Инверторные источники питания


Инверторные сварочные источники питания обладают многими преимуществами над традиционными моделями. Во-первых, инверторные аппараты отличаются компактностью и низким весом, что намного упрощает их транспортировку. Во-вторых, инверторные источники часто универсальны, то есть пригодны для нескольких процессов сварки — РДС, MIG/MAG, TIG, FCAW, а также дуговой строжки и даже сварки импульсной дугой. Что еще более важно, инверторные источники Линкольн Электрик поддерживают технологию управления формой волны сварочного тока, которая позволяет точно настраивать различные характеристики сварочного тока и обеспечить высокое качество сварки в любых условиях.

Кроме этого, инверторные сварочные аппараты намного экономичнее традиционных. Ежегодно на электроэнергию для сварки по всему миру расходуется 99 миллионов долларов. Одним из способов увеличить эффективность производства и значительно сократить затраты на электроэнергию является переход на инверторные аппараты.

Инверторные и традиционные источники питания: 


Почему инверторные модели расходуют меньше энергии? В конструкции инверторных аппаратов, например, Invertec® V350 Pro от компании Линкольн Электрик, используются самые энергоэффективные компоненты силовых электронных реле, сердечник и обмотка трансформатора. Кроме того, инверторные модели более экономичны по многим другим причинам:

  • Высокая эффективность силового трансформатора благодаря использованию ферритовых сердечников. Это позволяет сократить энергопотери и, как следствие, ток холостого хода в силовых проводах.  
  • Обмотка трансформатора физически меньше по сравнению с традиционными моделями. Это означает меньшую накрутку проволоки на сердечник 
    и низкие энергопотери.
  • Элементы силовой электроники инверторных моделей специально разрабатывалась с целью сократить потери и продлить срок службы аппарата.
  • Во многих инверторных моделях, например, Invertec V350 Pro, в качестве проводникового материала используется медь. Она имеет более высокую тепло- и электропроводимость по сравнению с алюминием, что позволяет еще больше увеличить эффективность.
  • Более высокая частота по сравнению с традиционными моделями для бесперебойной работы требует более низкой выходной индуктивности. Энергия, необходимая для ручной дуговой сварки или крупнокапельного переноса металла, хранится в конденсаторах, что позволяет сократить нехватку выходной мощности.
  • Компактная конструкция и относительно небольшой физический размер инверторного аппарата избавляют от необходимости в кабелях большой длины (или даже прямом подключении) между силовыми компонентами. Меньшая длина электрического контура означает меньшее сопротивление и более высокую эффективность.
  • Так как инверторные источники предполагают более низкие тепловые потери, на них устанавливаются вентиляторы меньшего размера. Это означает меньший расход энергии на нагнетание охлаждающего воздуха.
  • Меньший размер компонентов инверторных моделей приводит к снижению рассеивания тепла и, опять же, более высокой эффективности.

 Инверторные и традиционные источники питания:


Как рассчитать, насколько инвертор будет экономичнее традиционных трансформаторов-выпрямителей и какая инверторная модель окажется наиболее эффективной? Попробуем сделать расчеты.

Шаг 1 - Расчет номинальной мощности
Сначала нужно определить выходное напряжение своего аппарата (Vout), которое должно быть указано в вольтах на паспортной табличке. В нашем примере это 32В. Затем умножьте эту величину на выходную силу тока (Iout), которая указывается в амперах. В нашем случае это 300А.

Vout x Iout = номинальная мощность в ваттах
32В x 300А = 9600 ватт или 9,6 кВт (KWout)

Шаг 2 - Расчет потребляемой мощности
Теперь возьмем полученное выше значение номинальной мощности (KWout) и разделим его на эффективность (Eff). Информацию об эффективности должен указать производитель. В результате получим потребляемую мощность в киловаттах.

KWout ÷ Eff = потребляемая мощность в киловаттах
9.6 KW ÷ 88,2% (или 0,882) = 10,88 кВт (KWin)

Шаг 3 - Расчет затрат на электричество для сварки
A) Затем рассчитаем расходуемые за 1 день киловатт-часы (кВтч/1день), перемножив полученную выше потребляемую мощность (KWin) на часы работы (в нашем случае допустим, что сварка проводится в течение 4 часов в день).

KWin x часов в день = киловатт-часы за 1 день (кВт/1 день)
10,88 кВт x 4 часов = 43,52 кВт-ч/день

Б) Теперь перемножим полученное значение на стоимость киловатт-часа. Возьмем для нашего примера среднюю стоимость 0,12578$.:

KWin x часов в день x стоимость кВт-ч = дневные расходы на сварку
10,88 x 4 x 0,12578$ = 5,47$

Инверторные и традиционные источники питания: 


Шаг 4 - Расчет затрат на электричество во время простоя
A) Теперь рассчитаем дневные расходы на электричество во время простоя (кВт-ч 2). Для этого возьмем мощность холостого хода (KWIdle), которая указывается на трансформаторе отдельно (в нашем случае 400 Вт или 0,4 кВт) и умножим ее на часы простоя в день (предположим, что в течение 8-часового рабочего дня сварка и простой длятся по 4 часа):

KWIdle x часы простоя = киловатт-часы во время простоя за 1 день (KWh2)
0,4 кВт x 4 часа = 1,6 кВт-часов

Б) Перемножим полученное значение на стоимость 1 киловатт-часа:

KWidle x IdleHrs x стоимость кВт-ч = дневные расходы при простое
0,4 кВт x 4 часа x 0,12578$ = 0,20$

Шаг 5 - Расчет общих операционных затрат
Наконец, сложим дневные расходы на сварку (Шаг 3) и дневные расходы при простое (Шаг 4):

Затраты на электричество во время сварки + затраты на электричество по время простоя = дневные операционные затраты (итого $/день):
5,47$ + 0,20$ = 5,67$


Проведя эти расчеты для традиционных и инверторных источников, Вы сможете наглядно сравнить их экономическую эффективность.

Инверторные и традиционные источники питания: 

Инверторная модель стоимостью 3200$ с эффективностью 87% по сравнению с традиционным выпрямителем стоимостью 2800$ с эффективностью 67% будет ежегодно экономить Вам около 300 долларов. Разница в стоимости окупится за один-полтора года.