Корректор коэффициента мощности сварочного инвертора

Все об инверторах с модулем PFC доступным языком

Времена, когда “бал правили” огромные сварочные трансформаторы безвозвратно ушли в прошлое и сварка в бытовых условиях стала не роскошью, а обыденным делом мастера. Благодаря появлению инновационных технологий, компактный и функциональный сварочный инвертор с PFC (модулем коррекции коэффициента мощности) стал чаще встречаться у домашних умельцев, в представленном материале мы раскроем почему выбор падает на сварочники с PFC и в чем их преимущества.

Содержание

Преимущества сварочных инверторов оснащенных модулем PFС

На профессиональных форумах специалисты-электротехники до хрипоты спорят о преимуществах активного и пассивного корректора мощности в устройствах и их возможности сводить к минимуму потери электроэнергии при ее передаче от источника питания. Однако специалиста-практика мало интересуют теоретические дебри, ему достаточно знать, что с практической точки зрения, сварочные инверторы, в которых имеется функция PFC (ККМ, коррекция коэффициента мощности), обладают практически еще одним дополнительным стабилизатором напряжения на входе, поэтому такой аппарат способен:

• Использовать значительно меньшую величину потребляемого тока без снижения силы максимального сварочного тока;
• Работать на сверхнизком напряжении (просаженных сетях), а также при его скачкообразном изменении. При этом диапазон значений напряжения в сети может колебаться весьма значительно (от 90 до 240В);
• Работать при подключении через удлиненный переносной кабель;
• Работать с бензиновыми или дизельными генераторами, т.к. аппарат с ККМ не нагружает их, как обычный сварочник.

На рисунке представлена вольт-амперная характеристика с использованием модуля PFC и без него. Обычный инвертор (без PFC) берет из сети пиковыми значениями, показано красной линией, а с модулем PFC потребление переводится в плавную синусоиду, за счет этого не создается нагрузка на сеть.

Наряду с этим резко повышается коэффициент полезного действия аппарата, достигая не менее 85%. Коррекция фактора мощности PFC позволяет достичь и максимально высокого КМ (до 99,9% в идеальном варианте), при этом на нагрев проводников расходуется не более 1% общей мощности инвертора!

Что выбрать? Бытовые инверторы с функцией PFС

Следует отметить, что стоимость PFC инвертора с активным типом контроля коэффициента мощности, конечно же несколько выше, чем у обычных импульсных источников питания с без трансформаторным входом, особенно это сказывается на цене бытовых моделей. Поэтому, приобретая аппарат, необходимо четко очертить его планируемую сферу деятельности.

Бюджетные варианты инверторов подойдут в том случае, если сварочные работы будут выполняться лишь от случая к случаю, а в качестве свариваемого материала будут выступать простейшие стали. Не стоит думать, что подобные аппараты совсем примитивны, например сварочный инвертор Сварог 160 PFC, несмотря на свою приемлемую цену способен:

• Работать от сети с напряжением 160-240В, то есть качественная работа с электродами диаметром до 3 мм возможна даже при значительном падении напряжения;
• Специально для дилетантов прибор снабжен функцией HOT START, в результате чего в момент прикасания электрода к сварочной заготовке кратковременно импульсно повышается значение сварочного тока, благодаря чему зажигается дуга;

Однако, сварить алюминий, применяя подобное оборудование не получится, так как оно предназначено для сварочных работ с постоянным током. Сварщики, которые работают на этом аппарате, хвалят его надежность, но среди многочисленных преимуществ иногда отмечают небольшой недостаток: затрудненном поджиге некоторых марок электродов, а в частности УОНИ 13/55, но в основном этого инвертора хватит за глаза на большинство бытовых задач.

Если же вы готовы потратиться на функциональность, обязательно обратите внимание на модель Gysmi E200 PFC. Помимо всех достоинств инвертора с ККМ, данный аппарат снабжен функцией автоматического затухания дуги, что позволяет завершить сварной шов без таких дефектов, как трещины и сварочный кратер (углубление). Аппарат с легкостью можно перенастроить на режим аргонодуговой сварки не плавящимся электродом и порог максимального сварочного тока несколько выше, чем у модели от бренда Сварог.

К чуть более дорогому ценовому диапазону относится инвертор итальянского производства Blueweld Active 187 MV PFC. Мало того, что производитель допускает подключение к аппарату удлиняющих “переносок” длиной до 50 м, так он еще предусмотрительно снабдил прибор корпусом усиленной прочности. А самое главное – синергетическая регулировка позволяет точно придерживаться определенной длины дуги, достаточно лишь выставить данные о толщине материала. Модель Аctive 187 MV PFC позволяет работать не только с черным металлом, но также с нержавеющей и высоколегированной сталью, так как ему доступна и сварка в среде инертного газа. При его покупке вы сможете использовать любые типы электродов (в том числе с рутиловым и целлюлозным покрытием).

Если вы профессионал.

Промышленные сварочные аппараты способны работать без сбоев и поломок в самых сложных условиях. Компактными их уже, конечно, трудно назвать, ведь вес этого оборудования начинается от 20 кг и для перемещения инвертора по объекту приходится применять специальную тележку.

Американская компания Lincoln Electric выпускает один из наиболее функциональных инверторов – модель Lincoln Electric Invertec 300TPX, которая имеет несколько режимов аргонодуговой сварки и позволяет работать с различными металлами. Инновационное программное обеспечение позволяет после определения настроек выполнять работу в полуавтоматическом режиме. Низкое потребление энергии и сокращение рассеивания энергии в кабелях питания ему обеспечивает блок PFC, а низкий процент выброса СО₂ в процессе сварки позволяет назвать этот аппарат “экологичным”.

Корректор коэффициента мощности сварочного инвертора

САМОДЕЛЬНЫЙ СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ

На этой странице будут собираться интерсные технологические и схемотехнические решения заводских и самодельных сварочных аппаратов.

Для разминки возьмем сварочный инвертор РЕСАНТА САИ 250 ПРОФ:

Кроме якобы современного дизайна у него есть довольно инетерсное решение по приведению потребления сетевого напряжения в норму, а именно в нем используется корректор коэфициента мощности (ККМ), причем на сравнительно свежей и не дорогой микросхеме ICE2PCS01G. Схема самого аппарата ЗДЕСЬ, даташиты на ICE2PCS01G ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ. Там два варианта даташников, они разные по объему, но пока не разбирался насколькоони разные по содержанию. Я заказал пяток этих микросхем и когда придут уже буду детально разьбираться с этой микросхемой.
Пока могу сказать, что согласно схеме и фотографиям дроссель ККМ не такой уж и огромный, как могло подуматься изначально:

ККМ поднимает выходное напряжение не сильно, поэтому можно использовать традиционную силовую часть сварочного аппарата, поскольку практически все силовые транзисторы и драйвера, используемые в сварочных инверторах расчитаны на напряжение 500, а этого напряжения бустер не выдает, поскольку сглаживающие электролитические конденсаторы расчитаны на 450 вольт, из чего не сложно сделать вывод, что выходное напряжение корректора коэфициента мощности не более 400 вольт. Произвести перерасчет тока, на который реагирует ККМ не трудно на схеме указаны номиналы токоизмерительных резисторов, а в паспорте на инвертор указана его мощность. Но это для тех, кто ленится разбираться с даташитом на данную микросхему корректора.

Выходные диоды ККМ STTH12R06D – 12 ампер, 600 вольт, корпус ТО-220 с металлическим фланцем, но у них время восстановления 12 nS, они реально быстрые, как раз подстать микросхеме, поскольку в даташнике на микросхему указывается минимальная рекомендуемая частота переключения 50 кГц, а типовая 120. 150 кГц. Это довольно приличные частоты и при проектировании печатной платы нужно уделить максимальное внимание влиянию соседних проводников друг на друга
Так же следует обратить внимание на выпрямительные диоды первичного напряжения. Используются диодные мосты работающие параллельно, но в паралель работают диоды именно из одной сборки, что гарантрует максимальную похожеть параметров диодов, следовательно через параллельные диоды будет протекать одинаковый ток, поскольку падение напряжения не N-P переходе будет тоже одинаковым.

