“逆變”與“整流”是兩個相反的概念。整流是把交流電變換為直流電的過程，而逆變則是把直流電改變?yōu)榻涣麟姷倪^程，采用逆變技術(shù)的弧焊電源稱為“逆變焊機”。逆變焊機的工作過程是將三相或單相50Hz工頻交流電整流、濾波后得到一個較平滑的直流電，由IGBT或場效應(yīng)管組成的逆變電路將該直流電變?yōu)?5～100kHz的交流電，經(jīng)中頻主變壓器降壓后，再次整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流（或再次逆變輸出所需頻率的交流電）。
發(fā)展?fàn)顩r
發(fā)展經(jīng)歷
我國逆變焊機的研究開發(fā)起步于 20世紀(jì) 70年代末期，于20世紀(jì) 80年代開始發(fā)展。1982年，成都電焊機研究所開始了對晶閘管逆變式弧焊整流器的研究，于1983年研制出我國第一臺商品化的 ZX7-250 晶閘管逆變式焊割設(shè)備，并通過了該項目的部級鑒定。隨后，清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)等單位相繼推出了采用各種開關(guān)元件的逆變式焊機。我國逆變焊機已形成三代產(chǎn)品，現(xiàn)正向第四代新興數(shù)字化逆變焊機邁進(jìn)。第一代為可控硅逆變焊機，其逆變頻率為2～3kHz。第二代是大功率晶體管逆變焊機，逆變頻率近 20kHz。【】
20世紀(jì)90年代初，多個規(guī)格的第一、第二、第三代的弧焊逆變器已在多所高校和研究所研究成功，并逐漸進(jìn)入小批量生產(chǎn)，但大批量生產(chǎn)和大面積推廣應(yīng)用逆變式焊機卻比較緩慢，主要原因在于：產(chǎn)品的可靠性差，返修率高；產(chǎn)品推出初期市場認(rèn)知度較低；此外，當(dāng)時半導(dǎo)體功率器件等原材料單價高造成生產(chǎn)成本偏高，導(dǎo)致其市場銷售價格比傳統(tǒng)焊機高。當(dāng)時逆變焊機的可靠性差主要原因在于，逆變焊機是大功率電子產(chǎn)品，產(chǎn)品使用的電子元器件較多，相比一般的工業(yè)設(shè)備，要適應(yīng)更加惡劣的工作環(huán)境，如高溫、高濕度、高粉塵、電壓不穩(wěn)、強電磁干擾等，要保證、提高產(chǎn)品可靠性，則產(chǎn)品必須具備大規(guī)模、長時間應(yīng)用經(jīng)驗，而當(dāng)時的廠家規(guī)模普遍較小、投產(chǎn)時間短，未形成規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品在實際用中的信息反饋有限。
21 世紀(jì)以來，國內(nèi)的行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)進(jìn)行了大量試驗及長時間的實踐應(yīng)用，
經(jīng)反復(fù)改進(jìn)和完善，積累了大量產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)經(jīng)驗，對決定著逆變焊機可靠性的關(guān)鍵因素主電路和產(chǎn)品整體設(shè)計逐步趨于合理，技術(shù)趨于成熟，實現(xiàn)了產(chǎn)品參數(shù)較優(yōu)匹配，基本解決了逆變焊機可靠性問題。逆變焊割設(shè)備生產(chǎn)成本及售價均有所下降，性價比優(yōu)勢顯現(xiàn)，呈現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢，其應(yīng)用范圍越來越廣，比重越來越高。我國逆變弧焊設(shè)備技術(shù)已逐步趨于成熟，產(chǎn)品品種規(guī)格呈多樣化，產(chǎn)品價格在國際市場上有較大競爭優(yōu)勢，但在產(chǎn)品可靠性、產(chǎn)品功能多樣化方面與全球領(lǐng)先企業(yè)仍存在一定差距。我國逆變焊割設(shè)備產(chǎn)量每年以大約 20%的速度增長，其發(fā)展速度大大高于傳統(tǒng)焊割設(shè)備，替代傳統(tǒng)焊割設(shè)備的趨勢明顯。歐美等發(fā)達(dá)國家逆變焊割設(shè)備的比重約為 60%～70%，當(dāng)前我國逆變焊割設(shè)備的使用比重約為28%，尚有巨大的上升空間。
