Wissensgrundlagen und Arbeitsweise von Inverter-Schweißgeräten

1. Prinzip der Inverter-Schweißmaschine

Inversion und Gleichrichtung sind zwei gegensätzliche Konzepte. Gleichrichtung ist der Prozess der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom, während Inverter der Prozess der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ist. Die Lichtbogenschweißstromquelle, die Inverter-Technologie verwendet, wird Inverter-Schweißmaschine genannt. Der Inverter-Prozess erfordert leistungsstarke elektronische Schaltgeräte, und die Inverter-Schweißmaschine, die einen isolierten Gate-Bipolartransistor (IGBT) als Schaltgerät verwendet, wird zu einer IGBT-Inverter-Schweißmaschine.

2. Arbeitsprozess der Inverter-Schweißmaschine

Der dreiphasige oder einphasige Netzfrequenz-Wechselstrom wird gleichgerichtet und nach der Filterung ein glatterer Gleichstrom gewonnen. Die aus IGBTs bestehende Inverter-Schaltung wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom mit mehreren zehn kHz um, der vom Haupttransformator heruntertransformiert und anschließend gleichgerichtet und gefiltert wird, um einen stabilen Gleichstrom-Schweißstrom zu erhalten.

Aufgrund der hohen Schaltfrequenz des Inverters werden der Kernquerschnitt und die Windungszahl des Haupttransformators stark reduziert. Daher kann die Inverter-Schweißmaschine Metallmaterialien erheblich einsparen, die Größe und das Gewicht verringern, den Leistungsverlust stark reduzieren und vor allem kann die Inverter-Schweißmaschine den Ausgangsstrom innerhalb von Mikrosekunden einstellen, sodass der ideale Steuerprozess, der für den Schweißprozess erforderlich ist, realisiert und ein zufriedenstellendes Schweißergebnis erzielt werden kann.

Obwohl der Stromkreis geschlossen ist, ist es gerade wegen des geschlossenen Stromkreises so, dass der gesamte geschlossene Stromkreis und der Strom gleich sind; aber der Widerstand ist überall unterschiedlich, besonders dort, wo der Widerstand am größten ist, nämlich an der nicht festen Kontaktstelle. Dieser Widerstand wird physikalisch als Kontaktwiderstand bezeichnet. Nach dem Gesetz der thermischen Wirkung des Stroms (auch Joulesches Gesetz genannt), Q=I²Rt, zeigt sich, dass bei gleichem Strom der größere Widerstand die höhere Wärme erzeugt, und der Kontakt der Elektrode ist während des Schweißens auch mit dem Metallkörper verbunden. Wenn der Kontaktwiderstand am größten ist, wird in diesem Bereich naturgemäß die meiste elektrische Wärme erzeugt. Die Schweißelektrode ist eine Legierung mit niedrigerem Schmelzpunkt, die daher leicht schmilzt. Der geschmolzene Legierungskern der Elektrode haftet am zu schweißenden Objekt und kühlt dann ab. So werden die Schweißobjekte miteinander verbunden.

Da die Inverter-Schweißmaschine ein typisches Schaltnetzteil ist (die Ausgangscharakteristik weist besondere Merkmale auf), die Ausgangsleistung groß ist und sich die Arbeitsumgebung stark ändert, wird eine gute Qualität der Bauteile gefordert, um einen stabilen Betrieb und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.