Выпрямитель из сварочного аппарата

Обновлено: 09.01.2025

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).

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.

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.

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.

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.

Как сделать выпрямитель для гальваники из сварочного аппарата

Многие хотели бы делать гальванику в домашних условиях, например, в своем гараже, но купить выпрямитель тока, предназначенный для промышленного использования, зачастую, просто, невозможно. Его цена будет пропорциональна стоимости нескольких таких гаражей, да и его габариты не подойдут для столь небольшого помещения. Но, как говорится, голь на выдумки хитра, поэтому народные умельцы решили сделать выпрямитель для гальваники из сварочного трансформатора.

Сначала необходимо приобрести, собственно, сам сварочный аппарат, подключаемый к сети в 220 вольт. Откроем секрет: такой аппарат можно купить на любом промышленном рынке, развале или барахолке по вполне сходной цене в пару тысяч рублей. Чаще всего сварочный аппарат представляет собой однофазный трансформатор в железном корпусе с выведенными наружу клеймами. Хочется добавить, что конструкция, когда первичная и вторичная обмотки расположены в разных частях, наиболее удобна для переделки. Когда вторичная обмотка намотана поверх первичной уменьшаются габариты трансформатора. Такой вариант встречается чаще. Но у нас не этот случай.

Затем приобретаем диоды, вольтметр на 20 вольт и амперметр на 100 ампер. Диоды должны быть мощными и вкрученные в алюминевые радиаторы. Включаем трансформатор в сеть и меряем напряжение на вторичной обмотке, которая идет к сварочному электроду. Напряжение может колебаться от 60 до 100 Вольт. Чаще всего оно около 80 Вольт. Добавим, что для многих гальванических процессов хватает напряжение в 15 Вольт. Главное, ток! Затем считаем количество витков все в той же вторичной обмотке. Наш будущий выпрямитель электрического тока должен иметь в среднем количество витков равное, примерно, 80. Теперь считаем, сколько витков необходимо для напряжения в 15 Вольт. Это, примерно, виток на Вольт, соответственно, витков потребуется 15.

На том же рынке приобретаем плоский и широкий провод и перематываем трансформатор. Такой провод не только обеспечит наш выпрямитель нужным напряжением, но и снабдит его большим запасом регулируемой мощности. Регулировка будет механическая, что гораздо дешевле, чем регулирование на тиристорах в промышленных выпрямителях. При намотке провода при каждом витке делаем лепесток с отверстием, итого, 15 лепестков. В дальнейшем, мы сможем подключаться к любому из них. Перекручивая провод от клеймы вниз и вверх, мы обеспечиваем регулировку мощности нашего агрегата.

Далее собираем диодный мост и подключаем его к выпрямителю. Затем подключаем вольтметр и амперметр. После того, как все собрано, необходимо убедиться, что все клеймы хорошо затянуты, так как некачественное соединение может вызвать нагрев, что повлечет за собой отжиг провода или лепестка.

Собранный таким образом выпрямитель подходит для нескольких гальванических процессов: никелирования, меднения, цинкования, анодирования и т.д. Согласитесь, весьма неплохо? Конструкция размещается в металлическом ящике и обязательно заземляется. И в конце хотелось бы добавить: не пытайтесь применять для нашего опыта регулируемые сварочные аппараты. У них очень высокое напряжение и покрытия получаются некачественные.

Самодельный сварочный аппарат с выпрямителем и удвоением напряжения

Как показывает практика, процесс горения дуги протекает стабильнее у сварочных устройств с мягкой (падающей) вольт-амперной характеристикой. К числу таких «сварочников» можно, в частности, отнести и самодельный аппарат с выпрямителем, принципиальная электрическая схема которого выполнена с закавыкой, суть которой - в быстрой смене режимов работы диодов, включаемых то по типовому вентильному мосту (ВСМ), то по так называемой схеме удвоения напряжения (ВСУ).

Принципиальная электрическая схема (а) и вольт-амперные характеристики (б) самодельного аппарата для сварки на постоянном токе.

Особую роль в рассматриваемом техническом решении играет перемычка Х2ХЗ. Вставив её, получают из самого что ни на есть обычного диодного моста VD1- VD4 с низкочастотным фильтром C1C2L1 выпрямительное устройство, на выходе которого в режиме холостого хода - удвоенное (по сравнению с первым вариантом работы) напряжение. При этом положительная, скажем, полуволна напряжения, поступающего от начала вторичной обмотки сварочного трансформатора Т1, беспрепятственно проходит полупроводниковый силовой вентиль VD1 и, зарядив конденсатор С1 практически до максимума, возвращается к концу названной обмотки.

