Диодный мост для сварочного аппарата: особенности работы, плюсы и минусы

Главная / Приспособления и детали

Назад

Время на чтение: 2 мин

0

1466

Механизм сварочного аппарата включает в себя разные компоненты и узлы. От правильной сборки зависит правильность и полноценность функционирования агрегата.

Одна из ключевых деталей сварочного аппарата – это диодный мост. Работая с другими деталями механизма, он отвечает за преобразование постоянной энергии в пульсирующую.

Что такое диоды, предназначенные для сварочной аппаратуры, определить сложно. Существует много трактовок этого термина, из-за чего новичкам сложно разобраться в определении диодов для сварки.

Многие сварщики имеют свое мнение на этот счет, учебники тоже дают разную информацию. Самостоятельно понять этот термин можно, лишь разбираясь в электротехнике.

Здесь будет коротко рассказано о значении сварочных диодов и диодных мостов, нюансах сборки и работы.

• Общая информация
• Виды диодов для сварки
• Строение диодного моста
• Заключение

Преобразование энергии при работе сварочного аппарата

При подключении к сети ток сначала попадает в понижающий трансформатор. Переменное электромагнитное поле возбудит во вторичной обмотке ток с нужными для сварочного аппарата параметрами. У него будет меньшее напряжение и большая сила тока.

Затем он проходит через выпрямительный блок, который обеспечит то, что ток будет иметь полярность одного знака. При этом останутся значительные пульсации. Чтобы их сгладить, его пропустят через конденсаторный блок. После него электроэнергия, используемая непосредственно для дуговой сварки, будет в значительной степени стабильна для того, чтобы создать качественный и надёжный шов.

Схема работы диодного моста Источник promkomrostov.ru

Строение диодного моста

В цепи выпрямителя используется от двух до пяти диодных элементов. Стандартная схема предполагает наличие четырех. Количество элементов в цепи связано с мощностью силы тока, которая потребуется для выполнения работы.

Это прямая связь – больше диодных элементов, выше показатель тока. Здесь будет рассмотрена цепь на четыре диода.

Чтобы собрать стандартный мост, два элемента подключаются друг к другу параллельным образом. Направленность у них при этом разная.

Вторая пара подключается по направленности друг к другу. Если подключение будет верным, образуется выпрямитель.

Различные виды сварочных выпрямителей

В зависимости от модели для этой цели могут применяться различные схемы. Используются следующие виды выпрямителей:

• Работающие на основе трансформатора.
• Построенные на применении транзисторов, которые обеспечивают выпрямление и сглаживание тока.
• Диодные мосты.
• При помощи дросселя, который предназначен для сдерживания резких скачков тока и напряжения.
• На основе использования тиристоров.
• Преобразователи-инверторы, которые повышают частоту, приводят ток и напряжение к нужным для работы параметрам.

Применение диодного моста считается одним из самых эффективных методов получения тока с нужными для работы параметрами.

Далее в видеоролике рассказывается о том, как собрать диодный мост:

Видео описание

Как собрать диодный мост

Существуют также другие способы классификации сварочного оборудования. Часто применяется та, которая построена на использовании различных видов характеристик:

• Выпрямители, для которых типичны крутопадающие характеристики, обычно применяются для ручной дуговой сварки. Их также используют для работ с не плавящимися электродами в специальной газовой среде. Такой аппарат способен создавать радиопомехи, которые подавляются с помощью использования соответствующих фильтров.
• Устройства с жёсткими характеристиками используют для работы с плавящимися в углекислом газе электродами.
• Универсальные устройства могут использоваться для всех видов сварочных работ.

Эти устройства нужно различать по силе используемого тока. Силовые диоды рассчитаны на работу в тех случаях, когда она является значительной. Сварочные аппараты промышленного уровня, предназначенные для трёхфазного напряжения 380 В, могут работать с током величиной до 400 А. Для однофазных она равна 125-180 А.

Принцип работы схемы сварочного аппарата Источник ice-people.ru

Определение

Говоря простыми словами, диодный мост — это стандартный выпрямитель. Он состоит из нескольких мощных силовых диодов, связанных в единую цепь. Справа схема диодного моста. Это его стандартная схема, которую с опытом можно модифицировать под свои нужды. Диоды крепятся к радиаторам с помощью болтов и гаек. Вся эта конструкция находится под постоянным напряжением и призвана выполнять простую, но важную роль — преобразовать ток переменный в ток пульсирующий. Этот процесс называется выпрямлением, поэтому сварочные мосты называют выпрямителями.

Кстати, один из самых эффективных выпрямителей — ВД 306. Его изготавливают многие заводы и даже сами сварщики делают его своими руками из подручных средств. Экземпляры, изготовленные на заводе, позволяют плавно регулировать ток, но при этом потребляют достаточно много электроэнергии — около 12 киловатт, и весят 100 кг. Согласитесь, не очень удобный прибор для любительской сварки в гараже. Поэтому его используют в цехах и на заводах. А в домашних условиях используют самодельные выпрямители из диодов или более компактные приборы. Использование диодов позволяет решить сразу несколько проблем:

• Диодный мост стабилизирует перепады напряжения и помогает запуститься аппаратам со слабыми техническими характеристиками.
• Качество сварного шва становится лучше.
• Дуга заживается проще и быстрее, даже если аппарат выдает малый показатель напряжения.
• Диодный мост на сварочном аппарате улучшает характеристики дуги. Она горит стабильнее и дольше.

Плюсы и минусы применения диодного моста

В некоторых приборах вместо того, чтобы применять диодный мост для сварочного аппарата, в конструкцию включается трансформатор. Последний способ обеспечивает менее качественную работу. Схема с диодным мостом позволяет воспользоваться такими преимуществами:

• С его помощью электрическая дуга становится более стабильной.
• Выпрямление тока способствует более экономному расходу энергии в процессе работы.
• Относительно высокий коэффициент полезного действия.
• Выпрямитель не только производит преобразование тока, но и выполняет стабилизацию напряжения. Он позволяет сварочному аппарату уверенно работать даже в тех случаях, когда электросеть является нестабильной.
• Во время выполнения сварки уменьшается количество брызг.
• По сравнению с применением трансформатора при использовании диодного моста аппарат имеет меньший вес и более компактные размеры.
• Проведение сварочных работ обеспечивает более высокую надёжность соединения.

Сварочный выпрямитель в разобранном виде Источник ice-people.ru
Однако применение диодных мостов также имеет следующие недостатки:

• Важную роль играет параметры поступающей из электросети энергии. Применение диодных мостов выдвигает определённые требования по стабильности.
• Более высокое качество работ связано с небольшой потерей мощности.
• Более высокий риск возникновения короткого замыкания.
• Применение этого способа обуславливает увеличение стоимости аппаратуры.

Использование диодных мостов для выпрямления обеспечивает более высокое качество сварки.

Мастер должен постоянно следить за работоспособностью аппарата Источник radioelementy.ru

Применение в сварке

В любом трансформаторном сварочном аппарате постоянного тока или инверторе присутствуют силовые диоды. Они предназначены для выпрямления переменного тока. Для повышения коэффициента полезного действия диоды подключают по мостовой схеме, в этом случае оба полупериода приходятся на нагрузку.

В трансформаторном сварочном аппарате выпрямительные диоды устанавливают на выходе вторичной обмотки. Сварочное оборудование имеет понижающий трансформатор, соответственно, напряжение холостого хода значительно ниже входного, поэтому здесь требуются приборы большой мощности и низкой частоты. Для этого подойдут выпрямительные диоды В200 (максимальный ток 200А).

Для сварочного инвертора требуется два выпрямителя. Один располагается на входе источника питания. Он преобразует переменный ток 220 вольт 50 Гц в постоянный, который преобразуется в дальнейшем в переменный ток высокой частоты (40-80 кГц).

При мощности аппарата 5 кВт выпрямительные диоды должны иметь обратное напряжение 600-1000 В и средний прямой ток 25-35 А при частоте 50 Гц.

Второй выпрямитель располагается после высокочастотного трансформатора. Здесь требования другие. Максимальный прямой ток должен быть не менее 200 А на частоте 80 кГц, а обратное напряжение превышать напряжение холостого хода (60-70 В).

В любом случае используются диоды из категории мощных, с площадкой для монтажа радиатора, поскольку без отведения тепла устройство быстро сгорит.

Как получают нужный для работы ток

Питание для сварочного аппарата должно соответствовать требованиям конкретной модели. Предусмотрено 2 варианта:

• Однофазное напряжение 220 В. Оно часто используется для работы бытовых сварочных приборов. Оно обеспечивает менее равномерный ток по сравнению с трёхфазным.
• Трёхфазное напряжение 380 В. Этот вариант часто применяется при осуществлении промышленной сварки. Он доступен для бытовых целей при условии, что хозяин может обеспечить эту возможность. Такие аппараты работают более стабильно и качественно.

Частота в обоих случаях равна 50 Гц.

О регуляторе тока для проведения сварки рассказано в ролике ниже.

Видео описание

Регулятор ТОКА для сварочного аппарата.
Из сети поступает напряжение, которое изменяется по синусоиде. Оно циклически становится то положительным, то отрицательным. Поступая на первичную оболочку трансформатора, постоянные изменения тока создают переменное электромагнитное поле, которое возбуждает во вторичной обмотке периодические колебания напряжения и тока. Различие состоит в том, что на выходе трансформатора потребление мощности уменьшается.

Дальше ток проходит через диодный мост. Поскольку входное напряжение изменяется по синусоиде, то на вход поступают положительные и отрицательные импульсы, которые чередуются между собой. После прохождения диодного моста в сварочном аппарате первые остаются без изменений, а вместо вторых проходят положительные, имеющие такую же амплитуду. Таким образом на выходе возникает сильно пульсирующее напряжение одного знака.

Для того, чтобы сгладить пульсацию, дальше для обработки применяется конденсаторный блок. На его выходе получается постоянное напряжение, имеющее высокий уровень стабильности.

Схема и вид диодного моста из 4 диодов Источник radioelementy.ru

Выпрямитель для сварочного аппарата

Выпрямитель для сварочного аппарата может быть создан на основе мощных диодов типа В200 (максимальный ток 200А). Сразу отметим, что из-за немаленькой цены силовых диодов, искать их лучше на ради- или блошином рынке.

Диод В200

Диодный мост

Эти диоды имеют внушительные размеры, а их корпус сажается на алюминиевый радиатор. Причем корпус диода, а значит, и крупный радиатор находятся под напряжением, поэтому диоды с их радиаторами должны крепиться так, чтобы не имели контакта друг с другом, не касаясь токопроводящих частей корпуса сварочного аппарата.

Силовые диоды с радиаторами, для сварочного выпрямителя.

Такое неудобство с креплением приводит к тому, что размеры собранного сварочного диодного моста слишком вырастают, увеличивая и усложняя конструкцию сварочного аппарата в целом. Использование такого же диода, но с другой полярностью (ВЛ200) позволяет объединить радиаторы в две пары.

Диоды разной полярности с радиаторами, для диодного моста сварочного аппарата.

У радиаторов, возможно, потребуется просверлить отверстие и нарезать резьбу, для крепления диодов.

В продаже есть уже готовые — интегрированные в одном корпусе диодные мосты. Размер одного такого диодного мостика сопоставим с размерами спичечного коробка или одного диода В200 без радиатора, при максимальном токе 30-50А, а цена гораздо ниже.

Диодный мост на 50А

Если интегрированные диодные мосты соединить параллельно, то вместе они смогут выдерживать более значительные токи. Однако надежность такого сварочного выпрямителя будет существенно меньше чем выпрямителя из диодов типа В200.

Схема параллельного включения диодных мостов, для больших токов сварочного аппарата.

Строго говоря, суммарный допустимый ток такого объединенного выпрямителя не равняется сумме максимальных токов входящих в него диодных мостов, они не могут обладать абсолютно одинаковыми параметрами, а значит, каждый пропускает через себя несколько различные по величине токи. Однако если собрать эту схему с некоторым запасом по мощности, учитывая ток короткого замыкания, то можно добиться более компактных размеров, чем в случае с В200. Дело в том, что корпуса диодных мостиков не находятся под напряжением и их все можно садить на один общий радиатор, и можно свободно крепить такой выпрямитель где удобно внутри корпуса, или снаружи, сварочного аппарата. Для выпрямителя может использоваться 3-5 интегрированных диодных мостов, обязательно одной и той же марки. Как показывает практика, они не сильно греются и без проблем могут выдерживать кратковременные перегрузки, притом, что сварочный аппарат большей частью вообще работает в кратковременном режиме. Для лучшей теплоотдачи, между диодными мостами и радиатором наносится теплопроводящая паста. Подсоединять контакты нужно обязательно пайкой, иначе будет сильный нагрев контактов.

На выпрямителе сварочного аппарата происходит неизбежное падение напряжения, поэтому на выходе выпрямителя напряжение будет где-то на 4-5В меньше чем напряжение холостого хода трансформатора (без конденсатора). При этом напряжение на выходе не будет строго постоянным — его форма будет пульсирующей.

Форма выпрямленного диодным мостом напряжения

Если проводить измерения в режиме холостого хода вольтметром постоянного тока, то его показания будут соответствовать чему-то вроде эффективного значения постоянного пульсирующего напряжения (показания примерно в 1,4-1,5 раза меньше напряжения пиков максимумов). В принципе, обычные вольтметры не предназначены для точного измерения подобного рода сигнала. Форму напряжения можно сгладить, установив на выходе конденсатор емкостью 5000-10000 мкФ. В этом случае показания вольтметра возрастут примерно в 1,4 раза, так как конденсатор на холостом ходу зарядится до уровня максимального по амплитуде напряжения. Конденсатор рекомендуется ставить особенно в том случае, если источник питания имеет низкое выходное напряжение (меньше 40В) и возникают трудности в момент зажигания сварочной дуги. При этом конденсатор лучше включить через сопротивление порядка 0,5-1 Ом.

Схема выпрямителя сварочного аппарата, с конденсатором.

Необходимость резистора обусловлено тем, что в момент зажигания дуги происходит касание конца электрода об металл изделия — то есть короткое замыкание. Если сопротивления в цепи конденсатора нет, то происходит мгновенный разряд конденсатора большой емкости, импульс высокого тока сопровождается громким щелчком, а часто разрушением кончика электрода или его мгновенным привариванием к металлу изделия. Работать с таким источником весьма неудобно, треск разрядов действуют на нервы. Дополнительный же резистор ограничивает ток, сглаживает разряд конденсатора, делая зажигание дуги легким и мягким.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.
Литература

Как выбрать

Наиболее популярным типом диодного моста заводского изготовления является ВД306. Он удобен тем, что оснащается возможностью выполнять плавную регулировку. Нужно учитывать, что при работе он потребляет 12 кВт электричества. Вес этого устройства достигает 100 кг. Такой прибор наиболее удобно использовать для промышленной сварки.

Диодный мост можно сделать своими руками. Его изготавливают из силовых диодов. В составе схемы их может быть от двух до пяти. Самостоятельно сделанный диодный мост будет стоить дешевле, но для его создания специалист должен профессионально разбираться в аппаратуре.

Сварочный аппарат, рассчитанный на трёхфазное напряжение 380 В имеет наилучшие эксплуатационные характеристики. Однако для него не всегда на месте работы имеется соответствующая сеть электропитания. Например, если потребуется выполнять сварку на дачном участке, то вряд ли получится обеспечить его энергией.

Такие аппараты являются более тяжёлыми по сравнению с теми, которые используют однофазную сеть. Вес последних находится в пределах 30-80 кг.

Для надёжной работы диодного моста нужно, чтобы используемые значения напряжения и силы тока, на которые он рассчитан, превосходили реальные в 1,5-2 раза. Максимальное обратное напряжение применяемых диодов должно быть в два раза выше по сравнению с тем, которое даёт трансформатор. Мощные диоды для сварочного аппарата необходимы для того, чтобы работа была безотказной.

Описание работы диодного моста Источник radioelementy.ru

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.

Использовать проволоку без обмазки также допустимо, но только при условии большого опыта в сварных вопросах. Для неопытного сварщика справиться с ней будет практически нереально.

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.

Правила техники безопасности при использовании

Многие виды диодов для сварки не могут полноценно работать при чрезмерной запыленности. Поэтому перед применением их нужно продуть. Одно из наиболее удобных средств для этого — использование бытового фена. С его помощью можно не только устранить пыль, но и убрать влагу, которая влияет на электрические характеристики оборудования. Такую продувку необходимо проводить не реже раза в квартал.

Диодный мост для сварочного аппарата Источник prosvarku.info

Если сварочный аппарат не использовался в течение года, то перед применением его необходимо прогреть. Для этого аппарату дают возможность немного поработать на всех имеющихся режимах. Время, в течение которого проводится эта подготовка, должно быть не меньше двух часов.

При работе сварочный аппарат потребляет большое количество энергии. Важно следить за тем, чтобы он не перегревался. Если его температура превышает допустимую, в работе нужно сделать перерыв.

Нужно проверять наличие изоляции на всех токопроводящих частях. Если она нарушена, её необходимо восстановить. Крепления клемм должны быть надёжными. В процессе работы сварочный аппарат обязательно заземляется. Если он перегревается, причиной может быть одна из следующих неисправностей:

• Произошло замыкание в обмотке трансформатора.
• Вентилятор охлаждения не работает в полную силу.
• Нарушена изоляция сердечника.
• Из-за неисправности вторичного контура трансформатора понижено рабочее напряжение.

При обнаружении неисправностей их нужно устранить перед тем, как начать использовать сварочный аппарат.

Ремонт сварочного выпрямителя Источник kedrweld.ru

Типы сварочных диодов и их особенности

Ключевой элемент сварочного диодного моста — это сами диоды. Сейчас в магазине представлено множество силовых диодов, со своими характеристиками и особенностями. Ниже вы можете видеть таблицу с классификацией диодов. Опытные сварщики умудряются покупать их на барахолках или радиорынках, экономя деньги. Вы тоже можете попробовать поискать нужные вам диоды на ближайшем рынке, но учтите, что нечестные продавцы часто продают неработающие или небезопасные комплектующие. Приобретайте их только если разбираетесь в электротехнике.

Вне зависимости от типа диоды также делятся по силе тока. Они могут быть малой мощности (с показателем до 3*102 миллиампер), средней мощности (с показателем от 3*102 миллиампер до 10 ампер) и высокой мощности (от 10 ампер и более). Мощные сварочные диоды бывают точечными и плоскостными. Плоскостные используются в выпрямителях с низкой частотой работы, а точечные используются во всех остальных случаях. Так или иначе, все они применяются при изготовлении диодного моста для сварочного аппарата. Если диоды использовать с хорошим сварочным аппаратом, то можно добиться более качественного преобразования тока.