Силовые диоды для сварочного аппарата

Особенность сборки диодного моста для сварочного аппарата

Диод – это полупроводниковый прибор, который обладает различной проводимостью в зависимости от прикладываемого напряжения. Имеет всего два вывода: анод и катод. При подаче прямого напряжения (на анод подается положительный потенциал по сравнению с катодом) он открыт. При подаче отрицательного напряжения он закрывается.

Эта особенность прибора широко используется в электротехнике, в частности диодный мост применяют для сварочного аппарата, чтобы выпрямлять переменный ток, улучшая качество сварки.

Основные характеристики

Главными параметрами, на которые обращают внимание при выборе выпрямителей для сварочных аппаратов, являются:

  • максимально допустимое постоянное обратное напряжение;
  • максимальный средний прямой ток за период;
  • рабочая частота переключения;
  • постоянное прямое напряжение при максимальном прямом токе;
  • максимально допустимая температура корпуса.

Амплитуда бытовой сети составляет около 310 В, поэтому нужно использовать диоды с обратным напряжением 400 В и выше. Прямой ток жестко связан с мощностью прибора, и на него также обращают внимание. Рабочая частота показывает, в каком выпрямителе можно использовать полупроводник, применять его в сетевом или выходном блоке инвертора.

Прямое напряжение полупроводника характеризует мощность рассеяния на самом приборе. Это позволяет рассчитать размеры радиатора или системы охлаждения. Предельная температура корпуса сварочного аппарата дает возможность предусмотреть схему защиты от перегрева.

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.

Особенность выпрямителей

Выпрямитель для сварочного аппарата выполняется по мостовой схеме. При изготовлении сварочного аппарата своими руками и применении диодов В200 нужно учитывать, что их корпус находится под напряжением.

Поэтому когда выпрямитель устанавливают на радиатор, он должен быть изолирован от остальных элементов схемы, от корпуса прибора и от соседних диодов тоже. А это создает определенные неудобства для сварщика.

Приходится использовать более крупный корпус. Для уменьшения габаритов аппарата применяют выпрямительный прибор ВЛ200, который имеет другую полярность. Это позволяет объединить полупроводники на два парных радиатора.

В последние годы стали выпускать довольно мощные диодные мосты в одном корпусе. По размерам такая конструкция из диодов примерно соответствует спичечному коробку, имеет площадку для посадки радиатора, максимальный прямой ток 30-50 А. Диодная сборка имеет значительно меньшую стоимость по сравнению с диодами В200.

Если по работе устройства требуется более мощный мост, то эту проблему можно легко решить, используя параллельное подключение мостовых сборок. Однако их надежность в таком случае будет ниже, чем у одиночных мощных диодов.

Установка

При использовании параллельной схемы соединения диодных мостов необходимо учитывать, что все они имеют некоторый разброс по параметрам.

Поэтому при подборе элементов необходимо делать это с некоторым запасом прочности. При соблюдении этого требования для сварочного аппарата можно получить диодный мост более компактный, чем при использовании одиночных диодов.

Диодные сборки позволяют размещать их на одном радиаторе, так как корпусы не находятся под напряжением. Это позволяет монтировать их в любом месте, и даже снаружи.

В зависимости от требуемого сварочного тока для выпрямителя могут потребоваться от 3 до 5 диодных сборок. Для лучшей теплоотдачи диодные мосты устанавливаются на радиатор через теплопроводящую пасту.

К контактам проводники рекомендуется подсоединяться пайкой, в противном случае могут быть потери мощности в месте контакта и его сильный нагрев.

Применение на практике

Для примера, рассмотрим инверторный аппарат TELWIN Force 165. Во входном выпрямителе используются диодные сборки GBPC3508. Выпрямительный мост GBPC3508 может работать с током 35 А, обратное напряжение – 800 В.

С ним вместе идет обязательно сглаживающий фильтр из конденсаторов большой емкости. Кроме этого имеется фильтр электромагнитной совместимости, который не пропускает помехи от инвертора в бытовую сеть.

На выходе инвертора используются мощные сдвоенные диоды с общим катодом. Они имеют высокое быстродействие в отличие от диодов расположенных на входе устройства.

