Что такое сварочный выпрямитель?

Сварочные выпрямители – аппараты, преобразующие переменный ток в постоянный, который обеспечивает стабильную сварочную дугу и малое разбрызгивание металла. По сути, они представляют собой сварочные трансформаторы с дополнительными функциями. Такие модели не только обеспечивают формирование тока определенной величины, но и его выпрямление. Дополнительные полупроводниковые фильтры устраняют импульсы постоянного тока и делают его полностью стабильным. Сварочный выпрямитель – надежное устройство, назначение которого – создание разнообразных неразборных металлических конструкций. Он успешно применяется на открытом воздухе, в широком температурном диапазоне, в условиях нестабильного входного напряжения переменного тока.

Преимущества и недостатки сварочных выпрямителей

Если сравнивать с трансформаторами, выпрямительные аппараты обеспечивают существенную экономию расхода электродов. Эти устройства подходят для работы с металлами, имеющими самые разные технические характеристики. На постоянном токе выполняют сварку теплоустойких, высоколегированных сталей, чугуна, титана и его сплавов, а также сплавов на базе никеля и меди.

Другие преимущества сварки на постоянном токе, по сравнению со сваркой на переменном:

• стабильная дуга, благодаря отсутствию нулевых значений силы тока;
• увеличение толщины проплавления металлических элементов;
• снижение образования металлических брызг;
• повышение прочностных характеристик ровного, с мелким чешуйчатым рисунком, шва;
• уменьшение количества дефектов в сварном шве.

Как и все аппараты для сварки, выпрямители имеют свои минусы. Это – значительная масса аппарата и частичная потеря части.

Особенности работы и конструкция сварочного выпрямителя

Принцип действия устройства заключается в преобразовании энергии, поступающей от силовой сети, в энергию, необходимую для сварки. Трансформатор обеспечивает нужные электрические параметры выходного тока, а выпрямительный блок преобразует переменный ток в постоянный. На выходке получают выпрямленный ток нужной величины.

Основные блоки:

• Силовой трансформатор. Желательно выбирать аппарат с трехфазным трансформатором, который обеспечивает меньшие пульсации напряжения. После преобразования в однофазном трансформаторе напряжение тока на выходе имеет сильные пульсации, что приводит к ухудшению качества сварного шва.
• Выпрямительный блок на полупроводниках. Функции выпрямителя выполняют неуправляемые вентили-диоды или управляемые вентили-тиристоры. Чаще всего в этих аппаратах применяются селеновые и кремниевые полупроводники. Селеновые – относительно дешевые, устойчивые к перегрузкам. Их минус – низкий КПД. Для кремниевых полупроводниковых вентилей характерны: высокий КПД, хорошие энергетические параметры. Но они малоустойчивы к перегрузкам и необходимость охлаждения.
• Сглаживающий конденсаторный фильтр значительной емкости. Служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока.
• Устройства пуска, регулирования, охлаждения. В конструкции присутствуют – радиатор охлаждения для вентилей, вентилятор, устройства защиты от перегрева и перегрузок по току. Работа принудительной вентиляции регулируется ветровым реле. Температурные датчики фиксируют перегрев системы и подают сигнал пользователю. Еще один вид датчиков отслеживает величину напряжения входного тока. При превышении критического значения формируется сигнал на отключение аппарата в авторежиме.
• Дроссель. Это необязательный элемент, включаемый в цепь постоянного тока. Служит для получения требуемой внешней характеристики. Дроссель насыщения встречается в конструкциях аппаратов как с падающими, так и с жесткими внешними характеристиками.

Сварочный выпрямитель, в отличие от трансформатора, позволяет не только точно регулировать силу сварочного тока, но и стабильно удерживать полученную величину.

Выбор выпрямителя по типу регулирования сварочного тока в выпрямителях

Виды регулирования сварочного тока:

• Электромеханическое витковое. При этом способе ток приобретает нужное значение перед выпрямительным блоком. Простыми и надежными в эксплуатации являются выпрямители с трансформаторами, которые оснащены секционированными обмотками высшего напряжения. Эти обмотки последовательно включаются переключателем, вызывая ступенчатое изменение величины тока во вторичной цепи трансформатора. Обычно их применяют для полуавтоматической сварки в среде защитных газов.
• Электромеханическое с помощью вольтодобавочных трансформаторов. Они подключаются в одном или противоположном направлении со вторичными обмотками трансформатора.
• Тиристорное. Распространенный вариант – регулирование с помощью тиристоров, которые часто называют управляемым полупроводниковым вентилем. Управление сварочным током осуществляется вариацией времени открытия тиристоров. Такое плавное регулирование может осуществляться дистанционно. Получаемая в этом случае дуга отличается высокой стабильностью.
• Магнитное. Осуществляется в выпрямителе, оснащенным трансформатором с магнитной коммутацией или дросселем насыщения.
• Импульсное. Широтное, частотное и амплитудное. Реализовано в моделях с транзисторным регулятором.

