Начало развития и внедрение в производство инверторных источников питания

Не стоить упускать из внимания то, что сегодня уже XXI век, и производить сварку старым трансформатором не хотят даже отъявленные консерваторы. Сами понимаете, что инверторная сварка представляет собой маленький аппарат с отличными сварочными характеристиками, до которых очень трудно дотянуться классической трансформаторной технике. Можно на целую страницу расписать о том что современный сварочный аппарат – это благодать Божья, а транс – это рухлядь, но статья не о том, а об истории возникновения сварочных инверторов.

Далеко в Америке, в 1868 году, известный ученый Томсон одним из первых пытался применить для ковки и соединения металла электрический ток. Дело происходило следующим образом: ложилось две металлические пластины, к каждой из них подключался контакт, пропускался через них высокий ток, впоследствии очень сильно нагревались эти сами пластины. После сильного нагрева, сварной брал в руки кувалду, и бил по этим пластинам до тех пор, пока они не войдут в неразъемное соединение.

Силу сварочного тока можно было регулировать добавлением или исключением аккумуляторных батарей из рабочей цепи. Профессор Розенберг (Австрия) решил усложнить процесс регулировки и в 1905 году представил сварочный генератор поперечного поля, который при росте сварочного тока поднимал напряжение на дуге. Этого профессора можно назвать родоначальником сварочной инверторной техники.

Не долго думая, в 1907 году, завод Lincoln Electric выпустил генератор и изменяемым напряжением. В этом же году, компания C-C Elektric выпустила первый мотор-генератор. Добиться качественного регулирования сварочного тока смог В.П. Никитин, который в 1927 году запатентовал однокорпусной трансформатор-регулятор для ручной дуговой сварки.

В связи с появление мощных полупроводников, в 50-тых, были задействованы для получения постоянного сварочного тока выпрямительные селеновые диоды. Теперь сварочный аппарат состоял из двух блоков: трансформатор и выпрямитель.

В 70-тых были задействованы в сварочной технике кремниевые тиристоры. С помощью этих полупроводников удалось плавно регулировать сварочный ток и ВАХ дуги путем обратных связей. Самым видовым явлением была презентация источника питания Hiiark-250 известной фирмы Kemppi. Его основным элементом были скоростные мощные тиристоры, которые преобразовывали постоянный ток в переменный с частотой около 3 кГц. Этот аппарат стал прародителем современных сварочных инверторов. 

Классические сварочные трансформаторы работают на сетевой частоте 50Гц, а сварочные инверторы имеют рабочую внутрисхемную частоту от 20 до 100кГц,  а это позволяет в десятки раз уменьшать преобразующий трансформатор. 

Блок-схема любого сварочного инвертора имеет несколько последовательных блоков:

1. входной диодный мост;

2. транзисторный преобразователь с постоянного в переменный ток;

3. выходной диодный мост;

4. выходной сглаживающий дроссель.

Помимо этих блоков имеется плата управления, которая путем обратных связей контролирует:

• выходные параметры аппарата;

• индикацию;

• регулировки;

• работу вспомогательных функций:

• изменения ВАХ;

• работу дополнительных режимов источника (пуско-зарядка, ТИГ, МИГ).

Получить значительного уменьшения современного сварочного оборудования удалось после внедрения биполярных транзисторов IGBT, после чего инверторы смогли работать на частотах около 20кГц. На основе таких транзисторов началось полномасштабное производство небольших аппаратов для бытового применения, а также и для промышленного использования в роботизированной, аргоно-дуговой и полуавтоматической сварках.

Следующим эволюционным шагом в развитии сварочного инвертора стало внедрение в схему МОП-транзисторов, так называемые MOSFET. Эти полевые транзисторы позволили перешагнуть частоты 20 кГц и получить стабильную работу схемы на частотах от 40 до 100 кГц. На данный момент каждый производитель старается усовершенствовать работу MOS- транзисторов и старается получить большего качества сварочного процесса при уменьшении габаритов.