Устройство многопостового сварочного выпрямителя

Обновлено: 17.05.2024

Сварочными выпрямителями называются устройства, которые с помощью полупроводниковых элементов преобразуют напряжение переменного тока однофазной или трехфазной сети в напряжение постоянного тока с необходимой внешней характеристикой и предназначены для питания сварочной дуги.

Сварка на постоянном токе обеспечивает получение сварного соединения более высокого качества по сравнению со сваркой на переменном токе. Из-за отсутствия нулевых значений тока повышается стабильность горения дуги, увеличивается глубина проплавления, улучшается защита дуги, повышаются прочностные характеристики металла сварного шва, снижается количество дефектов шва, а пониженное разбрызгивание улучшает использование присадочного материала и упрощает операции зачистки сварного соединения от шлака и застывших брызг металла. В связи с этим для сварки качественных швов ответственных соединений в основном применяют сварку на постоянном токе. Кроме того, высоколегированные и теплоустойчивые стали, чугуны, титан, сплавы на основе меди и никеля свариваются только на постоянном токе.

Сварочные выпрямители получили большое распространение. При сопоставлении с трансформаторами главными достоинствами сварочных выпрямителей как источников питания постоянного тока являются высокая надежность зажигания и устойчивость горения дуги. Кроме этого они имеют: высокий КПД и относительно небольшие потери холостого хода; высокие динамические свойства при меньшей электромагнитной индукции; отсутствие вращающихся частей и бесшумность в работе; равномерность нагрузки фаз.

К недостаткам относится возможность выхода из строя диодов при длительном коротком замыкании. Кроме того, сварочные выпрямители чувствительны к колебаниям напряжения в сети.

Сварочный выпрямитель состоит из двух основных блоков: понижающего трансформатора с устройством для регулирования напряжения и сварочного тока и выпрямительного блока. Кроме того, в состав выпрямителя входят пускорегулирующее и защитное устройства, обеспечивающие нормальную эксплуатацию.

Оптимальным в выпрямителях является применение трехфазного тока. Для питания выпрямительного блока обычно применяют силовой трансформатор, по устройству и принципу действия аналогичный сварочным трансформаторам. Однофазные трансформаторы в выпрямителях используются сравнительно редко. Трансформатор выполняет функции понижения напряжения, а иногда еще и функции формирования необходимой внешней характеристики и регулирования режима.

В силовом трансформаторе сварочного выпрямителя (см. рис. 1.16) на каждом из трех стержней магнитопровода 3 обычно размещается по одной первичной 1 и одной вторичной 2 обмотке соответствующей фазы. Трансформатор с нормальным магнитным рассеянием (см. рис. 1.16, а) имеет жесткую внешнюю характеристику. При размещении первичной и вторичной обмоток на значительном расстоянии друг от друга получают трансформатор с увеличенным рассеянием и падающей внешней характеристикой (см. рис. 1.16, б).

Магнитопроводы, изображенные на рис. 1.16, а, б, называют несимметричными, так как магнитное сопротивление на пути потока, создаваемого обмотками фазы В, меньше, чем для фаз А и С. Асимметрия магнитного сопротивления приводит к тому, что ток в фазе В больше, чем в фазах Л и С, а в кривой выпрямленного тока появляется гармоническая составляющая. У симметричного магнитопровода (см. рис. 1.16, в) более сложное устройство, и он дороже в изготовлении.

Для выпрямления сварочного тока используют свойство полупроводникового вентиля проводить ток только в одном направлении. Преимущественно применяются кремниевые силовые вентили: неуправляемые (диоды) и не полностью управляемые (тиристоры).

Выпрямление тока осуществляется по трехфазной мостовой схеме Ларионова. Выпрямительный мост состоит из шести плеч, при этом пульсация напряжения равна шестикратной частоте питающей сети, т.е. 300 Гц.

