Сварочный выпрямитель — схема, технические характеристики, устройство

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.

Особенности назначения выпрямительного устройства

Данная категория аппаратов применяется как генератор электрического напряжения между двумя точками, побуждающий возникновение сварочной электрической дуги.

Похожая схема применяется в электродуговом сваривании, с использованием плавких электродов с разным видом покрытия.

С помощью сварочных выпрямителей появляется возможность работать электродами с диаметром до 1,2 мм и обрабатывать разные виды сталей своими руками.

Используя электроды со специальным рабочим покрытием в сочетании со сварочным выпрямителем, можно сваривать цветмет и различные сплавы.

Также применение сварочного выпрямителя напряжения типа ВДУ, оборудованного автоматическим источником подачи присадочного материала, позволяет своими руками работать сваркой: аргонодуговой, угольной дугой, под флюсом.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод: выпрямитель используется при обработке любых металлических изделий посредством напряжения постоянного тока.

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.

Виды сварочных выпрямительных устройств

На данный момент производство выпускает выпрямительные устройства в следующих вариантах:

Выпрямитель типа ВДМ – состоит из диодного моста, который выравнивает характеристики сглаживающего конденсатора, переменного тока и понижающего трансформатора.

Сварочный выпрямитель ВДМ применяют в бытовой и коммунальной электро-хозяйственной сфере. Основным достоинством ВДМ выпрямителей является невысокая цена.

Недостаток сварочного ВДМ выпрямителя заключается в минимальном периоде включения.

Выпрямитель универсальный многопостового типа. Многопостовые сварочные выпрямители питаются от 3-х фазной электрической сети.

При этом каждый многопостовой вывод имеет индивидуальный блок управления, конструкция которого состоит из реостата управления и ограничителя регулятора (дросселя).

За счет этого многопостовые сварочные выпрямители демонстрируют высокие вольтамперные технические характеристики.

Такой аппарат может применяться при максимально длительном режиме включения.

Видео:

Благодаря этому многопостовые сварочные выпрямители используются в ходе длительных и масштабных сварочных работ.

Многопостовые сварочные выпрямители нашли свое применение на заводах по изготовлению металлических конструкций, в цехах серийного производства и на стройплощадках.

Выпрямительное устройство инверторного типа – аппарат особой категории, отличающийся оригинальностью конструкции, которая обусловлена сборкой основных узлов.

Инверторный прибор состоит из электрического фильтра, сглаживающего на порядок активное напряжение переменного тока.

За фильтром место понижающего трансформатора, который оперирует высокочастотными токами, за ним находится мост. Благодаря подобной сборке, инверторный прибор помещается в компактном корпусе.

Подобные выпрямители удобны в транспортировке, поэтому им отдают предпочтение домашние умельцы и хозяева аварийных бригад, которым приходится всегда возить с собой подобное оборудование, цена на него не слишком высока.

Как видно из вышесказанного, современное производство предлагает потребителям разные виды выпрямительных устройств для сварочных аппаратов, при этом их цена может составлять от 10 тыс. до 100 тыс. рублей.

Устройство сварочного выпрямителя

Важно! Для самостоятельного изготовления выпрямителя можно не использовать трансформатор, а подключать его напрямую к сети

Если объяснять простыми словами, что представляет собой сварочный выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный. В сварочных работах последний вид тока обеспечивает большую мощность и стабильность дуги. Но поскольку в сети используется только переменный, то необходимо устройство, которое будет его преобразовывать.

Схематическое устройство сварочного выпрямителя

Само устройство довольно требовательно к расчетным данным, но принцип его работы достаточно понятен. Входящий ток поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора. За счет электромагнитной индукции на вторичной обмотке появляется электрический ток, но с другими параметрами. Будет понижено напряжение, и повышена сила тока. Следующий этап — трансформация. Это именно то, для чего конструируются выпрямители.

Происходит это вследствие прохождения синусоиды переменного тока через систему диодов. Суть его работы заключается в следующем: переменный ток проходит через выпрямитель. При движении синусоиды вверх диод пропускает поток электронов, но при изменении направления (прохождении через ноль) блокирует движение. На выходе из выпрямителя направленный поток электронов образуется только в одну сторону.

Наиболее практично сделать сварочный выпрямитель на тиристорах своими руками. Не использовать простые диоды, а сконструировать более сложную цепь, используя конденсаторы, тиристоры. Явным плюсом окажется более точная и гибкая настройка силы тока. Мощный трансформатор, который можно задействовать для конструкции, — можно извлечь из б/у микроволновки.

Схема функционирования выпрямительных устройств

Для функционирования выпрямительного прибора применяется следующая принципиальная схема. Сетевой или генерируемый ток подается на входную обмотку трансформатора.

При помощи трансформатора снижается стандартный показатель тока до показателя, который будет соответствовать величине холостого хода сварки.

Далее осуществляется выпрямление высокочастотного тока до стабильного показателя.

Видео:

Полупроводниковый диод преобразует переменный ток в постоянный ток.

Завершающий блок поддерживает, стабилизирует готовые технические характеристики, позволяет им оставаться неизменными.

По указанной схеме может эксплуатироваться любой выпрямительный вариант устройства из ниже рассмотренных моделей, цена на них также приемлема, как и технические характеристики.

Самодельный сварочный выпрямитель для однофазной сети

Чтобы понять, что представляют собой функциональные блок-схемы сварочных выпрямителей, стоит начать с того, что внешние характеристики могут быть падающими или жесткими, в зависимости от типа электрода.

Его принципиальная схема состоит из 2 обязательных элементов: трансформатора, тиристорной схемы (сюда же входит компенсатор). Вторая может быть 2 типов: из управляемых тиристоров Vy и диодная неуправляемая Vн. В линейном блоке находится сглаживающий дроссель Lc. Этот компонент призван снизить скорость нарастания тока до максимальных значений при появлении сварочной дуги. Эта защита выполняет роль индуктивного фильтра, не допуская разбрызгивания металла из сварочной ванны.

Трансформатор понижающий формирует внешние характеристики и регулирует режим работы. Из-за низкой стабильности выходного тока у однофазных однополупериодных выпрямителей преимущественно применяются 2-полупериодные схемы, которые пропускают верхние и нижние части волн.

Выбор конденсатора основывается на 2 характеристиках: емкости (чем она выше, тем меньше пульсация) и напряжении (должно превышать амплитудное как минимум в 2 раза).

Принцип работы

Один из элементов устройства выпрямителя — понижающий трансформатор с тремя обмотками и блоком управления. Наиболее распространенные схемы выпрямления — однофазная и трехфазная мостовые, с двухполупериодным выпрямителем. Трехфазная мостовая схема обеспечивает равномерную загрузку всех фаз силовой сети и большую устойчивость горения дуги при меньшем количестве вентилей.

При использовании этой схемы в определенный момент времени два последовательно соединенных с нагрузкой элемента проводят ток; за один период происходит ровно шесть пульсаций электрического тока. Таким образом, дуга питается постоянным, выпрямленным током, протекающим по цепи вторичной обмотки.

Особенности и свойства выпрямителей для сварки

Обычно выпрямители для сварочных работ используются в тех случаях, когда производиться сваривание низкоуглеродистых, высоколегированных сталей, цветных металлов, различных сплавов.

Кроме того, сварочные выпрямители применяются сварщиками при необходимости произвести сварку с обратной полярностью.  

К достоинствам сварочных выпрямителей можно отнести их экономичность, особенно этого касается вышеупомянутых трехфазных однопостовых устройств.

Среди особенностей выпрямителей следует выделить и довольно высокий показатель КПД в сравнении с аналогичным оборудованием.  

Также специалисты отмечают, что выпрямители довольно надежны, управлять ими достаточно просто. Использование сварочных выпрямителей позволяет сократить разбрызгивание металла в процессе сваривания, а также способствует более глубокому провару.

К достоинствам этих устройств также принято относить относительно небольшой вес и равномерную нагрузку фаз.

С другой стороны сварочные выпрямители довольно чувствительны к перепадам напряжения в сети и восприимчивы к коротким замыканиям (длительным).

И напоследок несколько слов об эксплуатации выпрямителей, предназначенных для сварочных работ. Обязательно нужно проводить плановые осмотры устройства, чтобы иметь возможность во время устранять возможные поломки и загрязнения. Выпрямители, как и любое другое сварочное оборудование, должны содержаться в исключительно сухих помещениях.

Назначение

Сварочный выпрямитель представляет собой аппарат, предназначенный для стальных и металлических конструкций; источник энергии для сварочной дуги, при помощи полупроводниковых элементов преобразующий переменный ток сети в постоянный сварочный ток, не изменяющий своего направления и величины.

Инверторный сварочный выпрямитель

Инверторный выпрямитель представляет функциональный прибор в отличие от простого аналога. Он способен трансформировать переменный ток в прямой, а также отключать эту функцию и работать с переменным. В зависимости от используемых тиристоров, есть возможность менять частоту тока, уменьшать или увеличивать силу тока и напряжение. Использование выпрямителя ограничено и затратно: обычно такие устройства применяются в промышленных масштабах. Поэтому для бытового использования лучше предпочесть инвертор.

