Промышленное оборудование

Полезные статьи

Читать все статьи

Как выбрать сварочный инвертор для MMA сварки?

14.02.2014

Подразумевается инвертор (сварочный выпрямитель инверторного типа) для самого распространенного вида сварки - ручной дуговой сварки (или  ММА - «Metal Manual Arc»).

Данная статья обобщает опыт работы специалистов по производству, ремонту, эксплуатации и поставкам инверторных сварочных выпрямителей.

Огромный выбор инверторных сварочных выпрямителей, в обиходе чаще называемых «сварочный инвертор», «инверторный сварочный аппарат», а иногда неправильно именуемых «инвентор» или еще хуже того «инвектор», делает задачу правильного выбора данного сварочного аппарата весьма непростой как для начинающих сварщиков-любителей, так и для опытных снабженцев и специалистов со стажем.
Сделать правильный выбор сварочного инвертора мы рекомендуем исходя из характера работ и технологических задач, для выполнения которых Вы решили его купить, а также условий и особенностей его эксплуатации. Итак, на какие же вопросы надо ответить?

■  Толщины деталей или материалов, которые Вы будете сваривать:
Это толщина листа, толщина стенки трубы, диаметр прутка, арматуры, размер катета шва при  тавровом или нахлесточном соединении. Толщина материала будет определять диаметр электрода и величину сварочного тока.

Электроды какого диаметра будут использоваться: Диаметр электрода определяется толщиной свариваемых материалов и видом соединения.
Ориентировочная зависимость диаметра электрода и свариваемых толщин приведена в таблице:

Диаметр электрода, мм

Толщина свариваемых деталей, мм
( стыковое соединение)

1,6…2,0

1,5…2,0

3,0

3,0

3,0-4,0

4,0…5,0

4,0

6,0-8,0

4,0-5,0

9,0-12,0

5,0

13,0-15,0

5,0-6,0

16,0 и более

Каким будет рабочий сварочный ток:  Сварочный ток определяется  в зависимости от диаметра электрода. Можно использовать упрощенную формулу:  Iсв = (30-40)dэ.  Это ориентировочное значение, которое корректируется в зависимости от  толщины и марки материала, особенностей соединения, положения сварки. Значение тока может указываться на упаковке с электродами.  Ориентировочно выбирается в соответствии с таблицей:

Диаметр электрода, мм
(рутиловые электроды)

Толщина металла, мм

Сварочный ток, А
(нижнее положение сварки)

2,0

1,5

35-50

2,5

2,0

45-80

3,0

3,0

90-130

3,0

4,0

120-160

4,0

5,0

130-180

4,0

8,0

140-200

4,0-5,0

10,0

150-220

4,0-5,0

15,0

160-250

4,0-6,0

16,0 и более

180-320

 

Сеть питания:  Определите для какой сети питания необходимо выбрать сварочный инвертор:
- стационарная сеть 220 В;
- автономное питание 220 В от электрогенератора;
- стационарная промышленная сеть 3х380 В;
- автономное питание 3х380 В от электрогенератора;

Объем и продолжительность (интенсивность) сварочных работ:
После того, как выбраны диаметр электрода и ориентировочный сварочный ток,  следует определить, насколько  продолжительно сварочный инвертор должен работать этим электродом в режиме сварки (под нагрузкой) при заданном  рабочем сварочном токе. То есть в кратковременном режиме, в режиме средней продолжительности или в продолжительном (непрерывном) режиме работы.  Рабочий сварочный ток и продолжительность режима сварки будут определять дальнейшие характеристики инвертора – номинальный сварочный ток и ПВ%.

Продолжительность включенияПВ (%) сварочного инвертора:
Большинство сварочных источников - трансформаторы, выпрямители и инверторы в частности, работают в повторно-кратковременном режиме. Это значит, что период работы под нагрузкой (сварка)  чередуется с периодом работы без нагрузки (на холостом ходу, режим паузы).

Эти периоды повторяются и образуют сварочный цикл. Повторно-кратковременный режим характеризуется Продолжительностью Включения ПВ (%). ПВ определяется, как отношение времени работы источника под нагрузкой (время сварки) к общему времени цикла сварки (время сварки + время паузы). За время цикла сварки обычно принимается 5мин., для промышленных выпрямителей или инверторов – 10 мин. ПВ источника может быть 10, 20, 30, 40, 60 или 100%, с учетом этого значения  рассчитывается номинальный сварочный ток.

