Что такое сварочный выпрямитель и как он работает

 Среди различных аппаратов для электродуговой сварки выделяются устройства, способные не только повышать силу тока, необходимую для плавления кромок металлов, но и выравнивать переменную частоту напряжения до постоянного значения. Это позволяет лучше формировать швы, уменьшает разбрызгивание жидкого металла, и дает более прочное соединение. Называется такой агрегат — сварочный выпрямитель. Как он устроен и за счет чего происходит преобразование тока? Какие разновидности аппаратов существуют?

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.

Преимущества использования

Эксплуатация выпрямителей в производстве при сварочных процессах дает несколько преимуществ перед обычными трансформаторами:

• более стабильное горение дуги;
• малое количество брызг расплавленного присадочного и основного металла;
• ровная поверхность шва с мелким чешуйчатым рисунком;
• лучшая свариваемость цветных и легированных металлов;
• экономия расходных материалов.

https://www.youtube.com/watch?v=aCpY2NQdI2o

Применение выпрямителей

Устройства с постоянным током большой силы позволяют проводить сварочные работы покрытыми электродами на многих видах стали. В зависимости от возможностей регулировки, некоторые агрегаты способны сваривать металлы до 50 мм толщины (с разделкой кромок). При обратной регулировке выпрямителя, сварщик способен выполнять соединения на тонких изделиях с толщиной стенки 1 мм.

Сварочное устройство способно плавить как кромки основного металла, так и стержни электродов. Диаметр последних бывает от 2 до 6 мм. Кроме покрытых электродов выпрямители могут работать с присадочной проволокой, подающейся с катушки. Для этого их активно внедряют в полуавтоматы.

Преобразователи сварочного тока используются и для сварки неплавящимися электродами (вольфрамовыми, угольными). В этом случае сварочную ванну защищают инертными газами, подающимися в горелку через кабель-канал. Так, используя сварочный выпрямитель, можно сваривать чугун, нержавейку, и малоуглеродистую сталь.

Кроме сварки, агрегаты применяются для разрезания металлов электрической дугой. Данное действие возможно благодаря увеличению силы тока, которая прожигает сталь, не позволяя краям отверстия сходиться вновь. В отличие от трансформаторов, преобразователи с постоянным током позволяют экономить электроды при одинаковом объеме работ.

Устройство и принцип работы

Устройство сварочного выпрямителя включает в себя несколько блоков, обеспечивающих выполнение рабочего процесса. Основные элементы агрегата следующие:

• понижающий трансформатор;
• диоды;
• охлаждающий модуль;
• измерительные приборы;
• регуляторы тока.

Принцип работы выпрямителя заключается в подаче перемененного тока на первичную обмотку понижающего трансформатора. За счет электромагнитной индукции на вторичной обмотке создается поток напряжения с уменьшенным значением V, и возросшей силой тока А. Холостой ход работы аппарата не должен превышать 48V.

Это напряжение поступает на диоды. В качестве последних используются кремниевые элементы. Диод является полупроводником, обеспечивающим прохождение тока только в одну сторону. Это устраняет колебание его частоты и в зону сварки подается уже постоянное напряжение.

Поскольку диоды при этом нагреваются, то рядом с ними располагаются радиаторы и вентилятор. Постоянный обдув холодным воздухом позволяет увеличить продолжительность активной работы устройства, без перерыва на охлаждение. Для контроля характеристик тока в систему устанавливаются амперметр и вольтметр. Многие модели снабжаются датчиком перегрева. При превышении показателей V срабатывает блок защиты, отключающий возможность сварки. Чтобы настраивать силу тока в соответствии с толщиной свариваемого соединения используется несколько видов регулировки.

Способы регулировки тока в выпрямителях

Чтобы изменять значение ампер в сварочном преобразователе предусмотрено несколько вариантов управления. Большинство выпрямителей имеют ступенчатую регулировку за счет секционированного подключения первичной обмотки. Такой переключатель ставится в виде рукоятки, с двумя или тремя положениями. Если требуется сразу повысить силу тока до возможности производить сварку толстых пластин или резку, то часть первичной обмотки «отсекается», и ток идет по укороченной схеме. Для возвращения напряжение в обратную сторону схема переключается на более длинную часть первичной обмотки, и сила тока становится меньше, что удобно для сварки тонких листов.

Кроме грубой регулировки, воздействующей на трансформатор, в выпрямителях применяется тонкая настройка при помощи дросселя насыщения. Он устанавливается между кремниевыми диодами (выпрямляющим блоком) и понижающим трансформатором. Дроссель представляет собой ряд катушек, через которые проходит напряжение. Переключая рычаг управления, изменяется длина пути тока в обмотках и его сила.

Большинство моделей преобразователя имеет рукоятку на крышке корпуса, которая приводит в движение винтовой вал и платформу со вторичной обмоткой трансформатора. Изменение расстояния между обмотками также служит способом регулировки силы тока.

Самым эффективным для изменения сварочного напряжения является тиристорный блок. Его внедрение в схему позволяет контролировать длину подачи напряжения и его воздействие на металл. Благодаря тиристорам можно моделировать жесткую, пологопадающую и крутопадающую характеристики тока.

Разновидности аппаратов

Выпрямители для сварки имеют несколько разновидностей по типу подключения диодов и параметрам входящего напряжения. Их можно разделить на:

• однофазные (с однополупериодной конструкцией, полумостовой и полномостовой);
• двухфазные (с последовательным и параллельным подключением мостов);
• трехфазные (с количеством от 6 до 12 диодов в параллельных и последовательных схемах).

Из часто встречающихся на производстве выпрямителей применяют трехфазные модели, позволяющие работать с металлами разной толщины, и выполнять не только сварку, но и резку материалов. Встречаются и многопостовые аппараты, дающие возможность подсоединять к ним до шести электрододержателей одновременно. Чтобы обеспечить индивидуальные условия для каждого рабочего, в схему включают защиту от индукции и балластный реостат, для регулировки тока на месте.

В быту выпрямители применяются в составе сварочных инверторов. В этих аппаратах понижающий трансформатор изменяет силу тока, после чего выпрямляющий блок производит постоянное напряжение. Далее оно преобразуется обратно в переменное, но с очень высокой частотой. И хотя сварка такими устройствами выполняется на переменном токе, благодаря его модернизации, получаются качественные и ровные швы. Инверторы отличаются компактностью и легкостью.

Обслуживание и ремонт

Чтобы выпрямитель для сварки хорошо работал, требуется проводить грамотное обслуживание аппарата и своевременный ремонт. В первое, включается проверка всех токопроводящих частей на сохранность изоляции, надежность крепления клемм, и удаление пыли с внутренних элементов. Перед введением в эксплуатацию аппарат должен быть заземлен. Винт для регулировки хода вторичной обмотки требуется периодически смазывать. Запрещается работать с выпрямителем без защитного кожуха.

Из самых частых поломок встречается перегрев и сильный гул аппарата. Если наблюдаются такие симптомы, то это может означать:

• крыльчатка вентилятора не соответствует требуемой величине и ее необходимо заменить;
• заклинил вал вентилятора охлаждения;
• замкнула первичная обмотка трансформатора, которую следует перемотать;
• нарушена изоляция листов сердечника или его шпилек.

Среди других распространенных поломок выпрямителя требующих ремонта — понижение выходного напряжения. Это могло произойти из-за замыкания или обрыва во вторичной обмотке. Если магнитный пускатель включается на одну секунду и отключается, то причина кроется в неработающем диоде, или замыкании тока на кожух аппарата.

Выпрямитель позволяет производить сварочные работы с получением более качественных швов на различных металлах. Благодаря преобразованию тока от трансформатора в постоянное напряжение, возможна сварка и резка устойчивой дугой, и экономией расходных материалов.