Следующим довольно интересным было схемотехническое решение в сварочном аппарате ВД-160И У2 (ВД-200И У2)

Первое, что бросилось в глаза, так это то, что ребята реально хорошо знают транзисторную схемотехнику. Полноценной схемы найти не удалось, однако лично мне понравилось то, что было увидено. Сначала я увидел ЭТОТ файлик, затем порывшись в интернете нашел вот ЭТОТ файлик.
Первое, что бросилось в газа – ограничение тока на управляющем трансформаторе – использовать диоды для подавления выбросов это довольно оригинально (обведена голубым):

Закрывающая силовой транзистор цепочка тоже довольно не традиционна – по сути это аналог тиристора и если уж он открываается, то не закроется пока на нем не будет реально нулевого напряжения (обведено желтым).
Но и это еще не все – сварочный инвертор полумостовой и этот факт используется полностью.
Во первых протекающий через первичную обмотку ток так же протекает через управляющий трансформатор и покак этот ток не будет иметь минимальное значение включение другого силового транзистора не возможно, даже в тот момент, когда будет подан управляющий импульс с платы управления. Это полностью исключает вероятность возникновения сквозного тока (обведено желтым):

Так же используется довольно редкий способ удержания дуги при снижении тока, а именно добавлена дополнительная высоковольтная обмотка для облегчения поджига и удержания дуги. Я уже видел подобные решения, но в них использовались токоограничивающие резисторы на кучу ватт. Здесь же в качестве ограничителя тока выступает реактивное сопротивление L2, которе при слабых тока созадет маленькое падение напряжение на себе, а при больших ограничивает ток на столько, что диоды КД213 остаются целыми, т.е меньше 10 А. Таким образом значительно снижается выделяемое внутри сварочного аппратата тепло.

Для самодельного сварочного аппарата , работающего с аргоном нужен осцилятор. Впрочем осцилятор нужен и для плазмореза. Разумеется, что дугу можно поджечь и без него, касаясь электродом заготовки, но в момент касания односначно заточка электрода из вольфрама потеряет свою форму.
В сварочном аппарате РУСИЧ С-400 в качестве генератора высокого напряжения выспутает самовозбуждающийся электронный трансформатор и схема довольно знакома – подавляющее большинство электронных трансформаторов для низковольтных галогеновых ламп собраны именно по этой схеме:

В данном варианте используется по два параллельных транзистора для увеличения выходного тока. Тут сразу оговорюсь – у самого зачесалиь руки купить готовый трансформатор и перемотать под осцилятор, но я удержался. Для подобного трансформатора нужно довольно приличное окно, поскольку вторичная обмотка должна иметь межслойную изоляцию – выходное напряжение подобного трансформатора должно быть порядка 4-6 кВ, а это требует межслойной изоляции не только между первичкой и вторичкой, но и между слоями первички. Даже используя фторопластовую ленту толщина изоляции займет не мало места, а с учетом того, что слои вторичной обмотки не должны добигать то краев каркаса хотя бы 2-3 мм, то и толщина самой обмотки увеличивается. Следовательно использовать сердечники от электронного трансформатора для ламп весьма затруднительно – размер окна расчитан строго под то количество обмоток и их толщину, которая используетсяв данном трансформаторе – при серийном производстве использование сердечников с “запасом” довольно убыточно.

