Сварочный выпрямитель: устройство, принцип работы, технические характеристики, разновидности

Сварочный выпрямитель Blueweld Combi 4.135 Turbo

Основным конструктивным узлом сварочного аппарата является источник питания. Характеристики этого элемента служат основой для классификации установок по производству сварочных работ. Различают следующие основные виды:

• трансформаторы;
• выпрямители;
• инверторы;
• генераторные установки на дизельном или бензиновом топливе.

Здесь подробно остановимся на особенностях выпрямителей.

*

Устройство, из чего состоит

Сварочный выпрямитель Telwin LINEAR 410 S

Сварочный выпрямитель состоит из следующих узлов и блоков:

• силовой трансформатор. По устройству и принципу действия он схож с трансформатором для сварки на переменном токе;
• выпрямительный блок на полупроводниковых приборах. Для преобразования переменного тока в постоянный используются полупроводниковые элементы: неуправляемые вентили — кремниевые диоды;
• управляемые вентили — тиристоры;

пусковое устройство. Автомат с опцией отключения от сети в случае выхода из строя выпрямителя;

панель управления с органами регулировки и измерительными приборами;

блок защиты от токовых перегрузок и перегрева. Предотвращает выход из строя выпрямителя в случае ошибок сварщика;

система охлаждения. В неё входят радиаторы охлаждения вентилей и вентилятор. Для создания оптимального температурного режима в корпусе выпрямителя, вентилятор запускается на короткое время при его включении.

Целесообразно применять трехфазный выпрямитель, т. е. укомплектованный трёхфазным трансформатором. В этом случае будет значительно ниже пульсация выпрямленного напряжения, что повышает КПД сварочного устройства и улучшает качество сварного шва.

Основные неисправности и обслуживание сварочных аппаратов

Перед первым включением в сеть новые преобразователи необходимо продуть. Для этих целей подходит обыкновенный бытовой фен. Его включают на максимальные обороты при среднем уровне прогрева. Это делается для того, чтобы высушить возможное скопление влаги внутри и убрать пыль, снижающую сопротивление медной обмотки. Продувку нужно повторять примерно раз в квартал.

Если был длительный перерыв в работе оборудования (до 1 года), то перед его включением нужно «прокачать» полупроводники. Суть процедуры заключается в том, чтобы дать выпрямителю поработать на разных режимах, начиная с холостого. Подобная «обкатка» продолжается примерно два часа. После этого сварочный аппарат будет работать безотказно и стабильно в разных условиях. Необходимо следить за состоянием основных узлов и не давать оборудования перегреваться.

Наиболее распространенные неисправности сварочного оборудования и способы их устранения:

1. Оборудование не работает при подключении к сети энергоснабжения. Возможные причины:
   перелом жилы подающей проводки. При этом контакты в вилке «болтаются». Необходима замена вилки;
2. нет напряжения в сети. Следует проверить рубильник на входе и убедиться, что он включен;
3. вышел из строя один из узлов системы. Починить самому без соответствующей подготовки будет очень сложно. Лучше отнести аппарат в мастерскую;
4. ресурс полупроводников исчерпан. Требуется перепайка схемы.
5. Электроды залипают и в этот момент слышен гул преобразователя. Что можно предпринять:
   проверить исправность конденсатора и полупроводников;
6. измерить показатели сети энергоснабжения и убедиться в том, что напряжение соответствует номиналу;
7. убедиться в целостности проводки дросселя.
8. Во время работы преобразователь неожиданно отключается. Такое может иметь место:
   в случае перегрева. Следует убедиться в исправности системы охлаждения и вентилятора;
9. при нарушении целостности обмотки встроенного трансформатора. Нужно старую заменить новой.
10. Нестабильно напряжение при работе в нагрузку или на «холостых оборотах». Следует проверить:
    ручку регулятора;
11. установленный на первичную обмотку предохранитель;
12. надежность контактов клеммы пускателя.