Благодаря малому времени восстановления, менее 50 наносекунд, приборы успевают переключать высокочастотный ток на выходе вторичной обмотки.

В данном приборе используются сдвоенные диоды марок STTH6003CW, FFH30US30DN или VS-60CPH03, рассчитаны на прямой ток 30 ампер на один прибор (60 ампер на оба) и обратное напряжение 300 вольт.

Устанавливаются на радиатор. Для защиты полупроводников от перегрузки используется RC фильтр. Схема управления требует стабильный источник питания без бросков напряжения.

Для этого в приборе предусмотрены стабилитроны или уже готовый интегральный стабилизатор, которые обеспечивают стабильное питание на микросхемах управления. В результате получается компактное устройство, позволяющее качественно варить металл.

Выпрямитель для сварочного аппарата

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Читайте также  Технология сварки каркаса из труб

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.

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

Отправим материал на почту

  • Преобразование энергии при работе сварочного аппарата
  • Различные виды сварочных выпрямителей
  • Плюсы и минусы применения диодного моста
  • Как получают нужный для работы ток
  • Как выбрать
  • Правила техники безопасности при использовании
  • Заключение

Сварочные аппараты активно используются как для производственных, так и для бытовых целей. Для выполнения работы необходимо обеспечить это оборудование электроэнергией. Чтобы создать качественный шов, переменный ток, получаемый из сети, требуется преобразовать в нужную форму. Для этой цели нужно использовать диодный мост для сварочного аппарата. Мастер должен знать, почему это необходимо и как работает выпрямительный узел.

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.

Для ведения работы в аппарате существуют устройства, которые обеспечивают запуск и отключение, создают охлаждение рабочей части. В состав конструкции входят датчики, показания которых используются для более точного управления. Предусмотрена регулировка рабочего напряжения. Она происходит ступенчатым образом благодаря подключению дополнительных секций обмотки или их отсеканию.

Работа сварочного выпрямителя даёт возможность поддерживать рабочий постоянный ток с нужными параметрами и обеспечить его стабильность на протяжении всего процесса работы.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Читайте также  Катет сварочного шва что это такое?

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.

Заключение

Диодный мост в сварочном аппарате обеспечивает подачу тока, который необходим для выполнения качественной сварки. Этот узел может использовать электропитание 380 или 220 В. В результате его применения переменный ток преобразуется на выходе в тот, который по своим характеристикам близок к постоянному.

Диоды для сварочного аппарата

Автор: Игорь

Дата: 09.11.2017

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Конструкция аппарата для проведения сварки «напичкана» разнообразными компонентами и узлами, которые приводят в действие основную «начинку» оборудования, и диодный мост сварочного полуавтомата является ведущим и связующим компонентом. Какую основную роль играет данный узел и компонент для технологического промышленного оборудования? Согласно общей терминологии, диоды для сварочного аппарата – это уникальный полупроводниковый элемент конструкции прибора, который функционирует по принципу традиционной схеме p-n-перехода. Главное предназначение такого узла, это преобразование входящего типа энергии, который имеет определённые характеристики в другой тип.

Диодный мост для сварочного аппарата

Какие типы устройства используются в сварочном оборудовании?

Сегмент элементов для технологического оборудования – сварочные силовые диоды представлены разнообразными вариантами, которые имеют уникальные характеристики и принципиальные значения для выполнения действия. Ниже приведём подробную спецификацию диодов для сварочного оборудования.

Название Целевое предназначение
Светодиоды Специальный полупроводник, формирующий в контуре условное оптическое излучение в процессе прохождения действующего электрического тока.
Выпрямительные Внутренне сопротивление данных компонентов не имеют какого-либо сопротивления (внутренний вид). Величина сопротивления будет зависеть непосредственно от напряжения, подаваемого на диод.
ИК диод Используется для оборудования технологической части сварки, в котором предусмотрено дистанционное управление работой сварочной техники.
Фотодиоды Основной принцип функционирования и прямой работы компонента заключается в преобразовании светового потока в электрический тип.
Стабилитрон Такой вариант используется для постоянного источника снабжения током. Основное функциональное предназначение – пороговое, то есть, достижение определённого значения напряжения для аппарата. Есть подкатегория стабисторы, которые предназначены для малых мощностей и напряжений.
Варикапы (ёмкостные диодные комплексы) Принцип действия диода для сварочного инвертора аналогичен конденсаторному устройству. Принцип эффективной части работы заключается в обратном варианте напряжения, при котором изменяется барьерная составляющая ёмкостных характеристик.
Диоды категории Шотки Для этих типов диодов характерно малое падение напряжения и очень высокая скорость, которые не накапливают и на рассасывают основные характеристики накопителей. В конструктивной части такие диоды имеют вид пластин, которые покрыты специальной высокоомной эпитаксиальной формовочной плёнкой. Основным материалом и компонентом служит кремниевая основа. Компоненты диода Шотки используется, как правило, в переключательных схемах.
Тиристоры Используется два вида и технологического состояния – открытый или закрытый. Для закрытого варианта приемлема низкая проводимость, в то время как для открытого способа высокая категория полупроводниковой проводимости. Функциональное значение диодного моста сварочного инвертора заключается в динамичном режиме постоянного перехода из одного состояния в другое, причём под воздействием основного сигнала.
Иммисторы Имеют параллельный вариант подключения, в котором используется два тиристора. Такой вариант используется для аппаратов с переменным источником напряжения.

Главным критерием для всех типов диодных конструкций является значение силы тока. Согласно вышеописанной системе, предусмотрено разделение на такие виды диодов, вне зависимости от названия:

  • Малая мощность, с показателем до 3*102 ma;
  • Средний параметр мощности – 3*102 ma – 10А;
  • Максимальный показатель – от 10 Ампер.

Конструктивные особенности диодных мостов для сварочного оборудования

Заводские условия производства производственной аппаратуры предусматривают функциональное изготовление диодного моста для сварочного аппарата, которые подразделяются на точечный или плоскостной вариант применения.

В таблице, приведённой свыше можно отметить, что схема сварочного диодного моста также зависит от того, какой основной материал используется в технологии производства оборудования, в частности:

  • Германий;
  • Кремний;
  • Арсенид Галия;
  • Фосфид Индия.

Диоды для сварочного полуавтомата

Предназначение функционального типа монтажа сварочных диодов трансформатора своими руками предусматривает реализацию таких принципиальных схем и характеристик работы устройства промышленного оборудования с использованием диодных компонентов:

  • Выпрямительный тип применения;
  • Импульсивное устройство;
  • Универсальный вариант исполнения;
  • Варикап;
  • Устройство с использованием стабилитрона;
  • Стабисторная технология;
  • Туннельный тип моста;
  • Обращённое возвратное исполнение;
  • Лавинно-пролётный диодный комплекс;
  • Тиристоры;
  • Фотодиодная система;
  • Точные светодиоды;
  • Оптроны.

Сборка конструкции осуществляется при наличии четырёх компонентов мощных сварочных диодов, которые имеют функциональный тип пропускать ток за определённый полупериод. Главная сущность любого диодного комплекса, это нормальное преобразование переменного тока входящего варианта исполнения в пульсирующую категорию.

Главная схематическая часть подключения диодов для сварочного аппарата ДЛ-132-80-10 заключается в следующем:

  • Два компонента расположены в общей схеме по последовательному принципу подсоединения, и имеют равную направленность друг к другу;
  • Два оставшихся компонента также подключены по последовательному варианту соединения, но направленность идёт друг от друга (то есть противоположный тип исполнения).

Первые два типа диодов осуществляют только положительную функцию переменного тока, а оставшиеся два типа – отрицательные компоненты, делая соответствующую обрезку.

Почему необходимо осуществлять доработку сварочного оборудования?

Как правило, диоды используют только в том случае, если необходимо осуществить какую-то доработку оборудования, при этом основными причинами переработки технологического оборудования являются:

  • Явные перебои в сети с напряжением. Аппараты с низкими характеристиками ,могут вообще не запуститься по причине сбоя напряжения в сети;
  • Диодный мост поможет улучшить качество сварного шва;
  • Можно упростить сложную задачу эффективного «зажжения» дуги при существующем номинальном или имеющемся минимальном типе напряжения;
  • Можно увеличить тепловые характеристики режима работы при долгосрочной эксплуатации сварочного оборудования;
  • Диодный мост улучшает параметры создания определённой степени электрической дуги.

