Диоды как основа выпрямительного моста сварочного аппарата

Диодный мост для сварочного аппарата

Диоды как основа выпрямительного моста сварочного аппарата

Главная » Статьи » Диодный мост для сварочного аппарата

Оглавление: [скрыть]

  • Что такое диодный мост
  • Собираем диодный мост
  • Области применения диодных мостов

Всем известно, что мост может быть сооружен через речку, через дорогу, через овраг. Но далеко не все слышали выражение «диодный мост».Что это такое и для чего нужен подобный мост?

Рисунок 1. Стандартная схема диодного моста.

Что такое диодный мост

Свойство диодов пропускать напряжение только в одну сторону известно еще из школьной программы по физике. Диодный мост (рис. 1) состоит из 4 диодов. Эта карта показывает схему пайки деталей изделия. Основное его предназначение — преобразовывать переменное напряжение в постоянное.

Сначала эти схемы собирались на радиолампах. Это было дорого и сложно. Сейчас полупроводниковые изделия стали довольно дешевы, поэтому заданные конструкции паяют с их применением. Схема, собранная с применением диодов (рис.

2), может дополняться фильтрами, собранными с применением полярных конденсаторов, дросселем и стабилитроном напряжения.

Рисунок 2. Схема параллельного включения диодных мостов, для больших токов сварочного аппарата.

Готовое изделие позволяет:

  • получать на выходе постоянное напряжение;
  • избежать тока подмагничивания, который может появиться в трансформаторе, питающем схему;
  • увеличить КПД трансформатора и сделать его с меньшими габаритами.

Схема может собираться из отдельно взятых диодов или представлять собой монолитную конструкцию различной формы и размеров. Ее часто называют сборкой. Диодная сборка предпочтительнее. Она обычно имеет меньшие размеры.

Все диоды внутри имеют совершенно одинаковые параметры. Монтировать такую конструкцию в общую схему прибора значительно проще. Недостаток конструкции — в случае сгорания любого диода нужно менять всю сборку. В схеме, состоящей из отдельных диодов, в таком случае меняется только сгоревший элемент.

Принцип работы диодного моста.

Для изготовления диодов и мостов на их базе применяются различные материалы. В маркировке деталей присутствуют буквы и цифры, которые обозначают:

  • «Г» — германий и его соединения;
  • «К» — кремний и соединения;
  • «А» — галлий;
  • «И» — индий;
  • «Ц» — готовый мост.

Цифры обычно обозначают номер разработки изделия. Все это относится к изделиям, выпущенным в СССР и России.

Источник: http://www.samsvar.ru/stati/diodnyj-most-dlya-svarochnogo-apparata.html

Выбор диодного моста для сварочного аппарата

Современный аппарат для сварки состоит из множества компонентов и узлов, которые отвечают за полноценную работу оборудования.

Одним из важнейших компонентов является диодный мост сварочного оборудования. В связке с остальными узлами он играет первостепенную роль, преобразовывая энергию из постоянной в пульсирующую.

У диодных мостов есть масса достоинств, которые улучшают и ускоряют работу.

Существует множество определений, что из себя представляют диоды для сварочного аппарата.

Каждый мастер трактует по-своему, ровно как и учебники, поэтому многим начинающим сварщикам трудно понять, что из себя представляют сварочные диоды и каков принцип их действия.

Особенно, если сварщик не обладает особыми знаниями в области электротехники. В этой статье мы постараемся кратко рассказать все о диодах и диодных мостах, поведаем об особенностях их строения и подключения.

Определение

Говоря простыми словами, диодный мост — это стандартный выпрямитель. Он состоит из нескольких мощных силовых диодов, связанных в единую цепь. Справа схема диодного моста. Это его стандартная схема, которую с опытом можно модифицировать под свои нужды.

Диоды крепятся к радиаторам с помощью болтов и гаек. Вся эта конструкция находится под постоянным напряжением и призвана выполнять простую, но важную роль — преобразовать ток переменный в ток пульсирующий.

Этот процесс называется выпрямлением, поэтому сварочные мосты называют выпрямителями.

Кстати, один из самых эффективных выпрямителей — ВД 306. Его изготавливают многие заводы и даже сами сварщики делают его своими руками из подручных средств.

Экземпляры, изготовленные на заводе, позволяют плавно регулировать ток, но при этом потребляют достаточно много электроэнергии — около 12 киловатт, и весят 100 кг. Согласитесь, не очень удобный прибор для любительской сварки в гараже. Поэтому его используют в цехах и на заводах.

А в домашних условиях используют самодельные выпрямители из диодов или более компактные приборы.

Использование диодов позволяет решить сразу несколько проблем:

  • Диодный мост стабилизирует перепады напряжения и помогает запуститься аппаратам со слабыми техническими характеристиками.
  • Качество сварного шва становится лучше.
  • Дуга заживается проще и быстрее, даже если аппарат выдает малый показатель напряжения.
  • Диодный мост на сварочном аппарате улучшает характеристики дуги. Она горит стабильнее и дольше.