Виды выпрямительных аппаратов в зависимости от внешних характеристик

Внешней характеристикой называют зависимость средней величины выходного напряжения постоянного тока от средней величины тока нагрузки. Этот параметр определяется внутренним сопротивлением выпрямительного аппарата, которое обуславливает падение напряжения выпрямленного тока при росте нагрузки.

Типы внешних характеристик и модели, в которых они реализованы:

• Крутопадающие. ВСС-300-3, ВСС-120-4, ВКС-500. Аппараты ВКС-500 применяются в процессах ручной дуговой сварки покрытыми электродами, полу- и автоматической сварки, сварки неплавящимся электродом в защитной газовой атмосфере. Распространен сварочный выпрямитель ВД-502 с дросселем насыщения и крутопадающими характеристиками.
• Жесткие (пологие). ВС-200, ВС-300, ВС-600, ВС-1000. Такие аппараты применяют для сварки под флюсом, с применением порошковой проволоки. Типичная модель выпрямителя с дросселем насыщения и жесткими внешними характеристиками – ВДГ-302.
• Универсальные. ВСУ-300, ВСУ-500. Эти аппараты позволяют получать как крутопадающие внешние характеристики, так и пологие характеристики, поэтому их применяют для различных типов электродуговой сварки – ручной покрытыми электродами, механизированного процесса под флюсом с применением плавящейся сварочной проволоки, в защитных газах, с порошковой проволокой.

Виды сварочных выпрямителей по количеству обслуживаемых потребителей

По количеству потребителей, питающихся от одного аппарата, различают сварочные одно- и многопостовые выпрямители.

Однопостовые

Для выполнения небольших сварочных работ одним сварщиком можно купить сварочный выпрямитель однопостовой серии ВД. К таким моделям подключается только один сварочный кабель. На большее количество кабелей мощности этого аппарата недостаточно.

Основные характеристики однопостового выпрямительного аппарата:

• компактные размеры и небольшая масса;
• система защит, обеспечивающая безопасность работы, – от перегрева, перегруза по напряжению и других нештатных ситуаций;
• небольшая мощность.Такое сварочное оборудование применяется, в основном, в бытовых работах. В быту часто используются выпрямители с однофазным трансформатором, работающим от бытовой электросети напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

Многопостовые

Многопостовые выпрямители ВДМ применяются для проведения сварочных работ несколькими пользователями. Допустимые режимы сварки – ручная дуговая плавящимися электродами, в углекислом газе, под флюсом. Влияние постов друг на друга при работе исключено. Смена режимов – простая, быстрая и удобная.

Другие классификационные признаки сварочных выпрямителей

На цену сварочного выпрямителя оказывают влияние следующие характеристики:

• Сила выходного тока. Чем больше эта характеристика, тем большей может быть толщина свариваемого металла.
• Точность регулирования. Чем она выше, тем проще сварщику обеспечить качественный результат работы.
• Количество выходов для подключения. Чем большее количество постов может обслуживать сварочный выпрямитель, тем сложнее его конструкция и выше его цена.
• Система охлаждения. Бытовые аппараты рассчитаны на небольшой период непрерывной работы, имеют небольшую мощность. Такое оборудование не оснащается эффективной охлаждающей системой. Профессиональные выпрямители имеют значительную мощность, используются несколькими сварщиками одновременно. Многопостовые модели оснащены мощными вентиляторами и датчиками перегрева.

Обслуживание и ремонт сварочных выпрямителей
Чаще всего поломки этого оборудования проявляются в их перегреве или появлении сильного гула при работе. Их причины:

• Снижение эффективности или выход из строя системы охлаждения.
• Замыкание первичной обмотки трансформатора или нарушении изоляции токоведущих частей.
• Замыкание или обрыв витков во вторичной обмотке.

Для обеспечения длительной и эффективной работы выпрямительного сварочного оборудования необходимо:
• Проверять надежность фиксации клемм.
• Предотвращать накопление пыли на аппарате.
Периодически проверять целостность изоляции на всех токоведущих частях.

ВД-306B

ВД-309

VD-313CU