Разновидности выпрямителей для сварочных работ

Эти выпрямители классифицируются по разным показателям: начиная от сферы применения и заканчивая конструкционными особенностями.

Так, в зависимости от области использования бывают бытовые, полупрофессиональные и профессиональные выпрямители, которые различаются рабочим напряжением.

Конструкционные особенности силовой части этих устройств определяют такие виды:  

• тиристорные устройства;
• оборудование с дросселем насыщения;
• инверторные;
• регулируемы трансформатором;
• с транзисторным регулированием.

Разные типы выпрямительных устройств могут быть применены при разных способах сварки. Так, к примеру, для сваривания в среде защитных газов, а также под флюсом, сварщики выбирают выпрямители, имеющие жесткие внешние характеристики. В этих преобразователях могут применяться различные способы регулировки напряжения. Так, используют:

• витковую;
• магнитную;
• фазовую;
• импульсную.

Ручная дуговая сварка, обычно, осуществляется с использованием выпрямителей, имеющих падающие внешние характеристики. Эти характеристики формируются двумя способами, а именно:

1. Повышение сопротивления трансформаторов – часто встречается в выпрямителях, трансформаторы которых имеют магнитный шнур, подвижную либо разнесенную обмотку.
2. Использование обратной связи по току – этот способ встречается в таких типах выпрямителей, как тиристорный, инверторный, транзисторный.

Кроме того, существуют выпрямители универсального типа, т.е. они формируют жесткие и падающие внешние характеристики.

Что имеем в итоге?

Подводя итоги, нужно сказать, что выбор каждого человека определяется решаемыми задачами и денежными ресурсами, но выбор выпрямителя, особенно для производства, будет верным решением. Мы рассказали о свойствах трансформаторных выпрямителей, основных характеристиках и принципе действия и надеемся, что эта информация будет вам полезна.

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.

Если есть желание, деньги и время повозиться с блоком управления, то ставим тиристоры или силовые транзисторы. Найти схему устройства блоков управления достаточно просто.

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.

Отличия и преимущества сварки на постоянном токе

Дуговая сварка сталей

Сварка на постоянном токе имеет целый ряд преимуществ по сравнению с аналогичным процессом на переменном токе:

• стабильно горит сварочная дуга; на улучшение этого показателя влияет отсутствие нулевых мгновенных значений сварочного тока;
• увеличена глубина проплавления свариваемых металлов;
• значительно меньше разбрызгивается металл, и сокращаются потери;
• прочность сварочного шва значительно выше;
• снижается количество дефектов шва.

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.

Особенности применения и меры безопасности при работе

Важно! При первичном включении необходимо использовать меры безопасности на случай короткого замыкания

Основы безопасности работы с электричеством связаны с его эксплуатацией. В то же время, работая над схемами, никто не застрахован от неправильных действий, применения элементов, не соответствующих указанным параметрам, а также использования ошибочных схем или допущения собственных ошибок. В связи с этим при проверке работоспособности устройства нужно придерживаться следующих правил:

• Включение новых схем проводить, максимально обезопасив себя от воздействия поражения электричеством. Перед включением установить сборку в емкость, сделанную из диэлектрического материала, отойти на расстояние не менее 1-1,5 метров и только после этого опробовать работоспособность системы.
• При работе с конденсаторами нового поколения важно помнить, что при несоответствии рабочего напряжения может произойти предусмотренная производителем разгерметизация. В результате КЗ возникает задымление, вредное для глаз.
• Стабилизирующий блок питания. Входное напряжение стабилизаторов должно превышать выходную величину минимум на 1,5 В.
• Транзисторы и стабилизаторы желательно устанавливать на разные радиаторы, поскольку каждый из них выделяет большое количество тепла.

Заключение

Зная, как сделать выпрямитель на 12 Вольт своими руками, можно изготовить для собственного использования устройство, которое будет полезным не только для сварки, но и во многих домашних приборах, освещении, зарядниках для автомобильных аккумуляторов, аудиоаппаратуры. Выпрямитель может работать как от сети, так и от вторичной обмотки трансформатора. Единственный недостаток схем, используемых для бытового применения, — невысокий КПД.

Видео: САМОДЕЛЬНЫЙ СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Где применяется оборудование

Преимущества сварки на постоянном токе перед сваркой на переменном позволяют использовать её при выполнении ответственных соединений. Применяется она при сварке следующих металлов:

• теплоустойчивых, высоколегированных, малоуглеродистых, коррозионно-стойких сталей;
• титана;
• чугуна;
• сплавов на основе меди и никеля и многого другого.

Сварка постоянным током широко используется во всех областях промышленности, на крупных предприятиях, стройках, в мелких мастерских, у домашних умельцев на дачах и в гаражах.

Преимущества, характеристики перед аппаратами-трансформаторами

В отличие от трансформаторов, выпрямители обеспечивают куда более мощные энергетические показатели, обладают большей широтой пределов регулирования, они намного проще и надежней в использовании, имеют меньший вес и габариты, большую экономичность при изготовлении, и, что несомненно приятно — они практически бесшумны. Поскольку ток идет непрерывно, увеличиваются глубина проплавления металла, сварка идет стабильно,повышаются прочность и качество шва.

Сварочный выпрямитель СиМЗ ВД-306 СТ. Фото 220Вольт

Модели сварочных выпрямителей и их параметры

Стабильные технические характеристики, простота и малая зависимость от перепадов температуры заставляют потребителей забыть о большой массе сварочных выпрямителей, хотя эти показатели находятся в пределах от 30 кг до 900 кг. Вес выпрямителей объясняется наличием тяжёлых трансформаторов и силовых полупроводниковых элементов с радиаторами охлаждения, а также необходимо учитывать систему охлаждения и вес корпуса. Это обстоятельство становится маловажным, особенно при организации производственного процесса с большим количеством сварочных постов. Рассмотрим параметры такого аппарата.

Мощный выпрямитель ВДМ-1201 У3 используется для ручной дуговой сварки и питает постоянным током многопостовой рабочий пункт. Этот аппарат подходит для профессиональной поточной сварки металлоконструкций в холодных или отапливающих помещениях и обладает следующими характеристиками:

• напряжение питания 380 В, трёхфазное;
• потребляемая мощность 102 кВА, при потребляемом токе 160 А;
• на выходе выдаёт сварочный ток 1250 А, на каждый пост от 60 до 315 А;
• КПД равно 80%, а класс защиты IP-23;
• продолжительность работы ПВ 100% и на каждый пост не менее 60%;
• холостой ход с напряжением 80 В, обслуживает до 8 постов;
• крутизна вольт-амперной характеристики 0,02 В/А;
• вес 400 кг и срок службы не менее 5 лет.

Нужно отметить наличие регулировки тока сварки непосредственно с рабочего места, которое может быть удалено от самого аппарата. Имеется индикация режимов работы агрегата и эффективная система охлаждения. Следует отметить, что, несмотря на несколько устаревшую конструкцию, сварочные выпрямители в состоянии составить конкуренцию некоторым современным аппаратом, более дёшевы и долговечны.

Важно, что ремонт выпрямителя обойдётся значительно дешевле починки современных инверторных аппаратов.

Недостатки

К сожалению, все имеет свои недостатки — работа сварочных выпрямителей сопровождается существенными потерями электроэнергии в реостатах. Кроме этого, они проявляют острую чувствительность к колебаниям сетевых напряжений и требуют тщательной защиты от пыли, влаги и ударов.

Регулировка сварочного тока

Регулировка сварочного тока в выпрямителе происходит электромеханическим или электрическим методами. Электромеханическая регулировка сварочного тока предусматривает выполнение этой операции до выпрямительного блока. В этом случае на выпрямляющие вентили поступает переменный ток, уже имеющий требуемые для сварки параметры. Электрическая регулировка возможна на выпрямителях, оснащённых тиристорами, и заключается в изменении угла их регулировки.

Как подключить балластник, балластный реостат

Балластный реостат (балластник) — устройство цепи со сварочным выпрямителем, с помощью которого сварщик производит регулировку тока. Принцип регулирования основан на действии известного в электротехнике закона Ома. Чем выше сопротивление, которое представляет собой балластник, тем меньше сила тока.

Обычно балластник представляет собой пружину, эффективность работы которой зависит от оптимально подобранных длине пружины, диаметру витков и проволоки, а также материала из которого она изготовлена. К пружине подключается контакт регулятора, перемещая который по направлению навивки, изменяют ее сопротивление, а значит и силу тока. Контакт регулятора соединяется с проводом держака сварочного аппарата. Другой конец подключается к питающей сети.

Где купить

Сварочные аппараты различных типов, в том числе и выпрямители, предлагают как производители, так и широкий перечень поставщиков. Предприятия, представленные в разделе «Где купить сварочные аппараты», реализуют обширный ассортимент выпрямителей разных торговых марок.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...