     Например, у инвертора номинальный ток при ПВ=40% будет 200А, при ПВ=80% - ток будет 160А, при ПВ=100% - ток 140А. (при цикле сварки 5мин). Вы можете непрерывно работать  на номинальном сварочном токе 200А в течение 2-х мин., а время паузы должно быть 3 мин (ПВ=40%). На сварочном токе 160А допускается непрерывно вести сварку в течение 4-х минут, а пауза должна быть не менее 2-х минут. На сварочном токе 140А инвертор может работать в длительном (непрерывном) режиме (ПВ=100%). Для инвертора такого размера и веса это высокий показатель.

Как правило, для оборудования российского производства ПВ рассчитывается при температуре окружающего воздуха 25°С, для европейской техники – при температуре 40°С. С уменьшением температуры воздуха ПВ источника увеличивается, так как улучшается его охлаждение.

Считается, что на практике работать в режиме ПВ=100% невозможно, т.к. всегда необходимо технологическое время для смены электрода, осмотра шва, удаления шлака, позиционирования деталей, физиологические перерывы и т.д.  Научно обоснованное ПВ, при котором сварщик физически может работать в течение смены – не более 60%.

Номинальный сварочный ток инвертора: Как правило, в описаниях сварочного инвертора (паспортах, инструкциях, рекламных проспектах)  указывается номинальный сварочный ток (чаще максимальный)  при соответствующем значении ПВ.   Номинальный сварочный ток - это ток,  при котором инвертор  будет работать без перегрузки и не будет перегреваться,  с учетом соблюдения ПВ (%), т.е. в повторно-кратковременном режиме. 
Если Вы определили, что для ваших условий рабочий ток будет -120А (Например для сварки  электродом 3 мм деталей толщиной 3-4 мм),  а режим сварки - средней или высокой продолжительности (ПВ=40…60%), то НЕ СЛЕДУЕТ выбирать инвертор с номинальным током 120А и ПВ=60%, всегда необходимо иметь запас по току (мощности) в пределах 30-50%.
Учитывайте следующие особенности:
-  работа при максимальных значениях сварочного тока может привести к перегреву и выходу из строя инвертора;
-  при снижении напряжения  в сети до 180-190 В, мощность инвертора как правило падает и сварочный ток будет ниже расчетного;
-  при использовании сварочных кабелей длиной более 5 м, мощность инвертора также падает и сварочный ток будет ниже расчетного;
- при использовании сетевых кабелей длиной более 15 м, особенно малого сечения, напряжение на входе инвертора будет ниже и сварочный ток также будет ниже расчетного;
-  ряд недобросовестных производителей завышают паспортные данные тока и  ПВ%, в результате чего инвертор либо не обеспечивает нужный ток, либо работает с перегрузкой, перегревается и выходит из строя.
Если Вы держите в руках паспорт на дешевый инвертор, в котором написано «Номинальный сварочный ток - 160А», то вполне может оказаться, что в реальности этот ток будет существенно ниже.
Другими словами, если для работы требуется сварочный ток 100-120А, выберите инвертор с номинальным током 160А, если требуется 160А, выберите с током 200А или 250А, и.т.д.

Особенности сети питания. Если Вы подключаете инвертор к стационарной сети 220 В, обратите внимание на фактическое напряжение в сети. Если оно постоянно пониженное, выбирайте модель инвертора, в которой прямо указано на диапазон питающего напряжения и возможность работы при пониженном напряжении. Большинство моделей сохраняют работоспособность при отклонениях напряжения в пределах 220 В +-15%, т.е. выдерживают падение напряжения в сети до 187 В, а при большем падении могут отключаться или резко терять мощность. Ряд моделей инверторов устойчиво работают при падении напряжения до 20% (176 В). Некоторые модели – сохраняют работоспособность при падении напряжения в сети до 140 В, наиболее устойчив к низкому напряжению в сети сварочный инвертор Pegas-160E PFC, он сохраняет работоспособность практически без потери мощности при снижении напряжения до 110 В, благодаря встроенному корректору коэффициента мощности (PFC- powerfactorcorrector).

Подключение к генератору: Если планируется подключение к электрогенератору, важно знать, что напряжение на выходе электрогенератора может существенно колебаться, особенно в зависимости от нагрузки. Инвертор должен быть защищен от скачков напряжения и в документации должна быть указана возможность подключения к генератору (автономной электростанции).
В технических характеристиках инвертора обратите внимание на рекомендуемую мощность генератора, которая указывается для максимального сварочного тока.

Включилась термозащита  – нарушен режим:  Не стоит полагаться на «все сто» на встроенную систему термозащиты.  В ряде случаев термозащита  может не сработать и не защитить перегретый инвертор, особенно в дешевых моделях, где качество датчиков низкое. Термодатчик может сработать например 20 раз, а затем выйти из строя. Кроме этого, термодатчики стоят не на всех силовых элементах, которые нагреваются. Если у инвертора сработала термозащита, это аварийный режим, признак того, что аппарат перегрет, т.е. сварщик нарушил ПВ%, и необходимо уменьшить ток или увеличить время паузы.

Цифровая индикация  (амперметр, дисплей и т.д.). Цифровая индикация сварочного тока позволяет установить и визуально контролировать значение сварочного тока с высокой точностью, что позволяет быстро настроить нужный ток при частых изменениях режима сварки (при сварке разных толщин электродами разных диаметров). Фактическое значение сварочного тока  отличается от предварительно установленного значения (предустановка) и корректируется во время сварки.

Особенности места сварки, устройства снижения напряжения холостого хода. При проведении сварочных работ в условиях повышенной влажности, замкнутых пространствах и стесненных условиях (колодцах, тоннелях, резервуарах и пр.) для соблюдения требований техники безопасности используются сварочные инверторы со встроенным устройством (блоком) снижения напряжения холостого хода (VRD), которое  обеспечивает электробезопасность сварщика.
Устройство понижает напряжение холостого хода сварочного инвертора  до безопасного значения  9-15в  при размыкании сварочной цепи и возвращает  инвертор в исходное состояние при касании электродом детали.  Инверторы с таким устройством используются для сварки в энергетике, при строительстве нефтегазопроводов, в химической промышленности.

Бытовой или профессиональный? Какие модели считать профессиональными сварочными инверторами, а какие бытовыми?
Граница очень условна. Если инвертор может эксплуатироваться в условиях строительства в продолжительном режиме на выбранном рабочем токе, например электродами 3 мм на токе 90А -120А, и при этом гарантированно имеет высокую надежность, защищен от перепадов напряжения, имеет отличные сварочные свойства, имеет прочный корпус и органы управления, то его безусловно можно отнести к профессиональному сварочному оборудованию, но для сварки малых толщин. С другой стороны, более мощные модели на 200А, не обладающие этими качествами, только к бытовым.

Примеры выбора сварочного инвертора:

Задача 1:
- Сварка в бытовых условиях
- Требования к качеству - стандартные
- Детали – уголок, толщиной 3мм и труба с толщиной стенки 2,5мм
- Режим сварки – кратковременный
- Сеть – 220 В, напряжение в сети – в норме
- Сварочный ток по таблице – 90-100А, ПВ=30%
- Электроды – 3 мм

Задача 2:
- Сварка – ремонт коммуникаций и монтажные работы в условиях ЖКХ
- Требования к качеству - повышенные
- Детали – трубы, уголок, лист с толщиной до 8 мм, арматура, пруток
- Режим сварки – средней продолжительности
- Сеть – 220 В, напряжение в сети – возможны падения до 15%
- Сварочный ток  до 160А, ПВ=40% - 60%
- Электроды – 3 и 4 мм

Задача 3:
- Сварка – ремонт труб и монтажные работы в энергетике
- Требования к качеству - повышенные
- Детали – трубы, профиль, пруток с толщиной до 6 мм
- Режим сварки – средней продолжительности
- Питание – 220 В, автономный генератор
- Сварочный ток  120 - 150А, ПВ= 60%
- Электроды – 3 и 4 мм

Задача 4:
- Сварка – монтаж ответственных металлоконструкций при строительстве промышленных и инфраструктурных объектов
- Объем сварочных работ - большой
- Требования к качеству - высокие
- Детали – стальные конструкций с толщиной до 20 мм
- Режим сварки – высокой продолжительности
- Сеть – 3х380 В, напряжение в сети – в норме
- Сварочный ток  до 220А, ПВ= 60%
- Электроды – 3,4,5 мм

Заключение:

Сварочный инвертор – сложное электронное устройство и требует аккуратного и ответственного обращения с ним. Избегайте эксплуатации инвертора в условиях большого количества пыли, особенно цементной и металлической, резких перепадов температур. Например не рекомендуется сразу включать инвертор в теплом помещении после нахождения на морозе.
Предохраняйте инвертор от падений, сильных ударов по корпусу и попадания воды  и снега внутрь. Не используйте инвертор при неработающем вентиляторе.
Не используйте самодельные стальные электрододержатели- трезубцы, сталь плохой проводник электричества, инвертор будет работать с перегрузкой.
Следите за состоянием токовых контактов и изоляции проводов.
В этом случае сварочный инвертор прослужит долго и, главное, поможет решить задачи, которые Вы поставили перед собой.