Сварочный выпрямитель: что представляет собой и к каким устройствам относится

Достоинства и недостатки

Преимущества сварочных аппаратов-выпрямителей в основном заключаются в большой надежности агрегата. Аппарат может использовать практически в любых условиях, даже если вокруг грязь, пыль и прочие «недруги», способные на раз-два уничтожить инвертор. Также с помощью выпрямителя можно выполнять сложные сварочные работы. Например, варить нержавеющую сталь или цветной металл.

При умелом поджиге дуга горит очень стабильно и позволяет вести аккуратный шов. Также выпрямитель можно использовать для большинства ходовых сварочных технологий, начиная от MMA, заканчивая TIG, MIG, MAG технологиями. Еще один немаловажный плюс — это возможность организации сразу нескольких сварочных постов от одного аппарата. Это значит, что вы сразу несколько человек могут варить, используя один лишь выпрямитель. Такой аппарат называется выпрямитель сварочный многопостовой и применяется на производстве. Недостатки у такого аппарата тоже есть, и порой они критичны. Первое, что вам нужно знать — выпрямитель очень тяжелый и неповоротливый. У вас не получится в одиночку закинуть его в багажник и отвезти на дачу. Также могут быть трудности с транспортировкой аппарата на стройплощадку.

Еще один минус — это высокая стоимость комплекта оборудования. Сам выпрямитель стоит не очень дорого, а вот сопутствующее ему оборудование может оказаться не по карману. Впрочем, об этом мы подробнее рассказываем далее. Также учитывайте, что выпрямитель потребляет очень много электроэнергии, и вы можете быть не готовы к большим счетам.

Последний минус, который можно назвать одновременно плюсом — это необходимость высокой квалификации для формирования качественного шва. Если вы новичок, то будьте готовы к годам постоянной практики. С другой стороны, если вы научитесь варить выпрямителем, то после него сможете варить чем угодно. И это несомненное достоинство.

Принцип работы сварочного выпрямителя

Конструкция включает силовой трансформатор. Этот элемент принимает нагрузку, чтобы затем передать в сегмент, который непосредственно преобразует ток в импульсный. Также есть выпрямляющий трансформатор, который отвечает за превращение импульсного тока в постоянный. На данном этапе ток проходит через резисторы, которые увеличивают его силу, но повышают напряжение. Также конструкция всех выпрямителей предусматривает регуляторы, кабели и охлаждающую систему. В процессе работы на входную обмотку силового элемента поступает сетевой ток. Его величина уменьшается до значения, которая соответствует холостому ходу сварки. Когда он поступает на выпрямляющий элемент, он стабилизируется до постоянной величины. За превращение импульсного в постоянный отвечает полупроводниковый диод. Регуляторы же отвечают за стабилизацию и поддержку значений силы.

Сварочные выпрямители позволяют с высокой точностью регулировать показатели тока. От трансформаторов это оборудование отличается способностью не только увеличивать силу тока, но также делать показатели постоянными. Это необходимо для высокой устойчивости дуги. Во время работы полупроводниковые диоды сильно нагреваются, и поэтому необходима система охлаждения. В этом качестве чаще всего используют вентиляторы.

Главные преимущества однопостовых выпрямителей ВД

Сварка металлов и их конструкций при постоянном токе отличается наиболее высоким качеством, надежностью. Поэтому логичным выглядит стабильный рыночный спрос на выпрямители ВД. Именно однопостовые модели способны гарантировать отличное качество сварочных операций при минимальных затратах на закупку, а также последующее обслуживание аппаратов.

В трехфазном исполнении однопостовые модели подходят для выполнения обширного спектра сварочных операций в режиме любого уровня интенсивности. Электродами 5 мм работа вообще может проводиться без временных ограничений.

Для самих же однопостовых моделей характерно легкое возбуждение, горение сварочной дуги на максимально стабильном уровне. Эти показатели позволяют получать надежное соединение металлических деталей в любых пространственных положениях, создавать конструкции самой сложной конфигурации и объема. Использовать для этого спектра работы выпрямители позволяют электроды, как с основным, так и антикоррозийным покрытием. Расходуются они с предельным уровнем экономичности, соизмеримым с затратами электроэнергии в процессе работы оборудования от сети.

Устройство и принцип работы

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

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

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

Устройство сварочного выпрямителя

Принцип работы сварочного выпрямителя имеет следующие особенности:

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

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

К особенностям устанавливаемых устройств регулировки отнесем нижеприведенные моменты:

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

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

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

Схема сварочного выпрямителя

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

Характеристики

Батареи и аккумуляторы характеризуются такими основными параметрами:

номинальное напряжение;
номинальная емкость. Измеряется в ампер-часах (А*ч) или миллиампер-часах (мА*ч);
номинальный ток нагрузки;
саморазряд. Обозначает, как быстро уменьшается заряд в батарее при ее бездействии. К примеру, саморазряд литий-ионного аккумулятора при температуре +250С составляет 1,6% в мес.;
температура эксплуатации.

Для автомобильных аккумуляторов важны:

резервная емкость. Время, в течение которого источник при падении напряжения до 10,5 В способен выдавать ток в 25 А. В норме составляет не менее 90 мин;
ток холодной прокрутки. Сила тока, генерируемая аккумулятором при температуре -180С в течение 10 сек. с напряжением на клеммах не ниже 7,5 В. Этот параметр характеризует способность устройства запустить двигатель автомобиля зимой.

Пульсирующий ток на выходе выпрямителя принято раскладывать на постоянную и переменную составляющую, при этом он характеризуется:

максимальным и минимальным значением Imax и Imin;
амплитудой переменной составляющей Iac;
величиной постоянной составляющей Idc;
коэффициентом пульсаций (отношение амплитуды переменной составляющей к величине постоянной).

Достоинства и недостатки

Период и частота переменного тока

Большим преимуществом переменного тока, обеспечивающим ему повсеместное применение, является возможность просто и почти без потерь трансформировать его, т. е. возможность получать ток различного напряжения — высокого для дальних электропередач и низкого для питания потребителей. В технике переменным током называют пе риодический ток, все значения которого повторяются через одинаковые промежутки времени, называемые пе риодом (Т ), при этом в течение одного полупе риода ток имеет одно направление, а в течение следующего — другое, про тивоположное направление.

График переменного синусоидального тока представлен на рис. 5-1; на графике по оси абсцисс отложено, время, а по оси ординат — значения тока i

. Ординаты, расположенные над осью абсцисс, обозначают положительное значение тока, а расположенные под осью абсцисс — отрицательное значение его.

Рис. 5-1 График переменного тока.

Значение переменной величины в какой-нибудь момент времени называется мгновенным значением ее и согласно стандарту обозначается малой буквой, например, мгновенное значение тока — i,

мгновенное значение напряжения —и. Мгновенным значением тока называется отношение элементарного количества электричества dq,

проходящего через сечение проводника в течение малого времениdt, к продолжительности этого времени, т. е.

=dq : dt Наибольшее значение величины, имеющее место в течение периода, называется максимальным или амплитудным значением ее и согласно стандарту обозначается прописной буквой с индексом «м», например, I

м — амплитудное значение тока (рис. 5-1). Совокупность изменений тока (напряжения), происходящих в течение периода, называется циклом переменного тока (напряжения).

Величина, обратная периоду, т. е. число периодов в секунду, называется частотой переменного тока, таким образом частота

= 1 :Т В системе СИ единицей частоты служит герц (гц),

численно равный одному периоду в секунду.

В СНГ частота переменного тока стандартная промышленная частота 50 гц.

Телефонная связь работает при частоте 300—3 500гц (звуковые частоты). В радиотехнике применяется частота 10 5 —10 10гц.Статья на тему Частота переменного тока

Источник

Что такое сварочный выпрямитель

В дуговой сварке используется электрическая дуга, которая возникает между свариваемыми материалами и электродом и служит для их разогрева. Чтобы ее создать, требуется источник электроэнергии.

Таким является сварочный трансформатор, способный обеспечить ток величиной в сотни ампер, который нужен, чтобы нагреть металл до точки плавления. При этом качество шва зависит не только от количества энергии, поступающей в зону сварки, но и от его стабильности.

Этому способствует использование постоянного тока, в связи с чем вместо трансформатора часто применяется другой прибор, называемый сварочным выпрямителем. Он содержит дополнительный узел, задачей которого является преобразование переменного напряжения в постоянное.

Классификация устройств

Существует множество моделей инверторов. Они могут быть массивными и оснащенными специальными аккумуляторами. Выпускаются портативные модели, которые имеют небольшие размеры и используются в разных целях. Разделяют приспособления и по мощности, которую они потребляют и производят. Этот параметр считается основным при выборе, особенно если необходим высокий показатель, например, на производстве.

Стоит отметить, что даже самые мощные инверторы не предназначены для длительного функционирования на максимальных показателях. В зависимости от принципа действия устройства делятся на следующие:

зависимые, которые работают только от сети;
автономные, оснащенные аккумулятором;
инверторы напряжения и тока.

Каждый из вариантов имеет свои преимущества. Например, автономные подойдут любым устройствам и могут выручить в сложной ситуации. Солнечные экономят электроэнергию, а зависимые не нуждаются в подзарядке или других условиях, чтобы функционировать. В ночное время солнечная батарея неуместна и не сможет служить владельцу, поэтому такие модели выбирают редко.

Существуют также универсальные устройства, которые могут работать от сети и в автономном режиме, но не одновременно. Недостатком таких приборов будет большой размер, поскольку для обеспечения функционирования в двух режимах необходимо оснастить агрегат дополнительными деталями.

Приборы, которые устанавливались до 1970 года, использовали в работе специальные ртутно-дуговые клапаны. Современные модели обычно твердотельные и считаются более эффективными и безопасными.

Принцип работы сварочного выпрямителя

Действие сварочного выпрямителя происходит следующим образом: ток, за счет полупроводников проводится только лишь в одну сторону, то есть обратно подача электричества не осуществляется. Основными элементами данного аппарата являются трансформаторный блок, система которого производит регулировку напряжения, и выпрямитель, который собирается трехфазно.Полупроводники в сварочном выпрямителе применяются из таких материалов как кремний и селен. Селеновые проводники не отличаются высоким коэффициентом полезного действия, зато способны выдерживать большие нагрузки, в отличие от проводников, изготовленных из кремния. Поэтому применение вентилей из кремния больше распространено там, где рабочий ток не очень высокий.

Перед другими преобразовывающими ток устройствами, сварочные выпрямители имеют ряд преимуществ. Их рабочие и качественные характеристики значительно выше, чем у других видов преобразователей тока. Качество сварки значительно лучше, при этом потеря при холостом ходе куда меньше, у данных устройств значительно больше возможностей регулировки, к тому же они абсолютно бесшумно работают.

Преобразователь

Работа преобразователя заключается в преобразовании переменного ток сети в механическую энергию электрического двигателя. В результате вращения вала генератора механическая энергия преобразовывается в электрическую энергию постоянного тока.

Большим плюсом является нечувствительность к перепадам напряжения, поэтому на выходе получается постоянный ток имеющий стабильными ВАХ.

Из-за большой массы, практически всегда их делают стационарными. Минусом является низкое КПД и большой износ движущихся деталей.

На данный момент преобразователи утратили свою актуальность.

Сварочное оборудование переменного и постоянного тока

Работы по сварке производят с применением следующих аппаратов:

Трансформаторов. Наиболее простые, дешевые и надежные устройства. Дают на выходе переменное напряжение.
Выпрямителей. Отличаются от предыдущих наличием диодного или тиристорного моста, преобразующего переменный электроток в постоянный. По сравнению с предыдущим вариантом имеют большие размеры и вес, сложнее устроены и стоят дороже.
Инверторов. Дают на выходе постоянный электроток. Отличаются компактными размерами.

Инвертор преобразует сетевой ток в следующем порядке:

Выпрямляет.
Превращает в переменный с высокой частотой (60-80 кГц). Эту функцию выполняет специальный электронный узел с быстропереключающимися транзисторами, управляемый микросхемой.
С помощью преобразователя понижает напряжение до рабочей величины.
Опять выпрямляет.

Оснащение инвертора электроникой дает дополнительные преимущества в виде следующих функций:

Горячий старт. Облегчает розжиг дуги путем кратковременного увеличения напряжения.
Антизалипание. Сброс напряжения в ситуациях, когда расходник надолго коснулся заготовки (часто наблюдается при розжиге).
Форсаж дуги. Состоит в кратковременном увеличении силы электротока в случае, когда есть риск затухания дуги. Чаще всего это происходит при замыкании электрода и заготовки каплей расплавленного металла.
Стабилизация. Обеспечивает сохранение параметров режима сварки в условиях колебания напряжения на входе.

Различают аппараты для следующих видов электросварки:

Тугоплавким расходником в среде защитного газа. Используют горелку с вольфрамовым или графитовым электродом и соплом для нагнетания аргона. В зону сварки подают присадочный материал в виде проволоки. Возможна работа устройства без подачи газа. Тогда в качестве присадочного материала используют полую проволоку, заполненную флюсом. Тот при выгорании превращается в газ.
Плавящимся электродом. Такие расходники снабжены собственным флюсом в виде покрытия (обмазки). Помимо защитных компонентов, оно содержит легкоионизируемые, улучшающие горение дуги.

По назначению устройства делятся на виды:

Для ручной сварки – аргонной и плавящимся электродом.
Полуавтоматы. Предназначены для сварки тугоплавким расходником, присадочный материал подается механизированным способом.
Автоматы. Работа ведется без участия человека в соответствии с заданными пользователем настройками. Агрегат оснащается тугоплавким электродом.

Преимущества и недостатки

Современные сварочные аппараты отличаются хорошим функционалом и большой мощностью при скромных размерах. Наиболее компактными моделями являются инверторные. Специалисты определяют их в отдельную группу. Трансформатор в таких устройствах занимает не больше пятой части общего объема.

Основное отличие прочих выпрямителей от трансформаторов заключается в том, что они могут генерировать постоянный ток в то время как для трансформаторов эта функция недоступна. Именно такая особенность является фундаментом большого перечня достоинств аппаратов с выпрямителями:

электрод накаляется намного быстрее, когда на него вместо переменного тока подать постоянный;
значительно снижается непродуктивное потребление электричества и, соответственно, возрастает значение коэффициента полезного действия;
для дуги характерна стабильность горения;
равномерное плавление расходных материалов сопровождается минимальным количеством брызг расплава. Благодаря этому снижается вероятность травматизма среди сварщиков;
стабильность горения дуги дает возможность лучше контролировать шов. Он получается максимально ровным и прочным;
функционал сварочного аппарата с выпрямителем богаче, чем аналога с трансформатором;
уменьшен расход присадочного материала. Экономия становится тем ощутимее, чем больше объем выполненной работы.

Помимо достоинств выпрямителям свойственны и недостатки:

исключить потерю мощности полностью не удалось;
аппараты с выпрямителями хуже работают, чем трансформаторные, в случае понижения напряжения сети;
очень чувствительны к возникновению коротких замыканий в сети энергоснабжения. Выходят из строя при малейшем замыкании проводки;
большая часть моделей не рекомендуется использовать в условиях повышенной запыленности или влажности.

Устройство и принцип работы

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

Устройство сварочного выпрямителя

Принцип работы сварочного выпрямителя имеет следующие особенности:

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

К особенностям устанавливаемых устройств регулировки отнесем нижеприведенные моменты:

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

Схема сварочного выпрямителя

Параметры сетевого напряжения в России [ | ]

Производители электроэнергии генерируют переменный ток промышленной частоты (в России — 50 Гц). В подавляющем большинстве случаев по линиям электропередач передаётся трёхфазный ток, повышенный до высокого и сверхвысокого электрического напряжения с помощью трансформаторных подстанций, которые находятся рядом с электростанциями.

Согласно межгосударственному стандарту ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), сетевое напряжение должно составлять 230 В ±10 % при частоте 50 ±0,2 Гц (межфазное напряжение 400 В, напряжением фаза-нейтраль 230 В, четырёхпроводная схема включения «звезда»), примечание «a)» стандарта гласит: «Однако системы 220/380 В и 240/415 В до сих пор продолжают применять».

К жилым домам (на сельские улицы) подводятся четырёхпроводные (три фазовых провода и один нейтральный (нулевой) провод)

линии электропередач (воздушные или кабельные ЛЭП) с межфазным напряжением 400 Вольт. Входные автоматы и счётчики потребления электроэнергии, обычно, трёхфазные. К однофазной розетке подводится фазовый провод, нулевой провод и, возможно, провод защитного заземления или зануления, электрическое напряжение между «фазой» и «нулём» составляет 230 Вольт.

В правилах устройства электроустановок (ПУЭ-7) продолжает фигурировать величина 220

, но фактически напряжение в сети почти всегда выше этого значения и достигает 230—240 В, варьируясь от 190 до 250 В [источник не указан 836 дней ] .

Номинальные напряжения бытовых сетей (низкого напряжения): Россия (СССР, СНГ)

До 1926 года техническим регулированием электрических сетей общего назначения занимался Электротехнический отдел ИРТО, который только выпускал правила по безопасной эксплуатации. При обследовании сетей РСФСР перед созданием плана ГОЭЛРО было установлено, что на тот момент использовались практически все возможные напряжения электрических токов всех видов. Начиная с 1926 года стандартизация электрических сетей перешла к Комитету по стандартизации при Совете Труда и Обороны (Госстандарт), который выпускал стандарты на используемые номинальные напряжения сетей и аппаратуры. Начиная с 1992 года Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации выпускает стандарты для электрический сетей стран входящих в ЕЭС/ОЭС.

Источник

Заключение

Сварочный выпрямитель – источник повышенной опасности. В процессе эксплуатации необходимо соблюдать все требования инструкции завода-изготовителя, а также общие требования нормативных документов по охране труда. Следует помнить, что здоровье человека – его главная ценность.

Сварщик 6-го разряда Шатилов Александр Геннадьевич, опыт работы – 17 лет: «Я работаю сварщиком металлоконструкций на металлургическом заводе. Основное оборудование, на котором приходится работать – многопостовые сварочные выпрямители серии ВД/ВДМ симферопольского завода. В целом, это достаточно надежные аппараты, которые не нуждаются в особом уходе. Единственное требование к эксплуатации в условиях металлургического завода – регулярная очистка от пыли. Для этих целей мы пользуемся сжатым воздухом из воздушных магистралей. Пыль здесь содержит отходы металлургического производства, а потому работа в течении двух смеем без очистки ведет к гарантированной поломки. Коллеги на прошлом ремонте подтвердили эту гипотезу на собственном аппарате, во время проведения капитального ремонта агломашины