С наступлением другого полупериода цепь прохождения положительных электрических зарядов будет несколько иной: от конца обмотки II сварочного трансформатора Т1 к С2, а от него - через вентиль VD2 - к началу той же вторичной обмотки. Но конденсаторы С1 и С2 соединены друг с другом так, что результирующее напряжение оказывается равным суммарному, которое и подводится через дроссель L1 к промежутку «электрод - деталь», облегчая возникновение сварочной дуги.

Полупроводниковые диоды VD3 и VD4 при замкнутой перемычке и отсутствии сварочной дуги в работе схемы как бы не участвуют по причине своего обратного включения в выпрямительные цепи. К тому же каждый из них оказывается запертым напряжением от соответствующего конденсатора.

Недостатком типовых схем удвоения является, как утверждает теория, круто падающая внешняя характеристика, то есть резкое снижение выпрямленного напряжения при увеличении тока нагрузки. Это заставляет применять зарядные конденсаторы большой емкости (в рассматриваемом устройстве - «электролиты» по 15000 мкФ каждый).

Кроме того, типовые схемы удвоения взрывоопасны: при пробое одного из силовых вентилей переменное напряжение оказывается напрямую приложенным к электролитическому (оксидному) конденсатору, что недопустимо. Вот тут-то и призваны сыграть свою спасительную роль бездействовавшие ранее VD3, VD4 (конкретный вклад этих диодов, как и работа схемы непосредственно во время сварки выходит за рамки данного материала, а потому не рассматривается).

На графике приведены области существования сварочной дуги, питаемой от ВСМ и от ВСУ. Теперь о самодельных узлах и радиодеталях, используемых в предлагаемом техническом решении. Мощность трансформатора Т1, имеющего магнитопровод ПЛ45х80, равна 2,5 кВ*А. Первичная обмотка «сварочника» содержит 156 витков провода ПЭВ2 диаметром 2,5 мм.

Разумеется, она может быть также выполнена и более тонким, но сложенным вдвое ПЭВ2-1.7 мм. Для вторичной (понижающей) обмотки использован БПВЛ сечением 16 мм2. Требуемое количество витков здесь - 22.

Дроссель L1 содержит 33 витка провода БПВЛ сечением 10 мм2. Намотаны они на изолирующем каркасе, который надевается на магнитопровод ШЛ 50x50, собираемый с немагнитным 2-мм зазором, где установлены прокладки толщиной 2 мм из термостойкого диэлектрика. В качестве последнего вполне подойдет гетинакс или текстолит.

Конденсаторы С1 и С2 - оксидные К50-18 или другого типа, рассчитанные на использование в цепях с напряжением 50 В и более. Рекомендуемые к использованию в схеме диоды Д161 могут иметь в конце наименования любую комбинацию цифр и букв. Вполне допустимо здесь и применение мощных «электровозных» В200.

Каждый из диодов установлен на дюралюминиевый теплоотвод-радиатор 80x80x45 мм с вертикальным расположением рёбер (для лучшего охлаждения за счёт конвекции). Клеммы Х2-Х5 представляют собой латунные или медные болты М10 с шайбами и гайками, выведенные на переднюю панель из текстолита или гетинакса. Перемычка сечением 30 мм2 - из меди или алюминия.

Назначение и нюансы изготовления диодного моста в сварочном аппарате

Оборудование

Диод представляет собой полупроводниковый агрегат с разной проводимостью, определяемой прикладываемым напряжением. Он имеет два вывода: катод и анод. Если подается прямое напряжение, то есть на аноде в сравнении с катодом потенциал положителен, агрегат открыт.

Если напряжение отрицательно, он закрывается. Такая особенность нашла применение в электротехнике: диодный мост активно используется в сварочном деле для выпрямления переменного тока и улучшения качества сварных операций.

Выпрямитель для сварки

Оборудование для сварки на переменном токе обладает существенным минусом при использовании в домашних условиях: оно провоцируют перепады напряжения в сети и помехи для работы электроустройств.

По этой причине, при проведении сварных работ своими руками, требуется выпрямитель для сварочного аппарата, позволяющий в некоторой мере сгладить мощные перепады сетевого напряжения.

Особенность выпрямителей

Многие сварочные аппараты требуют доработки, заключающейся в применении специальных выпрямителей. Для их изготовления часто применяют диоды, способные пропускать напряжение исключительно в одну сторону.

Изначально для усовершенствования сварки мастера использовали диодные схемы из четырех диодов на радиолампах. Но данная технология была слишком сложной и дорогой. В наши дни силовые диоды стали доступными по стоимости, поэтому активно используются в сварных операциях.

На заметку! Подбирайте такие электрические элементы, которые обладают высоким качеством, и следите за тем, чтобы фактический ток в цепи был меньшим, чем заданный по номиналу. Тогда аппарат прослужит без поломок максимально длительное время.

Электрическая схема выпрямителя для сварки.

Схема для такого приспособления не отличается особой сложностью: она состоит из проводников, пропускающих электрический поток и направленных в актуальную сторону.

Если быть более точным, то два элемента общей схемы соединены последовательно и направлены друг к другу, а еще два ‒ располагаются один за другим. Первые из них проводят ток в выбранном направлении, вторые ‒ не позволяют току вернуться.

Выпрямители на диодах характеризуются разной мощностью, поэтому вид электрода необходимо подбирать с учетом этого параметра. Чем выше мощность, тем более толстый электрод потребуется.

На промышленном производстве требуется применить мощную аппаратуру, которая позволит выполнять сварные соединения без каких-либо пауз. Для бытового использования подойдут менее мощные выпрямители для сварки.

Применение в сварке

Диодную схему можно собрать из отдельных диодов или приобрести монолитную конструкцию с разными параметрами. Первый вариант менее предпочтителен, чем второй. Но при сгорании одного диода не требуется менять все четыре элемента, как в случае монолитной конструкции.

Если применить такие агрегаты для переориентации сварки на работу с постоянным током, можно добиться расширения ее функциональных возможностей.

Применение выпрямителя из диодов поможет:

устранить перебои напряжения в сети;
упростить задачу розжига электрической дуги в условиях номинального и пониженного напряжения;
увеличить тепловой режим при длительной работе сварочного аппарата.

На заметку! С помощью выпрямителя из диодов для сварочного аппарата можно поддерживать электрическую дугу на стабильном уровне, что позволяет повысить эстетические качества созданных своими руками сварных соединений на металлических конструкциях.

Выпрямитель для сварки собирается по мостовой схеме, но при этом важно учесть, что корпус агрегата находится под напряжением.

Поэтому при установке диодного моста на радиатор, важно изолировать агрегат от иных элементов схемы, от корпуса сварочного аппарата, соседних диодов. А это чревато определенными неудобствами для сварщика: нужно использовать более крупный по размеру корпус сварки.

Выпрямитель тока для сварочных работ.

Как следствие, аппарат получается тяжелым и громоздким.

Чтобы уменьшить габариты сварки, можно подобрать выпрямительный прибор ВЛ200 с другой полярностью, объединив полупроводники на два парных радиатора. Но еще лучше, установить в едином корпусе сварки мощные, но при этом максимально компактные диодные мосты.

Такое решение обойдется сварщику в несколько раз дешевле, нежели покупка диодов В200. Деталь по размеру не больше, чем спичечный коробок. Она имеет площадку для установки радиатора, работает на максимальном, прямом токе ‒ 30-50 А.

Важно! Если в процессе выполнения сварных работ потребовался более мощный мост, стоит воспользоваться параллельным подключением мостовых сборок. Главное понимать, что при таком решении надежность конструкции будет ниже, чем при одиночных мощных диодах.

Если говорить о схемах полупроводникового типа с устройством выпрямителя, важно отметить следующее:

Лучшие показатели имеет трехфазная система, позволяющая использовать мощность сети до 380 В.
Ее применяют на промышленных предприятиях, где важно создать длительный непрерывный сварной процесс без пауз для соединения больших по размеру металлических деталей: ворот, контейнеров, хозяйственных металлических сооружений и т.п.
Система с одной фазой подходит для бытового использования, когда сварной процесс длится короткий промежуток времени, и нет необходимости в более длительной сварке.

Установка

Если планируется установить параллельную схему соединения диодных мостов, важно учесть некоторый разброс по параметрам каждого диода. Подбирать элементы нужно так, чтобы оставался некоторый запас прочности. Тогда можно получить компактный диодный мост для сварочного аппарата.

Диодные сборки можно разместить на одном радиаторе, но для повышения показателей теплоотдачи их монтируют через теплопроводящую пасту. Актуальное количество таких схем для выпрямителя определяется требуемым сварочным током: стандартное количество 3-5 сборок.

Проводники стоит соединять с контактами при помощи пайки, и иначе в местах контакта потери мощности, или соединение сильно нагревается. При необходимости выполнить сварные операции, выпрямитель подключается к аппарату для сварки.

Как сделать выпрямитель своими руками?

Если в наличии мастера имеются комплектующие детали, вполне реально изготовить самодельный сварочный выпрямитель. При условии соблюдения всех рекомендаций специалистов он гарантировано обеспечит процесс ручной дуговой сварки постоянным током, но потребуется применить электрод с обмазкой.

Диодный мост для сварочного аппарата.

Обмазка при расплавлении электрода препятствует проникновению составляющих воздуха в расплавленный металл сварного соединения. Без нее контакт металла в расплавленном виде с азотом и кислородом снизят прочностные свойства шва, сделав его хрупким и пористым.

Сначала потребуется выбрать или смотать своими руками понижающий трансформатор с требуемыми параметрами. Собирают трансформатор до подключения диодного моста.

Если выбран путь самостоятельного изготовления аппарата, важно правильно рассчитать его элементы, в том числе:

параметры магнитопровода;
актуальное количество витков;
размеры сечения шин, проводов.

На заметку! Расчеты для изготовления трансформаторов осуществляются по единой методике, поэтому данная задача не представляет трудностей даже для малоопытного сварщика со школьными знаниями электричества.

В работе не обойтись без светодиодов: нужны они в качестве проводников тока в одном единственном направлении. Простейший диодный выпрямитель, созданный по мостиковой схеме, монтируют на радиатор с целью теплообмена и охлаждения.

Мощные диоды для сварочного аппарата, по типу ВД-200, выделяют при работе довольно большой объем тепловой энергии. Чтобы обеспечить падающую характеристику тока, в цепь потребуется включить дроссель последовательно.

Активное переменное сопротивление в такой схеме обеспечит сварщику возможность плавно регулировать сварочный ток. Далее, один полюс нужно подключить к сварной проволоке, а второй ‒ к рабочему объекту.

Электролитический конденсатор в составе схемы необходим в качестве сглаживающего фильтра для снижения пульсаций.

Выполнить намотку реостата несложно своими силами, но для такой задачи потребуется керамический сердечник и проволока из никелина или нихрома. Актуальный диаметр проволоки определит величина регулируемого тока сварной операции.

Расчет сопротивления реостата нужно проводиться учетом удельного сопротивления электрода, его сечения и общей длины.

Электрическая схема сварки с диодным мостом.

Шаг регулировки тока для сварки зависит от диаметра витков. Если правильно собрать перечисленные детали в единый агрегат, процесс сварки будет сопровождаться постоянным током. Не лишним будет и монтаж резистора, препятствующего короткому замыканию при работе.

Оно может происходить при касании проволоки о металл без зажигания дуги. Если в это время на конденсаторе нет сопротивления, он мгновенно разрядится, произойдет щелчок, электрод разрушится или прилипнет к металлу.

При наличии резистора можно сгладить разряды на конденсаторе, сделать поджога электрода более простым и мягким. Изготовление аппарата для выпрямления сварного тока своими руками позволит создавать максимально аккуратные и долговечные сварные швы.

Итоги

Диодный мост для сварочного аппарата преобразует переменный ток в постоянный, что позволяет повысить качества сварных соединений. Такое приспособление можно приобрести в готовом виде или создать своими руками, следуя советам, озвученным в статье.

Назначение, особенности и принципы функционирования сварочных выпрямителей

Сварочный выпрямитель представляет собой специальный агрегат, преобразующий электрический ток от сети в рабочее напряжение высокого уровня для проведения сварных работ высокого качества.

Использование такого оборудования облегчает работу сварщика, так как позволяет выполнять более качественные и долговечные соединения металлических поверхностей при экономии расходного материала. Рассмотрим, как устроен и работает выпрямитель для дуговой сварки.

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.

На заметку! Такое оборудование также позволяет сварщику выполнить сварные работы обратной полярности на конструкциях из тонколистовой, нержавеющей, легированной и высокоуглеродистой стали, которые чрезмерно чувствительны к перегреву.

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.

Как устроен сварочный выпрямитель, и по какому принципу функционирует?

