Разновидности сварочных выпрямителей и их выбор. Что такое сварочный выпрямитель.

Сварочный выпрямитель — это простое устройство, не требующее никакой конструкции. Даже если вы построите его самостоятельно, он может быть не хуже серийного устройства. Он не требует особых знаний в области электроники и электротехники.

Все что нужно знать о сварочном выпрямителе специалисту и любителю

В данной статье рассматривается устройство, необходимое для сварки на постоянном токе — сварочный выпрямитель. В ней рассматривается его конструкция, принцип работы, преимущества и недостатки, а также распространенные ошибки.

При дуговой сварке используется электрическая дуга, которая создается между свариваемыми материалами и электродом и используется для их нагрева. Для ее генерации необходим источник электрической энергии.

То есть сварочный трансформатор, который может обеспечить ток в сотни ампер, необходимый для нагрева металла до температуры плавления. Качество сварного шва зависит не только от количества приложенной к нему энергии, но и от его стабильности.

Этому способствует использование постоянного тока, поэтому вместо трансформатора часто применяется другое устройство, называемое сварочным выпрямителем. Он содержит дополнительный блок, задачей которого является преобразование переменного тока в постоянный.

Сварочные выпрямители – их устройство и принцип работы

Устройство использует энергию однофазной или трехфазной сети переменного тока.

Принцип работы сварочного выпрямителя

Устройство представляет собой преобразователь напряжения и работает следующим образом.

Входное напряжение поступает на мощный трансформатор, который понижает его до нескольких десятков вольт. Затем выпрямитель преобразует синусоидальную волну в однополярный импульсный сигнал, который сглаживается фильтром.

В итоге между электродом и свариваемыми объектами подается непрерывное напряжение, создающее электрическую дугу.

Устройство сварочного выпрямителя

В состав машины входят следующие узлы:

  • трансформатор, понижающий напряжение промышленной сети;
  • схема выпрямления;
  • фильтр;
  • блок регулировок;
  • узел индикации;
  • система охлаждения;
  • выходные провода для подачи напряжения на электрод и свариваемые материалы.

Vypriamitel svarochnyi 1

Схема трехфазного сварочного выпрямителя.

1 — трехфазный понижающий трансформатор,

2 — двойной полупериодный выпрямитель с шестью диодами,

3 — дроссельный фильтр,

4 — дуга между электродом и листом.

Применение и назначение сварочного выпрямителя

Простейшим устройством, необходимым для создания дуги, которая плавит металл, является однофазный или трехфазный сварочный трансформатор, который понижает напряжение, чтобы передать больше тока при той же мощности.

Однако в этом случае выходной электрический сигнал колеблется синусоидально, т.е. периодически пересекает ось Ох и достигает в этот момент нулевого значения, что гасит дугу. Частота сети составляет 50 Гц, это происходит 100 раз в секунду.

Vypriamitel svarochnyi 2

Диаграмма напряжения сети в зависимости от времени.

При сварке обычных конструкционных сталей в этом нет необходимости, но для таких металлов, как легированная или углеродистая сталь, которые являются тугоплавкими, гашение дуги, даже на короткое время, недопустимо.

Поэтому для сварки таких сталей переменное напряжение должно быть преобразовано в постоянное, которое питает цепь постоянным током. Это достигается с помощью сварочного выпрямителя. Диаграммы напряжений в различных точках устройства показаны ниже.

Vypriamitel svarochnyi 3

Диаграмма напряжения на выходе диодного моста.

Vypriamitel svarochnyi 4

Кривая напряжения на выходных клеммах (после фильтра).

Что это такое?

Сварочный выпрямитель является одним из видов сварочных аппаратов. Задача выпрямителя — преобразовать переменное напряжение в постоянное. Эти устройства состоят из нескольких блоков. Такие устройства используются для сварки стали и цветных металлов. Они отличаются от устройств переменного тока.

Сварочный выпрямитель постоянного тока — это устройство для преобразования регулируемого напряжения в амперы. Он обеспечивает оптимальные условия сварки. Это уменьшает выплескивание расплавленного металла. По сути, это усовершенствованный тип трансформатора, который генерирует и выпрямляет ток со специфическими характеристиками.

Устройство и принцип действия

В целом, принцип конструкции сварочных выпрямителей схож. Ключевым элементом является силовой трансформатор, который по принципу действия и конструкции аналогичен сварочному трансформатору переменного тока. Кроме того, схема содержит полупроводниковый выпрямительный модуль. Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью неуправляемых и управляемых вентилей (кремниевых диодов и тиристоров).

Еще одним компонентом является автоматическое пусковое устройство. Если выпрямитель выходит из строя, он автоматически отключается от сети. Основными элементами управляемого блока также являются панель управления с регулировкой, блок защиты от перегрузки и перегрева и система охлаждения. Последняя содержит вентилятор и охлаждающие радиаторы с клапаном.

  Как пользоваться оплеткой для снятия припоя. Как убрать припой с платы.

Принцип работы сварочного выпрямителя заключается в том, что первичная обмотка понижающего выпрямителя заряжается переменным током. Электромагнитная индукция во вторичной обмотке увеличивает ток и уменьшает напряжение. В этом случае максимальное напряжение составляет 48

Полученное напряжение подается на диоды, которые встроены как полупроводники и обеспечивают протекание тока в одном направлении. Они отвечают за поддержание постоянного напряжения, устраняя колебания при обратном ходе. Во время работы диоды нагреваются, и для устранения этого эффекта сварочные выпрямители оснащены системами охлаждения.

Постоянный поток воздуха снижает температуру работающих полупроводников. Перегрев устройства обычно определяется встроенным датчиком. Кроме того, во время работы контролируется напряжение. Они активируются, когда напряжение достигает критического значения.

В то же время сварочные выпрямители оснащены системой оптимальной регулировки напряжения в зависимости от толщины свариваемого металла.

Обзор видов

Сварочные выпрямители можно классифицировать по различным признакам. Они отличаются, например, по сложности и наличию дополнительных функций. Инверторы различаются по конструкции и способу настройки параметров работы.

В зависимости от конструкции они могут работать одновременно в 1 или нескольких положениях. По этому признаку они делятся на однопозиционные и многопозиционные модели. Однопозиционные модели используются непрофессионалами. Многопозиционные модели используются в промышленности. Жесткие вольт-амперные характеристики обеспечивают сохранение одинакового напряжения на каждом полюсе даже без нагрузки.

Согласно основной классификации, выпрямители могут иметь управляемый трансформатор, индуктор, тиристор, транзистор и инвертор. Варианты с транзисторами работают на полупроводниках. Работа инверторных вариантов основана на увеличении частоты тока нагрузки.

Исходя из вольт-амперных показателей, сварочные инверторы бывают не только с катушкой, но и предназначенные для ручной дуговой сварки. Они делятся на автоматические и полуавтоматические версии. Управление напряжением может быть катушечным, соленоидным, фазовым и импульсным.

Изделия первого типа имеют реостат катушки, который используется для изменения данных силы тока. Магнитные поля изделий второго типа представляют собой либо поля возбуждения, либо поля сопротивления напряжению. Обнуляющий провод также используется для контроля фазы. Настройка типов импульсов осуществляется с помощью осциллографа.

Варианты ручной дуговой сварки представляют собой изделия с падающими внешними данными. В зависимости от типа, они могут быть оснащены возвратом потока или магнитным байпасом, подвижными/разными обмотками. Сварочные выпрямители общего назначения могут иметь падающие и жесткие характеристики.

Модификации можно классифицировать и по другим критериям. Например, они различаются по силе выходного тока. Чем выше этот показатель, тем больше может быть толщина сварного шва и тем лучше качество разрезаемого металла. Если аппарат выдает слабый ток, то он подходит для работы с тонкими элементами.

