Диоды для сварочного аппарата

Обновлено: 16.05.2024

Прежде чем приступить к выполнению сварочных работ, необходимо запастись всем необходимым. Для этого понадобятся диоды для сварочного аппарата и само устройство.

Диод представляет собой полупроводниковое устройство, работа которого выполняется по принципу p-n-перехода. Главная его задача – это преобразование входящей энергии в сварочный аппарат в определенный тип на выходе.

Разновидности диодов

Сварочные диоды делятся на такие виды:

Светодиоды. Они представляют собой некий полупроводник, особенность которого заключается в создании оптического излучения во время прохождения электрического тока.
Выпрямительные. К их особенности можно отнести то, что внутреннее сопротивление не имеет постоянной величины. Оно зависит от самого напряжения, которое подается.
ИК диоды. Предназначены для оборудования, для которого характерно дистанционное управление.
Фотодиоды. Главная их функция заключается в преобразовании светового потока в электрический.
Стабилитроны. Такой вид характерен для тех случаев, когда в цепях имеется постоянный ток. Их функция – пороговая, которая заключается в том, что ограничивает напряжение с учетом достигнутого уровня. Выделяют стабисторы, которые применяются для стабилизации малых напряжений.
Емкостные диоды или варикапы. Принцип их действия подобен управляемому конденсатору. Такой полупроводниковый диод предназначен для работы с обратным напряжением, в результате изменения которого меняется и его барьерная емкость.
Диоды Шотки. Для них свойственны малое падение напряжения и высокая скорость работы, поскольку они не способны накапливать и рассасывать основные носители. По конструктивному признаку такие диоды имеют вид пластин, покрытых высокоомной эпитаксиальной пленкой. В качестве материала используется кремний. Диоды Шотки используются в переключательных схемах,
Тиристоры. Для них характерны два состояния – это закрытое и открытое. Первое означает низкую проводимость, а второе – высокую. Принцип их работы заключается в постоянном переходе из одного состояния в другое под действием сигнала.
Имисторы. Представляют собой параллельное включение, которое состоит из двух тиристоров. Применение таких диодов характерно для схем с переменным напряжением.

Критерием для разделения диодов на виды является и значение прямого тока. Согласно этому, диоды бывают малой (до 3х102 mA), средней (3х102 — 10 А) и большой (от 10 А) мощности.

В зависимости от используемой технологии для производства, диоды для сварочного аппарата есть точечные и плоскостные. Исходя из информации об используемых материалах, диоды делятся на: германиевые, кремневые, из арсенида галлия и фосфида индия. Германиевые характерны для транзиторных приемников, поскольку отличаются высоким коэффициентом передачи.

В зависимости от предназначения сварочные диоды бывают: выпрямительные, импульсивные, универсальные, варикапы, стабилитроны, стабисторы, туннельные, обращенные, лавинно-пролетные, тиристоры, фотодиоды, светодиоды и оптроны. Использование различных видов диодов в одной связке позволяет повысить коэффициент производительности сварочного устройства.

Сборка из четырех элементов, которая характеризуется способностью пропускать ток за полупериод, называется диодный мост для сварочного аппарата. Суть такого устройства заключается в преобразовании входящего переменного тока в пульсирующий.

Особенности работы

Диодный мост для сварочного аппарата характеризуется такими особенностями: два элемента в общей схеме находятся в последовательном соединении и направлены друг к другу, а другие два – друг за другом. Для данной сборки характерный параллельный принцип работы отрицательных и положительных диодов.

Первые осуществляют пропускную систему, которая касается только положительного переменного тока, а вторые в это же время делают обрезку отрицательной составляющей.

Результат работы моста из диодов представляет собой пульсирующее положительное напряжение, которое характеризуется постоянной величиной. Таким образом, при конструировании сварочного аппарата следует оценить все особенности цели и сферы использования диодов.

Для большинства людей важным показателем для выбора определенного вида полупроводника является цена. Но не всегда самый дорогой вариант является выгодным, поскольку его использование будет нерациональным по сравнению с более дешевым.

Еще по этой теме на нашем сайте:

Начинающим специалистам стоит просмотреть сварочные работы видео уроки для того, чтобы избежать распространённых ошибок, и сделать свою работу качественной и безопасной. Всегда нужно помнить, что.

Эффективность обучения сварочному мастерству и качество выполненных работ зависит от удобства и комфорта на рабочем месте. Наиболее подходящий вариант для обустройства мастерской является гараж. Чтобы.

Сварочные работы становятся проще и точнее, благодаря использованию магнитных уголков, поэтому данный элемент рекомендован многими специалистами в области сварки. Если применять магнитные уголки для сварки.

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.

Подбираем диоды для сварочного аппарата – какие выбрать

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

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.

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.

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.

Читайте также: