اینورتر با افزایش فرکانس منبع تغذیه اولیه از 50 هرتز به 20000 تا 100000 هرتز کار می‌کند. این کار با استفاده از سوئیچ‌های الکترونیکی انجام می‌شود که به سرعت (تا 1 میلیونیم ثانیه) برق را روشن و خاموش می‌کنند. با کنترل منبع تغذیه به این صورت، قبل از ورود آن به ترانسفورماتور، می‌توان میزان ترانسفورماتور را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

دستگاه جوش برقی چیست؟

جوشکاری آهن فرآیند خاصی است که طی آن دو فلز همگن یا غیر همگن به صورت موضعی و دائمی توسط دستگاه جوش برقی با استفاده از فلز مصرفی یا بدون آن و با یا بدون ذوب به یکدیگر متصل می‌شوند.
عملیات جوشکاری بسیار دقیق و پیچیده است، زیرا در اغلب موارد جوشکاری اجزای حیاتی سازه را به هم متصل می‌کند و در صورت انجام نادرست عمل، جداسازی اعضای آهنی و شکستن سازه اتفاقی است که ممکن است بسیار مشکل‌ساز باشد.
جوشکاری برای بسیاری از کاربردها، نه تنها برای اتصال دو جسم آهنی، بلکه برای تعمیر قطعات شکسته سازه استفاده می‌شود. این کار توسط یک جوشکار حرفه‌ای انجام می‌شود. زیرا فقط یک جوشکار با تجربه، اصول اولیه جوشکاری آهن را به درستی می‌داند.

مزایای استفاده از دستگاه جوش برقی چیست؟

محصولات مبتنی بر دستگاه جوش برقی مزایای زیادی نسبت به دستگاه‌های مبتنی بر ترانسفورماتور معمولی دارند:

وزن

این مهمترین و چشمگیرترین مزیت اینورتر نسبت به ماشین‌های معمولی است. به عنوان مثال، یک دستگاه جوش برقی (اینورتر) با وزن کمتر از 5 کیلوگرم، کوچکتر از یک چمدان و به راحتی روی شانه شما قابل حمل است، می‌تواند ظرفیت خروجی قابل مقایسه با یک ماشین مبتنی بر ترانسفورماتور 50 کیلوگرمی داشته باشد.

راندمان

دستگاه جوش برقی با کیفیت، مانند محدوده جوشکاری اینورتر Weldforce، دارای رتبه بازدهی در حدود 80-90٪ خواهند بود در حالی که جوشکارهای معمولی دارای راندمان به مراتب پایینتر و در حدود 50٪ هستند. این به دلیل این واقعیت است که ترانسفورماتورهای بزرگتر در ماشین‌های معمولی مقاومت بیشتری دارند و بنابراین مقدار قابل توجهی از توان (یا انرژی) را از طریق اتلاف گرما از دست می‌دهند.

استفاده از توان ژنراتور

بسیار کارآمد بودن به این معنی است که استفاده از توان ژنراتور با دستگاه جوش برقی بسیار قابل دوام است، که می‌توانند روی مجموعه‌های ژنراتور قابل حمل کوچکتر کار کنند. چیزی که اغلب با ماشین‌های ترانسفورماتور سنتی امکان‌پذیر نیست.

خروجی DC

بسیاری از جوشکارهای معمولی “ترانسفورماتورفقط دارای خروجی AC هستند، به این معنی که آنها در انواع الکترودهایی که می‌توانند با آنها جوش دهند محدود هستند. با این حال، با ماشین‌های مبتنی بر دستگاه جوش برقی، جریان به‌ راحتی به DC تبدیل می‌شود، به این معنی که آنها می‌توانند طیف وسیعی از الکترودهای جوشکاری مختلف را جوش دهند. همچنین به این معنی است که برخی از اینورترهای MMA (استیک) برای جوشکاری DC TIG نیز مناسب هستند که با ماشین های AC معمولی امکان‌پذیر نیست.

عملکرد

عملکرد جوشکارهای با کیفیت مبتنی بر دستگاه جوش برقی (اینورتر) به طور قابل ملاحظه‌ای برتر از جوشکارهای معمولی است. این امر به ویژه در جوشکاری MMA (چوب) قابل توجه است، جایی که اپراتورها متوجه می‌شوند که جوشکاری بسیار آسان‌تر است و آنها مجبور نیستند با قوس سر و کله بزنند. این عمدتا به دلیل توانایی ماشین‌های اینورتر برای داشتن ولتاژ مدار باز بالاتر و ترکیب ویژگی‌هایی مانند ضد چسبندگی و قوس الکتریکی است.

توابع

الکترونیک دستگاه جوش برقی به راحتی می‌توانند عملکردهای اضافی (مانند حالت TIG) را ترکیب کنند و عملکردهای موجود را قابل کنترل‌تر کنند.
جوشکاری نیز به روش های مختلف و در مراحل مختلف انجام می‌شود.
در ادامه با انواع جوشکاری و مزایایی که هر کدام می‌تواند داشته باشد آشنا خواهید شد:

انواع جوشکاری

فرآیندهای جوشکاری به دو نوع جوشکاری ذوبی و جوشکاری جامد (غیر ذوبی) به شرح زیر تقسیم می‌شوند.

جوشکاری ذوبی

جوشکاری ذوبی به فرآیندی اطلاق می‌شود که از طریق آن فلزات پایه از طریق ذوب به یکدیگر متصل می‌شوند به عبارت دیگر اتصال با ذوب شدن لبه یا سطح قطعات و ایجاد همجوشی موضعی انجام می‌شود. این گروه از فرآیندها نه تنها برای اتصال فلزات بلکه برای پلاستیک و سرامیک نیز استفاده می‌شود و گاهی اوقات به عنوان جوشکاری فیوژن نیز شناخته می‌شود.
یکی از مهمترین انواع جوشکاری فیوژن، جوشکاری قوسی (Arc welding) است. منبع انرژی در این نوع فرآیند می‌تواند الکتریکی یا شیمیایی باشد.

مزایای فرآیندهای جوشکاری ذوبی

می‌توان از اکثر فرآیندهای این گروه برای جوشکاری قطعات و مجموعه‌ها با طرح ها و موقعیت‌های مختلف استفاده کرد.

جوش (غیر ذوبی) جامد

فرآیند جوشکاری غیر ذوبی شامل فرآیند چسباندن فلزات پایه با حرارت دادن آنها به سطح خمیری یا با وسایل دیگر مانند فشار است.

مزایای فرآیندهای جوشکاری غیر ذوبی

ذوب نشدن فلز پایه در این گروه از فرآیندها باعث کاهش قابل توجه تغییرات ساختاری نامناسب به ویژه در ناحیه متاثر از گرما می‌شود.
نیاز به حفاظت از حوضچه مذاب و در نتیجه بروز عیوب مربوط را از بین می‌برد.
اتصالات در این روش گرمای ورودی، اعوجاج و پسماند کمتری دریافت می‌کنند.
این روش برای تولید تعداد زیادی مجموعه جوشی مناسب بوده و مقرون به صرفه است.
این گروه از فرآیندها اغلب مکانیزه یا خودکار با استفاده از اپراتور دستگاه جوش برقی هستند. این باعث می‌شود که کیفیت جوش نسبتاً مستقل از اشتباهات یا حتی مهارت‌های انسانی باشد.

تفاوت بین MOSFET و IGBT

امروزه انواع مختلفی از ترانزیستورهای منبع تغذیه سوئیچ (SMPS) وجود دارد. دو مورد از محبوب‌ترین نسخه‌های آن ترانزیستور اثر میدان نیمه‌ رسانا اکسید-فلز (MOSFET) و ترانزیستور دوقطبی با عایق (IGBT) هستند. از نظر تاریخی، فرکانس‌های سوئیچینگ کم ولتاژ، جریان کم و بالا به نفع ماسفت‌ها هستند. از سوی دیگر، فرکانس‌های سوئیچینگ با ولتاژ بالا، جریان بالا و پایین، به نفع IGBT‌ها هستند.

ماسفت یا IGBT کدام بهتر است؟ 

در حالی که همه در مورد اینکه کدام دستگاه در یک برنامه SMPS بهترین کار را می‌کند، نظر دارند، حقیقت این است: هیچ استاندارد جهانی برای تعیین اینکه کدام دستگاه عملکرد بهتری را در یک نوع مدار خاص ارائه می‌دهد، وجود ندارد. در کاربردهای مختلف متفاوت است و طیف وسیعی از عوامل مانند سرعت، اندازه و هزینه، همگی در تعیین انتخاب مناسب نقش دارند.
بنابراین، به جای اینکه بگوییم یکی کاملاً بهتر از دیگری است، در ادامه یک مرور کلی در مورد تفاوت‌های بین هر دو ترانزیستور وجود دارد.

دستگاه جوش برقی با فناوری ماسفت

ماسفت یک سوئیچ با سه ترمینال (دریچه، تخلیه و منبع) با کنترل کامل است. سیگنال گیت/کنترل بین گیت و منبع رخ می‌دهد و پایانه‌های سوئیچ آن تخلیه و منبع هستند. خود دروازه از فلز ساخته شده است که با استفاده از اکسید فلزی از منبع جدا شده و تخلیه می‌شود. این امکان مصرف انرژی کمتری را فراهم می‌کند و ترانزیستور را برای استفاده به عنوان یک سوئیچ الکترونیکی یا تقویت‌کننده منبع مشترک انتخابی عالی می‌کند.
به منظور عملکرد صحیح، ماسفت‌ها باید ضریب دمایی مثبت را حفظ کنند. این بدان معناست که احتمال فرار حرارتی بسیار کم است. تلفات در این حالت کمتر است زیرا مقاومت ترانزیستور در حالت ماسفت، از لحاظ نظری، محدودیتی ندارد. همچنین، از آنجایی که ماسفت‌ها می‌توانند در فرکانس های بالا کار کنند، می‌توانند برنامه‌های سوئیچینگ سریع را با تلفات خاموش کردن کمی انجام دهند.

دستگاه جوش برقی با فناوری IGBT

IGBT همچنین یک سوئیچ با سه ترمینال (دروازه، کلکتور و امیتر) با کنترل کامل است.
IGBT ویژگی‌های گیت درایو ساده موجود در ماسفت را با قابلیت جریان بالا و ولتاژ اشباع پایین ترانزیستور دوقطبی ترکیب می‌کند. این کار را با استفاده از یک ترانزیستور برای ورودی کنترل و یک ترانزیستور به عنوان سوئیچ انجام می‌دهد.
IGBT برای روشن و خاموش شدن سریع طراحی شده است. در واقع، فرکانس تکرار پالس آن در واقع به محدوده اولتراسونیک می‌رسد. این قابلیت منحصر به فرد به همین دلیل است که IGBT‌ها اغلب با تقویت کننده‌ها برای سنتز شکل موج‌های پیچیده با مدولاسیون عرض پالس و فیلترهای پایین گذر استفاده می‌شوند. آنها همچنین برای تولید پالس‌های قدرت بزرگ در مناطقی مانند فیزیک ذرات و پلاسما استفاده می‌شوند و در وسایل مدرن مانند ماشین‌های الکتریکی، قطارها، تهویه‌کننده‌ها و موارد دیگر نقشی را ایفا کرده‌اند.

نتیجه گیری

ماسفت‌ها و IGBT‌ها به سرعت جایگزین اکثر دستگاه‌های قدیمی حالت جامد و مکانیکی می‌شوند. این حرکتی است که به نظر نمی‌رسد به این زودی‌ها کند شود، به خصوص با توسعه کیفیت مواد کاربید سیلیکون (SiC). دستگاه‌های قدرت SiC مزایایی مانند تلفات کمتر، اندازه کوچکتر و کارایی بهبود یافته را به توسعه‌دهندگان نشان می‌دهند. نوآوری‌هایی مانند این همچنان محدودیت‌های ماسفت‌ها و IGBT‌ها را به سمت برنامه‌های کاربردی با ولتاژ و توان بالاتر سوق می‌دهد.