發(fā)展趨勢
當(dāng)前，15～100kHz 的逆變焊割技術(shù)已經(jīng)成熟，產(chǎn)品的質(zhì)量較高，已形成系列化產(chǎn)品。未來逆變焊割設(shè)備的總體發(fā)展趨勢是向著自動化、高效率、智能化、模塊化、輕量化發(fā)展，并以提高性能、可靠性及拓寬用途為核心，廣泛應(yīng)用于各種焊接、切割等工藝中。逆變焊割技術(shù)的未來發(fā)展趨勢有：
a. 產(chǎn)品設(shè)計往標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、平臺化方向發(fā)展，降低技術(shù)開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)周期。
b. 研制專用、成套逆變焊割設(shè)備，為汽車總裝、集裝箱焊接、船舶制造等特定行業(yè)用戶提供專業(yè)、高效的焊割解決方案。
c. 通過提高頻率、采用高性能磁體、降低主要器件的功耗、優(yōu)化結(jié)構(gòu)等，使逆變焊割設(shè)備進(jìn)一步小型化、集約化。
d. 研制和生產(chǎn)數(shù)字控制的逆變焊割設(shè)備，提高設(shè)備的焊接精度、可靠性和一致性。
品牌技術(shù)革新
2013年9月18日在中國上海，全球最大的焊接及切割設(shè)備、系統(tǒng)和材料的制造商與供應(yīng)商——伊薩公司，伊薩擁有100多年的歷史, 是全球最大的焊接與切割設(shè)備及材料制造業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)之一。
在9月24日位于江蘇張家港市的伊薩中國工藝集團中心舉辦了"2013年伊薩設(shè)備日"活動。全方位展示在焊接與切割領(lǐng)域的創(chuàng)新逆變技術(shù)；在新品發(fā)布環(huán)節(jié)，伊薩介紹了兩種采用逆變技術(shù)的焊接設(shè)備新品：輕便的多功能逆變焊機Aristo?Mig 4004i Pulse以及功能強大，使用靈活的Buddy? Mig 系列逆變焊機。
焊機結(jié)構(gòu)設(shè)計
逆變焊割設(shè)備由逆變電源與外接設(shè)備組成。其中逆變電源是逆變焊割設(shè)備的核心，其工作過程為：工頻交流－直流－高頻交流－變壓－直流，是將三相或單相50Hz市電整流、濾波后得到一個較平滑的直流電，由IGBT或場效應(yīng)管組成的逆變電路將該直流電變?yōu)?5～100kHz 的交流電，經(jīng)中頻主變壓器降壓后，再次整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流（或再次逆變輸出所需頻率的交流電）。逆變焊割設(shè)備的控制電路由給定電路和驅(qū)動電路等組成，通過對電壓、電流信號的回饋進(jìn)行處理，實現(xiàn)整機循環(huán)控制，采用脈寬調(diào)制PWM 為核心的數(shù)字技術(shù)，從而獲得快速脈寬調(diào)制的恒流特性和優(yōu)異的焊割工藝效果。
由于逆變工作頻率很高，所以主變壓器的鐵心截面積和電感線圈匝數(shù)大大減少，因此，逆變焊機可以在很大程度上節(jié)省金屬材料，減少外形尺寸及重量，大大減少電能損耗，更重要的是，逆變焊機能夠在微秒級的時間內(nèi)對輸出電流進(jìn)行調(diào)整，所以就能實現(xiàn)焊接過程所要求的理想控制過程，獲得滿意的焊接效果。
焊機原理
逆變過程需要大功率電子開關(guān)器件，采用絕緣柵雙極晶體管IGBT作為開關(guān)器件的的逆變焊機稱為IGBT逆變焊機。焊接時電路是閉合的，正是因為電路是閉合的才使得在整個閉合電路 的電流處處相等；由于各處的電阻是 不一樣的，特別是在不固定接觸處的電阻最大，這個電阻在物理 學(xué)上稱為接觸電阻。根據(jù)電流的熱效應(yīng)定律(也叫焦?fàn)柖?， Q=IRt可知，電流相等，則電阻越大的部位發(fā)熱越高，電焊在焊接時焊條的觸頭 與被 焊接的金屬體的接觸處的接觸電阻最大，則在這個部位產(chǎn)生的熱 量自然也就最多，焊條又是熔點較低的合金，很快被熔化，熔化后的合金焊條芯粘合在被焊物體上后經(jīng)過冷卻，就把焊接對象粘合在一塊了。
