Зварювання є одним із найбільш популярних способів конструктивного з'єднання матеріалів. Його застосовують в абсолютно різних сферах: від створення різноманітних конструкцій складної форми до мікроскопічного зварювання в мікроелектроніці та ювелірному виробництві.

Кожна із зазначених сфер висуває свої вимоги до типів використовуваних матеріалів, якості зварювання, вартості його виконання, рівня автоматизації. Це спричинило появу різних технологій, таких як ручне дугове зварювання плавким електродом, ручне зварювання в середовищі захисних газів, напівавтоматичне зварювання в середовищі інертних або активних газів, плазмове зварювання, контактне зварювання тощо.

Кожен із перелічених видів зварювання вимагає потужного джерела живлення, яке виконує такі функції:

- перетворює змінну напругу в постійну або змінну напругу і струм потрібної величини, здійснює регулювання вихідних параметрів струму і напруги;

- контролює виникнення аварійних ситуацій, виконує додаткові функції (плавний запуск тощо).

Існує кілька видів джерел живлення зварювальної дуги - трансформатори, дизельні або бензинові електрогенератори, випрямлячі та інвертори. Ін-верторне джерело зварювального струму з'явилося ще в XX ст., а на початку XXI ст. стало одним із найпопулярніших зварювальних апаратів для всіх видів дугового зварювання.

Джерела живлення зварювальних апаратів можуть працювати від одно-або трифазних мереж. Вони поділяються на:

• трансформаторні;

• трансформаторні з випрямлячем;

• інверторні.

Трансформаторний тип передбачає використання мережевого трансформатора для перетворення мережевої напруги до необхідного рівня. Регулю

вання вихідних значень струму може здійснюватися за допомогою зміни зазору між обмотками трансформатора. При цьому вихідний струм має змінну форму. Цей тип апаратів є найбільш надійним, але водночас громіздким і не може забезпечити високий рівень якості зварювання.

Випрямний тип відрізняється від трансформаторного наявністю вихідного випрямного блока. В цьому випадку зварювальний струм є постійним. Це поліпшує якість зварювального шва. Однак такі недоліки, як вага і габаритність, зберігаються.

Інверторний тип є найсучаснішим джерелом струму для зварювальних апаратів. За останні п'ятнадцять років характеристики напівпровідникових елементів, що використовуються у таких джерелах, їхня якість і надійність значно зросли. Інверторні апарати дають змогу досягти високої якості регулювання параметрів зварного струму, отримати стабільні параметри, поліпшити масогабаритні характеристики.

Завдяки ряду позитивних характеристик, велику популярність завоював інвертор напруги. Особливо широко він використовується з метою перетворення електричної енергії постійного струму акумуляторної батареї на змінну напругу 220 В, 50 Гц для живлення більшості промислових пристроїв.

Спрощену структуру інвертора подано на рис. 11.18.

Розгорнуту структуру блока живлення інверторного зварювального апарата зображено на рис. 11.19. Вона складається з кількох основних частин: вхідного випрямляча (AC/DC), коректора коефіцієнта потужності (ККП), інвертора (DC/AC), електронних ключів (Кл), ВЧ-трансформатора, системи управління (СУ). Наведена на рисунку електрична схема дає змогу використовувати для зварювання як змінний (наприклад, для алюмінію), так і постійний (наприклад, для сталі) струми.

Принцип дії інверторного джерела зварювальної дуги такий: мережева напруга змінного струму подається на випрямляч, після чого силовий модуль перетворює постійний струм на змінний із підвищеною частотою, який подається на високочастотний зварювальний трансформатор, що має істотно меншу масу, ніж мережевий, напруга якого після випрямлення подається на зварювальну дугу. Дуга на постійному струмі більш стійка.

Перевагою інверторного джерела живлення зварювальної дуги є зменшення розмірів силового трансформатора і поліпшення динамічної характеристики дуги. Використання інверторних технологій привело до зменшення габаритів і маси зварювальних апаратів, поліпшення якісного показника зварювальної дуги, підвищення ККД, мінімального розбризкування при зварюванні та дало змогу реалізувати плавні регулювання зварювальних параметрів.

Слід зауважити, що побутовий, а тим більше промисловий зварювальний апарат є потужним споживачем електроенергії і потужним джерелом перешкод. Для таких приладів встановлюються вимоги за величиною коефіцієнта потужності і до рівня емісії гармонійних складових струму.

Примітка. AC/DC - перетворювач змінної напруги в постійну; ККП - коректор коефіцієнта потужності; DC/AC - перетворювач постійної напруги на змінну; Кл - ключові елементи (транзистори); СУ - система управління.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Надайте загальні відомості про випрямлячі.

2. Дайте визначення однофазного однонапівперіодного випрямляча.

3. Схарактеризуйте двонапівперіодний випрямляч.

4. Дайте визначення двофазного випрямляча.

Б. Поясніть процес випрямлення на тиристорі.

6. Поясніть дію стабілізатора напруги.

7. Надайте загальні відомості про згладжувальні фільтри.

8. Які основні параметри випрямленої напруги?

9. Де застосовують однофазні однонапівперіодні випрямлячі?

10. Що являє собою інвертор?

11. Назвіть типи інверторів.

12. Які характерні властивості інверторів?

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020