Из истории инверторных источников

В 1977 году специалисты финской фирмы Kemppi первыми в мире выпустили на рынок сварочного оборудования источник питания Hilarc-250, собранный на базе, так называемых, “быстрых тиристоров”, конструкция которого была предложена в конце шестидесятых годов ХХ столетия Тапани Мякимяя. “Быстрые тиристоры” позволяли преобразовывать постоянный ток в переменный с частотой 2-3 кГц.

Инверторный источник питания для сварки на быстрых тиристорах Hilarc-250

Так появились первые инверторные источники питания для сварки. В отличие от обычных выпрямителей, где трансформатор работает на промышленной частоте 50 Гц, в инверторных выпрямителях он стал работать на частоте 2 кГц и более. Смысл инвертирования заключался в поэтапном преобразовании энергии: сначала на диодном мостике сетевое переменное напряжение преобразуется в постоянное, далее в инверторном блоке оно преобразуется в переменное высокочастотное, которое подается на сварочный трансформатор, где понижается до величины сварочного напряжения, и далее поступает на простейший выпрямитель, состоящий, как правило, из двух диодов.

Повышение частоты работы сварочного трансформатора позволило существенно уменьшить его вес и габариты. Если у обычных сварочных выпрямителей значение величины, характеризующей отношение сварочного тока к единице массы равно 1-1,5 А/кг, то у инверторов, собранных на быстрых тиристорах, этот показатель равен 4-5 А/кг.

Низкий вес и незначительные габариты инверторов позволили с успехом их использовать при выполнении монтажных и ремонтных работ. Помимо перечисленных преимуществ, у инверторов следует отметить еще и следующие: низкая пульсация выпрямленного тока, высокая скорость регулировки, возможность получения разнообразных вольтамперных характеристик, высокий КПД (90%), высокий коэффициент мощности cos ϕ и незначительные энергетические потери. О популярности инверторных сварочных выпрямителей в 80-х и начале 90-х годов позволяют судить данные специалистов фирмы Kemppi.

Доля инверторов в объеме всех промышленных источников питания в Европе в 1983-1994 годах

Вторая стадия развития инверторной сварочной техники связана с появлением модульных биполярных транзисторов с изолированным затвором серии IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). IGBT-транзисторы позволили повысить частоту работы сварочного трансформатора до 20 КГц. При этом отношение сварочного тока к единице массы источника питания стало равно 8-10 А/кг, что в два раза выше, чем у транзисторных предшественников.

С уменьшением массы, габаритов и с увеличением сварочных возможностей инверторов расширились и области их применения. На базе IGBT-транзисторов стали выпускаться не только небольшие “бытовые” источники для ручной дуговой и аргонно-дуговой сварки, но и источники для импульсно-дуговой сварки, механизированной сварки в защитных газах и плазменной резки. Выпускаемые в 1980-х годах фирмой Kemppi сварочные установки для всех способов сварки Multisystem нашли широкое распространение в бывшем Советском Союзе.

Сварочные установки для всех способов сварки Multisystem

В 2001 году Kemppi приступила к выпуску инверторов седьмого поколения на базе новой технологии IGBT-транзисторов. У сварочных аппаратов Minarc 110 и Minarc 140, рабочая частота трансформатора достигает 80 кГц, а вес его составляет 4,8 кг, т.е. отношение сварочного тока к массе равно 29 А/кг.

Совершенствование источников питания для сварки, вероятно, будет и в дальнейшем определяться темпами развития силовой электроники и системной техники.    

С более подробной информацией об инверторных источниках сварочного тока можно ознакомиться в ООО «Сварочная техника»