由于逆變焊機是一典型的開關(guān)電源（輸出特性又有很大特點），輸出功率大，工作環(huán)境變化大，所以要求元器件質(zhì)量要好，這樣才能保證工作的穩(wěn)定型，壽命長。
焊機分類
優(yōu)缺點
優(yōu)點
①體積小、重量輕，節(jié)約制造材料，攜帶、移動方便。
弧焊逆變器的基本特點是工作頻率高，由此而帶來很多優(yōu)點。這是因為變壓器，無論是原繞組還是副繞組，其電勢E與電流的頻率f、磁通密度B、鐵芯截面積S及繞組的匝數(shù)W有如下關(guān)系：
E=4.44fBSW
而繞組的端電壓U近似地等于E，即：
U≈E=4.44fBSW
當(dāng)U、B確定后，若提高f，則S減小，W減少，因此，變壓器的重量和體積就可以大大減小。
由于逆變焊割設(shè)備中的逆變頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工頻（是工頻的300～2000倍），因此，其變壓器的體積和重量會大大減小。同理，工作頻率大幅度提高，電抗器的體積和重量也會大幅度減小。
變壓器和電抗器體積、重量的大幅度減小，使逆變焊割設(shè)備本身的體積和重量大幅度減小，重量僅為傳統(tǒng)焊機的 1/10～1/5，方便生產(chǎn)、運輸和使用，并能在焊割設(shè)備制造中大量節(jié)約金屬材料（主要為銅、硅鋼片、鋁等）的耗用。
②節(jié)能、高效
逆變焊割設(shè)備變壓器和電抗器的體積和重量大大減小，相應(yīng)的功率損耗(主要為鐵心磁損耗和導(dǎo)線耗能)也隨之大幅減小，其有效功率輸出可達(dá)到 82%～93%。而傳統(tǒng)焊割設(shè)備的有效功率輸出只有 40%～60%，嚴(yán)重浪費電力資源。
③動特性好、控制靈活
逆變焊割設(shè)備采用電子驅(qū)動半導(dǎo)體功率器件，可以在微秒級的時間范圍精確控制電流的大小，控制精度的提高大幅提升了焊割精度，可以滿足各種弧焊方法的需要。傳統(tǒng)焊割設(shè)備的焊接電流只能通過手動調(diào)節(jié)變壓器的抽頭和鐵芯進(jìn)行粗略調(diào)整，導(dǎo)致電弧穩(wěn)定性較差，無法對焊接過程進(jìn)行準(zhǔn)確控制，對焊縫成形、飛濺量的控制較差，難以滿足制造業(yè)焊接精細(xì)化要求。
④輸出電壓、電流的穩(wěn)定性好
逆變焊割設(shè)備抗干擾能力強，不易受電網(wǎng)電壓波動和溫度變化的影響。傳統(tǒng)焊割設(shè)備采用交流電源，由于電流和電壓方向頻繁改變，每秒鐘電弧要熄滅和重新引燃100～120次，電弧不能連續(xù)穩(wěn)定燃燒，使得工件加熱時間較長，降低了焊縫的的強度，難以滿足高質(zhì)量焊接的要求。
缺點
逆變焊割設(shè)備缺點主要為涉及的電子元器件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的調(diào)試、檢測、參數(shù)設(shè)定難度較大。
設(shè)備對比
逆變焊割設(shè)備與傳統(tǒng)焊割設(shè)備相關(guān)指標(biāo)對照如下：
以工業(yè)生產(chǎn)中常用的 400A手工焊機進(jìn)行比較，傳統(tǒng)交流焊機與逆變焊機的具體數(shù)據(jù)如下表：
備注：年耗電量按每年工作 245天，每天工作 8小時（負(fù)載持續(xù)率60%，負(fù)載 4.8小時，
空載 3.2小時）計算；電費按0.79元/度計算。
經(jīng)測算，以300A/30V焊機為例，一臺逆變焊機每年可節(jié)電6075.9度，節(jié)約電費4800元。
歐美等發(fā)達(dá)國家逆變焊割設(shè)備占整個電弧焊比重約為 60%～70%，而我國這一比重只有28%左右，適應(yīng)國家節(jié)能減排要求，全面推廣使用逆變焊割設(shè)備，到 2015 年如將逆變焊割設(shè)備的使用比重從 2009 年的 28%提高到 50%，按目前國內(nèi)電弧焊機容量 500 萬臺、設(shè)備利用率 60%保守推算，每年將在全國范圍內(nèi)節(jié)
約工業(yè)用電 70 億千瓦時（僅按替代傳統(tǒng)焊割設(shè)備產(chǎn)生的節(jié)能效應(yīng)計算，未考慮焊割設(shè)備市場容量未來增長情況），相當(dāng)于兩座百萬千瓦裝機容量火電廠全年發(fā)電量，可減少280萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤消耗和 700萬噸二氧化碳排放，并可為國家節(jié)約銅材約4.5萬噸、鋼材約 2.8萬噸。
功能方面
暫載率高-適合長期使用
允許的電壓波動范圍大：342V~482V
發(fā)電機兼容-適合施工現(xiàn)場使用
待機功能-節(jié)能
預(yù)存的優(yōu)化曲線確保不同的母材、焊材和保護(hù)氣體組合下最優(yōu)化的參數(shù)設(shè)置
存儲器可儲存10組（U6）或255組（U8）的焊接參數(shù)
自定義優(yōu)化曲線（U8Plus）
SuperPulse 可精確控制焊接熱輸入量（U8）
QSet-智能焊接系統(tǒng)
慢啟動、預(yù)送氣和熱啟動 使起弧更順暢且飛濺小
弧坑填充、可調(diào)回?zé)龝r間和滯后停氣讓手弧更平滑，延長導(dǎo)電嘴壽命并保證收弧點無裂紋
TrueArcVoltage (僅與PSF焊槍使用時有效)，無論多長的連接電源、回流電纜或焊槍，均能測量出正確的電弧電壓值。
輔助器具
電焊機工藝裝備完成焊接操作的輔助設(shè)備，包括保證焊件尺寸、防止焊接變形的焊接夾具；焊接小型工件用的焊接工作臺；將工件回轉(zhuǎn)或傾斜，使焊件接插件處于水平或船形位置的焊接變位機；將工件繞水平軸翻轉(zhuǎn)的焊接翻轉(zhuǎn)機；將焊件繞垂直軸作水平回轉(zhuǎn)的焊接回轉(zhuǎn)臺；帶動圓筒形或錐形工件旋轉(zhuǎn)的焊接滾輪架；以及焊接大型工件時，帶動操作者升降的焊工升降臺。
電焊機輔助器具包括防止操作人員被焊接電弧產(chǎn)生的紫外線、紅外線或其他射線傷害眼睛、面部和頸部的面罩，焊接工作服、焊工手套和護(hù)腳等。
焊機用途
逆變直流手工弧焊機、逆變半自動氣體保護(hù)焊機主要用于低碳鋼、中碳鋼及合金鋼等多種金屬焊接。逆變氬弧焊機主要用于不銹鋼、鋁、鈦、鋯等的焊接，特別是不銹鋼薄板焊接。
逆變空氣等離子切割機用于切割碳鋼、不銹鋼、合金鋼、鋁、銅等多種金屬。該產(chǎn)品可以切割絕大多數(shù)金屬和非金屬，因帶電粒子弧能量集中，割件的熱影響區(qū)小，具有切割速度快、切割面光潔、熱變形小、切割成本低等特點。
焊接小車是根據(jù)不同客戶工件特點專門設(shè)計的包括焊機、工藝裝備在內(nèi)的一整套設(shè)備，通過控制焊接小車實現(xiàn)自動焊接。一臺自動焊接小車的焊接效率是人工焊接的 2 至 3 倍，一個操作工可以同時看管兩至三臺焊接小車，大大降低焊接人員工作強度，減少對高焊接技能人員的依賴，大幅提高了工作效率和焊接質(zhì)量。
以上產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于建筑、機械制造、造船、鋼結(jié)構(gòu)、車輛制造、電建、管道、化建、鍋爐、橋梁等行業(yè)的焊接及切割。
工藝參數(shù)
焊機技術(shù)參數(shù)：
焊機應(yīng)用
高效MIG/MAG焊接
先進(jìn)MMA焊接
典型應(yīng)用行業(yè)
-一般工業(yè)制造
- 能源
- 風(fēng)電場
- 卡車、汽車和拖車
- 火車和鐵路車廂
- 挖掘和采礦設(shè)備
- 工程機械
- 型鋼
- 造船/海工
注意事項
維修方法
1.電阻法：就是利用萬用表測量電路中各個器件的電阻值。檢查電路中是否短路，開路。如，電阻是否有變值損壞的，電容失容，晶體管損壞，短路或開路等。這種方法最為簡單，也最常用，適用于電阻、電容、電感、晶體管、集成電路等的初步故障判斷。
2.電壓法：就是在電路加電的狀態(tài)下，測量電路各個工作點的工作電壓是否正常。這種方法需要對電路比較熟悉。但是其測量判斷結(jié)果會比較準(zhǔn)確。
3.替換法：就是將電路中一些無法確定是否正常的元器件，用好的元器件將其替換，以此來判斷和排除故障的方法。這種方法一般用于大致確定故障部位，它一般作為電阻法的后續(xù)判斷方法。
4.波形判斷法：在有條件的情況下，可以借助示波器等儀器，觀察各個工作點的工作波形，從波形上分析電路的故障部位。這個是最直觀的故障分析方法，用于分析一些疑難雜癥。
故障處理
1.開機保護(hù)
原因分析，造成故障的原因有以下幾個：
A、場管損壞，為過流保護(hù)。B、二次整流管損壞，為過流保護(hù)。C、中頻變壓器損壞，為過流保護(hù)。D、溫控器損壞，為錯誤保護(hù)。E、控制板保護(hù)電路損壞，為錯誤保護(hù)。
當(dāng)焊機保護(hù)電路不工作時，焊機出現(xiàn)過流時，會造成炸機。在維修時一定要特別注意保護(hù)電路是否正常。
故障處理：對于場管和二次整流管的損壞，一般用電阻法測量場管的電阻，以判斷是否有短路或場管和二次整流管電阻 有異常。在判斷中頻變壓器是否損壞，一般是拔去變壓器插頭看焊機是否還出現(xiàn)保護(hù)故障，如果拔去中頻變壓器，就不出現(xiàn)保護(hù)故障，就可以大致確定是否是中頻變壓器損壞了，不過判斷這個故障的前提是二次整流管沒有損壞，還有焊機輸出沒有短路。
判斷溫控器的故障，只要短接控制板上的溫控開關(guān)的連結(jié)線，如果故障消失，那就是溫控開關(guān)引起的故障。保護(hù)電路的故障，排除其他故障的情況下，故障還是沒有消失，保護(hù)燈還是亮著的情況下，我們就可以確定是保護(hù)電路出現(xiàn)了故障。排除這個故障一般也是用電阻法，用來測量保護(hù)電路的元器件是否正常。以此來修復(fù)故障。
2.無輸出
原因分析，主要有以下幾點：
A、底板（電源板）供電問題，沒有300伏直流輸出。B、輔助電源損壞。C、沒有驅(qū)動脈沖。D、出現(xiàn)了故障保護(hù)。E、焊機內(nèi)部連結(jié)線有脫落。
故障處理：底板（電源板）故障一般是由一些器件損壞引起的，比如，主繼電器、輔助繼電器、熱敏電阻等。檢查方法一般用電阻法和替換法。輔助電源損壞，也可以用電阻法和替換法，以此來測量輔助電源中的元器件有沒有損壞，有條件可以使用波形法觀測輔助電源的工作波形，看是否存在隱藏故障。在排除以上故障后就可以判斷是否出現(xiàn)沒有驅(qū)動脈沖的故障，其中涉及了是否出現(xiàn)保護(hù)，在一些焊機中，還有槍開關(guān)電路，它的工作異常也會出現(xiàn)沒有輸出脈沖。對于這個問題一般要借助于示波器，觀測驅(qū)動脈沖的情況。在這個故障中我們也可以使用電壓法，檢查焊機各個部分的供電情況，以幫助排除故障。
行業(yè)企業(yè)
我國焊接行業(yè)還處于成長期，企業(yè)數(shù)量較多，但企業(yè)資質(zhì)良莠不齊，企業(yè)規(guī)模差距較大。絕大多數(shù)的小規(guī)模焊接企業(yè)停留在仿制等較低層次的競爭上，僅為數(shù)不多的企業(yè)真正掌握核心技術(shù)，在市場競爭中脫穎而出。焊割設(shè)備的工藝技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)計門檻較高，掌握核心技術(shù)并實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)的企業(yè)只有唐山松下、瑞凌、奧太、佳士、北京時代等少數(shù)幾家，這些企業(yè)在業(yè)內(nèi)已確立了較高聲譽，其發(fā)展速度大大高于行業(yè)平均水平，隨著市場拓展深入，品牌影響力持續(xù)提高，市場份額將逐步向優(yōu)勢企業(yè)集中，行業(yè)競爭將趨于充分。
近幾年，生產(chǎn)焊割設(shè)備的外資企業(yè)逐步進(jìn)入我國。這些企業(yè)主要是來自日本、美國、歐洲、韓國等國家和中國臺灣地區(qū)的制造商，如日本松下、美國的林肯和米勒、瑞典的伊薩（ESAB)。外資企業(yè)產(chǎn)品主要應(yīng)用于核電、大型電站、高鐵等少數(shù)高端焊接領(lǐng)域，而國產(chǎn)焊割設(shè)備主要應(yīng)用于建筑、機械制造、造船、鋼結(jié)構(gòu)、車輛制造、電建、管道、化建、鍋爐、橋梁、民用等廣大領(lǐng)域。
參考資料 >
逆變式焊機的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀、趨向、問題及對策研討.金屬加工在線.2014-08-14
伊薩貼近本地客戶，助力提升生產(chǎn)力.中國焊接網(wǎng).2014-08-15
逆變焊機的常用維修方法及常見故障處理.金屬加工在線.2014-08-12