Модели различаются по точности настройки. Чем выше эти показатели у конкретного аппарата, тем легче работать мастеру. Другими критериями являются эффективность охлаждения и размеры чертежей. Эффективность охлаждения влияет на долговечность изделий. В этом отношении профессиональные агрегаты считаются лучшими.

Они также различаются по типу клапана, типу регулировки, системе коррекции и типу характерного ветрового стекла. Помимо дроссельных, они также бывают с сегментными трансформаторными обмотками и маками. Эти типы могут быть предназначены не только для автоматической и полуавтоматической, но и для механизированной сварки.

Они выпускаются однофазного, двухфазного и трехфазного типов. Каждый тип имеет свои характеристики, отличается схемой и работает по-своему. Фазовое управление заключается в изменении угла управления тиристорами, что приводит к изменению напряжения трансформатора.

Однофазные

Изделия этого типа устанавливаются в однофазный трансформатор, рассчитанный на сеть 220 В. Их масса зависит от массы понижающего трансформатора. Однофазный выпрямитель состоит из 1 диодного выпрямителя. На выходе получается импульсный постоянный ток. Эти модификации могут быть полумостовыми или полномостовыми.

Разновидности

Сварочные выпрямители делятся на несколько категорий в зависимости от критериев. Например, все аппараты делятся на однофазные и трехфазные.

Однофазный и трехфазный сварочный выпрямитель

По количеству полюсов, которые может обслуживать выпрямитель, различают однополюсные и многополюсные модели. Первые подходят для профессионального использования, вторые — для промышленного.

Пример многопостового сварочного выпрямителя

В зависимости от соотношения тока и напряжения на выходе выпрямителя различают выпрямители с жесткой, падающей (крутой и мягкой) или возрастающей вольт-амперной характеристикой.

  Как выбрать фуговальный станок. Фуговальный станок для чего.

Разделение сварочных выпрямителей по типу вольтамперной характеристики

Выпрямители с крутопадающими характеристиками являются наиболее распространенными. Первый тип используется для ручной сварки вольфрамовыми и стальными электродами. Второй тип подходит для машинной сварки в среде защитного газа.

Тип контроля тока на выходе сварочного выпрямителя различен:

Преобразование в инверторном сварочном выпрямителе

  • Трансформаторные – наиболее простые, так как регулировка производится путем переключения количества витков в обмотке. Что меняет величину напряжения и тока.
  • Транзисторные – регулировка осуществляется путем введения транзистора в режим ключа, приоткрывающего или закрывающего цепь по величине пропускаемого тока.
  • Регулируемые дросселем – при помощи изменения индуктивного сопротивления в цепи вторичной обмотки трансформатора можно уменьшать величину напряжения, подаваемого на мост выпрямителя.
  • Тиристорные – производят переключение величины рабочего тока благодаря отдельному элементу.
  • Инверторные – увеличивают и уменьшают рабочую величину выпрямителя за счет преобразования токов высокой частоты. Используются в установках двойного преобразования.

Сварочные выпрямители делятся на различные типы в зависимости от рабочего тока:

  • бытовые – с током до 200 А;
  • полупрофессиональные – с нагрузочной способностью до 300 А;
  • профессиональные – ампераж которых превышает 300 А.

Преимущества и недостатки

По сравнению с другими типами сварочных аппаратов, выпрямитель характеризуется рядом важных преимуществ:

  • Обладает большим КПД и меньшими потерями на холостом ходу;
  • Меньшие габариты и вес, не производит столько шума во время сварки, как аппараты переменного тока;
  • Быстрее нагревается электрод, чем при подаче на него переменного напряжения;
  • Стабильная дуга, благодаря чему получается ровный шов;
  • Сведено к минимуму разбрызгивание металла, что повышает качество работ;
  • Позволяет уменьшить скорость расхода электрода, что делает такие устройства более экономичными;
  • Проще управлять рабочими параметрами сварочного выпрямителя;
  • Более долговечны и надежны в работе;
  • Обеспечивает равномерную загрузку фаз в трехфазной цепи.

Основным недостатком сварочных выпрямителей является их относительно высокая стоимость. Кроме того, они подвержены длительным коротким замыканиям, от которых их необходимо дополнительно защищать, и боятся колебаний напряжения в сети.

Назначение

Эти аппараты постоянного тока предназначены для проведения сварочных работ в различных областях человеческой деятельности. Они обычно используются для сварки высоко- и низкоуглеродистых сталей, цветных металлов, алюминиевых и титановых сплавов, чугуна, нержавеющей стали и сварки на обратной полярности. Выпрямители проектируются в зависимости от типа сварки:

  • Ручных дуговых с покрытым электродом ММА;
  • Путем плавления металла в среде защитных газов MIG;
  • Аргонно-дуговых посредством неплавящегося электрода TIG.

Основные параметры выпрямителей

Качество сварного шва во многом зависит от выбора оборудования. Важно учитывать следующие особенности сварочного выпрямителя:

  • величину питающего напряжения аппарата (220 В или 380 В);
  • мощность сварочного выпрямителя;
  • значение сварочного тока и диапазон его регулировок;
  • величину напряжения холостого хода;
  • показатель продолжительности включения ПВ;
  • защищенность от пыли и влаги IP;
  • тип системы охлаждения (естественная, принудительная);
  • весогабаритные параметры.

Применение сварочного выпрямителя в работе

Процесс сварки с помощью выпрямителя характеризуется простотой. Процесс сварки характеризуется своей простотой:

  • сварщик подключает электрод и заземляющий провод к сварочному аппарату;
  • задаются необходимые настройки на сварочном выпрямите;
  • запускается электрическая дуга, которая расплавляет металл и формирует сварочную ванну;
  • в месте контакта свариваемых деталей, из их кромок, формируется сварочный шов;
  • по завершении сварочного процесса аппарат отключается, проводится его очистка и визуальный осмотр на предмет наличия возможных повреждений.

Благодаря простоте использования и высокому качеству сварки выпрямители широко применяются на практике. Некоторые практические примеры их использования приведены ниже:

  • применение на строительных площадках для сварки металлических конструкций, каркасов зданий, а также для ремонта и укрепления действующих металлоконструкций;
  • использование в автомастерских для ремонта металлических элементов автомобилей, таких как кузов, рама, детали подвески;
  • ремонт и обслуживание трубопроводов, используемых для транспортировки жидкостей и газов.

Заключение

Сварочный аппарат — это важный инструмент для сварки металлических конструкций и деталей в различных отраслях промышленности. Правильный выбор позволяет выполнить работу качественно и эффективно, а также обеспечить безопасность сварщика и окружающих его людей.

Выбирайте сварочный аппарат в соответствии с выполняемой работой. Важно учитывать толщину металла, необходимую силу и напряжение, а также тип используемого электрода. Также убедитесь, что сварочный аппарат соответствует правилам техники безопасности и имеет все необходимые сертификаты и разрешения.

  Сверла по бетону для дрели: чем и как лучше сверлить бетон. Как выглядят сверла по бетону?

Разновидности сварочных выпрямителей

Сварочные инверторы, вырабатывающие ток, различаются в зависимости от конструкции и настройки параметров мощности.

  • регулируемые трансформатором;
  • с дросселем – индукционной катушкой, сдерживающей резкие скачки напряжения;
  • с регулирующими тиристорами, меняющими напряжение тока;
  • с транзисторами – полупроводниками, сглаживающими скачки импульсного тока;
  • инвертор – преобразователи с частотным повышением тока и регулятором его силы.

Выпрямители классифицируются в зависимости от возможностей вольт-амперного регулирования (краткое описание характеристик каждого устройства):

  1. Трехфазные для ручной электродуговой сварки. Громоздкие модели трансформатором. Преобразователь работает с большими энергетическими потерями, возможности ограничены мощностью трансформатора металлическим или магнитным шунтом – дополнительным сопротивлением.
  2. Автоматы и полуавтоматы. Силовой поток регулируется магнитным полем. Реостатная вторичная обмотка позволяет менять число витков — это принцип вольт-амперной регулировки. Для импульсной регулировки установлен осциллограф. Ток сначала выпрямляется, затем трансформируется в переменный высокой чистоты.
  3. Дроссельные трехфазные выпрямители для дуговой и аргоновой сварки. Они оснащены дополнительным сердечником с обмоткой, выполняющим роль накопителя заряда, подаваемого на выпрямляющий конденсатор.

Преимущества и недостатки

Устройства характеризуются высокой мощностью при малых размерах. Наиболее компактными являются инверторы. Эти производственные устройства обычно выделяют в отдельную группу. В них трансформатор занимает не более 1/5 объема.

Основное отличие сварочных выпрямителей от трансформаторов заключается в возможности вырабатывать постоянный ток вместо переменного. С этой способностью связаны основные преимущества выпрямителей:

  • когда на плавящийся электрод подается однополярный заряд, он быстрее разгорается;
  • снижаются энергопотери – КПД трансформатора намного ниже;
  • горение дуги стабилизируется;
  • при равномерном плавлении стержня в ванне расплава возникает меньше брызг, снижается травматизм, риск случайных возгораний;
  • шов удобнее контролировать, он получается ровный;
  • расширяются возможности сварки;
  • расход присадочных материалов уменьшается, при большом объеме работ экономия ощутима.

Читайте также: Роботизированная сварка: применение сварочных роботов.

Однако, помимо преимуществ, большинство выпрямителей имеют и недостатки:

  • потери мощности все же есть;
  • при «просадке» напряжения сети они хуже работают;
  • способны выйти из строя даже при коротких замыканиях в электроснабжающей сети;
  • многие модели боятся влажности, запыленности.

Выпрямители, как и другое сварочное оборудование, нуждаются в правильном обслуживании.

Обслуживание и основные неисправности

Новые выпрямители перед подключением к сети необходимо разгрузить. Лучше всего это делать с помощью бытового фена при умеренной температуре. Накопившуюся пыль и влагу следует удалить, так как они снижают сопротивление медных обмоток встроенного трансформатора. Повторяйте процедуру очистки каждые три месяца.

После длительного хранения (до одного года) инвертора перед вводом в эксплуатацию полезно дать полупроводникам «поработать» — пусть выпрямитель поработает в разных режимах, начиная с минимального. После двухчасового «прогона» аппарат работает стабильно и не выйдет из строя во время сварки. Важно проверить исправность вентилятора и отсутствие перегрева аппарата.

Возможные неисправности сварочного выпрямителя и устранение неполадок:

Аппарат не запускается при подключении к электросети. Если аппарат не включается при подключении к сети, возможно, он не подключен к сети:

  • при переломе жилы запитывающего проводника, брякают контакты в вилке – проверяют кабель, меняют вилку;
  • в сети отсутствует напряжение – необходимо проверить входной рубильник;
  • один из узлов вышел из строя – пора нести преобразователь в сервис или чинить устройства самостоятельно;
  • выработан ресурс полупроводниковых элементов – требуется перепайка схемы.

Плавящийся электрод залипает и инвертор гудит — необходимо:

  • проверить исправность полупроводников и конденсатора;
  • убедиться, что нет просадки питающей электросети;
  • посмотреть целостность обмотки дросселя.

Инвертор самопроизвольно выключается во время работы — это может произойти:

  • при перегреве, проверяют исправность вентилятора или охлаждающей системы;
  • прорыве обмотки встроенного трансформатора – снимают старую, делают новую.

Аппарат перестал подавать питание с нужными параметрами — необходимо потрогать корпус, насколько он горячий, проверить подачу воздуха на вентилятор, отдохнуть генератору.

Читайте также: Как выбрать сварочный шланг для полуавтомата?

Напряжение холостого хода и разомкнутой цепи скачет — проверьте:

  • ручку регулятора;
  • предохранители первичной обмотки;
  • плотность закрепления контактов клеммы у пускателя.

Схемы подключения инвертора см. в инструкции по эксплуатации. Для ремонта

Оцените статью
Ремонт до и после