Используя обычную схему диодного моста, вы добьётесь резкого снижения выпрямительного варианта напряжения, которое зависит, прежде всего, от повышенного режима тока нагрузки в момент запуска имеющейся дуги, тем самым будут затруднены сварочные работы.

Схема сварочного аппарата с диодным мостом

Проблему можно решить одним из способов – применяем электролитический конденсатор больших значений ёмкостных характеристик или производим полную замену принципиальной схемы устройства.

Лучшим вариантом для сборки является применение технологий по категориям диодов Д161 или В200. Даже если они имеют разные параметры проводимости монтаж можно производить без способа крепления при помощи шпилек. Модернизация образцового оборудования допускается только в том случае, если вы знаете принципиальные характеристики устройства и схемы их применения на практике.

Ремонт и доработки сварочных инверторов своими руками

Характеристики большинства бюджетных инверторов нельзя назвать выдающимися, в то же время мало кто откажется от удовольствия использовать оборудование со значительным запасом надёжности. Между тем существует немало способов усовершенствовать недорогой сварочный инвертор.

Типовая схема и принцип работы инвертора

Чем дороже сварочный инвертор, тем больше в его схеме вспомогательных узлов, задействованных в реализации специальных функций. А вот сама схема силового преобразователя остаётся практически неизменной даже у дорогостоящего оборудования. Этапы превращения сетевого электрического тока в сварочный достаточно легко проследить — на каждом из основных узлов схемы происходит определённая часть общего процесса.

С сетевого кабеля через защитный выключатель напряжение подаётся на выпрямительный диодный мост, сопряжённый с фильтрами высокой ёмкости. На схеме этот участок легко заметить, здесь расположены внушительные по размеру «банки» электролитических конденсаторов. У выпрямителя задача одна — «развернуть» отрицательную часть синусоиды симметрично вверх, конденсаторы же сглаживают пульсации, приводя направление тока практически к чистой «постоянке».

Схема работы сварочного инвертора

Далее по схеме находится непосредственно инвертор.

С понижающего трансформатора напряжение снимает выходной выпрямитель, ведь мы хотим сварку именно на постоянном токе. Благодаря выходному фильтру природа тока меняется с высокочастотного пульсирующего до практически прямой линии. Естественно, в рассмотренной цепи преобразований есть множество промежуточных звеньев: датчиков, управляющих и контрольных цепей, но их рассмотрение выходит далеко за рамки любительской радиоэлектроники.

Конструкция сварочного инвертора: 1 — конденсаторы фильтра; 2 — выпрямитель (диодная сборка); 3 — IGBT-транзисторы; 4 — вентилятор; 5 — понижающий трансформатор; 6 — плата управления; 7 — радиаторы; 8 — дроссель

Узлы, пригодные к модернизации

Важнейший параметр любого сварочного аппарата — вольт-амперная характеристика (ВАХ), за счёт неё и обеспечивается стабильное горение дуги при разной её длине. Правильная ВАХ создаётся микропроцессорным управлением: маленький «мозг» инвертора на ходу меняет режим работы силовых ключей и мгновенно подстраивает параметры сварочного тока. К сожалению, каким либо образом перепрограммировать бюджетный инвертор нельзя — управляющие микросхемы в нём аналоговые, а замена на цифровую электронику требует незаурядных знаний схемотехники.

Читайте также  Сварка проводов в распределительной коробке своими руками

Однако «умений» управляющей схемы вполне достаточно, чтобы нивелировать «криворукость» начинающего сварщика, ещё не научившегося стабильно удерживать дугу. Гораздо правильнее сосредоточиться на устранении некоторых «детских» болезней, первая из которых — сильный перегрев электронных компонентов, ведущий к деградации и разрушению силовых ключей.

Вторая проблема — использование радиоэлементов сомнительной надёжности. Устранение этого недостатка сильно снижает вероятность возникновения поломок через 2–3 года эксплуатации аппарата. Наконец, даже начинающему радиотехнику будет вполне по силам реализовать индикацию фактического сварочного тока для возможности работы со специальными марками электродов, а также провести ряд других мелких доработок.

