Что такое сварочный выпрямитель

Что такое сварочный выпрямитель, как он устроен и работает?

Сварочные выпрямители – устройства, назначением которых является преобразование переменного тока в постоянный, что необходимо при работе со средне- и высокоуглеродистыми марками стали, чугуном, цветными металлами и сплавами. Сварка на постоянном токе облегчает формирование аккуратных швов, снижает разбрызгивание металла, повышает прочность сварного соединения.

Конструкционные особенности и принцип действия полупроводниковых сварочных выпрямителей

Конструкция выпрямителя в классическом варианте включает следующие компоненты:

• Диодные мосты. Диоды в сварочных выпрямителях собирают по мостовым схемам – одно- или трехфазной. Востребована трехфазная схема, обеспечивающая стабильность сварочной дуги, она подходит для элементов различной толщины, позволяет осуществлять не только сварку, но и резку. Для резки устанавливают высокое значение силы тока.
• Понижающий трансформатор. На этом устройстве происходит уменьшение напряжения и повышение силы тока.
• Охлаждающая система. Обычно это вентилятор, обеспечивающий постоянный воздушный поток к полупроводниковым элементам, которые нагреваются во время работы. В некоторых аппаратах устанавливают датчики перегрева.
• Датчики контроля напряжения. При напряжении питания, превышающем предельное значение, датчики подают сигнал автомату на отключение.
• Пусковая и измерительная аппаратура.
• Регуляторы, позволяющие установить значения тока в соответствии с толщиной свариваемого металла.

Принцип работы сварочного выпрямителя

• Ток из электросети или от электрогенератора попадает на первичную обмотку понижающего трансформатора.
• На вторичную обмотку поступает ток пониженного напряжения и повышенной силы.
• Ток пониженного напряжения поступает на выпрямительные диодные мосты. Полупроводниковые элементы открывают ток в одном направлении, и закрывают – в противоположном. Производители чаще всего используют селеновые и кремниевые полупроводники. Селеновые элементы стоят недорого и способны выдерживать значительные перегрузки, кремниевые обеспечивают высокий КПД, но плохо переносят перегрузки.

Виды регулирования силы тока на выходе:

• Ступенчатая регулировка – наиболее часто встречающийся вариант. Разные модели могут иметь разный шаг, но в любом варианте такая настройка является грубой.
• Тонкая настройка. Осуществляется методом дроссельного насыщения. Дроссель (комплекс из нескольких катушек) устанавливается между диодами и трансформатором.
• Точная регулировка с использованием тиристорного блока.

Точность регулировки напрямую влияет на удобство проведения работ и качество полученного результата.

Разновидности выпрямительных устройств

В зависимости от внешних характеристик, различают три типа сварочных выпрямителей:

• Крутопадающие внешние характеристики. Такие аппараты востребованы для ручной дуговой сварки и для работы с неплавящимся электродом в среде защитных газов. В устройство выпрямителей входит понижающий трансформатор с высоким рассеиванием магнитного поля. Сварочный ток настраивается путем корректировки дистанции между первичной и вторичной обмотками трансформатора.
• Жесткие внешние характеристики. Выпрямители этого типа используются для сварочных работ с плавящимся электродом в углекислом газе или другой защитной газовой среде, под флюсом, с использованием порошковой проволоки.
• Универсальные. Такие устройства позволяют получать падающие и жесткие внешние характеристики. Поэтому они подходят для широкого перечня сварочных процессов – ручных и автоматизированных, плавящимися и неплавящимися электродами, в газовых средах, под флюсом. В конструкцию входят понижающий трансформатор и дроссели насыщения.

Сварочные выпрямители на диодных мостах с различными техническими характеристиками дают возможность сваривать металлические элементы толщиной от 1 до 50 мм. Они удобны в работе и обслуживании, просты в настройке, мобильны. К недостаткам можно отнести слабую устойчивость к перепадам напряжения питающего тока и длительным коротким замыканиям.

Сварочный выпрямитель – его устройство и принцип работы

При выполнении сварочных работ необходимо обеспечить условия, способствующие образованию ровного, аккуратного, высокопрочного шва. Для этой цели предназначен сварочный выпрямитель, задачи которого – преобразовывать переменный ток в постоянный, снижать напряжение и повышать силу тока до оптимальных значений.

Устройство сварочного выпрямителя

Аппарат состоит из нескольких блоков разной функциональности. В его конструкцию входят:

• Силовой понижающий трансформатор, схожий по конструктивному исполнению с трансформатором, используемым для сварки на переменном токе.
• Выпрямительный диодный блок. В его состав могут входить неуправляемые вентили, функции которых выполняют кремниевые диоды, или управляемые вентили – тиристоры.
• Пусковое устройство. Полезная опция – отключение аппарата от сети в случае его выхода из строя.
• Панель управления, на которой расположены органы регулировки и контрольно-измерительные приборы.
• Блок защиты от перегрузок по току и перегрева. Играет важную роль – защищает аппарат от выход а из строя при ошибках сварщика.
• Система охлаждения – вентили и вентилятор. Во время работы полупроводниковые выпрямители охлаждаются воздушной струей. В современных аппаратах в конструкции предусмотрены специальные датчики, которые отключают оборудование в случае перегрева.

Оптимальный вариант – трехфазный выпрямитель, укомплектованный трехфазным трансформатором. Такой агрегат обеспечивает минимальные пульсации выпрямленного напряжения и получение качественного сварного шва.

Принцип действия сварочного выпрямителя

Основные этапы трансформации переменного тока:

• На первичную обмотку подается переменный ток – однофазный или трехфазный – от источника электропитания.
• На вторичной обмотке генерируется переменный электроток с пониженным напряжением и повышенной силой тока.
• Переменный электроток с обновленными характеристиками поступает на полупроводниковые выпрямители.
• Полученный постоянный ток с требуемыми параметрами поступает в зону сварки.

Мониторинг напряжения и силы тока осуществляют с помощью вольтметра и амперметра, имеющихся в составе аппарата.

Способы регулирования параметров электрического тока в сварочном выпрямителе

Существует несколько вариантов регулировки:

• витковая – характерна для агрегатов с секционированными обмотками;
• фазовая – происходит с применением тиристоров;
• импульсная – реализуется в инверторных моделях и аппаратах с транзисторным регулятором;
• магнитная – осуществляется с помощью дросселя насыщения, который находится между силовым трансформатором и выпрямительным блоком.

Преимущества и недостатки сварочных выпрямителей

Плюсы аппаратов, имеющих в конструкции выпрямительный блок, по сравнению с традиционными сварочными трансформаторами:

• высокая стабильность дуги;
• минимальное разбрызгивание расплавленного металла;
• высокое качество шва;
• обеспечение высокого качества сварного соединения элементов из легированных сталей, цветных металлов и сплавов.

Недостатки сварочных выпрямителей:

• восприимчивость к скачкам напряжения в электросети;
• высокая вероятность выхода из строя аппарата при коротком замыкании;
• высокие требования к влажности и уровню запыленности окружающего пространства.

Для обеспечения эффективности сварочных выпрямителей проводят мониторинг влажности и запыленности на объекте. В электросетях с нестабильным напряжением аппараты подключают через источник бесперебойного питания.

Для каких видов сварочных процессов используются аппараты с выпрямительным блоком

Сварочные выпрямители используются как при сварке, так и при резке металлов и сплавов. Условия их эффективного использования:

• толщина соединяемых элементов – 1-50 мм;
• применение плавящихся электродов 2-6 мм, неплавящихся вольфрамовых и угольных;
• соединяемые материалы – «черные» и легированные стали, чугун, цветные металлы и сплавы.

Виды сварочных выпрямителей

Аппараты с выпрямительным блоком разделяют по количеству фаз и постов.

По количеству фаз

По количеству фаз сварочные выпрямители разделяют на однофазные и трехфазные.

• Однофазные. Работают от однофазной бытовой электросети напряжением 220 В. Имеют малую и среднюю мощность. Выпрямитель – одно- или двухполупериодный. Второй вариант – более эффективный и имеющий более высокий КПД.
• Трехфазные. Функционируют от промышленной сети напряжением 380 В. Отличаются средней и высокой мощностью. Бывают одно- и многопостовые.

По количеству постов

Трехфазные аппараты могут быть рассчитаны на подключение одного или нескольких сварочных кабелей.

Однопостовые модели с одним подключенным кабелем применяют для реализации небольших объемов работ. Их отличают компактные размеры, небольшая масса и невысокая мощность. В конструкции предусмотрены защиты от перегрева и критически высокого напряжения. Такие аппараты используются в основном в бытовых домашних и небольших коммерческих мастерских. Для применения на объектах с естественной вентсистемой чаще всего приобретают агрегаты серии ВД.

Многопостовые модели применяются для ручной и механизированной сварки. Аппараты первого типа имеют достаточно простое конструктивное исполнение. Силой тока управляют с помощью балластного реостата. Для ручных моделей характерны стабильные параметры напряжения и силы тока. Аппараты для механизированной сварки обслуживают до 30 сварочных мест

Подготовка сварочного выпрямителя к работе

Перед началом проведения сварочных работ необходимо:

• тщательно изучить сопроводительную документацию;
• очистить устройство от пыли и других заземлений;
• проверить наличие и целостность защитного кожуха;
• обеспечить его заземление;
• проверить готовность к работе в соответствии с инструкцией.

Подключение к сети и регулирование параметров осуществляют электрики не ниже чем третьей группы безопасности. Сварщик должен иметь не ниже второй группы электробезопасности и, конечно же, удостоверение на право проведения сварочных работ.

Обслуживание и ремонт аппаратов с выпрямительными блоками

В перечень работ по обслуживанию входят следующие мероприятия:

• контроль целостности изоляции элементов конструкции, которые находятся под напряжением;
• проверка качества соединений;
• очистка внутренних механизмов от пыли.

Сигналами к проведению срочного ремонта обычно бывают гул и перегрев аппарата. Причинами поломок электрооборудования чаще всего являются: замыкание витков, обрыв вторичной обмотки. При непостоянстве напряжения холостого хода и рабочего напряжения рекомендуется проверить работоспособность ручки регулятора, целостность предохранителей в первичной обмотке, устойчивость клемм пускателя.