Если сварочный аппарат перестает выдерживать нужные рабочие параметры, то вероятной причиной может стать перегрев. Чтобы убедиться в этом, достаточно потрогать корпус. Если он горячий, то нужно дать передышку генератору и проверить насколько свободно проходит воздух к вентилятору.

Принцип работы

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

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

Назначение

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

Сварочный выпрямитель Brima ВДМ 1203 (380 В). Фото Сварочные Технологии

Для какого вида сварки используются

C помощью этого оборудования производится большинство сварочных технологий. Они включают сварку ММА (ручная дуговая с электродом с покрытием), MIG (сварка плавлением в среде защитного газа), TIG ( аргонно-дуговая сварка неплавящимся электродом). Использование выпрямителей дает возможность сваривать не только черные металлы, но и нержавеющие, жаропрочные и жаростойкие высоколегированные стали, чугуны, цветные металлы, алюминиевые и титановые сплавы.

Какие электроды используются

Сварка может производиться электродами любых типов:

• сварочными электродами постоянного тока (например: УОНИИ-13/55 или УОНИ-13/55);
• универсальными электродами (например: АНО-4, МР-3 или ОЗС-12);
• специальными электродами.

Общая информация об устройстве и его назначении

Сварщик знает, что такое сварочный выпрямитель: устройство имеет вид преобразовательного блока с регулировкой напряжения и силы тока. На выходе выпрямителя находятся 2 провода с отрицательной и положительной клеммами.
При подсоединении одной из них к электроду, а другой — к обрабатываемой детали возбуждается мощная электрическая дуга, расплавляющая металл.

Однако принцип сборки всех устройств одинаков: трансформатор, выдающий нужное напряжение, включают в цепь вместе с полупроводниками, пропускающими положительный компонент синусоиды тока.

Под какие виды сварки используется

Выпрямитель для сварочного аппарата применяется при следующих технологических процессах:

1. Электродуговой метод с использованием электродов, обработанных различными составами. За счет применения таких стержней поддерживается устойчивая дуга. Это помогает получить однородный прочный шов.
2. Сварка крупных металлических деталей. Регулировка параметров тока позволяет выполнять работы с заготовками толщиной до 5 см. Вместе с этим аппарат используется и для соединения тонкостенных деталей. Установкой выпрямителя объясняется расширение области применения сварочных агрегатов.
3. Расплавление кромок обрабатываемых деталей или сердцевины используемого электрода.
4. Сварка с применением присадочной проволоки. Выпрямители незаменимы при работе с неплавкими электродами, покрытыми вольфрамом.
5. Соединение деталей из нержавеющей, низкоуглеродистой стали, чугуна, сложно свариваемых сплавов.
6. Резка металлических заготовок. Для этого повышают силу тока, благодаря чему дуга начинает прожигать материал.

Подходящие электроды

Для сварки с выпрямителем могут использоваться стержни любых марок:

• электроды, работающие с постоянными параметрами (УОНИ-13/55);
• универсальные стержни (ОЗС-12, МР-3, АНО-4);
• специализированные электроды.

Электроды для сварки

Отличия и преимущества сварки на постоянном токе

Дуговая сварка сталей

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

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

Разновидности аппаратов

В продаже встречается просто огромное количество разновидностей рассматриваемого оборудования, все они имеют свои определенные достоинства и недостатки. Классификация промышленных сварочных выпрямителей проводится следующим образом:

1. однофазный;
2. двухфазный;
3. трехфазный.

Выпрямитель для проведения ручной дуговой сварки трехфазного типа состоит из 6-12 диодов, которые зачастую подключаются параллельно. Двухфазные характеризуются параллельным и последовательным подключением мостов.

Управляемый и неуправляемый выпрямители

Кроме этого, классификация может проводится по следующим критериям:

1. Сила тока на выходе. С увеличением этого показателя существенно повышается толщина обрабатываемого металла. Если устройство выдает небольшой ток, то можно будет проводить обработку тонких элементов. Также слишком высокий показатель силы тока позволяет применять сварочный аппарат для проведения резки металла.
2. Точность регулировки. Как ранее было отмечено, выпрямитель может использоваться для установки самых различных параметров тока. Чем выше показатель точности регулировки, тем более оптимальные условия для работы может себе обеспечить мастер.
3. Количество выходов для подключения. Сложное сварочное оборудование может применяться для одновременного подключения нескольких держателей для электродов. Подобная модель может понадобиться в том случае, когда работу поблизости одновременно выполняют несколько сварщиков. Однако, за счет усложнения конструкции она становится больше и дороже.
4. Эффективность охлаждения. Недорогие модели предназначены для бытового применения, так как могут эксплуатироваться на протяжении короткого промежутка времени. Это связано с тем, что конструкция не имеет эффективной системы охлаждения. Профессиональное оборудование может использоваться для сварки на протяжении длительного периода.
5. Размеры конструкции. Как правило, сварочные работы проводятся на выезде. Доставка всей аппаратуры может быть затруднена в случае, если оно имеет большой вес и габаритные размеры. В продаже встречаются компактные модели, которые просты в транспортировке.

Большой популярностью пользуются модели трехфазного типа. Это связано с тем, что они могут применяться для работы с металлом самой различной толщины. Однопостовой выпрямитель больше всего подходить для бытового применения, так как применяется при использовании только одного держателя электродов. В продаже есть и модели, которые позволяют подключать одновременно сразу несколько электрододержателей.

Универсальные современные сварочные выпрямители выпускаются достаточно большим количеством различных производителей. Марки во многом определяют качество сборки, срок службы и стоимость оборудования.

Для бытового применения подходить инверторный выпрямитель. Подобные модели можно охарактеризовать следующим образом:

1. За понижение напряжения отвечает трансформатор.
2. Устанавливается выпрямляющий блок, который отвечает за подачу постоянного напряжения.
3. Далее проводится преобразование в переменное электричество с высоким показателем частоты.

Сварочный выпрямитель

Подобное оборудование предусматривает использование переменного тока. Однако за счет существенного увеличения частоты подаваемого тока есть возможность применять инверторный выпрямитель для получения соединительных швов высокого качества. За счет существенного упрощения конструкции инверторы имеют относительно небольшие размеры, а также просты в эксплуатации.

Где применяется оборудование

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

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

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

Преимущества, характеристики перед аппаратами-трансформаторами

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

Сварочный выпрямитель СиМЗ ВД-306 СТ. Фото 220Вольт

Классификация по видам: многопостные, однопостные и прочие

Существует несколько видов сварочных выпрямителей.

Сварочный пост – рабочее место сварщика. Выпрямители имеют конструкции, способные обслуживать как один пост, так и несколько одновременно. Если с одним постом все понятно, то как происходит функционирование группы постов, исключающая влияние друг на друга, требуется пояснить.

Сварочный 4-постовой выпрямитель ВДМ-6303С. Фото ВсеИнструменты.ру

Независимость в функционировании определяется неизменным напряжением холостого хода каждого поста. Это обеспечивается жесткой вольтамперной характеристикой. При падающей характеристике короткое замыкание на отдельном посту снижало бы напряжение на других постах и прекращало бы сварку. Каждый пост имеет дополнительное изменяемое сопротивление для регулирования силы тока.

Многопостовой сварочный выпрямитель используется в промышленных условиях. Однопостовые применяются не профессиональными сварщиками.

Сварочный выпрямитель ЭТА ВД-306 Б 3х380. Фото ВсеИнструменты.ру

Основное свойство для классификации сварочных выпрямителей – это различие по характеристикам выходного выпрямленного напряжения от сварочного тока. В зависимости от этой характеристики (пологопадающая, крутопадающая или универсальная) определяется применяемость выпрямителя к той или другой сварочной технологии.

Крутопадающая характеристика – для ручной дуговой сварки штучными покрытыми электродами, аргонодуговой сваркой с вольфрамовыми электродами, механизированной сваркой под флюсом на аппаратах с регулированием подачи электродной проволоки в зависимости от напряжения дуги.