Улучшение теплоотвода

Первый недостаток, которым грешит подавляющее большинство недорогих инверторных аппаратов — плохая схема отвода тепла с силовых ключей и выпрямительных диодов. Начинать доработку в этом направлении лучше с увеличения интенсивности принудительного обдува. Как правило, в сварочных аппаратах устанавливают корпусные вентиляторы с питанием от служебных цепей напряжением 12 В. В «компактных» моделях принудительное воздушное охлаждение может вовсе отсутствовать, что для электротехники такого класса, безусловно, нонсенс.

Достаточно просто увеличить воздушный поток путём установки нескольких таких вентиляторов последовательно. Проблема в том, что «родной» кулер скорее всего придётся снять. Чтобы эффективно работать в последовательной сборке, вентиляторы должны иметь идентичную форму и число лопастей, а также скорость вращения. Собрать одинаковые кулеры в «стопку» крайне просто, достаточно стянуть их парой длинных болтов по диаметрально противоположным угловым отверстиям. Также не стоит беспокоиться о мощности источника служебного питания, как правило её достаточно для установки 3–4 вентиляторов.

Если внутри корпуса инвертора недостаточно места для установки вентиляторов, можно приладить снаружи один высокопроизводительный «канальник». Его установка проще по той причине, что не требуется подключение к внутренним цепям, питание снимается с клемм кнопки включения. Вентилятор, разумеется, должен устанавливаться напротив вентиляционных жалюзеек, часть которых можно вырезать, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление. Оптимальное направление потока воздуха — на вытяжку из корпуса.

Второй способ улучшить теплоотвод — замена штатных алюминиевых радиаторов на более производительные. Новый радиатор нужно выбирать с наибольшим количеством как можно более тонких рёбер, то есть с наибольшей площадью контакта с воздухом. Оптимально в этих целях использовать радиаторы охлаждения компьютерных ЦП. Процесс замены радиаторов довольно прост, достаточно соблюдать несколько простых правил:

  1. Если штатный радиатор изолирован от фланцев радиоэлементов слюдой или резиновыми прокладками, их нужно сохранить при замене.
  2. Для улучшения теплового контакта нужно использовать кремнийорганическую термопасту.
  3. Если радиатор нужно подрезать, чтобы он поместился в корпус, обрезанные рёбра нужно тщательно обработать надфилем, чтобы снять все заусенцы, иначе на них будет обильно оседать пыль.
  4. Радиатор должен быть плотно прижат к микросхемам, поэтому предварительно на нём нужно разметить и просверлить крепёжные отверстия, возможно, потребуется нарезать резьбу в теле алюминиевой подошвы.

Дополнительно отметим, что нет смысла менять штучные радиаторы отдельно стоящих ключей, замене подвергаются только теплоотводы интегральных схем или нескольких высокомощных транзисторов, установленных в ряд.

Индикация сварочного тока

Даже если на инверторе установлен цифровой индикатор установки тока, он показывает не реальное его значение, а некую служебную величину, масштабированную для наглядного отображения. Отклонение от фактической величины тока может составлять до 10%, что неприемлемо при использовании специальных марок электродов и работе с тонкими деталями. Получить реальное значение сварочного тока можно путём установки амперметра.

В пределах 1 тысячи рублей обойдётся цифровой амперметр типа SM3D, его даже можно аккуратно встроить в корпус инвертора. Основная проблема в том, что для измерения столь высоких токов требуется подключение через шунт. Его стоимость находится в пределах 500–700 рублей для токов в 200–300 А. Обратите внимание, что тип шунта должен соответствовать рекомендациям производителя амперметра, как правило, это вставки на 75 мВ с собственным сопротивлением порядка 250 мкОм для предела измерения в 300 А.

Установить шунт можно либо на плюсовую, либо на минусовую клемму изнутри корпуса. Обычно размеров соединительной шины достаточно для подключения вставки длиной около 12–14 см. Изгибать шунт нельзя, поэтому если длины соединительной шины недостаточно, её нужно заменить медной пластиной, косичкой из очищенного однопроволочного кабеля или отрезком сварочной жилы.

Амперметр подключается измерительными выходами к противоположным зажимам шунта. Также для работы цифрового прибора требуется подать напряжение питания в диапазоне 5–20 В. Его можно снять с проводов подключения вентиляторов или найти на плате точки с потенциалом для питания управляющих микросхем. Собственное потребление амперметра ничтожно.

