PFC, Auto-sensing (AS) i rad na agregatu

Kod današnjih invertorskih aparata za zavarivanje se pominju „novi“ termini PFC, auto-sensing (AS)...
Takođe, mnogi imaju probleme pri radu sa agregatom. Evo jednog, možda karikiranog. objasnjenja o cemu se radi.

 

PFC – moduli za korekciju faktora snage

Faktor snage ili cos fi je „mera efikasnosti prenosa električne energije između izvora i potrošača“ tj u ovom slučaju između elektrodistribucije i aparata za zavarivanje.

Poznato je da postoje tzv čisti omski otpornici tj potrošači (npr sijalica, grejači u grejalici...). Oni su tzv samo omski potrošači i sva struja iz mreže se potroši na koristan rad.

Ali ako u uređaju postoje i kalemovi, tj namotaji, a aparat za zavarivanje ih naravno ima (pri čemu su oni kod invertora možda 7 puta manji od onih sa klasičnim trafoima), deo struje iz mreže se potroši na stvaranje elektromagnetnog polja u tim namotajima, tj stvara se takozvana reaktivna snaga pored one aktivne/korisne. Ta reaktivna snaga se ne koristi za rad uređaja, već se vraća u mrežu i osciluje između izvora i potrošača. Korisnik vuče ovu jalovu struju, ne koristi je, ali je plaća. Nju ne može da iskoristi ni elektrodistribucija, pa joj ta struja samo smeta, opterećuje joj vodove tj manje korisne struje se može preneti vodovima...

Ako se ta reaktivna, jalova struja smanji na minimum, vodovima se može preneti veća aktivna struja, kablovi se manje zagrevaju, životni vek izolacije električnih i elektronskih komponenti je veći, manji su skokovi i padovi napona... Sve u svemu, smanjenjem jalove struje postiže se mnogo pouzdaniji rad uređaja, troši se manje struje, manje se plaća, elektrodistribucija je efikasnija...

S obzirom da se ugradnjom kondenzatora poništava uticaj indukovane struje u namotajima, stvoreni su tzv PFC moduli (Power Factor Correction), tj moduli za korekciju faktora snage, tj gotovo eliminisanje jalove struje. Sada jefaktor snage tj  cos fi = 0.99 kod aparata za zavarivanje umesto ranijeg 0.60-0.80...

Postojanjem PFC modula u aparatima za zavarivanje postignuto je da sada REL invertorski aparati od 150 A mogu raditi na strujnim instalacijama od 16 A (ili takođe TIG 200A aparati), što će reći da sada za profesionalna zavarivanja nisu potrebne „industrijske struje“, „trafostanice u krugu firme...“ već svaki majstor bez problema može u svojoj kući odraditi svako profi zavarivanje...

Pri tome su računi za struju kod aparata sa PFC modulima manji grubo rečeno za duplo od starih trafoa, ili 20-30% u odnosu na invertorske bez PFC-modula.

 

Ušteda i do 30% sa PFC-om. Ako zavarivanje radite u svojoj kući, ili ste vlasnik firme, ovo Vam je jako bitno. A ako imate nameru da radite u EU, uskoro će i Vama biti bitno jer se na gradilištima širom EU sve više traži proračun/plan anagažovane struje...

Već je rečeno da se provodnici u aparatima sa PFC modulima manje greju, samim tim se može očekivati pouzdaniji rad uređaja! Jedino, taj modul dodaje težinu aparatu i nešto mu poskupljuje cenu.

U svakom slučaju, za očekivati je da će svi invertorski aparati uskoro imati PFC module jer je u Decembru 2010 stupila na snagu direktiva EN 61000-3-12 koja se odnosi na smanjenje „izobličenja harmonika“ u električnoj mreži.

Slika koja pokazuje kako uređaj bez PFC-a vuče struju iz mreže (nepravilno i „manje“), a na drugoj slici se vidi da je povlačenje struje simetrično sa sinusoidnom formom naizmenične struje iz mreže.

 

AUTO-SENSING (prihvatanje bilo kog napona u navedenom opsegu, recimo na monofaznoj struji od 90V-280V)

Jedno vreme su se proizvođači aparata za zavarivanje trkali sa tzv „mogućnostima kompenzacije napona“. Standard propisuje da svaki monofazni aparat (za rad na 220 V) prodat u Evropi mora imati mogućnost rada na naponu +/-15% u odnosu na 230V... Pa su neki imali bolje tj imali +/-20%, neki recimo +15%/-40%...

Danasnji nivo tehnologije je omogućio ugradnju modula koji omogućava da aparat prihvati bez problema bilo koji napon od 90-280V. Između ostalog ovo je recimo bitno jer industrijska struja u nekim zemljama je 115V ili 110V. Npr u UK je kućna struja 230 V a na gradilištima 115 V... Firme koje rade u inostranstvu a nose svoje aparate moraju unapred znati kakvu će struju zateći na gradilištu.

Postojanjem ovakvih modula, omogućeno je da aparat može raditi bilo gde u svetu, bez opasnosti od preko- ili pod- napona, moguć je rad na izuzetno dugim kablovima (recimo 500 metara...)...

Ovi  moduli za detekciju i prihvatanje bilo kog napona tzv „auto-sensing“ izuzetno povećavaju pouzdanost aparata jer se elektronski sklop čuva od naglih skokova i padova tj talasa napona.

Ovakav aparat, sa PFC i Auto-sensing modulima je idealan za sve koji u svojim kućama imaju problema sa slabim ili sa jakim naponom kao i za one koji moraju da rade sa jako dugim produžnim kablovima 200-500 metara.

Neki od aparata koji u sebi imaju ugrađene PFC i AS module su:

 

 

 Za REL zavarivanje: STEL MAX 161 PFC AS

 

 

 

Za TIG AC/DC zavarivanje: STEL DP 221 HPA AC/DC

 

Sada, sa ovim aparatima je moguće vrhunsko zavarivanje i kod svoje kuće!

 

Rad sa aparatima za zavarivanje na agregatima

Jedan od čestih uzroka kvarova aparata za zavarivanje je rad tj priključenje na agregate. Ovo je jedna oblast gde ne postoje jasna uputstva. Može se videti u katalozima aparata da su „kompaktibilni sa agregatom- generator compactible“, „prijatelji sa agregatom-generator friendly“... Ali uglavnom se svodilo da agregat mora davati struju čiji je napon 230V +/-15%. U slučaju da je napon manji, aparat bi se isključivao, a ako je veći, stradao bi tzv varistor ili elektronska ploča...

Tipičan slučaj od pre par godina: priključimo naš novi aparat na agregat (ne gledajući njegovu snagu), uključimo... kad aparat počne strašno da zuji. Brzo ga isključimo. Stavimo neki stari, on takođe počne da zuji i ... puf... pregore nešto u njemu. Kolege iz druge firme, priključe njihov aparat, isto ... puf... U oba aparata pregoreo varistor.

Osnovni problem koji se može videti na terenu jeste da su agregati slabi, snage svega po par KW tj kVA tj korisnici kupuju bez razmišljanja i bilo kakvog predznanja najjeftiniji agregat, uglavnom sa malom snagom, i sa očajnim ukupnim kvalitetom.

Gruba pravila za izbor agregata, tj za priključenje aparata za zavarivanje na agregat su da snaga agregata treba biti 2 puta veća od snage aparata pri max struji. Po ovim grubim pravilima ispada da je recimo za zavarivanjenekim današnjim tipičnim aparatom od 150 A potreban agregat od 8 kVa... Stvar se komplikuje kada su u pitanju aparati za zavarivanje sa dalekog istoka sa izuzetno lošim faktorima snage i elektronikom koja nije zaštićena.

Pominje se slučaj jeftinog a brendiranog REL aparata od 175-180 A, poreklom sa dalekog istoka, kojem je za siguran rad potreban agregat od 14 kVA!

Pri paljenju elektrode, potrebno je da napon otvorenog kola...“ izvrši jonizaciju para nastalih zbog toplote koju je stvorio kratak spoj tj kresanje ili kuckanje elektrode o osnovni materijal“... tj prosto rečeno treba da se upali luk. Taj napon je recimo oko 60-90 V, dok je radni napon recimo u granicama 22-26V. Struja pri paljenju elektrode je definisana Hot-startom tj nešto je veća od one koja je podešena. Drugim rečima pri paljenju elektrode baš se povuče mnogo snage (kVA, tj kW) od agregata jer su tada aktivni i napon otvorenog kola i hot-start. Pa se sada agregat može uporediti sa automobilima, recimo jedan sa nekim slabašnim motorom od 1200 ccm3 80 KS i 100 Nm recimo sa nekim od 3000 ccm3, bi-turbo 400 KS, 600 Nm. Kada ovaj prvi automobil ima 4 putnika, prtljag, uključenu klimu i naiđe na prvu jaču uzbrdicu, prosto neće moći ubrzati, ako se naglo doda gas ima da se motor ugasi, pa mu jedina opcija da mili uzbrdo. Za razliku od ovog slabašnog onaj drugi automobil neće ni zakašljucati pri nailasku na uzbrdicu.