Типы сварочных диодов и их особенности

Ключевой элемент сварочного диодного моста — это сами диоды. Сейчас в магазине представлено множество силовых диодов, со своими характеристиками и особенностями. Ниже вы можете видеть таблицу с классификацией диодов.

Опытные сварщики умудряются покупать их на барахолках или радиорынках, экономя деньги. Вы тоже можете попробовать поискать нужные вам диоды на ближайшем рынке, но учтите, что нечестные продавцы часто продают неработающие или небезопасные комплектующие.

Приобретайте их только если разбираетесь в электротехнике.

Вне зависимости от типа диоды также делятся по силе тока. Они могут быть малой мощности (с показателем до 3*102 миллиампер), средней мощности (с показателем от 3*102 миллиампер до 10 ампер) и высокой мощности (от 10 ампер и более). Мощные сварочные диоды бывают точечными и плоскостными.

Плоскостные используются в выпрямителях с низкой частотой работы, а точечные используются во всех остальных случаях. Так или иначе, все они применяются при изготовлении диодного моста для сварочного аппарата.

Если диоды использовать с хорошим сварочным аппаратом, то можно добиться более качественного преобразования тока.

Сборка диодного моста

Обычно для диодного моста используют 4 диода, но можно использовать от 2 до 5 штук. Количество диодов зависит от значения тока, который нам нужно получить; чем больше диодов, тем больше ток. Мы будем использовать 4 штуки.

Два диода подключаются друг к другу параллельно и имеют разную направленность. Еще два диода подключаются так же параллельно, но направлены друг к другу. При правильном подключении все компоненты как раз и образуют диодный мост.

При параллельном подключении диодов друг к другу учтите, что они могут несколько отличаться по своим характеристикам в работе, даже если вы купите идентичные комплектующие. Так что тщательно рассчитывайте необходимое напряжение и мощность диодов, которые вам необходимы для изготовления моста. В таком случае диодный мост на сварочник получится более компактным и эффективным.

Диодный мост можно смело устанавливать на один радиатор. Готовую конструкцию можно прикрепить к корпусу сварочника с любой удобной стороны или просто использовать как отдельный прибор. Мы рекомендуем устанавливать их на радиатор с предварительным нанесением теплопроводящей пасты.

Проводники лучше скреплять с контактами методом пайки, чтобы сократить вероятность потери мощностей через контакты при работе. Также обратите внимание, что при изготовлении моста по стандартной схеме нужно дополнительно использовать электролитический конденсатор с большой емкостью, чтобы облегчить сварочные работы.

Вместо заключения

Для новичков это особенно сложная тема, которую не получится понять сходу. В своей статье мы затронули только основные особенности, связанные с изготовлением и подключением диодного моста. Если эта тема вам интересна, изучите базовые принципы электротехники. Тогда вам будет проще понять суть работы диодных мостов.

В интернете есть множество учебников и полезных видео, подробно объясняющих даже самые сложные принципы сварки и работы сварочных узлов. Не поленитесь изучить их, особенно, если вы хотите развиваться в этом деле как любитель или как профессионал.

Поделитесь этой статьей в своих социальных сетях и оставьте комментарий о своем опыте использования диодных мостов. Желаем удачи!

Источник: https://svarkaed.ru/oborudovanie-dlya-svarki/detali-i-prisposobleniya/diodnye-mosty.html

Диоды как основа выпрямительного моста сварочного аппарата

Главная » Новости

Опубликовано: 27.08.2018

Диод — это полупроводниковый прибор, работающий на принципе p–n-перехода, и служит для преобразования входящей энергии определенного типа в другой тип.

Самое распространенное преобразование — “выпрямление” электрического тока.

Выпрямительные диоды используются непосредственно в блоках питания, зарядных устройствах для перевода переменного тока в постоянный, без них не обходятся и сварочные аппараты.

Основные виды

Выпрямительные диоды. Главной характеристикой является переменное внутреннее сопротивление, которое зависит прямо пропорционально от приложенного напряжения. Светодиоды. Основная функция — индикатор при наличии на нем электрического тока. ИК диоды. Применяется в устройствах дистанционного управления. Фотодиоды.

 Преобразовывает световой поток в электрический ток. Стабилитроны. Работает данный вид исключительно в цепях с постоянным током и выполняет пороговую функцию, ограничивая напряжения на определенном уровне. Емкостные диоды (варикапы).

 Работает как управляемый конденсатор за счет варьирования своей внутренней емкости (сопротивления) при подаче на него различного напряжения. Диоды Шоттки. Они характеризуются малым падением напряжения и быстродействием. Тиристоры. Диод имеет принципиальное отличие — три вывода: анод, катод и управляющий диодный электрод.

Читайте также:  Пайка латуни: что нужно знать о пайке латуни дома?

Главной особенностью является возможность находится в двух состояниях: низкой проводимости (закрытое) и высокой проводимости (открытое) и осуществлять переход под действием сигнала из одного состояние в другое. Симисторы. Сборка из двух тиристоров, которые включены параллельно навстречу друг другу.

Удобный для схем с переменным напряжением, пропускает ток в двух направлениях.

Некоторые диоды лучше всего работают в различных связках (парами), дополняя друг друга и расширяя возможности подобной компоновки.

к меню ↑

Основные характеристики

По максимальному значению допустимого прямого тока различают диоды мощностью:

Малой — до 3х102 mA. Средней — от 3х102 mA до 10 А. Большой — от 10 А.

По технологии изготовления различают:

Точечные. Плоскостные.

По материалу изготовления:

Германиевые. Кремневые.

По физическим характеристикам кремневые диоды значительно превосходят германиевые, что в свою очередь повлияло и на области их применения, сварочные аппараты так же расширили свои возможности.

Однополупериодные выпрямители состоят из диодов. Они не дорогие, но с одним большим недостатком: используют только половину волн переменного тока, поэтому потери напряжения составляют больше 50%. Исправить ситуацию без привлечения дорогостоящих элементов помогает диодный мост.

Сборка из четырех диодов, которая способна пропускать ток в течение всего полу периода, представляет собой диодный мост. Его основное предназначение — это преобразование переменного тока в пульсирующий постоянный электрический ток и без потери мощности.

Для сварочного аппарата выпрямитель, в котором диодный вопрос решается наличием моста, является более предпочтительным. Диодные мосты изготовляют в отдельном корпусе, печатают схему непосредственно на плате или диодный мост можно собрать самостоятельно.

к меню ↑

Принцип работы, включение в схему

Диодный мост — сборная электрическая схема состоящая из четырех диодов, два из которых подключены последовательно и встречно друг к другу, а с остальными находятся в последовательном соединении. Выпрямительный мост основан на параллельной работе отрицательных и положительных диодов, а именно:

Положительные — пропускают только положительную полуволну переменного напряжения; Отрицательные — одновременно обрезают отрицательную полуволну составляющую переменное напряжение.

На выходе диодного моста получается пульсирующее положительное напряжение постоянной величины. Пульсация незначительна, но этот диодный эффект убирают за счет фильтров или добавления конденсатора.

Распространенными включениями диодных схем являются:

Однофазная мостовая схема

Переменное напряжение подается на вход схемы и в каждый полупериод ток проходит через два диода («+»или «-«), а два других являются закрытыми. Результат: частота напряжения на выходе в двое больше частоты подаваемого пульсирующего напряжения.

Трехфазная мостовая схема

Результатом такого включения является получение напряжения на выходе с значительно меньшей пульсацией чем дает диодный мост при однофазном включении.

Сегодня сварочные аппараты представлены широким разнообразием. За умеренную цену для сварочного дела можно подобрать современный инверторный аппарат или для плазменной резки. Без сварочного аппарата сейчас не обойтись, и при небольших строительных работах, и в авто мастерской.

Принцип устройства и работы сварочного аппарата прост. Примитивная конструкция состоит из: силового трансформатора с первичной обмоткой, тепловой защита и вентилятора для охлаждения. Среднее значение рабочего тока аппарата до 160 А и рассчитаны обычные модели на работу с покрытыми электродами до d=4 мм.

к меню ↑

Причины необходимости доработки сварочного аппарата

Основные причины вынуждающие провести некую переделку чаще всего зависят не от самого аппарата, а от условий его применения и желания расширить его изначальные возможности. Так можно выделить:

Перебои в бытовой сети напряжения. Некоторые аппараты при низком напряжении даже не запускаются. Желание повысить эстетические характеристика производимого сварного шва. Возможность упростить задачу “зажжения” дуги при номинальном и пониженном напряжении.

Увеличение теплового режима при долгой работе сварочного аппарата. Желание получить стабильную электрическую дугу.

Всего этого можно добиться используя выпрямительные диоды, тем самым, переориентировав сварочные аппараты на работу с постоянным током.

к меню ↑

Основные моменты усовершенствования

Главную роль в техническом преобразовании сварочного аппарата выполняет выпрямитель. Его конструирование требует подбора моста из диодов и низкочастотного фильтра. Данная сборка должна давать удовлетворительное выходное напряжение при работе на холостом ходу.

Так же следует учесть:

Применение обычной схемы моста приведет к резкому снижению выпрямительного напряжения при повышении тока нагрузки в момент зажигания дуги, что затрудняет сварочные работы. Проблема решается использованием электролитического конденсатора большой емкости или же заменой схемы подключения.

Для сборки лучше использовать более компактные диоды (Д161, В200). Даже если они с разной проводимостью их радиаторы можно скрепить без прокладок шпильками между собой.

Особенности крепления диодного моста к сварочному аппарату: интенсивное использование — один вывод моста подключается к общей клемме, а другой вывод остается свободным для последующего соединения с нужным выводом трансформатора; работа с малым напряжением — диодный мост остается с двумя свободными выводами.

Модернизация сварочного прибора при самостоятельной сборке диодного выпрямителя требует тщательной подготовки и изучения схем. Практически все сварочные агрегаты можно усовершенствовать выпрямителем по схеме Трифонова, который способен улучшить конструкцию по многим параметрам.

Источник: http://ostroff34.ru/statya/2011269989-diody-kak-osnova-vypryamitelnogo-mosta-svarochnogo-apparata.html

Устройство сварочного выпрямителя и принцип работы

Среди различных аппаратов для электродуговой сварки выделяются устройства, способные не только повышать силу тока, необходимую для плавления кромок металлов, но и выравнивать переменную частоту напряжения до постоянного значения.

Это позволяет лучше формировать швы, уменьшает разбрызгивание жидкого металла, и дает более прочное соединение. Называется такой агрегат — сварочный выпрямитель.

Как он устроен и за счет чего происходит преобразование тока? Какие разновидности аппаратов существуют?

Выпрямитель — что это такое?

Сварочный выпрямитель — это аппарат, состоящий из нескольких блоков, в которых входящее напряжение понижается (V), и преобразовывается. Одновременно увеличивается величина А. В результате, на выходе получается постоянный ток достаточной силы, чтобы производить сварку стали и цветных металлов.

К выходящим клеммам устройства подсоединяются два кабеля (+ и -), один из которых крепится к свариваемому изделию, а второй заканчивается держателем или горелкой. В зависимости от конкретного полюса крепления к свариваемым частям определяется полярность и режим выполнения работы. Сварка происходит за счет замыкания дуги между соединяемой поверхностью и концом плавящегося электрода.

Преимущества использования

Эксплуатация выпрямителей в производстве при сварочных процессах дает несколько преимуществ перед обычными трансформаторами:

  • более стабильное горение дуги;
  • малое количество брызг расплавленного присадочного и основного металла;
  • ровная поверхность шва с мелким чешуйчатым рисунком;
  • лучшая свариваемость цветных и легированных металлов;
  • экономия расходных материалов.

Применение выпрямителей

Устройства с постоянным током большой силы позволяют проводить сварочные работы покрытыми электродами на многих видах стали. В зависимости от возможностей регулировки, некоторые агрегаты способны сваривать металлы до 50 мм толщины (с разделкой кромок). При обратной регулировке выпрямителя, сварщик способен выполнять соединения на тонких изделиях с толщиной стенки 1 мм.

Сварочное устройство способно плавить как кромки основного металла, так и стержни электродов. Диаметр последних бывает от 2 до 6 мм. Кроме покрытых электродов выпрямители могут работать с присадочной проволокой, подающейся с катушки. Для этого их активно внедряют в полуавтоматы.

Преобразователи сварочного тока используются и для сварки неплавящимися электродами (вольфрамовыми, угольными). В этом случае сварочную ванну защищают инертными газами, подающимися в горелку через кабель-канал. Так, используя сварочный выпрямитель, можно сваривать чугун, нержавейку, и малоуглеродистую сталь.

Кроме сварки, агрегаты применяются для разрезания металлов электрической дугой. Данное действие возможно благодаря увеличению силы тока, которая прожигает сталь, не позволяя краям отверстия сходиться вновь. В отличие от трансформаторов, преобразователи с постоянным током позволяют экономить электроды при одинаковом объеме работ.

Устройство и принцип работы

Устройство сварочного выпрямителя включает в себя несколько блоков, обеспечивающих выполнение рабочего процесса. Основные элементы агрегата следующие:

  • понижающий трансформатор;
  • диоды;
  • охлаждающий модуль;
  • измерительные приборы;
  • регуляторы тока.

Принцип работы выпрямителя заключается в подаче перемененного тока на первичную обмотку понижающего трансформатора. За счет электромагнитной индукции на вторичной обмотке создается поток напряжения с уменьшенным значением V, и возросшей силой тока А. Холостой ход работы аппарата не должен превышать 48V.

Это напряжение поступает на диоды. В качестве последних используются кремниевые элементы. Диод является полупроводником, обеспечивающим прохождение тока только в одну сторону. Это устраняет колебание его частоты и в зону сварки подается уже постоянное напряжение.

Поскольку диоды при этом нагреваются, то рядом с ними располагаются радиаторы и вентилятор. Постоянный обдув холодным воздухом позволяет увеличить продолжительность активной работы устройства, без перерыва на охлаждение.

Для контроля характеристик тока в систему устанавливаются амперметр и вольтметр. Многие модели снабжаются датчиком перегрева. При превышении показателей V срабатывает блок защиты, отключающий возможность сварки.

Чтобы настраивать силу тока в соответствии с толщиной свариваемого соединения используется несколько видов регулировки.

Читайте также:  Сварочные работы на автомобиле: что следует знать?

Способы регулировки тока в выпрямителях

Чтобы изменять значение ампер в сварочном преобразователе предусмотрено несколько вариантов управления. Большинство выпрямителей имеют ступенчатую регулировку за счет секционированного подключения первичной обмотки. Такой переключатель ставится в виде рукоятки, с двумя или тремя положениями.

Если требуется сразу повысить силу тока до возможности производить сварку толстых пластин или резку, то часть первичной обмотки «отсекается», и ток идет по укороченной схеме.

Для возвращения напряжение в обратную сторону схема переключается на более длинную часть первичной обмотки, и сила тока становится меньше, что удобно для сварки тонких листов.

Кроме грубой регулировки, воздействующей на трансформатор, в выпрямителях применяется тонкая настройка при помощи дросселя насыщения. Он устанавливается между кремниевыми диодами (выпрямляющим блоком) и понижающим трансформатором. Дроссель представляет собой ряд катушек, через которые проходит напряжение. Переключая рычаг управления, изменяется длина пути тока в обмотках и его сила.

Большинство моделей преобразователя имеет рукоятку на крышке корпуса, которая приводит в движение винтовой вал и платформу со вторичной обмоткой трансформатора. Изменение расстояния между обмотками также служит способом регулировки силы тока.

Самым эффективным для изменения сварочного напряжения является тиристорный блок. Его внедрение в схему позволяет контролировать длину подачи напряжения и его воздействие на металл. Благодаря тиристорам можно моделировать жесткую, пологопадающую и крутопадающую характеристики тока.

Разновидности аппаратов

Выпрямители для сварки имеют несколько разновидностей по типу подключения диодов и параметрам входящего напряжения. Их можно разделить на:

  • однофазные (с однополупериодной конструкцией, полумостовой и полномостовой);
  • двухфазные (с последовательным и параллельным подключением мостов);
  • трехфазные (с количеством от 6 до 12 диодов в параллельных и последовательных схемах).

Из часто встречающихся на производстве выпрямителей применяют трехфазные модели, позволяющие работать с металлами разной толщины, и выполнять не только сварку, но и резку материалов.

Встречаются и многопостовые аппараты, дающие возможность подсоединять к ним до шести электрододержателей одновременно.

Чтобы обеспечить индивидуальные условия для каждого рабочего, в схему включают защиту от индукции и балластный реостат, для регулировки тока на месте.

В быту выпрямители применяются в составе сварочных инверторов. В этих аппаратах понижающий трансформатор изменяет силу тока, после чего выпрямляющий блок производит постоянное напряжение.

Далее оно преобразуется обратно в переменное, но с очень высокой частотой. И хотя сварка такими устройствами выполняется на переменном токе, благодаря его модернизации, получаются качественные и ровные швы.

Инверторы отличаются компактностью и легкостью.

Обслуживание и ремонт

Чтобы выпрямитель для сварки хорошо работал, требуется проводить грамотное обслуживание аппарата и своевременный ремонт.

В первое, включается проверка всех токопроводящих частей на сохранность изоляции, надежность крепления клемм, и удаление пыли с внутренних элементов. Перед введением в эксплуатацию аппарат должен быть заземлен.

Винт для регулировки хода вторичной обмотки требуется периодически смазывать. Запрещается работать с выпрямителем без защитного кожуха.

Из самых частых поломок встречается перегрев и сильный гул аппарата. Если наблюдаются такие симптомы, то это может означать:

  • крыльчатка вентилятора не соответствует требуемой величине и ее необходимо заменить;
  • заклинил вал вентилятора охлаждения;
  • замкнула первичная обмотка трансформатора, которую следует перемотать;
  • нарушена изоляция листов сердечника или его шпилек.

Среди других распространенных поломок выпрямителя требующих ремонта — понижение выходного напряжения. Это могло произойти из-за замыкания или обрыва во вторичной обмотке. Если магнитный пускатель включается на одну секунду и отключается, то причина кроется в неработающем диоде, или замыкании тока на кожух аппарата.

Выпрямитель позволяет производить сварочные работы с получением более качественных швов на различных металлах. Благодаря преобразованию тока от трансформатора в постоянное напряжение, возможна сварка и резка устойчивой дугой, и экономией расходных материалов.

Поделись с друзьями

1

Источник: https://svarkalegko.com/oborudovanie/chto-takoe-svarochnyj-vypryamitel-i-kak-on-rabotaet.html

Выпрямитель сварочный – как рассчитать и собрать своими руками? + Видео

Выпрямитель сварочный предназначается для питания электрическим током сварочного поста при ручной, электродуговой сварке. Его задача – преобразование тока переменной частоты в постоянный электрический разряд, необходимый для процесса плавления металла.

Устройство сварочного выпрямителя – начнем с теории

Бытовые сварочные аппараты – это выпрямители и инверторы малой мощности, со сравнительно низким номинальным сварочным током. Имея большую длительность паузы для охлаждения между периодами работы, они малоэффективны при выполнении больших объемов работ в промышленности и производстве. Единственная занимаемая такими агрегатами ниша – бытовое назначение, а также мелко-подрядный бизнес.

Классическая компоновка сварочного аппарата включает в себя:

  • понижающий трансформатор;
  • выпрямитель (мост из полупроводниковых элементов);
  • конденсаторный блок (для сглаживания пульсаций на выходе преобразователя).

Перед изготовлением или приобретением любого инструмента, будь это строительный уровень или перфоратор, а у нас сварочный аппарат, необходимо определить, какие виды работ он будет выполнять. От этого напрямую зависят массогабаритные показатели устройства, типоразмер используемого электрода и, соответственно, толщина листов свариваемого металла.

Наилучшие показатели по качеству выходящего тока имеют трехфазные аппараты, подключаемые к сети 380 Вольт. Ими можно дольше работать без перерывов для охлаждения, а также производить работы с более массивными стальными конструкциями в пределах 200-400 Ампер. Идеально подойдут для сварки контейнеров, ларьков, гаражных ворот. Это то, что нужно, для малого бизнеса.

Существенным недостатком является ограниченный доступ к питающей сети. Не все дачные поселки и гаражные общества могут похвастаться доступом к таким силовым коммуникациям. К тому же, сварочный аппарат, обладающий трехфазным трансформатором, будет в 1,5-2 раза тяжелее однофазного собрата.

Суммарный вес устройства с легкостью перевалит за сотню килограмм. Одному человеку такой вес не под силу, возникает необходимость монтировать колеса для передвижения или же использовать тороидальный трансформатор, который снизит общий вес на 20-40 процентов.

Но стоит учесть, что его придется наматывать самому.

Однофазный сварочный выпрямитель для сварки, смонтированный на однофазном трансформаторе, рассчитанном на сеть 220 Вольт, значительно легче. Его масса на 90 % зависит от веса понижающего трансформатора и будет в пределах 30-80 килограмм.

Данная техника может работать на токах 125-180 Ампер, обеспечивая качественный сварной шов при сварке несложных конструкций – ворот, навесов или ручной бетономешалки. Легкость и доступность электрической сети делают однофазные устройства крайне мобильными.

Ими можно работать не только на верхних этажах высоток, но и там, где электричества нет вообще, питаясь от бензинового генератора.

Самодельный сварочный выпрямитель для однофазной сети

Вспомним школьный курс физики и поговорим о теории. Переменный ток представляет собой синусоиду или волну, которая производит колебания с частотой 50 Гц. Это означает, что за 1 секунду электричество 25 раз течет в одном направлении и 25 раз в обратном. Для процесса сварки необходимо протекание электричества только в одном направлении.

Если цепь вторичной обмотки трансформатора дополнить полупроводниковым элементом, к примеру простейшим диод, то он будет пропускать электричество только в одну сторону, а значит мы получим постоянный ток. Однако он будет пульсирующим, с частотой 25 Гц, т.е. после каждой «волны» будет аналогичная по времени, безтоковая пауза, а это нас не устраивает.

Если диод поставить наоборот, то он будет пропускать поток электронов в другую сторону, так называемую обратную полуволну.

Поставив два диода по направлению друг к другу, между ними мы получим ток, представляющий собой волны, возрастающие от нуля до максимального значения напряжения, на которое рассчитана вторичная обмотка трансформатора и спадающие до нуля, после достижения которого начнется новая волна.

Таким образом получается положительный полюс источника тока, отрицательный полюс будет располагаться в центре вторичной обмотки трансформатора. Именно поэтому данная схема применима только, если у силового трансформатора есть соответствующий вывод.

Если мы наматываем трансформатор самостоятельно, то вывод можно сделать, остальные случаи заставят нас частично разбирать обмотку, что нежелательно.

 Преимущество данной схемы – это малое количество используемых полупроводников, их всего два, а также то, что вторичная обмотка устройства разделена на две части, и, по сути, половину времени работы задействована одна часть обмотки, а другую половину – другая.

Самым распространенным вариантом рассматриваемых двухполупериодных схем выпрямления является мостовая. Она представляет собой квадрат, в каждую из сторон которого включен диод. С двух противоположных углов квадрата снимается постоянное напряжение, а на два других оно подается со вторичной обмотки трансформатора.

 Преимущество такого выпрямителя – это отсутствие необходимости выводить отдельный провод со вторичной обмотки, недостатком же является использование аж четырех полупроводниковых вентилей.

Обе вышеупомянутые схемы, без дополнительной конденсаторной батареи, на выходе будет иметь среднее напряжение меньшее чем выходящее со вторичной обмотки.

  • Ucp=2*Uво/pi;
  • где: Ucp – действующее среднее значение напряжения;
  • Uво – напряжение на вторичной обмотке трансформатора;
  • pi – константа, число Пи (3,14).
Читайте также:  Пистолет для пайки пластика и технология пайки

Соответственно, ток сварки будет меньше, отсюда и меньший диаметр применяемого электрода и толщины свариваемого металла. Для уменьшения колебания напряжения на выходе сварочный выпрямитель, собранный своими руками, должен иметь параллельно включенный нагрузке конденсатор, расчет его параметров приведен ниже:

Время зарядки конденсатора:

  • t(зар)=(arccos(Umin/Umax))/(2*pi*f);
  • где t(зар) – время зарядки конденсатора.
  • Umin – минимальное значение, до которого разрядится конденсатор (выбираем сами, исходя из колебаний напряжения на выходе, примем равным 30 В);
  • Umax – амплитудное сетевое напряжение (Umax = 1,41* Uво=1,41*25=35,25 В);
  • f – частота сети, 50 Гц;
  • t(зар)=(arccos(30/35,25))/(2*3,14*50)=0,00176 секунд.

Определяем время разрядки конденсаторной батареи:

  • t(раз)=T-t(зар);
  • где Т=0,01с (для данных схем выпрямления);
  • t(раз)=0,01-0,00176 = 0,00824 с.

Находим ток нагрузки, на который рассчитан наш сварочный аппарат, его можно взять из расчета трансформатора или же определить по старой школьной формуле:

  • Iнагр= Uво/R;
  • где R – сопротивление цепи сварки, для расчета можно принять равным в пределах 0,13-0,18 Ом;
  • Iнагр= 25/0,18=139 А.

Определяем емкость конденсатора, на которой за время t(раз) при токе нагрузки Iнагр напряжение уменьшится с Umax до Umin:

  • C=Iнагр*t(раз)/(Umax-Umin);
  • C=139*0,00824/(35,25-30) = 0,217 Ф = 217 000 мкф.

Для выбора конденсатора важно знать и пиковый зарядный ток, находим его:

  • Ipic=C*(Umax-Umin)/t(зар);
  • Ipic=0,217*(35,25-30)/0,00176=647 А.

Осталось определить среднеквадратичное значение импульсного тока через конденсатор, оно вычисляется по формуле:

  • Isi=√(I(зар)²+I(разр)²);
  • где I(зар) — среднеквадратичный ток через конденсатор на цикле заряда;
  • I(разр) — среднеквадратичный ток через конденсатор на цикле разряда.
  • I(зар)=Ipic*√((t(зар)/T)/3);
  • I(зар)=647*√((0,00176/T)/3)=156,7 А;
  • I(разр)=Iнагр*t(раз)/T;
  • I(разр)=139*0,00824/0,01=114,5 А.

Итак, имеем:

  • Isi=√(156,7²+114,5²)=194 А.

Рассчитанная нами емкость достаточна велика, единичного электролита на такую емкость не найти, а если собирать батарею, то она будет внушительных размеров. Есть смысл поставить батарею меньшей емкости, но при этом падение напряжения между волнами будет больше.

Выбирая конденсатор, ориентируйтесь сначала на значение Isi, а уже после на его емкость. Isi показывает, успеет ли зарядиться конденсатор за время прохождения тока, если нет, то ставить конденсатор вообще бессмысленно.

 Если электролита необходимой емкости нет, то ставим несколько, соединяя их параллельно.

Схема сварочного выпрямителя, работающего от трехфазной сети

Выпрямители, построенные для питания от трехфазной электрической сети, имеют меньшую пульсацию выходного напряжения, благодаря тому, что фазы сети перекрывают друг друга, и напряжение не опускается до нуля.

 Один из вариантов построения трехфазного выпрямителя – это включение в каждую фазу, за обмоткой трансформатора, полупроводникового элемента, по направлению от обмотки.

Далее эти выходы от диодов коммутируются в один вывод – положительный полюс источника питания, отрицательным полюсом является нулевой вывод с обмоток трансформатора.

Диодный мост пропускает только одну полуволну от каждой фазы, смещенную на 120 электрических градусов относительно друг друга.

Пульсации у данной схемы в три раза чаще, чем у схем с одним включенным диодом, но амплитуда колебаний значительно меньше.

Преимущества такой конструкции – это использование всего трех полупроводников, а вот недостаток все тот же – нулевой вывод с обмотки трансформатора, а значит соединение обмоток питающего трансформатора только по схеме «звезда».

Мостовая трехфазная схема выпрямления или схема Ларионова уменьшает амплитуду пульсаций, но увеличивает их количество в три раза, по сравнению с предыдущей схемой.

Диоды располагаются последовательно один за другим, а между ними к цепи подключается фаза трансформатора. Выходы с полупроводников после каждой фазы соединяются, образуя положительный полюс источника питания.

Соединив входы диодов, располагающиеся до соединения цепи с фазой, получим отрицательный полюс.

Такая схема идеальна с точки зрения изготовления сварочного выпрямителя своими руками без дополнительных электронных составляющих.

Вводить в цепь параллельно нагрузке конденсатор можно, но не целесообразно, качество напряжения на выходе и так высокое.

Еще одним преимуществом данной схемы является возможность соединять обмотки, как по схеме «треугольник», так и по схеме «звезда», не используя «нулевой» провод.

Многопостовые сварочные выпрямители – считаем рабочие места

Трехфазные сети также позволяют подключать многопостовые сварочные аппараты. Мощности бытовой, однофазной сети на 220 Вольт попросту не хватит для столь мощной нагрузки. Для обеспечения работы всех постов выпрямители имеют жесткую внешнюю Вольт-Амперную характеристику. Каждый вывод для сварки имеет собственный реостат и дроссель, для индивидуальной регулировки.

Их преимущество в меньших затратах на обслуживании оборудования, а сфера применения – сварочные площадки с большим объемом работы.

Это могут быть строительные площадки, на которых производится монтаж сложных металлоконструкций или судостроительные верфи. То есть область применения промышленность, но никак не быт.

 Количество подключаемых сварочных постов для многопостового выпрямителя рассчитаем по формуле:

  • n= Iвыпр/k* Iнагр;
  • где Iвыпр – номинальный ток, на который рассчитан выпрямитель;
  • Iнагр – ток, необходимый для одного поста;
  • k – коэффициент, учитывающий одновременную работу постов, для механической сварки берется в пределах 0.5-0.7.

Сварочный выпрямитель своими руками

Выпрямитель для сварочного аппарата строится вокруг полупроводниковых элементов, суть которых – пропускать электрические потоки только в одном направлении. На сегодняшний день использовать в схемах выпрямления можно три устройства:

  • диод (самый лучший, потому что самый простой, при его использовании в схему выпрямительного устройства не надо вводить блоки управления);
  • тиристор (для протекания тока он должен получить сигнал от системы управлении, когда проходящий ток опускается до нуля или напряжение на нем становится меньше, чем в следующей фазе, вентиль запирается);
  • транзистор (полностью управляемый «вентиль», для открытия и закрытия которого необходимо подавать сигнал на управляющий электрод, к тому же, самый дорогостоящий элемент).

Использовать диод лучше всего, подумаете вы, он проще и удобней в эксплуатации. Однако есть одна особенность, при использовании диодов электрическая цепь потребует введения резистора, для регулирования силы тока.

При использовании транзистора или тиристора регулировка напряжения может осуществляться блоком управления, через задержку открытия-закрытия «вентилей», уменьшая напряжение на выходе выпрямителя и тем самым снижая ток.

Очень важно выбирать любой из вышеперечисленных элементов с запасом. Реально протекающий по цепи ток должен быть в 1.5-2 раза меньше, чем номинальный, на который рассчитан полупроводник. Максимальное обратное напряжение «вентиля» должно быть в 2 раза выше, чем напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Иначе возможны пробои элементов или выход из строя из-за перегрева.

Использование диодного моста подразумевает применение мощного сопротивления, для регулировки тока сварки. Идеальный вариант – использование готового реостата в виде нихромовой или никелевой проволоки, намотанной на термостойкий диэлектрик.

Можно подобрать фехралевую ступень разгона для электрических двигателей, ну или на крайний случай – стальную проволоку, опять же намотанную на диэлектрик. Выбирая сопротивление, следует исходить из того, что полностью введенное в цепь сопротивление снизит ток до нуля.

Длина реостата рассчитывается по следующей формуле:

  • L=R/r*S;
  • где R – полная величина сопротивления, необходимая для уменьшения тока сварки до нуля;
  • r – удельное сопротивление материала, берется из справочника, как вариант, Википедии;
  • S – сечение наматываемой проволоки.

Еще один элемент, который иногда используют в схеме выпрямителя – дроссель. Рассчитать его параметры достаточно сложно и трудоемко, определение простого значения индуктивности не поможет. Даже если вы знаете количество витков, значительное влияние на индуктивность может оказать плотность намотки меди на магнитопровод, а также наличие зазора между проволокой и стальным сердечником.

Выход из данной ситуации – это экспериментальное определение: наматываем дроссель в несколько слоев с пятью или шестью отводами, производим тестовую сварку и по характерному треску, а также брызгам расплавленного металла подбираем индуктивность. Чем меньше брызг и слабее треск, тем лучше. Однако не всегда требуется внедрение индуктивности, так как для обеспечения падающей Вольт-Амперной характеристики сварочного аппарата может хватить индуктивности обмоток трансформатора.

Инверторный сварочный выпрямитель: разбираем, что к чему

Схема работы инверторного аппарата немного другая, чем у классического. Вместо понижающего трансформатора у него на входе устанавливается электронный фильтр, который преобразует частоту входящего электрического тока с 50 Гц до нескольких десятков кГц.

После устанавливается понижающий трансформатор, а уже потом выпрямительный мост. Достоинства таких сварочных аппаратов в малом весе, по сравнению с обычными.

Это достигается за счет того, что магнитопровод высокочастотного трансформатора имеет меньшие массогабаритные показатели.

Выпрямители инверторных сварочных аппаратов строятся на базе тиристоров, с системой импульсно фазового управления. Далее, как и положено, в цепь сварки, параллельно нагрузке, подключают конденсатор, а перед сварочным электродом – реостат и дроссель.

Недостаток рассматриваемых выпрямителей – в количестве электроники, собрать его самому почти невозможно, как и починить.

 Однопостовые сварочные выпрямители с хорошими показателями выпрямленного тока при наличии всех необходимых компонентов можно собирать у себя дома, и это достойная альтернатива покупке нового выпрямителя.

Источник: https://remoskop.ru/mnogopostovoj-invertornyj-vyprjamitel-svarochnogo-apparata.html

Ссылка на основную публикацию