Полупроводниковые вентили требуют определенного температурного и токового режима. Поэтому немаловажными элементами любого сварочного выпрямителя являются системы охлаждения выпрямительного блока: радиаторы охлаждения вентилей, вентилятор, включающийся перед пуском выпрямителя; тепловые предохранители — термостат и ветровое реле, отключающие выпрямитель при перегреве выпрямительного блока или при выходе из строя вентилятора. Кроме этого имеется блок защиты от токовых перегрузок (плавкие предохранители и реле защиты по току).

Регулирование тока сварки в сварочных выпрямителях осуществляется двумя способами — электромеханическим и электрическим. В выпрямителях с электромеханической регулировкой применяются трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием, с раздвижными катушками (рис. 1.17, а) и трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием, с подвижным магнитным шунтом (рис. 1.17, б).

Регулирование сварочного тока осуществляется изменением индуктивного сопротивления трансформатора за счет перемещения его трехфазных обмоток, перемещения магнитного шунта, а также изменением схемы соединения обмоток. При этом изменение тока происходит до выпрямительного блока, т.е. на выпрямляющие вентили в каждой фазе поступает переменный ток заданных сварочных параметров.

Рис. 1.17. Силовой трансформатор сварочного выпрямителя с подвижными катушками (а) и подвижным магнитным шунтом (б):

1 — подвижные обмотки (первичные); 2 — неподвижные обмотки (вторичные); 3 — магнитопровод; 4 — подвижный магнитный шунт

Электрические схемы регулировки сварочных выпрямителей построены на изменении тока сварки после выпрямительного блока или непосредственно выпрямительном блоке. В этих схемах после выпрямительного блока последовательно сварочной дуге (рис. 1.18) включается силовой транзистор (или блок транзисторов, соединенных параллельно).

Рис. 1.18. Схема регулирования сварочного тока с помощью транзистора

Обычно транзистор работает в режиме ключа, т.е. при достаточной величине тока базы почти мгновенно из состояния отсечки переводится в состояние насыщения. Ключевой режим принят потому, что в отличие от режима усилителя потери энергии на транзисторе при этом минимальны, это гарантирует высокий КПД и сравнительно малый нагрев транзистора. Используются как биполярные, так и полевые транзисторы. Биполярные транзисторы имеют большую номенклатуру, лучше освоены и дешевле в производстве. Полевые МДП-транзисторы имеют больший КПД и более высокое быстродействие. Регулирование напряжения выполняется частотно-импульсным или широтноимпульсным способом.

Выпрямители с транзисторными регуляторами сварочного тока основаны на принципе управления сильным током за счет изменения более слабого тока. Это позволяет в широких пределах изменять ток дуги. Применение транзисторных схем регулировки тока дает крутопадающую вольт-амперную характеристику с широким спектром регулировок по току в высокостабильной дуге, что позволяет применять такие выпрямители для сварки неплавящимся электродом в защитном газе высоколегированных сталей и сплавов на основе меди или алюминия.

Более просты и распространены тиристорные выпрямители. Тиристорный выпрямительный блок за счет фазового управления моментом включения тиристоров обеспечивает регулирование режима, а при введении обратных связей по току и напряжению — также формирование любых внешних характеристик. Иногда тиристорный регулятор устанавливают в цепи первичной обмотки трансформатора, тогда выпрямительный блок может быть собран из неуправляемых вентилей — диодов.

Фазовое регулирование заключается в изменении угла управления тиристоров, что приводит к изменению напряжения трансформатора, подаваемого тиристорным выпрямительным блоком на нагрузку. Фазовое регулирование обладает всеми достоинствами электрического регулирования: компактность и высокая надежность бесконтактных органов управления, плавность и высокая кратность регулирования напряжения, простота дистанционного и программного управления.

Главный недостаток фазового регулирования заключается в значительной пульсации выпрямленного напряжения, а при угле задержки более 60° в кривой выпрямленного напряжения появляются разрывы. Для снижения пульсаций напряжения и тока устанавливают сглаживающий дроссель. В те моменты, когда мгновенное значение выпрямленного напряжения уменьшается, сварочный ток поддерживается энергией, запасенной дросселем в предыдущий промежуток времени. В результате кривая тока сглаживается.