Ista je stvar sa agregatom, čim potrošač krene da vuče veću vatažu, ako je agregat male sange doći će do problema, a ako je veliki bez problema će je isporučiti.

Za razliku od nekih potrošača tipa sijalice, koja će svetleti manjim sjajem ako je napon manji, invertor je po pitanju zahteva za strujom i naponom zver. Kada se podesi neka amperaža (a kod REL zavarivanja napon je funkcija struje po opšte poznatoj formuli U = konstanta + „koeficijent“ x I, npr pri 100A radni napon je oko 24V u zavisnosti kakav luk zavarivač drži), invertor bez pardona zahteva na ulazu tj od agregata „nešto“ da bi na svom izlazu imao ono što je zavarivač podesio. Pošto je napon koji agregat daje konstantan ili bi trebao da bude takav, nema druge nego da povuče više struje/amperaže od agregata. U mreži to nije problem, elektrodistribucija će dati potrebnu amperažu, ali agregat baš i ne može... On struju stvara tako što se okretanjem rotora sa namotajima u statoru stvara/indukuje elektromagnetno polje. Namotaji su proračunati da izdrže određenu struju, a ako ta struja pređe neku vrednost, izolacija namotaja će izgoreti.

Tako da u slučaju agregata male vataže dolazi do borbe između njega i invertora, ko će koga uništiti. Invertor na svom ulazu zahteva veću amperažu, pa agregat isporučuje ili veću struju pa uništava svoje namotaje ili isporučuje talasasti napon koji može biti sa ogromnim padovima i skokovima, pa onda ako je mali, reaguje podnaponska zaštita i isključuje aparat, odnosno ako je mnogo veliki stradaće varistor na ploči ili često ako je udar velikog napona baš jak spaliće i ploču.

U onom gore pomenutom slučaju na oba aparata su stradali varistori.

Neko opšte pravilo za rad na agregatu sa aparatom za zavarivanje (invertorom) bi bilo:
-Izabrati agregat čija je snaga na izlazu 2 puta (ili barem 1.5 puta) veća od snage invertora na max amperaži.
-Agregat uključiti i pustiti ga da radi par minuta da se stabilizuje i rad motora i agregata.
-Proveriti da li je prekidač aparata za zavarivanje na 0 tj isključen.
-Staviti utičnicu aparata u priključak agregata.
-Uključiti aparat.
-Ako se čuje neko neobično zujanje isključiti aparat i odustati. 

Ako se ipak mora zavarivati na agregatu male snage, nema druge nego se pomiriti da će možda max amperaža biti svega 60-70 A, tj pripremiti elektrode 2.0 mm i 2.5 mm i ne pokušavati podešavati veću struju.

Tipičan slučaj, nedavno, iz prakse. Komunalna firma iz jednog mesta je dobila direktivu da zavari gusane šahtove u svom reonu, da bi se zaštitili od krađe... Agregat koji su kupili je bio male snage i nisu mogli da svojim starijim aparatom (sa malim faktorom snage) išta da urade. Kupili su moderniji invertorski aparat, ali struja koju su mogli da izvuku a da ne unište aparat je bila 50-tak A što je bilo nedovoljno da se uspešno zavari šaht elektrodom 2.5 mm. Onda je krenula potraga za elektrodama za zavarivanje gusa od 2.0 mm. A takve elektrode proizvodi samo jedna firma u svetu. Slučajno smo ih imali na svom lageru. Da ih nismo imali, rok isporuke 30 – tak dana.

Bilo koji proizvođač aparata će reći da je zavarivanje na agregatu minsko polje.

Kvarovi nastali zbog rada na agregatu se ne priznaju garancijom. Zato je preporuka koristiti proverene agregate, većih snaga, a ne kupovati najjeftiniji agregat kako po snazi tako i po svom ukupnom kvalitetu.

A, aparati za zavarivanje koji najbolje prihvataju prljavu struju sa agregata su upravo oni opremljeni PFC i AS modulima. PFC modul  im omogućava da vuku manju amperažu od agregata a AS modul da prihvate skokove i padove napona kao i da se pomire sa izvorom tj naponom koji agregat isporučuje.