Inverterski aparati za zavarivanje – kako izabrati?

Električni aparati za zavarivanje su u upotrebi više od 100 godina. Zahvaljujući napretku tehnologije, aparati za zavarivanje danas su znatno poboljšani u odnosu na one iz prethodnih decenija.
Kao i svaka tehnologija, inverterski aparati za zavarivanje imaju prednosti i mane u odnosu na konvencionalne transformatorske aparate, a konkretan izbor vrste aparata bi trebao zavisiti od učestalosti i vrste posla koji se obavlja.

Kako bi smo vam pomogli pri izboru, u okviru ovoga teksta ćemo se orijentisati na inverterske aparate. Objasnićemo način rada, kao i najbitnije karakteristike na koje treba obratiti pažnju prilikom izbora inverterskog aparata. Na kraju ćemo se osvrnuti na odnos karakteristika između transformatorskih i inverterskih aparata, te izvući zaključak o prednostima i manama istih.

Način rada?

Inverterski aparat za zavarivanje pretvara naizmjeničnu struju u iskoristiv niži izlazni napon. Na primjer, od 240V AC napajanja do 20V DC izlazne struje. Uređaji bazirani na inverteru koriste nekoliko elektronskih dijelova za transformaciju energije.
Naprotiv, tradicionalni uređaji zasnovani na transformatorima prvenstveno se oslanjaju na jedan veliki transformator za kontrolu napona. Inverter radi povećanjem frekvencije primarnog napajanja sa 50Hz na 20,000 – 100,000Hz.

Ovo se radi pomoću elektronskih tastera (IGBT Tehnologija) koji brzo uključuju i isključuju napajanje (do milionitog dela sekunde). Korišćenjem ovog načina za kontrolu napajanja pre nego što uđe u transformator, veličina transformatora se može znatno smanjiti.

IGBT inverterska tehnologija?

Skraćenica IGBT znači “Insulated Gate Bipolar Transistors”. Ovo su brzi prekidači koji se koriste u gotovo svim inverter aparatima za zavarivanje, koji olakšavaju regulaciju napona.
Neke inverterske mašine koriste stariju MOSFET tehnologiju / tranzistore. IGBT tehnologija nudi značajne prednosti u odnosu na MOSFET – možda je najvažnija prednost to što su IGBT manje osjetljivi na fluktuacije struje i generatora što ih čini mnogo pouzdanijim i manje sklonim oštećenju ili kvaru.

Prednosti inverterskih aparata za zavarivanje.

• Stabilnost struje zavarivanja pri fluktuacijama napona (obezbeđena samom tehnologijom proizvodnje)
• Nekoliko ugrađenih zaštitnih sistema – za strujna preopterećenja, za maksimalne fluktuacije napona, termička zaštita od pregrijavanja, isključivanje tokom dugotrajnog rada u maksimalno dozvoljenom režimu itd.
• Mogućnost glatkog podešavanja struje zavarivanja u čitavom nizu režima rada
• Lako pobuđivanje luka, stabilno i postojano gori – ne samo kod fluktuacija napona napajanja, već i u slučaju naleta vjetra, kao i nasumičnih oštrih pokreta zavarivača
• Glatki šavovi u bilo kojoj prostornoj orijentaciji, minimalno prskanje
• Univerzalnost. Većina modela inverterskih aparata za zavarivanje može raditi na širokom spektru metala, od konstrukcijskih čelika do obojenih ograničenih zavarljivih legura – oni će pružiti visokokvalitetno ručno lučno zavarivanje na bilo kojem od materijala dozvoljenih za upotrebu fabričkom specifikacijom aparata.

Uslovi rada i materijali sa kojima se radi.

Za pravilan odabir inverterske mašine za zavarivanje, u zavisnosti od specifičnih uslova primene, treba uzeti u obzir sledeće:

• Odlučite se za napon napajanja – da li će biti monofazni ili trofazni. Inverteri od 220 volti mogu se spojiti na standardno napajanje, ali 380 volti je mnogo moćniji.
• Koju debljinu metala se planira zavariti (od toga zavisi debljina elektrode i preporučene vrijednosti struje zavarivanja). Radi jasnoće, možete pogledati tipičnu tabelu ovih parametara za inverterske aparate za zavarivanje:

•  Trajanje uključivanja (PV) – najvažnija karakteristika invertera za zavarivanje. To je postotak neprekidnog rada u odnosu na ukupno vrijeme korištenja pretvarača. Što je veći PV, to je manja vjerovatnoća pregrijavanja aparata pri visokim strujama zavarivanja.