Искусственные внешние характеристики в тиристорном выпрямителе получаются благодаря обратным связям по напряжению или току. Стабилизация напряжения при жестких внешних характеристиках достигается введением отрицательной обратной связи по сварочному напряжению. Крутопадающую характеристику обеспечивает введение отрицательной обратной связи по току.

В качестве примера рассмотрим характеристику сварочного выпрямителя «Дуга 318», который предназначен для ручной дуговой сварки различных металлов и сплавов простого и сложного профиля постоянным током любой полярности, всеми видами электродов. Кроме этого «Дуга 318» позволяет производить дуговую сварку в защитном газе.

Сварочный выпрямитель – его устройство и принцип работы

При выполнении сварочных работ важную роль играет обеспечение условий, в которых образуется ровный, аккуратный, прочный шов и сводится к минимуму разбрызгивание металла. Для создания именно таких условий служит сварочный выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный.

В этом аппарате, состоящем из нескольких блоков, осуществляется выпрямление входного переменного тока, снижение напряжения и увеличение силы тока до необходимого значения.

Устройство, назначение и принцип работы сварочного выпрямителя

Производители предлагают несколько конструктивных схем аппаратов, но их главные компоненты одинаковы.

Как устроен сварочный выпрямитель – основные составные части:

понижающий трансформатор;
полупроводниковые элементы – диоды;
охлаждающий блок;
регуляторы электротока;
измерительные устройства.

Основные этапы преобразования тока, поступающего в аппарат:

На первичную обмотку понижающего трансформатора поступает переменный одно- или трехфазный питающий ток.
На вторичной обмотке, благодаря электромагнитной индукции, генерируется ток со сниженным значением напряжения и силой тока, повышенной до требуемого значения.
Переменный ток с новыми параметрами поступает на выпрямительный блок, состоящий из полупроводниковых элементов.
В сварочную зону подается постоянный ток с нужными параметрами. Для контроля силы тока и значения напряжения в составе сварочного выпрямителя предусмотрены амперметр и вольтметр.

При эксплуатации полупроводниковые элементы (диоды) нагреваются, поэтому для их охлаждения устанавливаются специальные радиаторы и вентилятор. Во время функционирования аппарата диоды постоянно охлаждаются воздушным потоком, что значительно продлевает беспрерывный период функционирования выпрямителя. В современных моделях устанавливаются датчики перегрева, которые дают сигнал на отключение возможности сварки при перегреве аппарата.

Для настройки требуемой силы тока предусмотрено несколько режимов регулировки:

Витковая. Осуществляется в аппаратах с секционированными обмотками, входящими в устройство сварочного выпрямителя.
Фазовая. Осуществляется с использованием тиристоров.
Импульсная – широтная, частотная и амплитудная. Применяется в преобразователях с транзисторным регулятором или в инверторных моделях.
Магнитная. Осуществляется благодаря присутствию в схеме сварочного выпрямителя дросселя насыщения, смонтированного между блоком выпрямления и понижающим трансформатором. Дроссель – это несколько катушек, через которые пропускается напряжение. При переключении рычага изменяется путь прохождения тока, а следовательно, его сила.

Преимущества и недостатки применения сварочных выпрямителей

Сварочный выпрямитель имеет ряд достоинств, по сравнению с традиционным сварочным трансформатором, от которого он отличается наличием выпрямительного блока.

более стабильная дуга;
минимальное разбрызгивание металлического расплава;
качественная поверхность шва;
возможность качественной сварки легированных сталей, цветных металлов и сплавов на их основе.

чувствительность к колебаниям напряжения в электрической сети;
быстрый выход из строя при КЗ в сети;
чувствительность к условиям окружающей среды – высокой влажности и запыленности.

Для чего служит сварочный выпрямитель?

Преобразователь с блоком-выпрямителем используется как для сварки, так и для резки металлов.

Для каких видов сварки эффективны сварочные выпрямители:

толщина свариваемых заготовок с разделкой кромок – 1-50 мм, конкретная минимальная и максимальная толщина зависит от возможностей аппарата-преобразователя;
при использовании плавящихся электродов с сечением 2-6 мм;
при работе неплавящимися электродами – угольными и вольфрамовыми;
свариваемые металлы – нелегированная и легированная сталь, чугун, цветные металлы и сплавы на их основе.

Виды сварочных выпрямителей по количеству фаз

В зависимости от числа фаз первичного тока питания различают одно- и трехфазные преобразователи. Однофазные модели, работающие от бытовой электросети переменного тока с напряжением 220 В, имеют небольшую и среднюю мощность. В основном применяются в бытовых целях. Имеют однополупериодное или двухполупериодное выпрямительное устройство (мостовое или с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора). Двухполупериодные устройства имеют большую мощность и КПД, по сравнению с однополупериодными. Наиболее популярны двухполупериодные мостовые модели, состоящие из понижающего трансформатора и четырех диодов, сформированных в диодный мост.

Трехфазные аппараты, бывающие одно- и многопостовыми, работают от сети напряжением 380 В, имеют среднюю и большую мощность, эффективны для сварки и резки металлов значительной толщины.

Типы сварочных выпрямителей – одно- и многопостовые

В зависимости от модели выпрямительного аппарата, к нему могут подключаться один или несколько сварочных кабелей.

Описание однопостового сварочного выпрямителя

Однопостовые аппараты, к которым может подключаться только один сварочный кабель, используются для выполнения работ небольших объемов. Это компактное устройство, обладающее невысокой мощностью, чаще всего используется в бытовых целях или в небольших мастерских. Имеет небольшие размеры и массу, поэтому его легко перемещать на новые рабочие места. В конструкции современных аппаратов предусмотрены защиты от перегрева и слишком высокого напряжения. В помещениях с естественной вентиляцией часто используются выпрямительные устройства серии ВД.

Однопостовые аппараты работают от одно- или трехфазного тока. Для бытовых целей обычно используются однофазные модели.

Характеристики многопостовых сварочных выпрямителей

Многопостовые аппараты востребованы для ручной и механизированной сварки. Модели для ручной сварки серии ВДМ имеют несложную конструкцию. Управление силой тока осуществляется балластными реостатами. Такие выпрямители часто используются при организации систем, питающихся от общецехового магистрального шинопровода. Отличаются стабильной выходной вольтамперной характеристикой.

Многопостовые аппараты для механизированной сварки могут обслуживать до 30 рабочих мест сварщиков. Применяются для наплавки и сваривания под флюсом. Взаимное влияние постов друг на друга исключено.

Подготовка к эксплуатации и эксплуатационные условия для сварочных выпрямителей

Эксплуатацию выпрямительных аппаратов можно начинать только после тщательного изучения сопроводительной документации, в которой изложена информация об устройстве модели, допустимых условиях работы, правилах безопасности. Перед использованием устройство очищается от пыли, заземляется и проверяется в соответствии с инструкцией.

Установку, подключение к электросети и регулировку должен осуществлять электромонтажник с третьей и выше группой электробезопасности. Сварочные работы может вести сварщик, прошедший обучение по использованию аппарата, имеющий удостоверение на право сварки и группу электробезопасности вторую и выше.

Поскольку сварочные выпрямительные устройства чувствительны к качеству питающего тока, в сетях с нестабильным электроснабжением их подключают через источники бесперебойного питания (ИБП) соответствующей мощности. Также следует контролировать уровни запыленности и влажности, максимальный уровень которых указывается в техдокументации.

Обслуживание и ремонт сварочных выпрямителей

Для обеспечения бесперебойной работы выпрямительное устройство нуждается в периодическом техобслуживании и своевременном ремонте. Перед эксплуатацией необходимо проверить надежность заземления. Обязательное условие – наличие защитного кожуха.

Основные этапы технического обслуживания:

контроль целостности изоляции всех конструктивных элементов, находящихся под напряжением;
обследование прочности фиксации клемм;
удаление пыли и загрязнений с внутренних механизмов.

Распространенными неисправностями, требующими незамедлительного ремонта, являются появление гула и перегрев устройства.

Вероятные причины этих проблем:

неправильно подобранная крыльчатка вентилятора;
заклинивание вала вентилятора;
замыкание первичной обмотки понижающего трансформатора;
нарушение изоляции токоведущих частей.

Падение выходного напряжения ниже заданного значения может произойти из-за обрыва вторичной обмотки или замыкания витков. Одной из причин выхода из строя оборудования является поломка выпрямительного диодного моста.

Если напряжение холостого хода и рабочего режима нестабильно, то необходимо проверить:

ручку регулятора;
предохранители первичной обмотки;
устойчивость фиксации клемм пускателя.

Для ремонта выпрямителей требуются определенные знания и навыки, поэтому диагностику и восстановление рабочих характеристик аппаратов рекомендуется доверить работникам специализированного сервис-центра.

Многопостовые выпрямительные системы

При наличии в цехе большого количества постов сварки рационально использование многопостовых систем питания (от 4 до 30 постов на один источник). Многопостовые трансформаторы в настоящее время серийно не выпускаются. Многопостовые выпрямительные системы изготовляют на токи 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000,4000 и 5000 А. По назначению различают системы для ручной сварки, для механизированной сварки в углекислом газе и универсальные.

Система имеет общий источник, шинопровод и постовые устройства (рис. 1). Перспективны два варианта систем: выпрямитель с постовыми реостатами, дросселями или полупроводниковыми регуляторами и трансформатор с постовыми управляемыми выпрямительными блоками.

Рис. 1. Упрощённые принципиальные схемы многопостовых выпрямительных
систем: а — с постовыми регуляторами; б — с постовыми выпрямитетельными блоками

Любая из систем должна иметь развязку постов, т.е. обеспечивать независимость работы постов друг от друга. Поэтому внешняя характеристика общего источника должна быть жесткой. Действительно, при падающей характеристике короткое замыкание на одном из постов вызвало бы снижение напряжения и погасание дуги на других постах. Кроме того, для развязки ток короткого замыкания поста должен быть ограничен, например, наличием балластного реостата или дросселя.

Наиболее распространена простейшая система (рис. 1,а). В ней используется многопостовой выпрямитель, состоящий из трансформатора T и силового выпрямительного блока V.

Многопостовые выпрямители

Выпрямители для ручной дуговой сварки обычно изготовляют по схеме рис. 1,а. Для обеспечения жесткой характеристики трехфазный понижающий трансформатор должен иметь минимальное рассеяние, иногда его первичные обмотки секционируют для регулирования выпрямленного напряжения в небольших пределах. В мощных выпрямителях используют все разновидности шести фазной схемы выпрямления, обеспечивающей экономию на вентилях. Применяют как штыревые, так и таблеточные вентили на ток 200, 320, 400, 500 А с воздушным, реже водяным охлаждением. Крутизна внешней характеристики не превышает 0,01 В/А. Сварочные свойства выпрямительных систем с балластными реостатами близки к аналогичным характеристикам одно постовых выпрямителей, но из-за значительных потерь в реостатах удельный расход электроэнергии здесь составляет 6—8 кВт·ч/кг.

Выпрямители для сварки в углекислом газе должны удовлетворять несколько более жестким требованиям. Во-первых, поскольку по технологическим соображениям не допускаются колебания рабочего напряжения более чем на ±1,5 В, напряжение выпрямителя должно быть стабилизировано с точностью не ниже ±5 %, а внешняя характеристика должна иметь наклон не более 0,002 В/А. Второе отличие заключается в необходимости регулирования напряжения с кратностью около 2.В-третьих, постовое устройство должно ограничивать разбрызгивание металла.

В качестве многопостовых могут применяться универсальные выпрямители типов ВДУ-1201,ВДУ-1202, ВДУ-1604, при этом используют жесткие характеристики с плавной регулировкой напряжения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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

Практически все отрасли промышленности не обходятся без сварки металлов, которая необходима для обеспечения прочных и надежных соединений. В виду большого разнообразия методов сварки и свариваемых образцов существуют различные виды применяемых аппаратов, среди которых часто выделяют сварочный выпрямитель. Что представляет собой данное устройство и чем качественно отличается от другого оборудования, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство и принцип работы

Рис. 1. Устройство сварочного выпрямителя

Само понятие сварочного выпрямителя было введено п. 150 ГОСТ 2601-84. Конструкция такого устройства включает в себя несколько блоков для реализации различных функций, а именно:

Трансформатор – используется для преобразования переменного напряжения и тока. В сварочном выпрямителе это понижающие трансформаторы, предназначенные для снижения напряжения сети 230 В и пропорционального увеличения тока вторичной цепи.
Выпрямитель – изготавливается из полупроводниковых элементов, собираемых, как правило, в мостовую схему. В качестве элементов часто используют вентильные диоды или тиристоры.
Блок защит – осуществляет защиту оборудования от перегрузок, аварийных ситуаций или ошибок сварщика.
Панель управления – представляет собой модуль регулировки, подключения и контроля рабочих параметров.

Радиатор охлаждения – в процессе проведения сварочных работ происходит колоссальный нагрев токоведущих частей вторичной обмотки трансформатора и полупроводниковых элементов. Для предотвращения перегрева сварочного устройства устанавливаются радиаторы охлаждения, в некоторых особо мощных моделях с принудительной вентиляцией.
Пусковое устройство – предназначено для запуска сварочной установки, в некоторых ситуациях может осуществлять отключение при коротких замыканиях и других неполадках.
Сварочные шлейфа с электрододержателями – применяются для подачи напряжения в место сварки, закрепления электродов, обеспечивают хороший электрический контакт.

Принцип действия сварочного выпрямителя основывается на преобразовании электрической энергии, как по величине, так и по роду тока. Для этого напряжение сети после включения пускового устройства подается на первичную обмотку понижающего трансформатора. В первичной обмотке начнет протекать электрический ток, который генерирует ЭДС взаимоиндукции со вторичной обмоткой. Где наводится своя ЭДС, обуславливающая разность потенциалов на выводах вторички.

Рис. 3. Принцип действия сварочного выпрямителя

Напряжение от вторичной обмотки будет подаваться на выпрямитель. Положительная полуволна напряжения будет пропускаться одной парой диодов моста к нагрузке. А отрицательная полуволна будет пропускаться другой парой диодов к электроду и заготовке. В таком состоянии напряжение на клеммах ‟+‟ и ‟–‟ присутствует в состоянии холостого хода без нагрузки.

Как только к клеммам ‟+‟ и ‟–‟ подается нагрузка в виде электрода и заготовки для проведения сварочных работ, в цепи выпрямителя начинает протекать рабочий ток. Конденсатор C применяется для сглаживания напряжения на выходе выпрямителя. Помимо емкости, в цепи может использоваться дроссель для предотвращения резкого нарастания тока. В некоторых моделях сварочного выпрямителя может применяться регулятор величины рабочего тока.

Технические характеристики

При выборе конкретной модели сварочного выпрямителя необходимо руководствоваться типом и толщиной рабочих заготовок, которые вам нужно будет сваривать. А также учитывать особенности сети, к которой осуществляется подключение.

К основным техническим характеристикам сварочных выпрямителей относятся:

Напряжение питания и его тип;
Мощность сварочного выпрямителя;
Номинальный ток и диапазон его регулирования (при наличии такой функции);
Номинальное напряжение на выходе;
Сечение питающих проводов и сварочных шлейфов;
Относительная продолжительность нагрузки;
Степень защиты от попадания пыли и влаги (обозначается индексом IP) для некоторых видов сварочных выпрямителей регламентируется в соответствии с п.4.2 ГОСТ 13821-77;
Тип охлаждения;
Габаритные размеры и вес.

Вышеперечисленные характеристики подбираются индивидуально, в зависимости от предполагаемых условий. В определенных ситуациях вы можете опускать некоторые параметры при выборе.

Разновидности

Сварочные выпрямители подразделяются на несколько категорий, в зависимости от критерия. Так, все агрегаты условно подразделяются на однофазные и трехфазные устройства.

Рис. 4. Однофазный и трехфазный сварочный выпрямитель

По количеству постов, которые способен обслуживать один выпрямитель выделяют однопостовые и многопостовые модели. Первый вариант подходит для профессиональной деятельности, второй предназначен для использования в промышленных масштабах.

Рис. 5. Пример многопостового сварочного выпрямителя

В зависимости от соотношения тока и напряжения на выходе выпрямителя существуют аппараты с жесткой, падающей (крутой и пологой) или возрастающей вольтамперной характеристикой.

Рис. 6. Разделение сварочных выпрямителей по типу вольтамперной характеристики

Наиболее часто встречаются выпрямители с крутопадающей и пологопадающей характеристикой. Первый вид применяется для ручной сварки с вольфрамовыми и стальными штучными электродами. Второй вид применим для механизированной сварки, производимой в среде инертных газов.

По типу регулирования величины тока на выходе сварочного выпрямителя различают:

Трансформаторные – наиболее простые, так как регулировка производится путем переключения количества витков в обмотке. Что меняет величину напряжения и тока.
Транзисторные – регулировка осуществляется путем введения транзистора в режим ключа, приоткрывающего или закрывающего цепь по величине пропускаемого тока.
Регулируемые дросселем – при помощи изменения индуктивного сопротивления в цепи вторичной обмотки трансформатора можно уменьшать величину напряжения, подаваемого на мост выпрямителя.
Тиристорные – производят переключение величины рабочего тока благодаря отдельному элементу.
Инверторные – увеличивают и уменьшают рабочую величину выпрямителя за счет преобразования токов высокой частоты. Используются в установках двойного преобразования.

В зависимости от величины рабочего тока сварочные выпрямители подразделяются на:

бытовые – с током до 200 А;
полупрофессиональные – с нагрузочной способностью до 300 А;
профессиональные – ампераж которых превышает 300 А.

Преимущества и недостатки

В сравнении с другими видами аппаратов для проведения сварочных работ выпрямитель характеризуется рядом весомых преимуществ:

Обладает большим КПД и меньшими потерями на холостом ходу;
Меньшие габариты и вес, не производит столько шума во время сварки, как аппараты переменного тока;
Быстрее нагревается электрод, чем при подаче на него переменного напряжения;
Стабильная дуга, благодаря чему получается ровный шов;
Сведено к минимуму разбрызгивание металла, что повышает качество работ;
Позволяет уменьшить скорость расхода электрода, что делает такие устройства более экономичными;
Проще управлять рабочими параметрами сварочного выпрямителя;
Более долговечны и надежны в работе;
Обеспечивает равномерную загрузку фаз в трехфазной цепи.

Основным недостатком сварочных выпрямителей является их довольно высокая стоимость. Также они чувствительные к длительным коротким замыканиям, от которых их нужно дополнительно защищать, боятся перепадов напряжения в питающей сети.

Назначение

Такой аппарат постоянного тока предназначен для выполнения сварочных операций в самых различных сферах человеческой деятельности. Они широко применяются для работы как по высокоуглеродистым, так и низкоуглеродистым сталям, цветным металлам, сплавам алюминия и титана, чугунов, нержавейки и при сварке обратной полярности. По виду сварки выпрямители предназначены для:

Ручных дуговых с покрытым электродом ММА;
Путем плавления металла в среде защитных газов MIG;
Аргонно-дуговых посредством неплавящегося электрода TIG.

Обслуживание и основные неисправности

Перед началом работы сварочный аппарат обязательно продувается от пыли, для чего можно использовать обычный фен. После длительного простоя полупроводниковые элементы требуют раскачки от режима холостого хода с плавной нагрузкой до номинального. Такая раскачка производится около 2 часов. В процессе сварки необходимо постоянно следить за степенью нагрева, чтобы не допустить выхода сварочного выпрямителя со строя.

При эксплуатации могут проявиться несколько видов неисправностей, наиболее частыми являются:

Многопостовые сварочные выпрямители

В различных областях промышленности для повышения эксплуатационных технико-экономических показателей вместо большого количества постов сварки, размещенных на ограниченных производственных площадях, целесообразно применять многопостовые выпрямительные установки и системы.

По назначению различают системы для ручной сварки, для механизированной сварки в защитном газе и универсальные.

Система имеет общий источник, шинопровод и постовые устройства (рис. 2.61).

Рис. 2.61. Принципиальные схемы многопостовых выпрямительных систем: а - с постовыми регуляторами; б- с постовыми выпрямительными блоками

Перспективны два варианта систем: выпрямитель с постовыми реостатами, дросселями или полупроводниковыми регуляторами (рис. 2.61, а) и трансформатор с постовыми управляемыми выпрямительными блоками (рис. 2.61, б). Любая из систем должна иметь развязку постов, т. е. обеспечивать независимость работы постов друг от друга. Поэтому внешняя характеристика общего источника должна быть жесткой. Действительно, при падающей характеристике короткое замыкание на одном из постов вызвало бы снижение напряжения и погасание дуги на других постах. Кроме того, для развязки ток короткого замыкания поста должен быть ограничен, например, наличием балластного реостата или дросселя.

Широко распространена более простая система (рис. 2.61, а). В ней используется многопостовой выпрямитель, состоящий из трансформатора Т и силового выпрямительного блока V.

Шинопровод с целью экономии кабеля, как правило, выполняется общим для всего цеха в виде голых медных шин, проложенных по стене. Сечение шинопровода рассчитывается так, чтобы у самого отдаленного потребителя напряжение источника не снизилось более чем на 5 % . Постовые балластные реостаты /?1, R2 выполняют функции развязки, регулирования режима и формирования падающей характеристики.

Уравнение внешней характеристики на отдельном посту

На рис. 2.62 видно, что с ростом сварочного тока /₍₎ увеличиваются потери напряжения на балластном реостате и снижается напряжение поста U„

При малом сопротивлении реостата получают пологопадающие характеристики, необходимые для сварки в защитном газе, при большом сопротивлении - крутопадающие характеристики, используемые при ручной сварке.

Рис. 2.62. Внешняя характеристика поста с балластным реостатом

При жесткой характеристике общего источника внешняя характеристика поста получается падающей благодаря наличию балластного реостата.

Из уравнения (2.19), учитывая, что напряжение после балластного реостата подается на дугу (U„ = U_A), получаем уравнение для анализа способов регулирования режима

Основной способ регулирования тока при ручной сварке — изменением сопротивления балластного реостата:

При механизированной сварке в защитном газе балластным реостатом регулируют напряжение дуги, иногда для этой же цели меняют и напряжение основного источника U_x. При сварке в защитном газе могут также использоваться дроссели для регулирования скорости нарастания тока короткого замыкания с целью снижения разбрызгивания.

В многопостовых системах регулирование режима выполняется в основном изменением сопротивления балластного реостата.

При проектировании многопостовой системы и выборе тока общего источника 1_В учитывают количество постов п и средний ток поста

Поскольку относительная продолжительность нагрузки поста ПН + WS2 • Поэтому ток /«> получается существенно сглаженным (рис. 2.73, г).

Рис. 2.73. Упрощенная принципиальная схема тиристорного регулятора УР-301 УЗ

В России для комплектации многопостовых сварочных выпрямителей серии ВДМ выпускаются конверторы тина КСУ-320 и КДЧ-302 (рис. 2.74).

Рис. 2.74. Внешний вид конверторов КСУ-320 (а) и КДЧ-302 (б)

Они предназначены как для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, так и для механизированной сварки плавящимся электродом в среде защитных газов. Использование конверторов обеспечивает двухкратное снижение энергопотребления и двойное увеличение количества постов от одного ВДМ. Кроме того, они позволяют удалять сварочный пост на расстояние до 200 м от источника сварочного тока.

Читайте также: