Андрей Смирнов
Время чтения: ~7 мин.
Просмотров: 1

Выпрямитель сварочный

Особенности работы и конструкция сварочного выпрямителя

Принцип действия устройства заключается в преобразовании энергии, поступающей от силовой сети, в энергию, необходимую для сварки. Трансформатор обеспечивает нужные электрические параметры выходного тока, а выпрямительный блок преобразует переменный ток в постоянный. На выходке получают выпрямленный ток нужной величины.

Основные блоки:

  • Силовой трансформатор. Желательно выбирать аппарат с трехфазным трансформатором, который обеспечивает меньшие пульсации напряжения. После преобразования в однофазном трансформаторе напряжение тока на выходе имеет сильные пульсации, что приводит к ухудшению качества сварного шва.
  • Выпрямительный блок на полупроводниках. Функции выпрямителя выполняют неуправляемые вентили-диоды или управляемые вентили-тиристоры. Чаще всего в этих аппаратах применяются селеновые и кремниевые полупроводники. Селеновые – относительно дешевые, устойчивые к перегрузкам. Их минус – низкий КПД. Для кремниевых полупроводниковых вентилей характерны: высокий КПД, хорошие энергетические параметры. Но они малоустойчивы к перегрузкам и необходимость охлаждения.
  • Сглаживающий конденсаторный фильтр значительной емкости. Служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока.
  • Устройства пуска, регулирования, охлаждения. В конструкции присутствуют – радиатор охлаждения для вентилей, вентилятор, устройства защиты от перегрева и перегрузок по току. Работа принудительной вентиляции регулируется ветровым реле. Температурные датчики фиксируют перегрев системы и подают сигнал пользователю. Еще один вид датчиков отслеживает величину напряжения входного тока. При превышении критического значения формируется сигнал на отключение аппарата в авторежиме.
  • Дроссель. Это необязательный элемент, включаемый в цепь постоянного тока. Служит для получения требуемой внешней характеристики. Дроссель насыщения встречается в конструкциях аппаратов как с падающими, так и с жесткими внешними характеристиками.

Сварочный выпрямитель, в отличие от трансформатора, позволяет не только точно регулировать силу сварочного тока, но и стабильно удерживать полученную величину.

Добавляем выпрямитель

Самодельный мощный сварочный трансформатор с точки зрения схемотехники — обычный блок питания. Соответственно выпрямитель устроен так же просто, как в сетевом заряднике для мобильного телефона. Только элементная база будет выглядеть на несколько порядков массивнее.

Как правило, в простую схему из диодного моста добавляют пару конденсаторов, гасящих импульсы выпрямленного тока.

Можно собрать выпрямитель и без них, но чем ровнее ток, тем качественней получается сварочный шов. Для сборки собственно моста применяются мощные диоды типа Д161–250(320). Поскольку при нагрузке на элементах выделяется много тепла, его нужно рассеивать с помощью радиаторов. Диоды крепятся к ним с помощью болтового соединения и термопасты.

Разумеется, ребра радиаторов должны либо обдуваться вентилятором, либо выступать над корпусом. Иначе вместо охлаждения они будут греть трансформатор.

Назначение выпрямителя

Сварка представляет собой соединение двух металлических деталей путем замыкания дуги между соединяемой поверхностью и концом плавящегося электрода сварочного выпрямителя.

Два кабеля подсоединяются к выходящим клеммам устройства: первый фиксируется на свариваемой детали из металла, на конце второго размещается держатель или горелка.

Сварочный выпрямитель.

Полярность, а также режим осуществления сварной операции определяется конкретным полюсом крепления к свариваемым металлическим частям конструкции.

Выпрямитель для сварки имеет довольно простую конструкцию. Он состоит из нескольких блоков, которые обеспечивают сварщику стабильный рабочий процесс. В итоге, на выходе можно получить постоянный ток такой силы, которая необходима для проведения сварки деталей из стали, цветных металлов.

Выпрямители относятся к более совершенным агрегатам для работы с металлическими конструкциями в сравнении с обычными трансформаторами, поскольку обладают рядом преимуществ:

  • обеспечивают постоянное горение дуги, что продлевает рабочее время аппарата;
  • при их эксплуатации сводится к минимуму количество брызг расплавленного присадочного и основного металла;
  • позволяют достигнуть ровной поверхности шва с микроскопическим чешуйчатым рисунком;
  • повышают свариваемость цветных и легированных металлов, что существенным образом улучшает качество выполненных соединений;
  • предоставляют сварщику возможность сэкономить расходные материалы при выполнении сварных работ, что снижает себестоимость готового изделия.

Виды и характеристики сварочного трансформатора

Назначение сварочного трансформатора во многом определяет его конструкцию:

  1. Мощность сварочного трансформатора промышленных моделей достаточна для обеспечения нескольких рабочих мест, это многопостные приборы со сложным устройством.
  2. В быту используются однопостные модели.

Разделение по фазовому регулированию:

  1. Однофазные модели работают только при напряжении 220В. Силы тока на выходе подобных устройств достаточно для бытовых нужд.
  2. Трехфазные сварочные трансформаторы работают при напряжении в сети 380В, они дают на выходе большую силу тока, позволяющую сваривать металл большей толщины. Существуют модели, которые рассчитаны на работу как при напряжении 220В, так и при напряжении 380В.

По конструкции устройства выделяют:

  1. Модели с номинальным магнитным рассеиванием. Они состоят из двух частей: трансформатора и дросселя для регулировки напряжения.
  2. Изделия с увеличенным магнитным рассеиванием имеют более сложную конструкцию из нескольких подвижных обмоток, конденсатора или импульсного стабилизатора и других элементов.
  3. Тиристорные модели – сравнительно новый тип подобных устройств. Они состоят из силового трансформатора и тиристорного фазорегулятора. Тиристорные модели имеют меньший вес по сравнению с другими типами.

Принцип действия

Принцип действия сварочного трансформатора универсален, но сложность конструкции и требования к характеристикам устройства зависят от назначения конкретного прибора.

Трансформатор для точечной сварки должен выдавать на выходе ток силой в 5-10 кА у маломощных моделей и до 500 кА – у мощных моделей, поэтому вторичная обмотка выполняется в одним виток.

Трансформатор для контактной сварки должен обладать высоким коэффициентов преобразования, а прерывающие устройства – надежностью и довольно сложным устройством, в противном случае качество сварки будет страдать.

Трансформатор для сварки проводов, напротив, представляет собой очень компактное и дешевое устройство, заменяющее дорогой сварочный инвертор. Требования к характеристикам будут не самыми жесткими: номинальное напряжение около 9-40В. Подобное устройство может собрать даже любитель.

При изготовлении и покупке такого прибора следует обращать внимание на базовые характеристики:

  • Напряжение сети – от него зависит количество фаз, в которых работает прибор.
  • Номинальный сварочный ток – у бытовых моделей он находится около отметки 100А, профессиональные изделия могут давать до 1000А.
  • Широкие пределы регулирования сварочного тока позволяют использовать электроды разного диаметра. Для бытовых моделей характеры значения около 50-200А.
  • Номинальное рабочее напряжение – напряжение на выходе из устройства. Для дуговой сварки достаточно 30-70В.
  • Номинальный режим работы определяет, сколько прибор может проработать непрерывно.
  • Напряжение холостого хода – важная характеристика для дуговой сварки. По правилам безопасности она не может превышать 80В, но чем ближе напряжение холостого хода к этой границе, тем проще вызвать дугу.
  • Потребляемая мощность и мощность на выходе позволяют рассчитать КПД устройства. Чем он выше, тем эффективнее работает прибор.

Устройство и принцип работы

Классическая конструкция представлена сочетанием нескольких устройств, которые и обеспечивают контроль показателей тока. Основными блоками можно назвать:

  1. диоды;
  2. понижающий трансформатор;
  3. охлаждающую систему, которая зачастую представлена вентилятором;
  4. приборы для измерения показателя тока;
  5. регуляторы различного типа.

Устройство сварочного выпрямителя позволяет с высокой точностью проводить регулировку показателей тока. В отличие от конструкции трансформатора оно может не только увеличивать силу тока, но и делать показатель постоянным, за счет чего и обеспечивается высокая устойчивость дуги.

Устройство сварочного выпрямителя

Принцип работы сварочного выпрямителя имеет следующие особенности:

  1. Входящий ток изначально подается на первичную обмотку встроенного трансформатора понижающего типа.
  2. За счет электромагнитной индукции происходит процесс понижения значения напряжения и повышения силы тока на вторичной обмотке. Схема современного сварочного выпрямителя определяет максимальное значение напряжения при холостом ходу 48В.
  3. Создаваемое напряжение подается на установленные диоды. Новые модели изготавливаются при применении диодов на кремневой основе. Устанавливаются они в качестве полупроводника, который обеспечивает ход тока только в одну сторону. Именно за счет диодов обеспечивается постоянное напряжение, так как они устраняют колебание при реверсном ходе электричества.
  4. Стоит учитывать, что на момент работы диоды существенно нагреваются. Именно поэтому все модели сварочных выпрямителей имеют систему охлаждения, которая в большинстве случаев представлена вентиляторами. При активном применении устройства постоянный обдув воздухом позволяет снизить температуру применяемых полупроводников. Некоторые модели снабжаются датчиком, который фиксирует перегрев системы.
  5. Устанавливаются датчики, контролирующие напряжение. Они работают совместно с автоматом и могут отключить устройство в автоматическом режиме при высоком значении напряжения.
  6. Регулятор устанавливается для того, чтобы можно было выбирать напряжение в зависимости от толщины свариваемого металла.

Создать выпрямитель сварочного аппарата своими руками достаточно сложно, так как для этого нужно владеть определенными навыками работы с электротехникой. Промышленные варианты исполнения обладают высокой точностью работы и надежностью, что определят их высокую популярность.

К особенностям устанавливаемых устройств регулировки отнесем нижеприведенные моменты:

  1. В большинстве случаев регулировка ступенчатая. Она представлена секционным подключением обмотки.
  2. При ступенчатой регулировке имеет значение шаг. Для управления секционным подключением обмотки устанавливается рычаг.
  3. Большинство моделей для использования сильных токов имеют конструкцию, которая предусматривает отсекание части обмотки. За счет этого ток подается по короткой схеме.

Приведенная выше настройка достаточно грубая. Встречаются модели с тонкой настройкой, которая основана на применении метода дроссельного насыщения: устанавливается устройство между двумя кремневыми диодами и понижающим трансформатором. Дроссель – конструкция, представленная сочетанием нескольких катушек, через которые во время работы оборудования также подается ток. За счет переключения позиции регулятора изменяется и длина пути обмотки.

Большинство моделей имеет большую рукоятку на корпусе, за счет движения которой приводится в движение винтовой вал со вторичной обмоткой трансформатора. За счет изменения ее положения также регулируется протяженность пути, который преодолевает ток. Однако подобная настройка также характеризуется низкой точностью.

Схема сварочного выпрямителя

Практически все сварочные выпрямители имеют блок управления в виде сочетания различных рычагов и выключателей. За счет изменения их положения проводится регулировка характеристик подаваемого тока.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации