Питання спільного підключення інверторного зварювального апарату та кутової шліфувальної машини (КУШМ) до одного бензинового або дизельного генератора є критичним для автономних будівельних майданчиків. З точки зору електротехніки, така комбінація являє собою складне динамічне навантаження, яке може призвести до деградації обмоток альтернатора або виходу з ладу напівпровідникових компонентів підключених приладів. Щоб зрозуміти, чи допустима така експлуатація, необхідно розібрати фізику процесів, що відбуваються в ланцюзі змінного струму при різкій зміні споживаної потужності.
Електрофізика зварювального інвертора та реактивне навантаження
Зварювальний інвертор відноситься до категорії нелінійних навантажень з високим коефіцієнтом спотворення синусоїди. У момент запалювання дуги відбувається різкий стрибок споживаного струму, що викликає короткочасне просідання напруги на затискачах генератора. Для системи автоматичного регулювання напруги (AVR) генератора це є імпульсним збуренням. Якщо в цей же момент до мережі підключена болгарка, ситуація ускладнюється специфікою її колекторного двигуна. Двигун УШМ є індуктивним навантаженням. У момент пуску болгарка споживає струм, що в 3-5 разів перевищує номінальний. При одночасній роботі зварювання і болгарки виникають накладені перехідні процеси. Коли зварювальник перериває дугу, накопичена в обмотках генератора енергія викликає сплеск напруги (індуктивний викид), який може досягти 300–400 вольт. Для електроніки болгарки, якщо вона позбавлена модуля плавного пуску і стабілізації, такі стрибки фатальні.
Проблема гармонійних спотворень і коефіцієнта потужності
Більшість побутових генераторів не розраховані на живлення двох потужних споживачів з різними типами пускових характеристик. Болгарка під час роботи створює зворотні струми та електромагнітні перешкоди, які можуть збивати алгоритм управління інвертора. В результаті дуга стає нестабільною, а шов виходить пористим і неоднорідним. Найважливішим параметром тут виступає коефіцієнт потужності (cosϕ). У інвертора він може бути близьким до одиниці при наявності коректора коефіцієнта потужності (PFC), але у колекторного мотора УШМ він зазвичай нижчий. Сумування цих навантажень змушує альтернатор генератора працювати в режимі перегріву магнітопроводу. Якщо сумарна активна потужність обладнання наближається до номіналу генератора, тепловий пробій ізоляції стає питанням декількох десятків хвилин роботи.
Генераторна установка має певну межу перехідної реактивності. При зварюванні відбувається постійна комутація навантаження. Кожен дотик електродом поверхні — це коротке замикання для вторинного ланцюга інвертора, яке транслюється в первинну мережу як різке зростання струму. Якщо в цей момент болгарка ріже метал під навантаженням, загальне падіння обертів двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) призводить до падіння частоти струму нижче 45-47 Гц. Робота електроінструменту на зниженій частоті викликає підвищений нагрів його обмоток. У той же час блок AVR генератора намагається компенсувати падіння напруги, збільшуючи струм збудження ротора. Це створює замкнуте коло теплової деградації: генератор перегрівається через перевантаження по струму, а болгарка — через спотворення параметрів мережі живлення.
Практичний розрахунок сумарної потужності
Для безпечної спільної роботи необхідно дотримуватися правила запасу по потужності. Якщо номінальна потужність інвертора при максимальному струмі становить 5 кВт, а болгарки — 2 кВт, то сумарне миттєве навантаження може досягати 7 кВт. З урахуванням пускових струмів і коефіцієнта запасу для компенсації перехідних процесів, потужність генератора повинна становити не менше 9–10 кВт.
Використання генератора потужністю 5 кВт для такої пари пристроїв призведе до того, що захист буде спрацьовувати постійно, або, якщо захист низької якості, відбудеться вигоряння діодного моста в альтернаторі. Важливо пам'ятати, що інверторні генератори більш чутливі до перевантажень, ніж традиційні синхронні агрегати з мідною обмоткою.
Щоб забезпечити можливість одночасної експлуатації зварювання та електроінструменту, необхідно системно підійти до формування технічного парку. Основні вимоги до обладнання:
- Наявність у генератора альтернатора з повністю мідною обмоткою для високої стійкості до теплових перевантажень.
- Оснащення зварювального інвертора вбудованим модулем корекції коефіцієнта потужності (PFC) для роботи при просіданнях напруги.
- Наявність в кутовій шліфувальній машині функції плавного пуску і захисту від перепадів напруги.
- Високий клас точності блоку автоматичного регулювання напруги (AVR) генератора (відхилення не більше 2 відсотків).
- Наявність у електростанції запасу потужності не менше 40 відсотків від суми номінальних потужностей всіх споживачів.
- Можливість роботи генератора в режимі тривалого навантаження без втрати частотних характеристик.
Якщо виробнича необхідність змушує використовувати обидва прилади одночасно, слід дотримуватися суворої послідовності. Першим запускається генератор і прогрівається до робочих температур. Потім вмикається болгарка (бажано без навантаження). Тільки після стабілізації обертів ДВС можна приступати до зварювання. Ніколи не запускайте потужну болгарку в момент, коли зварювальник вже веде дугу. Пусковий струм мотора в поєднанні з струмом зварювання створить критичний провал напруги, який може привести до перезавантаження контролера інвертора або його виходу з ладу. Також рекомендується використовувати якісні кабелі з перетином не менше 2,5 кв. мм для мінімізації падіння напруги на довжині провідника.
Вплив типу генератора
Дизельні електростанції мають великий крутний момент і швидше відновлюють оберти при різких стрибках навантаження. Для важких зварювальних робіт дизельний агрегат є кращим, оскільки його регулятор обертів є інерційнішим і стабільнішим. Бензинові моделі швидше реагують на зміни, але схильні до детонації при різкому навантаженні потужності, що скорочує ресурс циліндропоршневої групи. При використанні інверторних генераторів (цифрових) ситуація ще складніша. Їх електроніка здатна видавати ідеальний струм, але при перевантаженні вони миттєво переходять в захист, на відміну від класичних рамних генераторів, які можуть короткочасно «терпіти» надструми.
Одночасна робота зварювання і болгарки від одного генератора технічно можлива тільки за умови значної переваги потужності джерела над сумарним навантаженням. Ігнорування цього правила призводить до прискореного зносу щіткових вузлів, пробою конденсаторів в інверторі і міжвитковим замиканню в статорі генератора. Для професійної діяльності рекомендується використовувати спеціалізовані зварювальні генератори, які спочатку спроектовані для таких режимів експлуатації і мають додаткові виходи для допоміжного інструменту з незалежною стабілізацією. Перед початком робіт обов'язково перевірте рівень мастила і чистоту повітряного фільтра генератора, так як будь-яке зниження ККД двигуна зменшує його здатність справлятися з піковими навантаженнями.
Робота зварювального обладнання в умовах негативних температур пов'язана з різкою зміною фізико-хімічних властивостей паливно-мастильних матеріалів та електротехнічних компонентів. Експлуатація зварювального генератора при температурі нижче -10 градусів Цельсія вимагає не просто стандартного обслуговування, а впровадження специфічних протоколів підготовки та запуску. Ігнорування температурного фактора призводить до кавітації оливи в системі змащення, деформації обмоток через температурний шок і відмови напівпровідникових модулів управління інверторним блоком.
Читати детальніше
Зварювальний генератор відноситься до категорії складного електромеханічного обладнання, в якому об'єднані двигун внутрішнього згоряння, альтернатор і зварювальний інвертор або трансформатор. Така компоновка робить пристрій універсальним, але одночасно підвищує вимоги до правильної експлуатації. Більшість відмов зварювальних генераторів пов'язана не з заводським браком, а з систематичними помилками користувача. Ці помилки накопичуються, призводять до перегріву, деградації ізоляції, зносу двигуна і виходу з ладу силової електроніки. Розбір типових порушень дозволяє істотно продовжити ресурс обладнання і уникнути дорогого ремонту.
Читати детальніше
Залежно від типу зварювального апарату, який ви хочете запустити, використовується той чи інший тип та потужність електричного генератора. Більшість невеликих зварювальних апаратів MIG та портативних зварювальних апаратів на 120 вольт можуть працювати від генератора потужністю від 5000 до 7000 Вт.
Читати детальніше
Електрогенератор – це пристрій, необхідний живлення зварювального інвертора у місцях, де немає прямого доступу до електрики, і навіть у разі пропадання мережного живлення.
Читати детальніше