Сварочный выпрямитель сконструирован из нескольких блоков, внутри которых происходит понижение, преобразование входящего напряжения при одновременном увеличении величины А. Устройство сварочного выпрямителя позволяет понять основные принципы его функционирования.

Конструкция агрегата состоит из следующих элементов:

трехфазный трансформатор, понижающий входящее напряжение;
диоды, пропускающие ток в одном направлении, в отличие от проводников электрического тока, способных одинаково хорошо проводить ток в оба направления;
радиаторы и вентилятор для охлаждения конструкции;
амперметр;
вольтметр;
регуляторы тока.

Поскольку диоды в процессе функционирования агрегата нагреваются, то им требуется качественная система охлаждения. По этой причине рядом с ними расположены модули охлаждения, обеспечивающие конструкции постоянный обдув холодным воздухом.

Это устраняет риск перегрева диодов, повышает время работы выпрямителя и устраняет необходимость перерывов в его работе.

Измерительные приборы в системе позволяют контролировать характеристики тока, а сигнализатор температуры сообщит о перегреве. Выставить актуальную в работе силу тока можно с помощью специальных регуляторов. Если же показатели V превышаются, сработает защитный блок, и сварка остановится.

Такие агрегаты могут обладать разными характеристиками, и предназначены для проведения сварки заготовок из стали и сплавов цветных металлов. Но все виды подобного оборудования функционируют по единому принципу.

Схема устройства выпрямителя с трансформатором с увеличенным рассеянием.

Схема сварочного выпрямителя выглядит так:

перемененный или сетевой ток подается на первичную обмотку понижающего трансформатора, что приводит к понижению его стандартной величины;
поток напряжения с уменьшенным значением V и возросшей силой тока А возникает на вторичной обмотке за счет электромагнитной индукции;
напряжение поступает на кремневые элементы-диоды, обеспечивающие прохождение тока в одном направлении и его стабилизацию;
колебание частоты тока устраняется, после чего постоянное напряжение подается в зону соединения деталей.

Любой аппарат для сварки постоянного тока функционирует по подобной схеме, обеспечивая сварщика широкими возможностями в работе.

Ведь выпрямители для сварочных работ позволяют осуществлять сварку и резку устойчивой дугой с получением швов более высокого качества на различных металлических конструкциях за счет преобразования тока от трансформатора в постоянное напряжение внутри агрегата.

При работе расходные материалы не разбрызгиваются, поэтому происходит их существенная экономия.

Важно! Напряжение при работе сварных выпрямителей на холостом ходу не должно превышать уровень в 48V.

Обслуживание и ремонт

Сварочные выпрямители отличаются высоким качеством и длительное время работают без поломок, если своевременно осуществлять обслуживание и ремонт агрегатов:

проводите проверку всех токопроводящих частей на предмет сохранности изоляции и надежности крепления клемм;
удаляйте пыль с внутренних элементов конструкции;
перед включением сварного аппарат проверяйте его заземление;
периодически смазывайте винт регулировки хода вторичной обмотки;
не допускайте работу с выпрямителем без применения защитного кожуха.

Наиболее часто встречаемые поломки сварных выпрямителей – перегрев конструкции и чрезмерный гул при работе аппарата.

Принципиальная схема сварочного выпрямителя.

При наличии подобных проблем, важно проверить следующие элементы аппарата:

крыльчатку вентилятора на предмет несоответствия актуальной величине: если такой факт установлен, деталь потребуется заменить;
вал вентилятора охлаждения на предмет заклинивания;
первичную обмотку трансформатора, если произошло замыкание;
герметичность изоляции листов сердечника, его шпилек.

Часто можно столкнуться с иной распространенной поломкой сварочного выпрямителя, которая требует незамедлительного проведения ремонтных работ. Напряжение тока на выходе понижается в связи с замыканием, обрывом во вторичной обмотке.

Если выключение магнитного пускателя осуществляется практически сразу после его включения, причину проблемы стоит искать в диоде. Также подобную поломку может спровоцировать замыкание тока на кожух оборудования.

Заключение

Сварочные выпрямители выделяются на фоне иного оборудования, применяемого с целью выполнения электродуговой сварки. Они способны повысить силу тока до необходимого для плавления кромок металлов значения и преобразовывать переменную частоту напряжения до постоянного значения.

В итоге, швы лучше шлифуются, поэтому получаются гораздо более качественными.

Читайте также: