Kaj je inverterski varilni aparat in kako se razlikuje od transformatorja? Preverite razlike!

Če tudi vi varite, za hobi ali profesionalno, ste se najbrž še spraševali, ali izbrati inverterski ali transformatorski varilni aparat. Ker tudi mi pogosto dobivamo taka vprašanja, smo se odločili, da v tokratnem prispevku opišemo karakteristike in glavne razlike obeh vrst aparatov. Glavno vprašanje je torej, kaj je inverterski varilni aparat in kaj transformatorski?

Glavna razlika je v tem, da je inverterski varilni aparat bistveno učinkovitejši in lažji. Toda transformatorski varilni stroji so dolgoročno zanesljivejši in primernejši za težje pogoje. Odgovor zato ni tako enostaven, kot si mislite. Nekateri varilci prisegajo na transformatorski aparat, drugi pa se ne bi nikoli odrekli udobju inverterskega stroja, ne glede na vse.

Seveda obstaja veliko več razlik in zato smo pri SQS podrobno razčlenili obe tehnologiji, da se se boste lažje odločili, katera najbolj ustreza vašim potrebam.

Inverterski varilni aparati

Ti aparati uporabljajo sodobno tehnologijo za izboljšanje učinkovitosti in so precej lahki. Poleg tega lahko inverterski aparati izboljšajo kakovost obloka in zagotovijo dragocene funkcije, ki so bile nemogoče s starimi transformatorskimi različicami.

inverterski varilni aparat
Shematski prikaz tipičnega inverterskega aparata (VIR 1)

Kaj je inverterski varilni aparat?

Inverterski varilnik je varilni stroj, ki uporablja polprevodniške elektronske dele za izboljšanje učinkovitosti pretvorbe električnega toka. Inverterski varilni aparati so lahki, prenosni in običajno zelo kompaktni.

Pogosto vključujejo številne digitalne funkcije za nadzor obloka. Uporabljajo strojno in programsko opremo za nadzor stabilnosti obloka, frekvence, širine stožca obloka, profila kroglice, začetne in končne jakosti toka, ravnovesja izmeničnega toka, pretoka zaščitnega plina, povratnega žganja žice, induktivnosti in nastavitev za številne druge spremenljivke pri varjenju.

Skoraj vedno vključujejo digitalni zaslon, ki vam pomaga pri vseh nastavitvah, kar imajo tudi nekatere sodobne transformatorske enote. Digitalni krmilniki torej ne pomenijo nujno, da aparat uporablja invertersko tehnologijo.

Kako deluje inverterski aparat?

Inverterske enote delujejo tako, da povečajo vhodno frekvenco moči s 50 Hz na 20.000 – 100.000 Hz. Ta visokofrekvenčni tok zahteva drastično manjše jedro transformatorja kot aparati na osnovi transformatorjev. Stara tehnologija je dimenzionirala transformator za uporabo standardne frekvence AC 50–60 Hz, ki je na voljo v stenski vtičnici.

Ker inverterske različice uporabljajo elektronska stikala, ki vklopijo in izklopijo napajanje do 1 milijon-krat na sekundo, ta tehnologija omogoča inverterju, da znatno poveča frekvenco izmeničnega toka.

Z uporabo višje frekvence torej inverterske enote “napajajo” jedro veliko hitreje, 100.000-krat na sekundo namesto 60-krat na sekundo. To omogoča manjše jedro brez izgube izhodne moči, zaradi česar so veliko bolj učinkoviti.

inverterska tehnologija
Kako deluje inverterska tehnologija? (VIR 2)

Kaj je tehnologija IGBT?

Bipolarni tranzistorji z izoliranimi vrati ali IGBT so polprevodniška tehnologija s tremi priključki, ki se uporablja za visoko učinkovito preklapljanje električne energije. IGBT-ji so bili zasnovani za izpolnjevanje povpraševanja po sintetiziranju kompleksnih valovnih oblik in se uporabljajo za več kot le varilne stroje.

Sisteme IGBT lahko najdete v električnih vozilih, vlakih, hladilnikih, klimatskih napravah itd. Je drugi najbolj razširjen tranzistor moči na svetu.

IGBT-ji imajo pomembno prednost pred prejšnjimi sistemi MOSFET, zlasti pri visokonapetostnih in visokotokovnih sistemih v varilnih strojih. Torej so inverterski varilci s tehnologijo IGBT bolj vzdržljivi od inverterskih varilcev na osnovi MOSFET.

Prednosti in slabosti inverterskih aparatov

Prednosti

  • Lažji in kompaktni
  • Visoka učinkovitost
  • Manjša poraba energije
  • Zahteva odklopnik nižje nazivne vrednosti
  • Cenejša oprema
  • Boljša stabilnost obloka
  • Veliko število digitalnih funkcij za nadzor obloka
  • Daljši delovni cikel
  • Omogoča stroju izvajanje večpostopkovnih zvarov

Slabosti

  • Nižja pričakovana življenjska doba
  • Zahtevni za popravilo
  • Manj robusten in ga je lažje poškodovati zaradi občutljive elektronike
  • Le specializirani inverterski aparati lahko učinkovito uporabljajo elektrodo E6010

Transformatorski varilni aparati

V resnici ima vsak varilni aparat v sebi transformator – tudi inverterske enote. Vendar transformatorski varilni aparati ne uporabljajo napredne tehnologije za zmanjšanje velikosti jedra.

Ko torej govorimo o varilnem aparatu na osnovi transformatorja ali transformatorskega jedra, mislimo na staro tehnologijo obsežnih in težkih strojev.

Kaj je transformatorski varilni aparat?

Tradicionalni transformator je robusten kos tehnologije z omejenim nadzorom obloka in precej težek. Tako se danes transformatorske enote uporabljajo predvsem v težki industriji ali kot nepremični delovni stroji v varilnih obratih.

So pa transformatorji izjemno trpežni. Veliko varilnih delavnic še vedno uporablja opremo, ki je lahko stara več kot 50 let. Ker pa je njihovo transformatorsko jedro ogromno in težko, jih je težko premikati in skoraj nemogoče transportirati.

Kako deluje transformator?

Transformatorski varilni aparati uporabljajo “spadajoči transformator”. Ta preprosta tehnologija vzame visokonapetostni tok z nizko amperažo in ga spremeni v nizkonapetostni tok z visoko amperažo. Tako visokonapetostni vhod izmeničnega toka (110 V, 220 V, 380 V itd.) s tokom nizke amperaže (30 A, 40 A, 60 A itd.) postane 17 V–45 V pri 200 A–600 A.

Jedro transformatorja je sestavljeno iz treh delov:

Primarna tuljava – navitje bakrene žice, priključeno na glavno vhodno napetost iz napajalnika.

Sekundarna tuljava – navitje, povezano z varilnimi vodi. Ta tuljava ima manj žice kot primarna tuljava. Ko torej magnetno polje iz primarne tuljave inducira elektriko v sekundarno tuljavo, se napetost in amperi obrnejo. To je bistvo sistema padajočega transformatorja.

Jedro – koncentrira magnetno polje, proizvedeno v primarni tuljavi, v sekundarno tuljavo.

Transformatorske enote oddajajo samo izmenični tok, razen če imajo most usmernikov. Dodani usmerniki blokirajo eno od dveh polaritet v izmeničnem toku, pri čemer pustijo čisti enosmerni (DC) izhod, ki je prednosten za večino tipov varjenja.

transformatorska tehnologija
Transformatorska tehnologija (VIR 3)

Prednosti in slabosti transformatorskih varilnih aparatov

Prednosti

  • Preizkušena tehnologija z dolgo tradicijo
  • Enostavna oblika brez digitalnih elementov
  • Zanesljivost
  • Enostavnejši za popravilo in vzdrževanje kot inverterski aparati

Slabosti

  • Težki aparati
  • Masivni
  • Včasih morajo biti varilni kabli zelo dolgi, ker je stroj težko premikati, kar lahko privede do padca enosmernega toka
  • Manj stabilen oblok v primerjavi z inverterji
  • Nizek delovni cikel v prenosnih transformatorskih varilnikih
  • Omejeno število funkcij za nadzor obloka
  • Dragi aparati

Kaj torej izbrati – inverterske ali transformatorske varilne aparate?

Poglejmo, kaj bo boljša izbira glede na spodnje parametre.

Izvedba

Transformatorski aparati zagotavljajo razmeroma spodoben oblok, inverterske enote pa oddajajo stabilnejši oblok z boljšo doslednostjo. Ker transformatorsji ne morejo spremeniti obloka v realnem času, so nagnjeni k nihanjem napetosti obloka, udarcu obloka in drugim težavam, povezanim z oblokom.

V inverterskih varilnih aparatih notranji mikrokrmilnik nadzoruje IGBT-je, kar omogoča nadzor nad oblokom v realnem času. To zagotavlja zanesljivo konstantno napetost, bolj stabilen oblok in omogoča bistveno več funkcij.

Inverterji torej nudijo boljše delovanje. Profesionalci imajo koristi od manjšega čiščenja po varjenju, enakomerne penetracije in doslednega profila kroglice. Začetniki imajo koristi od loka, ki ga je lažje nadzorovati.

Zanesljivost in pričakovana življenjska doba

Medtem ko so inverterji v zadnjih 30 letih doživeli pomembne izboljšave, so transformatorji še vedno bolj zanesljivi. Ni inverterskega aparata, ki bi trenutno deloval več kot 30 let, še vedno pa najdemo tranformatorje v dobrem stanju, ki uspešno delujejo že 50 let.

Vendar to ne pomeni, da varilni aparati z inverterjem niso zanesljivi. Kakovostni inverterski varilci imajo podaljšano garancijo (5 let ali več) in večina preživi garancijsko dobo. Toda transformatorski varilci imajo daljšo pričakovano življenjsko dobo

Stroški

Inverterski varilni aparati so bili dragi, ko so se prvič pojavili. Toda danes so bistveno cenejši od transformaterjev, razen če kupite rabljeno opremo.

Inverterji so danes cenovno dostopni vsakomur. Kar je nekoč stalo več tisoč evrov, je zdaj ocenjeno na le nekaj sto dolarjev ali manj. Seveda je cena odvisna od več dejavnikov, kot sta znamka stroja in kakovost izdelave. Vendar ni mogoče zanikati vpliva inverterjev na trg. Proizvajalci tako postopoma opuščajo transformatorske varilne naprave in številne blagovne znamke jih ne proizvajajo več.

Varilna okolja

Transformatorji bolje obvladajo prašna in vlažna okolja kot inverterji, vendar morate upoštevati oceno varnosti vaše naprave in navodila za uporabo. Številni inverterski varilni aparati so recimo bolje ocenjeni za vprašljive pogoje kot transformatorske enote.

Poleg tega veliko starejših transformatorjev ne vključuje naprave za zmanjševanje napetosti (VRD). Ta zmanjša napetost odprtega tokokroga (OCV) na varne ravni, da prepreči nenameren električni udar operaterja. Tako lahko varite v neugodnih pogojih, kot so utesnjeni prostori, visoka vlažnost in mokri prostori, brez nevarnosti električnega udara.

Energija

Inverterji so drastično učinkovitejši od starih transformatorskih enot. Oddajajo lahko enako količino energije, medtem ko zahtevajo do 50 % manj vhodne moči. Zato veliko inverterskih naprav podpira standardno domačo vtičnico.

Prenosljivost in teža

Zaradi svoje velike teže se transformatorski aparati najbolje obnesejo kot stacionarni stroji v varilnicah in proizvodnih obratih. Nepraktično je uporabljati težke, zajetne stroje za delo, ki zahteva prenosljivost.

Aparati na osnovi inverterja so mobilni, lahki in prenosni. Poleg tega vam prenosljivost razsmernikov omogoča hitro selitev na novo delovno mesto. Lahko varite v svoji garaži ali aparat naložite v zadnji del tovornjaka in delate nekje drugje.

Delovni cikel (intermitenca)

Običajni transformatorji imajo masivno jedro, ki akumulira toploto zaradi električnega upora. Majhni transformatorji v inverterskih napravah se prav tako segrejejo zaradi upora, vendar lahko zaradi bistveno manjše mase to toploto hitro odvajajo. Zato imajo inverterji pogosto daljše delovne cikle kot stare transformatorske enote.

Poleg tega se majhne električne komponente, kot so PCB plošče v inverterskih varilnih aparatih, ponavadi hitro segrejejo, vendar se lahko ohladijo. Tako boste pogosto videli inverterske enote z ventilatorskimi sistemi in rešetkami za pretok zraka. Njihove mehanske dele je zaradi majhne mase enostavno ohladiti. Torej, če želite dolg cikel delovanja, je inverterska tehnologija dobra izbira. Vendar se to med posameznimi modeli zelo razlikuje. Obstajajo transformatorji z boljšimi delovnimi cikli kot nekateri inverterji.

Funkcije

Modeli na osnovi transformatorjev se ne morejo kosati s številnimi funkcijami, ki so na voljo pri inverterskih varilnikih. Medtem ko imajo transformatorji svoje načine zagotavljanja bistvenih uporabnih funkcij z mehanskimi metodami, se ne morejo primerjati z vsestranskostjo digitalno krmiljenih pretvornikov.

Na primer, inverterski aparati AC TIG lahko oddajajo različne valovne oblike, kot so kvadratni, trikotni in mehki valovi. Transformatorji so omejeni na preprost sinusni val. Že ta sprememba lahko bistveno izboljša vaše delo. Poleg tega so inverterji uvedli možnost izvajanja impulznega TIG, kar drastično izboljša rezultate pri varjenju tanke kovine.

Inverterska tehnologija omogoča impulzno MIG varjenje, ki zmanjša vnos toplote in brizganje, hkrati pa dosega visoke stopnje nanašanja in vizualno osupljive zvare. Številni inverterski varilci vključujejo način »Synergic« ali »Auto«, ki samodejno posodablja hitrost podajanja žice in napetost v realnem času, kar olajša začetnikom.

Inverterska tehnologija je omogočila tudi združevanje več varilnih postopkov v eni napravi. Tako lahko nosite varilni aparat v velikosti kovčka, ne da bi se preznojili, in imate na voljo AC/DC TIG, MIG, polnjeno jedro in MMA z dvojno napetostnimi vhodi. Poleg tega ima vsak proces številne funkcije za natančno nastavitev, kot so frekvenca in širina impulza obloka, ravnovesje AC, amplituda EN/EP, sila obloka, vroč zagon, induktivnost, nadzor povratnega izgorevanja in druge.

Pogoste težave

Vsi inverterji ne morejo obvladati paličaste elektrode E6010. Ta celulozna elektroda se uporablja za varjenje cevi, varjenje izven položaja in spajanje rjavega jekla. Transformatorji po drugi strani pa nimajo težav z elektrodo E6010, ker imajo visoko OCV, ki zagotavlja zadosten napetostni tlak, da ohrani oblok vzpostavljen. Če morate uporabiti to elektrodo, poiščite inverterske varilne naprave, kjer proizvajalec izrecno navaja, da aparat to podpira.

Ker gre pri tranformatorjih predvsem za stacionarne stroje, je treba za manevriranje po delu uporabljati zelo dolge kable. To ni težava, če uporabljate AC izhod. Toda ker večina varilnih postopkov uporablja izhodno moč enosmernega toka (razen AC TIG), bo napetost padla v dolgih kablih in poslabšala rezultate varjenja.

Sklep

Na hitro lahko rečemo, da je zaradi številnih uporabnih funkcij z inverterskimi aparati veliko lažje variti. Poleg tega so lahki in prenosni. Zaradi nizkih stroškov in boljše stabilnosti obloka imajo največ koristi od inverterskih enot domači mojstri in ljubiteljski varilci. Toda tudi profesionalci imajo veliko koristi od dražjih, vrhunskih inverterskih naprav.

Inverterji imajo torej pomembno prednost pred starimi transformatorskimi enotami. Toda stara transformatorska tehnologija si je prislužila sloves dolgoživosti. Stroji na osnovi transformatorjev lahko trajajo desetletja, saj uporabljajo preprosto, robustno zasnovo brez kakršnih koli digitalnih elementov.

Samo vi se lahko odločite, kateri je najboljši za vas glede na vaše potrebe. Upamo, da ste dobili odgovor na vprašanje “Kaj je inverterski varilni aparat in kako se razlikuje od transformatorskega?” in da vam bodo informacije pomagale pri izbiri. Če potrebujete dodatne nasvete, smo tu, da vam pomagamo!

  • VIR (1) ResearchGate
  • VIR (2) Seedorff ACME
  • VIR (3) CWB Group