Выпрямители с пологопадающей характеристикой – применяются при механизированной сварке с плавящимся электродом в среде защитных газов или под флюсом, при постоянной скорости подачи проволоки, не зависящей от напряжения дуги. Эти характеристики производитель получает с помощью регулировки трансформатора, регулированием индуктивного сопротивления дросселя или с помощью полупроводниковых приборов. Прежде всего важно знать для каких работ годится сварочный выпрямитель и его параметры.

• Трансформаторные. Внутри силового трансформатора расположены подвижные катушки. Первичная регулировка производится переключением обмоток со схемы «звезда» на «треугольник». Более тонкая регулировка происходит за счет изменения расстояния между обмотками.
• Транзисторные. Полупроводник работает по принципу ключа. Транзистор настроен на определенную по величине силу тока. При этом регулировка сильного тока происходит за счет более слабого. Такой способ регулирования расширяет диапазон применяемых сварочных токов.
• С регулировкой дросселя насыщения. Обычно дроссель (индуктивное сопротивление) находится между трансформатором и выпрямительным блоком. Силовой трансформатор выдает постоянное напряжение. Использование индуктивного сопротивления позволяет изменять параметры и выпрямитель уже будет работать на падающей вольтамперной характеристике.
• Тиристорные. Здесь управление напряжением и силой тока осуществляется с помощью электронной схемы. В схеме есть подстроечный элемент, через который производится настройка напряжения и силы тока подводимых к электроду в месте сварки.
• Инверторные сварочные выпрямители. Производят регулировку сварочного тока по совсем другому принципу. Электронные приборы способны автономно осуществлять регулирование сварочного тока высокой частоты и уйти от повышения тока за счет снижения напряжения.

Выпрямитель инверторный Линкор ВД-201И. Фото Сварочные Технологии

Сварочные выпрямители подразделяются на бытовые, с мощностью не превышающей 200 А, полупрофессиональные (мощность – до 300 А) и профессиональные (свыше 300 А). Модели отличаются между собой по мощности, габаритам и количеству поглощаемой энергии.

Сварочный инверторный выпрямитель Foxweld ВД-306И, максимальный ток – 315 А. Фото ВсеИнструменты.ру

Основные технические данные выпрямителей: напряжение питающей сети и холостого хода, максимальная мощность работы, потребляемая мощность, тип сварочного тока, диаметр электродов, вес и габариты . Различные виды выпрямителей предназначены для разных работ – так, например, ВД2-313 используется для двухпостовой дуговой сварки стальных предметов, а ВДУ-506 – универсальный выпрямитель, способен проводить комплектацию сварочных автоматов и порошковую сварку.

Различные виды выпрямителей предназначены для разных работ — так, например, ВД2-313 предназначен для двухпостовой дуговой сварки стальных предметов, а ВДУ-506 — универсальный выпрямитель, способен проводить комплектацию сварочных автоматов и порошковую сварку.

Выпрямитель — что это такое?

Сварочный выпрямитель — это аппарат, состоящий из нескольких блоков, в которых входящее напряжение понижается (V), и преобразовывается. Одновременно увеличивается величина А. В результате, на выходе получается постоянный ток достаточной силы, чтобы производить сварку стали и цветных металлов.

К выходящим клеммам устройства подсоединяются два кабеля (+ и -), один из которых крепится к свариваемому изделию, а второй заканчивается держателем или горелкой. В зависимости от конкретного полюса крепления к свариваемым частям определяется полярность и режим выполнения работы. Сварка происходит за счет замыкания дуги между соединяемой поверхностью и концом плавящегося электрода.

Регулировка сварочного тока

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

Как подключить балластник, балластный реостат

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

Балластный реостат Балластный реостат Brima РБ-302. Фото ВсеИнструменты.ру

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

Плюсы и минусы оборудования

К преимуществам выпрямителей относятся:

• высокая мощность при компактных размерах;
• способность выработки тока с постоянными параметрами;
• подача однополярного заряда на электрод, способствующая быстрому появлению дуги;
• экономный расход электрической энергии;
• сниженный риск случайного возгорания;
• возможность контроля качества шва на этапе его формирования;
• расширение функциональности оборудования;
• сниженный расход присадочной проволоки (экономия становится ощутимой при использовании выпрямителя в промышленных условиях).

Вместе с положительными качествами устройства имеют и отрицательные стороны, к которым относятся:

• потеря мощности;
• ухудшение качества работы аппарата при снижении напряжения в сети;
• неустойчивость к воздействию влаги;
• чувствительность к коротким замыканиям в питающей сети.

Качество шва.

Своими руками

Практика показала, что некоторые люди успешно справляются с самостоятельным изготовлением сварочных выпрямителей. Главное разработать работоспособную схему. Основными исходными параметрами будут диаметры электродов на работу с которыми рассчитан выпрямитель. Так, например, если 3 мм., то сварочный ток необходимо обеспечить около 150 А, если 4 мм. – 200 А.

В схеме должны быть указаны параметры следующих элементов:

• Трансформатор. Желательно подобрать к схеме из готовых аппаратов. Однако это условие выполнить нелегко, приходится научиться изготавливать трансформатор самостоятельно. Расчет его элементов (сечение сердечника, количество витков на обмотках и размеры проводов) не так уж сложен. Опыт сборки и монтажа быстро набирается после одной – двух неудачных перемоток.
• Выпрямительный блок. Напряжение подается после вторичной обмотки трансформатора. Для работы применяются следующие элементы: диоды;
• конденсатор;
• дроссель.

Сборка диодов выполнена по мостовой схеме. После нее ток получается не переменный, а пульсирующий. Такой ток для сварки не годится, поэтому в цепи присутствует конденсатор. Он сглаживает пульсации. Окончательно постоянный ток получается с помощью дросселя. Дроссель работает как фильтр, который пропускает постоянную составляющую тока, а переменную задерживает.

Сварочный выпрямитель BLUE WELD KING TIG 200

Диоды, работающие на таких высоких токах, выделяют много тепла. Поэтому в сборку они обязательно входят в комплекте с радиаторами охлаждения. Важно продумать принудительный обдув сварочного аппарата от вентилятора.

Конденсаторы для сварочного блока рассчитаны на максимальное значение напряжения пульсаций. Для выпрямительного блока они отличаются от применяемых в радиотехнике, которые не работают с импульсными токами.

Важно! Внимательно обращать внимание на характеристики.

Для изготовления дросселя необходим сердечник из трансформаторного железа и медная изолированная шинка (можно использовать жилу скрученную из медных луженых проволок с изоляцией). Сердечники возможно использовать со старой радиоаппаратуры. Сердечник дросселя и намотка собираются с зазором. После испытания аппарата, зазор и количество витков в обмотке могут корректироваться.

• Основание сварочного выпрямителя. Отличными изолирующими свойствами обладает текстолитовая пластина. Размещать приборы на ней нежелательно вплотную друг к другу. При работе выделяется большое количество тепла, поэтому необходимо иметь достаточно большое продуваемое пространство.

Вариантов изготовить сварочный выпрямитель своими руками далеко не один. Они будут отличаться по конструкции из-за способов регулирования. Исполнитель будет разрабатывать собственную конструкцию применительно к специфике выполняемых работ.

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.

Бренды, модели

Сварочный выпрямитель BRIMA MIGSTAR-160

К популярным моделям сварочных выпрямителей относятся:

• сварочный выпрямитель бренд Telwin модель LINEAR 410 /S. Параметры: 15000 Вт, 350 А.
• сварочный выпрямитель аргонодуговой сварки бренд Blue Weld KING модель TIG 200 AC/DC-HF/Lift 832200.
• сварочный выпрямитель бренд Blueweld модель Combi 4.135 Turbo.
• сварочный выпрямитель бренд BRIMA модель MIGSTAR-160.

Полный перечень брендов и моделей оснащения для сварки на постоянном токе представлен на официальных сайтах поставщиков.