Зарядить конденсаторы первичного питания сварочного инвертора не так просто – напряжение приличное, емкость конденсаторов тоже, следовательно ток во время зарядки будет возникать огромный. Чаще всего для зарядки этих конденсаторов в сварочных инветорах используют токоограничивающие резисторы и термисторы. Я не не буду утверждать, что это схема заводского сварочного аппарата (СХЕМА ЗДЕСЬ), но автор не стал заморачитваться с резисторами, а просто поставил обычную лампу накаливания на 150 Вт. Тут же оговорка – обычная лампа довольно габаритна, поэтому желащим повторить подобное рекомендую использовать галогенку – она значительно меньше, да и трубку гораздо проще защитить от ударов, чем колбу обычной лампы:

Тут следует отметить, что реле софтстарта включается только тогда, когда на выходе инвертора появляется напряжение.

СТРАНИЦА БУДЕТ ДОПОЛНЯТЬСЯ ПО МЕРЕ ОБНАРУЖЕНИЯ
ИНТЕРЕСНЫХ РЕШЕНИЙ СВАРОЧНЫХ ИНВЕРТОРОВ

Легенды продавцов или как не купить дешевый инвертор по цене дорогого

Менеджеры магазинов сварочного оборудования идут на разные хитрости, которые «работают» на людях, сильно не разбирающихся в тонкостях выбора сварочной техники и комплектующих к ней. Посетив любой магазин, вы, скорее всего, услышите много лестного о реализуемой продукции. О недостатках же либо умолчат, либо скажут о них «между прочим», потому как они всегда несущественные и в целом на качество товара и его стоимость не влияют. Не говоря уже об откровенном обмане покупателя, который начали у нас практиковать повсеместно…

Как защитить себя доверчивому покупателю от происков недобросовестных продавцов? Какой инвертор купить? Конечно же нужно консультироваться со специалистами, которые хорошо разбираются в вопросе, ведь высокая цена не всегда гарантирует высокое качество. О чем идет речь? Расскажем на конкретном примере…

На фото представлен сварочный инвертор Migatronic Focus STICK 160E (в комплектации), который в одном из интернет- магазинов стоит 42224 руб. Производитель заявлен как Migatronic. Страна-производитель, естественно, Дания и гарантия 1 год.

Те люди, которые хоть один раз в своей жизни видели «внутренности» китайского инвертора узнают в этом благородном датчанине обычного «трехпалубного» китайца. И вся его «инновационность» состоит только лишь в наличие ККМ (корректирующего коэффициента мощности). Менеджеры продают аппараты с ККМ как такие, которые будут работать в слабой сети. Да, он будет работать, только слабую сеть он садит еще сильней. На самом деле европейцы придумывали ККМ не для этого, с сетью у них все в порядке. Настоящее назначение ККМ – стабилизация выходного сварочного тока и соответственно, горения дуги на электроде.

Если кто не верит, можно провести простой эксперимент: взять два одинаковых инвертора (один с ККМ, другой без) и генератор на 4 КВт, который работает на пределе своих возможностей при сварке трехмиллиметровым электродом. Простой инвертор от генератора будет варить тройкой, с ККМ – нет. Либо он сразу уйдет в защиту, либо вообще сгорит.

Без углубления в подробности схемотехники можно смело сказать, что настоящая цена данного сварочника чуть более 100$, но продают его, как Migatronic Focus Дания

То же касается масок, инверторов, HITACHI, ESAB buddy и т.д. и т.п. Многие обладатели данных устройств, могут возмутиться и всячески отрицать, что они обладают китайскими сварочными аппаратами, но факты свидетельствуют, к сожалению, о другом. Дело в том, что Хитачи не выпускает инверторы, а ЕСАБ – сварочные маски. Но если вы разберете устройства, которые реализуются под этими двумя марками в России, то окажется, что внутри они будут представлять собой одно и то же. Смешно, но инвертор ЕСАБ от ХИТАЧИ отличается только внешним видом корпуса. Можете в этом убедиться, проанализировав фотографии их «внутрянки» в интернете.

Вывод без тени иронии

Покупайте отечественное -российские инверторы, их пока не подделывают и качество действительно на высоком уровне. Есть как мелкие фирмы, так и крупные заводы, которые на сегодняшний день хорошо себя зарекомендовали:

• Форсаж (Государственный Рязанский приборный завод),
• Неон (ЗАО Электро Интел, Нижний Новгород),
• ФЕБ (ООО «НПП ФЕБ», Питер),
• Технотрон (Чувашская Республика),
• Циклон (Ростов-на-Дону),
• Селма (Севастополь).

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Интерскол

Каталог

Интерскол: Инверторный сварочный аппарат MIG-MAG И ММА ИСП-200/7,0

с 1 по 22 из 22

• CommentAuthor apatris IP: 78.29.90.35
• CommentTime 24/08/2014

• CommentAuthor Андрей_kz IP: 185.57.73.230
• CommentTime 24/08/2014

• CommentAuthor Mort IP: 37.233.119.2
• CommentTime 26/08/2014

Здравствуйте. Насчет пластика – это. наверное, шутка? 🙂 Стеклопластик или углепластик не варят вообще. Да и обычно у кого такие кузова – те в курсе 🙂

Фраза из описания: “Технология MIG/MAG (Metal Inert Gas / Metal Active Gas, полуавтоматическая сварка в среде защитного газа) используется для высококачественного и точного соединения тонкостенных деталей из различных марок стали и алюминиевых сплавов, отличается ровным сварочным швом и практически полным отсутствием шлака на его поверхности. Электродом в данном случае выступает сварочная проволока, автоматически подаваемая в зону сварки и расплавляемая возникающей электрической дугой.”

Т.е. можно варить сталь, алюминий и сплавы.

По поводу горелки с кабелем – она в комплекте, можете скачать инструкцию и поглядеть – там описания и фото.
http://www.interskol.ru/netcat_files/50/77/h_1574b585fca5be049f0346b46f06b456

• CommentAuthor apatris IP: 78.29.83.193
• CommentTime 8/09/2014

• CommentAuthor Mort IP: 37.233.119.2
• CommentTime 9/09/2014

• CommentAuthor operator5555 IP: 46.0.132.144
• CommentTime 9/09/2014 это сообщение исправляли

• CommentAuthor Mort IP: 37.233.119.2
• CommentTime 10/09/2014

• CommentAuthor Street-eee IP: 213.87.138.23
• CommentTime 17/09/2014

• CommentAuthor Mort IP: 37.233.119.2
• CommentTime 9/10/2014

Если не косинус фи – тогда что? Мощность приведена в кВА, косинус фи примерно 0,9.

• CommentAuthor aa2105 IP: 188.168.46.98
• CommentTime 9/10/2014

Здравствуйте!
Подскажите, пожалуйста будут ли стабильно работать Ваши инверторы (например ИСА-180/8,2) в СЛАБОТОЧНЫХ сетях за городом при продолжительных (часы) просадках напряжения до 160В-170В ? При упавшем cos фи сети?
Понимаю, что в Ваших аппаратах заявлено рабочее U – до 140В, но все-таки ?
И еще один вопрос, если можно:
Вашим аппаратам, что позволяет сохранять работоспособность: стабилизатор напряжения или ККМ (корректор коэффициента мощности) ?
По сложившимуся мнению сварщиков встроенный стабилизатор напряжения не помогает решению вопроса.

Вопрос важный для меня, т.к. за городом (садоводство) перепробовано много инверторов и работать ими можно лишь если повезет, и то электродом не более 2мм.
Хочется приобрести подходящий для таких крайних условий аппарат.

• CommentAuthor Mort IP: 37.233.119.2
• CommentTime 9/10/2014

будут ли стабильно работать Ваши инверторы (например ИСА-180/8,2) в СЛАБОТОЧНЫХ сетях за городом при продолжительных (часы) просадках напряжения до 160В-170В ?

Да, будут. Но Вам надо брать мощность с запасом, чтобы не было проблем типа:

за городом (садоводство) перепробовано много инверторов и работать ими можно лишь если повезет, и то электродом не более 2мм.

Вашим аппаратам, что позволяет сохранять работоспособность: стабилизатор напряжения или ККМ (корректор коэффициента мощности) ?

А есть инверторы со встроенным стабилизатором напряжения? Сама логика работы инверторного аппарата подразумевает преобразование тока, при этом осуществляется корректировка напряжения – на счет повышения потребляемого тока, в случае падения питающего напряжения. Тут может быть другая проблема – инвертор потребляет немало, при росте потребляемого тока начинает падать напряжение, и оно падает достаточно значительно – поэтому у Вас возникают проблемы с работой инвертора.

Про косинус фи сети не совсем понял вопрос. Косинус фи – это сдвиг тока относительно напряжения на нагрузке в зависимости от характера нагрузки. А что такое косинус фи сети? Может просто по другому вопрос сформулируете?

• CommentAuthor aa2105 IP: 188.168.46.98
• CommentTime 9/10/2014

• CommentAuthor Mort IP: 37.233.119.2
• CommentTime 9/10/2014

• CommentAuthor aa2105 IP: 188.168.46.98
• CommentTime 10/10/2014

• CommentAuthor aea_neon IP: 193.33.144.250
• CommentTime 16/10/2014

• CommentAuthor aa2105 IP: 188.168.46.98
• CommentTime 17/10/2014

Всем, здравствуйте!
Прошу прощения за еще один вброс на инверторную тему, связанную с нестабильной питающей сетью. Ответа пока не нахожу нигде, есть только расплывчатые объяснения.
Итак,
1) ООО “Активт” (СПб) уже длительное время выпускает инверторы под названием “Страт”, в том числе “Страт 200 КС “. Данный аппарат по их заявлению содержит в своих недрах, цитирую:
“. Сварочные инверторы СТРАТ серии КС оборудованы Корректором Коэффициента Мощности (ККМ), который позволяет производить сварку от сильно “просаженных” сетей по напряжению до 135 Вольт! . “
2) ООО “Инсварком” предлагает пару видов своих аппаратов “Сварог” (ARC 160 PFC), которые могут работать аж при 90В.
Стоимость данных агрегатов от 15 до 18 т.руб.

Вопрос: специалисты утверждают, что при такой стоимости инвертор ККМ содержать не может. Тем не менее, могу подтвердить лично, что видел уверенную работу “Страта” тройкой при U 160В. За счет чего ??

• CommentAuthor aea_neon IP: 193.33.144.250
• CommentTime 20/10/2014

• CommentAuthor aa2105 IP: 188.168.46.98
• CommentTime 20/10/2014

• CommentAuthor Mort IP: 37.233.119.2
• CommentTime 20/10/2014

Корректором Коэффициента Мощности (ККМ)

Ну назвать можно по всякому.
Суть работы инвертора простая – сначала происходит выпрямление тока, затем он преобразуется в переменный ток надзвуковой частоты – обычно что-то около 40кГц, затем стоит малогабаритный трансформатор (при повышении частоты) размер сердечника уменьшается, и выпрямитель со стабилизатором. Практически любой электронный блок питания, построенный по такой импульсной схеме, позволяет варьировать напряжение питания в достаточно широких пределах, обычно все зарядки для телефонов работают от 110 до 220В. так что можно конечно, назвать часть схемы ККМ, можно не называть, суть от этого не изменится. Правда, есть нюанс – работа этой части схемы зависит от потребляемого тока, чем больше ток потребления – тем жестче условия по входящему напряжению, это при прочих равных сильно зависит от качества компонент.

Поизучав тему Стабилизатора U, выяснилось, что стоимость его составляет в зависимости от начинки от 7 т.р до 45 т.р. Вес ящика 20 – 35 кг.

Если инвертер работает при заявленном напряжении – то нет смысла городить перед ним еще и стабилизатор. Тут все просто – или сеть может отдать объявленную мощность без дополнительной просадке напряжения, или нет. Если нет – что хочешь делай, нормально работать не будет.