Повышение продолжительности включения

Продолжительность включения в контексте сварочных инверторов более разумно называть продолжительностью нагрузки. Это та часть десятиминутного интервала, в которой инвертор непосредственно выполняет работу, оставшееся время он должен пребывать на холостом ходу и охлаждаться.

Для большинства недорогих инверторов реальная ПН составляет 40–45% при 20 °С. Замена радиаторов и устройство интенсивного обдува позволяют увеличить этот показатель до 50–60%, но это далеко не потолок. Добиться ПН порядка 70–75% можно путём замены некоторых радиоэлементов:

  1. Конденсаторы обвязки ключей инвертора нужно поменять на элементы той же ёмкости и типа, но рассчитанные под более высокое напряжение (600–700 В);
  2. Диоды и резисторы из обвязки ключей следует заменить на элементы с большей рассеиваемой мощностью.
  3. Выпрямительные диоды (вентили), а также MOSFET или IGBT-транзисторы можно заменить на аналогичные, но более надёжные.

О замене самих силовых ключей стоит рассказать отдельно. Для начала следует переписать маркировку на корпусе элемента и найти подробный даташит на конкретный элемент. По паспортным данным выбрать элемент для замены достаточно просто, ключевыми параметрами служат пределы частотного диапазона, рабочее напряжение, наличие встроенного диода, тип корпуса и предельный ток при 100 °С. Последний лучше рассчитать собственноручно (для высоковольтной стороны с учётом потерь на трансформаторе) и приобрести радиоэлементы с запасом предельного тока около 20%. Из производителей такого рода электроники наиболее надёжными считаются International Rectifier (IR) или STMicroelectronics. Несмотря на довольно высокую цену, крайне рекомендуется приобретать детали именно этих брендов.

Намотка выходного дросселя

Одним из наиболее простых и в то же время самых полезных дополнений для сварочного инвертора будет намотка индуктивной катушки, сглаживающей пульсации постоянного тока, которые неизбежно остаются при работе импульсного трансформатора. Основная специфика такой затеи в том, что дроссель изготавливается индивидуально для каждого отдельного аппарата, а также может со временем корректироваться по мере деградации электронных компонентов или при изменении порога мощности.

Для изготовления дросселя понадобится всего ничего: изолированный медный проводник сечением до 20 мм 2 и сердечник, желательно из феррита. В качестве магнитопровода оптимально подойдёт либо ферритовое кольцо, либо сердечник броневого трансформатора. Если магнитопровод набран из листовой стали, его нужно просверлить в двух местах с отступом около 20–25 мм и стянуть заклёпками, чтобы иметь возможность беспроблемно прорезать зазор.

Дроссель начинает работать, начиная от одного полного витка, однако реальный результат виден, начиная с 4–5 витков. При испытаниях следует добавлять витки до тех пор, пока дуга не начнёт ощутимо сильно тянуться, мешая отрыву. Когда варить с отрывом станет затруднительно, нужно скинуть с катушки один виток и подключить параллельно дросселю лампу накаливания на 24 В.

Тонкая настройка дросселя выполняется с помощью сантехнического винтового хомута, которым можно уменьшить зазор в сердечнике, либо деревянного клина, которым этот зазор можно увеличить. Нужно добиваться, чтобы горение лампы при розжиге дуги было максимально ярким. Рекомендуется изготовить несколько дросселей для работы в диапазонах до 100 А, от 100 до 200 А и более 200 А.

Заключение

Все «навесные» дополнения, такие как дроссель или амперметр, лучше монтировать отдельной приставкой, которая включается в разрыв любой из сварочных жил посредством штекера типа байонет. Таким образом внутри корпуса инвертора сохранится достаточно пространства для вентиляции, а дополнительные устройства можно будет легко отключить за ненадобностью.

Нужно помнить, что кардинальной, глубокой модернизации провести не получится, иными словами, «РЕСАНТУ» в KEMPPI разумными силами и средствами не превратить. Однако изготовление приспособлений и мелкая доработка оборудования — отличный способ лучше изучить технологию дуговой сварки и проникнуться профессиональными тонкостями.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: