронные инверторы могут быть использованы для получения такого плавно изменяющегося выхода переменного тока из Вход постоянного тока. Они используют электронные компоненты, называемые индукторами и конденсаторы, чтобы выходной ток увеличивался и падал более плавно чем резкое включение / выключение прямоугольного сигнала на выходе, которое вы получаете с базовый инвертор.

Инверторы

также могут использоваться с трансформаторами для изменения определенных Входное напряжение постоянного тока в совершенно другое выходное напряжение переменного тока (либо выше, либо ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше чем входная мощность: из сохранения энергии следует, что инвертор и трансформатор не могут выдавать больше мощности, чем потребляют в, и некоторая энергия неизбежно будет потеряна в виде тепла, когда течет электричество через различные электрические и электронные компоненты.В На практике КПД инвертора часто превышает 90 процентов, хотя основы физики говорят нам, что некоторая энергия - пусть и маленькая - всегда где-то потрачено впустую!

Как работает инвертор?

Мы только что получили очень простой обзор инверторов - и теперь давайте вернемся к нему еще раз. немного подробнее.

Представьте, что вы аккумулятор постоянного тока, и кто-то хлопает вас по плечу и просит вас вместо этого производить AC. Как бы ты это сделал? Если все ток, который вы производите, течет в одном направлении, как насчет добавления простой переключатель на выходной провод? Включение и выключение тока, очень быстро, будет давать импульсы постоянного тока - что будет при минимум половина работы.Чтобы обеспечить правильный переменный ток, вам понадобится переключатель, который позволил вам полностью изменить направление тока и сделать это около 50-60 раз в секунду. Визуализируйте себя как человеческую батарею, меняющую контактирует вперед и назад более 3000 раз в минуту. Вам понадобится аккуратная работа пальцами!

По сути, старомодный механический инвертор сводится к коммутационному блоку. подключен к трансформатору электроэнергии. Если вы изучили наши статья о трансформаторах, вы узнаете, что они электромагнитные устройства, которые изменяют переменный ток низкого напряжения на переменный ток высокого напряжения или наоборот, с использованием двух катушек проволоки (называемых первичной и вторичной), намотанной вокруг общего железного сердечника.В механическом инверторе либо электродвигатель или какой-либо другой механизм автоматического переключения переворачивает входящий постоянный ток назад и вперед в первичной, просто поменяв местами контакты, и это производит переменный ток во вторичной - так он не так уж сильно отличается от воображаемого инвертора, который я набросал выше. Переключающее устройство работает немного так же, как и в электрический дверной звонок. Когда питание подключено, он намагничивает переключатель, потянув его открыть и на короткое время выключить.Весна тянет обратно в положение, снова включив его и повторив процесс - снова и снова.

Анимация: Базовая концепция электромеханического инвертора. Постоянный ток подается на первичную обмотку (розовые зигзагообразные провода с левой стороны) тороидального трансформатора (коричневый пончик) через вращающуюся пластину (красный и синий) с перекрестными соединениями. Когда пластина вращается, она постоянно переключает соединения с первичной обмоткой, поэтому трансформатор получает переменный ток на входе вместо постоянного тока.Это повышающий трансформатор с большим количеством обмоток во вторичной обмотке (желтый зигзаг, правая сторона), чем в первичной, поэтому он увеличивает небольшое входное напряжение переменного тока до большего выходного переменного тока. Скорость, с которой вращается диск, определяет частоту переменного тока на выходе. Большинство инверторов не работают так; это просто иллюстрирует концепцию. Установленный таким образом инвертор будет давать очень грубый выходной сигнал прямоугольной формы.

Типы инверторов

Если вы просто включаете и выключаете постоянный ток или переключаете его обратно и вперед, так что его направление продолжает меняться, то, что вы в конечном итоге, очень резкие изменения тока: все в одну сторону, все в другую направление и обратно.Нарисуйте диаграмму тока (или напряжения) против времени, и вы получите прямоугольную волну. Хотя электричество изменяется таким образом, это технически , переменный ток, это совсем не похоже на переменный ток доставляется в наши дома, что гораздо более плавно волнообразная синусоида). Вообще здоровенный бытовые приборы в наших домах, которые используют чистую энергию (например, электрические обогреватели, лампы накаливания, чайники или холодильники) не особо заботятся волны какой формы они получают: все, что им нужно, это энергия и много это - так что прямоугольные волны их действительно не беспокоят.Электронные устройства, на с другой стороны, они гораздо более привередливы и предпочитают более плавный ввод они получаются от синусоиды.

Это объясняет, почему инверторы бывают двух разных видов: инверторы истинной / чистой синусоидальной волны (часто сокращается до PSW) и модифицированные / квазисинусоидальные инверторы (сокращенно MSW). Так как их название предполагает, что настоящие инверторы используют так называемые тороидальные (в форме пончика) трансформаторы и электронные схемы для преобразования постоянный ток в плавно меняющийся переменный ток очень похожий на настоящую синусоиду, обычно подаваемую в наши дома.Их можно использовать для питания любых устройств переменного тока от источника постоянного тока. источник, включая телевизоры, компьютеры, видеоигры, радио и стереосистемы. С другой стороны, модифицированные синусоидальные инверторы используют относительно недорогая электроника (тиристоры, диоды и другие простые компоненты) на производят своего рода "закругленную" прямоугольную волну (гораздо более грубую приближение к синусоиде), и пока они подходят для доставки мощность для здоровенных электроприборов, они могут вызывать и вызывают проблемы с тонкой электроникой (или чем-либо с электронным или микропроцессорным контроллером), в общем, это означает, что они не подходят для ноутбуков, медицинского оборудования, цифровых часы и устройства умного дома.Кроме того, если задуматься, их закругленный квадрат волны в целом обеспечивают большую мощность устройства, чем чистая синусоида (площадь под квадратом больше, чем под кривой). Это делает их менее эффективными и потерянная мощность, рассеиваемая в виде тепла, означает некоторый риск перегрева инверторов MSW. С другой стороны, они, как правило, немного дешевле настоящих инверторов.

Изображение: Модифицированная синусоида (MSW, зеленый) больше похожа на синусоидальную волну (синий цвет), чем на прямоугольную волну (оранжевый цвет), но все же включает в себя резкие резкие изменения тока.Чем больше шагов в модифицированной синусоиде, тем ближе она к идеализированная форма истинной синусоиды.

Хотя многие инверторы работают как автономные блоки с аккумулятором, которые полностью Независимо от сети, другие инверторы (известные как инверторы , связанные с энергосистемой, или инверторы, привязанные к сети , ) специально разработан для постоянного подключения к сети; обычно они используются для передачи электричества от чего-то как солнечная панель обратно в сеть с правильным напряжением и частотой.Это нормально, если ваша главная цель - выработать собственную силу. Это не так полезно если вы хотите иногда быть независимым от сетки или хотите резервный источник питания на случай отключения электроэнергии, потому что если ваш подключение к сети отключается, и вы не производите электричество самостоятельно (например, сейчас ночь и ваши солнечные панели неактивны), инвертор тоже выходит из строя, и вы совершенно лишены силы - так же беспомощны, как если бы вы генерировали свою собственную силу или нет.По этой причине некоторые люди используют двухрежимные инверторы или двунаправленные , которые могут работать либо в автономном, либо в привязанном к сети режиме (хотя и не в обоих одновременно). поскольку у них есть лишние детали, они имеют тенденцию быть более громоздкими и более дорого.

Подпись: Никола Тесла. Хотя он выиграл войну токов, его соперника Томаса Эдисона до сих пор помнят как первооткрывателя электроэнергии. Гравюра Теслы работы Саронга, 1906 год, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Что такое инверторы?

Инверторы

могут быть очень большими и здоровенными, особенно если они имеют встроенный аккумуляторные батареи, чтобы они могли работать автономно. Они тоже выделяют много тепла, поэтому они имеют большие радиаторы (металлические плавники) и часто охлаждающие вентиляторы. Как вы можете видеть на нашем верхнем фото, типичные размером с автомобильный аккумулятор или автомобильное зарядное устройство; большие единицы выглядят Это немного похоже на батарею автомобильных аккумуляторов в вертикальной стопке. Самые маленькие инверторы больше переносные коробки размером с автомобильное радио, которые можно подключить к прикуривателю розетка для производства переменного тока для зарядки портативных компьютеров или мобильных телефонов.

Как бытовые приборы различаются по потребляемой мощности, так и инверторы различаются в мощности, которую они производят. Обычно на всякий случай вы нужен инвертор примерно на четверть выше максимальной мощности устройства, которым вы хотите управлять. Это учитывает тот факт, что некоторые приборы (например, холодильники и морозильники или люминесцентные лампы) потребляют пиковую мощность при первом включении. Пока инверторы могут обеспечивать пиковую мощность в течение коротких периодов времени, это Важно отметить, что они не предназначены для работы на пике мощность на длительные периоды.

.

Стоит ли дешевый инверторный сварочный аппарат?

Мы все видели дешевые сварочные аппараты в продаже из обычных интернет-источников, небольшие инверторные сварочные аппараты по очень заманчивой цене. Но хороши ли они? Когда в моем местном супермаркете появился один в проходе с предложениями, я решился и поместил его в свою тележку вместе с обычным недельным запасом мармита. Это было примерно в начале года.

В вашем супермаркете продаются сварочные аппараты?

Сварщик My Workzone из супермаркета.

То, что я купил у местного Aldi, было Workzone WWIW-80, устройство на 80 A, которое мне обошлось где-то чуть более 60 фунтов стерлингов (около 75 долларов США), и поставлялось со сварочными проводами и довольно плохим экраном для лица. Немецкие сети дисконтных супермаркетов специализируются на периодических предложениях всевозможных интересных вещей, поэтому очень похожий магазин также был продан с брендом Parkside от их конкурента Lidl. Эти небольшие инверторные сварочные аппараты довольно универсальны, поэтому их можно найти в Интернете с различными марками и спецификациями по более низкой цене, если вы не возражаете отказаться от щедрой 3-летней гарантии Aldi.Самый дешевый, который я видел, стоил около 35 фунтов стерлингов или 44 доллара, но в эту цену входил только инвертор без сварочных проводов.

Мой отец работал кузнецом и имел высококачественный инверторный сварочный аппарат с 1990-х годов, поэтому мои взгляды основаны на этом. Он попробовал один из первых крошечных инверторов, когда они впервые появились на рынке в последнее десятилетие, но он не выдержал требований профессионального сварщика и собрал все необходимое. Таким образом, у меня не было больших ожиданий от этого устройства, но мне требовалось одно собственное, и по цене оно того стоило.Я время от времени использовал его для тяжелых сварочных работ общего назначения, для ремонта деталей сельскохозяйственной техники и оборудования, а также для восстановления некоторых ступенек на узкой лодке из 7-миллиметрового листа. Он хорошо себя зарекомендовал в этих задачах, поскольку я не являюсь квалифицированным сварщиком и моя работа не самая аккуратная, но она позволяет мне выполнять свою работу удовлетворительно.

Как работают эти сварщики?

Это сварной шов на трубе толщиной 1 мм с использованием стержня 2,5 мм при 40 А. Это не самый лучший сварной шов, который вы когда-либо видели, но то, что кто-то с моими ограниченными навыками смог сделать это, я считаю удивительным.

Прошло много времени с тех пор, как инверторные сварочные аппараты были новыми, поэтому, возможно, меньше читателей будут использовать сварочные аппараты переменного тока, чем могло бы быть раньше. Для меня сравнение - это плавность, моя относительная нехватка сварочных навыков проявляется в том, что инвертор менее легко зажигает дугу, чем мой отец, но как только эта дуга горит, намного легче ее нарисовать и контролировать. . С инверторным сварочным аппаратом мне гораздо легче заполнять отверстия сварным швом, а лучший контроль тока означает, что мне легче справляться с более легкими работами, когда кому-то из моих способностей обычно лучше подойдет сварочный аппарат MIG.

Чтобы продемонстрировать это, я решил немного раздвинуть границы и попробовать сварочный аппарат Workzone с некоторыми обрезками квадратной трубы толщиной 1 мм из моего мусорного бака Makerspace. Они были сделаны из ножки офисного стола и были типом приклада, который расширял бы границы с любым сварочным аппаратом. Поскольку это относительно небольшой сварочный аппарат, я использую его со стержнями диаметром 2,5 мм, которые, как и следовало ожидать, с радостью проделают отверстие в стенке трубы толщиной 1 мм при более высоких токах. Вот почему вы обычно используете MIG для такой задачи, и действительно при 80 A я был вознагражден чем-то более близким к резке, чем сварка.Уменьшив ток до 40 А, я мог легко восстановить отверстие, а при попытке соединить две части под прямым углом я мог получить гладкий сварной шов с хорошей целостностью. Для меня способность сваривать этот материал просто удивительно, поскольку мне никогда не удавалось сделать это на таком тонком металле с помощью сварочного аппарата. Это почти толщина кузова автомобиля, я бы никогда не подумал, что даже инвертор может приблизиться к нему. В стороне стоит сказать, что поддерживать дугу всего 40 А немного сложнее.

… И каковы их ограничения?

Тогда я описал свою рабочую зону как способного маленького сварщика, который хорошо мне помог в тех работах, для которых я ее использовал, и который даже удивил меня своими возможностями. Где в нем недостатки и сварщикам он нравится, если они такие хорошие, зачем существуют лучшие сварщики?

Меня устраивает электрододержатель, но зажим заземления мог бы быть более прочным.

Конструктивно эти устройства, как правило, достаточно надежны для серьезных случайных пользователей.Прочный корпус из листового металла с приличными отверстиями для охлаждения и вентилятором, предотвращающим перегрев, и латунными фиксирующими соединениями для проводов. В них нет ничего особенного, если вы привыкли к другим импульсным блокам питания: обычной электронике и тороидальному трансформатору. Провода имеют большой размер, и при осмотре оказалось, что в них используются медные проводники, а не алюминиевые, как я опасался, и поскольку он был продан через европейского дистрибьютора, все имеет маркировку европейских стандартов. Если вы покупаете аналогичный сварочный аппарат в Интернете, он может не иметь этих разрешений, поэтому остерегайтесь устройств с нестрогими стандартами безопасности.

Чем они отличаются от сварщиков профессионального уровня, так это их рабочим циклом, а также, возможно, в некоторых случаях заявленной мощностью. Это не тот сварочный аппарат, который вы бы использовали для крупномасштабного производства или строительства кораблей, это тот, который вы держите в цехе для коротких сварочных работ или, возможно, у вас есть легкий и переносной резервный вариант для работ, где ваш сварщик просто слишком большой, чтобы добраться до него. Если бы я рискнул догадаться, почему у моего отца сломался маленький инверторный сварочный аппарат, я бы указал на рабочий цикл: требования кузнеца, устанавливающего часть работы на месте, были, вероятно, слишком велики для этого.Так что, если вы время от времени работаете сварщиком, все будет в порядке, но если вы используете его постоянно, возможно, стоит вложить немного больше.

Кроме того, есть иногда оптимистичные характеристики небольших инверторных сварочных аппаратов. Устройство Workzone сравнительно невелико по своей мощности - 80 А, но нередко можно увидеть аналогичные модели, заявляющие, что способны на целых 200 А. Когда то, что стоит всего несколько десятков долларов, имеет многообещающие возможности, которые кажутся нереальными для его Цена, вполне разумно предположить, что изучение ее пределов ускорит ее кончину.Вы получаете то, за что платите, и, возможно, если ваши потребности станут более существенными, это вознаградит вас, если вы заплатите немного больше.

Среди читателей Hackaday будут люди, чьи сварочные навыки намного превосходят мои, а также множество людей, имеющих опыт работы с аналогичными дешевыми инверторными сварочными аппаратами. Я надеюсь, что обмен моим опытом поможет вам решить, стоит ли пробовать одно из этих устройств, и, как всегда, было бы здорово услышать ваше мнение в комментариях.

.

Смотрите также