Na primjer, PV na nivou od 80% znači da će neprekidno vrijeme rada pretvarača biti 4 minute, 1 minuta će biti pauzirana radi hlađenja. Visoka PV vrijednost je mogućnost gotovo kontinuiranog rada pretvarača bez ugrožavanja njegove tehničke sigurnosti. Kratke pauze u radu omogućavaju vam da proverite šav, zamenite elektrodu i pripremite delove – tokom ovih pauza, aparat za zavarivanje inverterskog tipa uspeva da se efikasno ohladi i može da se koristi pod opterećenjem ceo dan. Dakle, visok procenat PV ukazuje na visoku pouzdanost i dobru efikasnost inverterske mašine za zavarivanje.

Renomiran proizvođač, uz očekivano višu cijenu, će vam gotovo sigurno pružiti realne brojke PV-a, a u skladu sa cjenovnim rangom i visoke procente PV-a.

• Osigurajte sebi buduću rezervu snage – nikad ne znate unaprijed kakav ćete posao zavarivanja morati obaviti za godinu ili pet godina. Ako postoji finansijska prilika, pametnije je kupiti uređaj veće snage, sa rezervom za budućnost. Ko želi kupiti novi inverter za zavarivanje nekoliko fitinga malo većeg promjera od uobičajenog, zar ne?

Šta je radni ciklus (Duty cycle)?

Radni ciklus je postotak vremena u kojem će mašina sigurno raditi (ili zavariti), unutar određenog vremenskog perioda, pri datoj amperaži. Na primjer, Telwin Infinity 228 CE multifunkcionalni zavarivač ima radni ciklus od 200 A @ 35%. To znači da će raditi na 200A 3.5 minute u vremenskom periodu od 10 minuta. Preostalih 6.5 minuta, mašina će se prebaciti na termalno preopterećenje da se ohladi.

Svi aparati za zavarivanje su (ili bi trebali biti) opremljeni zaštitom od termičkog preopterećenja, što znači da će se mašina isključiti kada unutrašnje kritične komponente dostignu određenu temperaturu, kako bi se spriječilo oštećenje. Mašina će se zatim ponovo pokrenuti kada se vrati na bezbednu temperaturu.

Radni ciklus će se mijenjati na različitim amperažama. Pri većoj izlaznoj amperaži mašina će se brže zagrijati, a radni ciklus će se smanjiti. Pri nižim amperažama, radni ciklus će se povećati.
Na primjer – ako ponovo pogledamo mašinu Telwin Infinity 228 CE :
Radni ciklus na 200 ampera = 35%
Radni ciklus na 145 ampera = 70%
Radni ciklus na 110 ampera = 100%

Kako se izračunava i testira radni ciklus?

Iako je osnovna formula uvijek ista (% vremena “uključeno” unutar perioda testiranja), postoji nekoliko varijabli koje mogu utjecati na ishod testa radnog ciklusa, uključujući:

Vremenski period u kojem se mjeri (obično 5 ili 10 minuta – zahtjevniji je period od 10 minuta).
Temperatura okoline u kojoj je test rađen (viša temperatura okoline je zahtjevnija).
Bilo da je test bio sa “svježom”, hladnom mašinom ili mašinom koja je već bila zagrijana od duže upotrebe. (Testiranje mašine koja je već vruća očigledno je mnogo zahtjevnija za njen sistem hlađenja.)
Najšire prihvaćeni standard za ispitivanje i određivanje radnih ciklusa je evropski standard EN60974-1, na kojem je zasnovani i mnogi drugi standardi. Ovaj standard je vrlo zahtjevan i stoga se smatra najboljim pokazateljem kako će se mašina ponašati u realnim radnim uslovima.

Opet, kao primjer Telwin Infinity 228 CE s radnim ciklusom od 200A @ 35%. Da bi se postigla ova ocjena prema standardu EN60974-1, prvo je uređaj prije testiranja “zagrijan” neprekidnim zavarivanjem kako bi se barem dva puta prekinuo pri termičkom preopterećenju. Zatim je testiran u kontrolisanoj komori zagrijanoj na 40◦C. Tokom perioda od 10 minuta, tada je bio u stanju da zavari na 200 A (što je na ovoj mašini maksimalna snaga) u trajanju od ukupno 3.5 minuta… otuda i naziv radnog ciklusa od 200A pri 35%.

Da li je Duty-Cycle najbolji način za procjenu performansi aparata za zavarivanje?

Da i ne!

Ocena radnog ciklusa – pod uslovom da je tačna i da nije precenjena (kao što je ponekad slučaj) – je korisna indikacija kako će mašina za zavarivanje raditi u smislu izlazne snage i kapaciteta (ili produktivnosti).

Međutim, radni ciklus ne treba posmatrati izolovano.
Baš kao što (obično) ne biste donosili odluku o kupovini motornog automobila samo na osnovu njegove maksimalne brzine (recimo bez razmatranja aspekata kao što su rukovanje, ubrzanje, sigurnost, itd.)… na isti način, postoje i drugi faktori za uzeti u obzir kada su u pitanju aparati za zavarivanje.

Prvo, sam proces zavarivanja može promijeniti važnost radnog ciklusa. Veći radni ciklus može biti važan za MIG zavarivače, ali može biti manje važan za Stick/MMA i TIG.

Tema potrošnje energije, napajanja i efikasnosti zavarivača također dodaju još jednu dimenziju temi radnog ciklusa.
Ovo je posebno slučaj sa monoofaznim (240V) aparatima za zavarivanje, gdje mašina (prema standardu EN60974-1) mora imati efektivnu ulaznu struju (I1eff) jednaku ili manju od nazivnog napajanja uređaja je dizajniran za rad na – obično 10A ili 15A.

Često je ovaj zahtjev ograničenje (ili “plafon”) radnog ciklusa, više od onoga za šta je mašina zapravo sposobna. Na primjer, pojedini inverterski zavarivači imaju radni ciklus od 10% pri maksimalnoj snazi ​​od 180A. Ovakva mašina je zapravo sposobna za znatno veći radni ciklus, ali da bi bila pogodna za napajanje od 10 A, izlazni i radni ciklus su ograničeni ili blokirani.

Zbog toga mašine sa većom efikasnošću nude prednost (naročito 240V 10A/15A jednofazne mašine). Kroz veću efikasnost, oni mogu isporučiti veći izlaz i radni ciklus, sa istog nivoa ulazne snage.
Pojedini uređaji sadrže i “PFC” tehnologiju, koja uveliko povećava efikasnost i daje im veći radni ciklus. Ovdje se kao i obično radi se o uređejima iz višeg segmenta, koje prati i viša cijena.

Skup dodatnih funkcija koje su potrebne korisniku. To uključuje:

• Dodatno sagorevanje luka (Arc force) – koristi se za lakše zavarivanje i njegov najbolji kvalitet pri radu na vertikalnim šavovima;
  Antistick ( Antistick ) – isključivanje struje zavarivanja kada se elektroda „zalijepi“ za proizvod, dostupno je u gotovo svim verzijama inverter aparata za zavarivanje;
• Hot start (Hot start) – impulsno povećanje struje zavarivanja kada prvi put dodirnete elektrodu na zavareni proizvod. Inverteri za zavarivanje s ovom funkcijom mnogo lakše pobuđuju luk.
• Garantni rok i dostupnost servisne podrške u vašem području važni su faktori za odabir specifičnog modela invertera za zavarivanje. Renomirani proizvođači imaju garanciju na najmanje dvije godine opreme za zavarivanje isporučene običnom potrošaču. Mogućnost da pozovete kvalificiranog stručnjaka u slučaju kvara (ili sami odete u servis) veliki je plus pri odabiru pretvarača za zavarivanje. Također je vrijedno obratiti pažnju na uslove postgarantnog servisa i recenzije na tematskim forumima.